1-(9-МЕТИЛКАРБАЗОЛИЛ-3)-1,3,4,4-ТЕТРАЦИАН-2-ФЕНИЛ-1,3-БУТАДИЕН В КАЧЕСТВЕ СЕНСИБИЛИЗАТОРА ФОТОПРОВОДИМОСТИ ПОЛИ-9-ВИНИЛКАРБАЗОЛА Российский патент 1994 года по МПК C07D209/82 G03G5/06 

Изобретение относится к новому химическому соединению, а именно к 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиену (КТЦБ):
обладающему сенсибилизирующим действием по отношению к поли-9-винилкарбазолу (ПВК), используемому в электрофотографии в качестве фотопроводника.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является сенсибилизатор фотопроводимости ПВК - 1-(1,2,4-триме- тил-3-этоксикарбонилпирролил-5)- 1,3,4,4-тетрациан-2- фенил-1,3-бутадиен (ПЦБ). Слои ПВК, содержащие 40 мас. % ПЦБ, характеризуются изохроматичным распределением электрофотографической чувствительности (350-610 нм) с относительно невысокой электрофотографической чувствительностью (S_0,5 = 24 м²/Дж).

Целью изобретения является поиск в ряду карбазольных соединений эффективных сенсибилизаторов, обладающих более высоким фотосенсибилизирующим действием по отношению к поли-9-винилкарбазолу.

Поставленная цель достигается использованием в качестве сенсибилизатора фотопроводимости ПВК 1-(9-метилкарбазолил-3)- 1,3,4,4-тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиена (КТЦБ). Способ его получения прост, одностадиен и основан на взаимодействии 9-метил-3-фенил-этинилкарбазола с тетрацианэтиленом в среде ацетонитрила при комнатной температуре.

Выход целевого продукта составляет 83% , т. пл. 170^оС. Состав и строение 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4-тетрациан- 2-фенил-1,3-бутадиена подтверждены данными элементного анализа, ИК-спектроскопией, ЯМР ¹³С, масс-спектрометрией.

Полученный сенсибилизатор фотопроводимости по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ, значительно улучшаю- щих электрофотографическую чувствительность слоев ПВК. Сенсибилизированные (5-40 мас. % ) КТЦБ слои ПВК обладают более высокой электрофотографической чувствительностью (S_0,5 = 34,3 м²/Дж). Кроме того, использование КТЦБ в качестве сенсибилизатора ПВК позволяет достичь значение электрофотографической чувствительности (24 м²/Дж) при существенно меньшей концентрации (5 мас. % ) по сравнению с прототипом (40 мас. % ) при одинаковых напряженностях электрического поля (Е = 65 В/мкм). Хорошая совместимость данного сенсибилизатора с ПВК позволяет варьировать его концентрацию в слое фотопроводника от 5 до 40 мас. % .

П р и м е р 1. Синтез 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиена (I).

К 0,56 г (2 ммоль) 9-метил-3-фенилэтинилкарбазола в 50 мл абсолютного ацетонитрила добавляют 0,26 г (2 ммоль) тетрацианэтилена в 10 мл ацетонитрила. Смесь перемешивают в течение дня при комнатной температуре. Ацетонитрил отдувают, остаток растворяют в небольшом количестве хлороформа и высаживают в гексан. Выпавший осадок фильтруют, сушат, получают 0,68 г (83% ) соединений I с т. пл. 170^оС. Найдено, % : С 79,50; Н 4,06; N 17,03. М 410 ± 1 (масс-спектрометрически) С₂₇Н₁₅N₅. Вычислено, % : С 79,20; Н 3,69; N 17,10; М 409,46. ИК-спектр (таблетки с КBr) 2230 см^-1 (С = N). ЯМР ¹³С (СDCl₃, Сr(асас)₃; С¹ 109,54, С² 127,81, С³ 124,00, С⁴ 122,91, С⁵ 121,33, С⁶ 120,89, С⁷ 127,38, С⁸ 109,95, С^8а 141,73, С^9а 144,17, С^4а 122,07, С^4в 121,27, С¹⁰ 29,46, С¹¹ 80,67, С¹² 168,54, С¹³ 166,42, С¹⁴ 87,64, С¹⁵ 131,64, С¹⁶, С²⁰ 129,82, С¹⁷, С¹⁹ 129,34, С¹⁸ 134,36, С (113,32; 112,32; 111,84; 111,28).

П р и м е р 2. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола (мол. м. ≈ 5000) и 0,1 г (5 мас. % ) 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиена растворяют в 50 мл хлороформа. Полученный раствор методом полива наносят на полированные алюминиевые подложки и испаряют растворитель при 20^оС. Высушенные слои имеют толщину 3,74 мкм. Контроль за толщиной осуществляют измерительным микроскопом ВК 70х50 фирмы Карл Цейс Йена. Электрофотографическую чувствительность (S_0,5) и время темнового спада (t_0,5) слоев исследуют при положительном и отрицательном потенциале, индуцируемом на поверхности фотопроводника с помощью разрядника типа "Скоротрон". Значения S_0,5 и t_0,5 рассчитывают по полуспаду индуцированного поверхностного потенциала. Питание коронирующих электродов осуществляют от высоковольтного источника ВС-23 с плавкой регулировкой выходного напряжения (3-10 кВ). Напряжение (от 100 до 600 В) на сетку коронатора подают от другого источника питания ВС-23. В качестве источника излучения используют ксеноновую лампу ДК_с111-1000, световой поток которой монохроматизируют прибором МДР-2 и узкополосными фильтрами. Контроль за изменением потенциала (U_o) электрофотографических слоев при экспонировании осуществляют методом неподвижного зонда с помощью электрометрического усилителя ВК2-16 и двухкоординатного потенциометра типа "Эндим 620.02".

П р и м е р 3. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,2 г (10 мас. % ) соединения I растворяют в 50 мл хлороформа. Полив и испытание проводят по примеру 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,5 мкм.

П р и м е р 4. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,3 г (15 мас. % ) соединения I растворяют в 50 мл хлороформа. Полив и испытание проводят по примеру 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,40 мкм.

П р и м е р 5. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,14 г (20 мас. % ) соединения I растворяют в 50 мл хлороформа. Полив и испытание проводят по примеру 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,65 мкм.

П р и м е р 6. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,6 г (30 мас. % ) соединения I растворяют в 50 мл хлороформа. Полив и испытание проводят по примеру 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,50 мкм.

П р и м е р 7. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,8 г (40 мас. % ) соединения I растворяют в 50 мл хлороформа. Полив и испытание проводят по примеру 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,60 мкм.

Результаты испытаний электрофотографических слоев по примерам 2-7 приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, при одинаковых напряженностях электрического поля (Е = 65 В/мкм) оптимальная концентрация сенсибилизатора 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиена в слое ПВК составляет 15-20 мас. % .

П р и м е р 8. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,1 г 2,4,7-тринитрофлуоренона (5 мас. % ) растворяют в 50 мл хлороформа. Полученный раствор наносят на полированные алюминиевые подложки и испаряют при 20^оС. Испытания проводят по методу 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,65 мкм.

П р и м е р 9. 2,0 г Поли-9-винилкарбазола и 0,8 г (40 мас. % ) 1-(1,2,4-триметил-3-этоксикарбонилпирролил -5)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиена растворяют в 50 мл хлороформа. Полученный раствор наносят на алюминиевые подложки и испаряют растворитель при 20^оС. Испытания проводят по методу 2. Толщина исследуемого слоя составляет 3,60 мкм.

Результаты испытаний по примерам 4, 8, 9 приведены в табл. 2. Таким образом, сравнительный анализ, сделанный в табл. 2, свидетельствует, что 1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиен позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики электрофотографических материалов на основе поли-9-винилкарбазола, а именно увеличить электрофотографическую чувствительность до 34,3 м²/Дж по сравнению со слоями ПВК, сенсибилизированными 1-(1,2,4-триметил- 3-этоксикарбонилпирролил-5)-1,3,4,4- тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиеном (прототипом) с эффективностью S_0,5 = 24 м²/Дж. (56) Авторское свидетельство СССР N 1668360, кл. С 07 D 207/337, 1989.

Использование: в качестве сенсибилизатора фотопроводимости поли-9-винилкарбазола. Сущность изобретения: продукт - 1-(9-метилкарбазолил-3) - 1,3,4,4-тетрациан-2-фенил -1,3-бутадиен, т. пл. 170С. Реагент 1: 9-метил-3-фенилэтинилкарбазол. Реагент 2: тетрацианэтилен. Условия реакции: в среде ацетонитрила при комнатной температуре. 2 табл.

1-(9-метилкарбазолил-3)-1,3,4,4-тетрациан-2-фенил-1,3-бутадиен формулы:

в качестве сенсибилизатора фотопроводимости поли-9-винилкарбазола.