Изобретение относится к органической химии, в частности к синтезу новых химических соединений, представителей группы электроноакцепторов флуоренового ряда - эфиров нитрозамещенных флуорен-4-карбоновых кислот структурной формулы I
где X = 0, C(CN)2.
Новые химические соединения проявляют свойства сенсибилизаторов фотопроводимости и могут быть использованы для создания фотографических слоев на основе карбазолсодержащих полимеров при бессеребряной записи оптической информации.
Цель изобретения - синтез новых химических соединений, позволяющих увеличить электрофотографическую и голографическую чувствительность, а также дифракционную эффективность фотоприемных слоев при их использовании в качестве сенсибилизаторов.
Указанные соединения структурной формулы I получают по следующей схеме:
Дифеновую кислоту формулы III под действием H2SO4 при 110 - 140oC циклизуют в флуоренон-4-карбоновую кислоту, которую без выделения из реакционной массы подвергают этерификации н-бутанолом с образованием бутилового эфира флуоренон-4-карбоновой кислоты формулы IV. Нитрование последнего (IV) смесью HNO3 и H2SO4 при температуре 20 - 30oC приводит к бутиловому эфиру 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты (Ia).
Соединение Ia было также получено встречным синтезом из 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты формулы V, которая под действием SOCl2 в присутствии диметилформамида превращалась в хлорангидрид с последующей обработкой н-бутанолом. Продукты, полученные по схемам III→IV→Ia и V→Ia, оказались идентичными (по данным ИК- и ПМР-спектроскопии, элементного анализа и отсутствию депрессии температуры плавления в смеси), что в совокупности с данными анализов служит доказательством их строения.
Конденсация бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты Ia с малонодинитрилом в присутствии основного катализатора (пиперидин, триэтиламин) приводит к бутиловому эфиру 2,7-динитро-8-дицианметиленфлуорен-4-карбоновой кислоты (Iб).
Предлагаемые соединения (I) отличаются от известных (II) тем, что нитрогруппа в положении 4 заменена на бутилкарбоксигруппу. Такая замена должна уменьшать электроноакцепторные свойства молекулы [так как группа NO2 является более сильным акцептором, чем группа COOC4H9, а именно σм(NO2) = 0,71, σ
Кроме того, такая замена нитрогруппы на бутилкарбоксигруппу позволяет использовать сенсибилизатор для записи голографической информации при высоких концентрациях (5%), давая при этом высокую чувствительность 1 • 10-3 Дж/м2 (по сравнению с другими сенсибилизаторами на том же носителе) и хорошую дифракционную эффективность (7%), чего нельзя достичь при использовании вещества-прототипа, поскольку при 5%-ной концентрации последнего материал вообще не работает ввиду быстрого стекания зарядов.
При рассмотрении результатов испытаний бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты и сопоставлении их с таковыми для 2,4,7-тринитрофлуоренона (вещество-прототип IIa) можно видеть, что при увеличении содержания данного электроноакцептора Ia в композиции от 2 до 5% электрофотографическая и голографическая чувствительность композиции резко возрастает (в 6 - 7 раз), и по электрофоточувствительности (при 5% электроноакцептора) материал с акцептором N 2 более чем в 2 раза (0,20 м2/Дж) превосходит прототип (IIa, 0,09 м2/Дж). Кроме того, при 5%-ной концентрации бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты материал проявляет очень высокую для такого содержания акцептора дифракционную эффективность 10% (у прототипа 3%). Следует также отметить, что бутиловый эфир 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты является промежуточным в синтезе бутилового эфира 2,7-динитро-9-дицианметиленфлуорен-4-карбоновой кислоты.
Хорошая растворимость соединений позволяет использовать их в больших концентрациях, при этом не наблюдается темнового стекания заряда (как в случае вещества-прототипа IIб).
Улучшение характеристик в случае с бутиловыми эфирами Iб по сравнению с метиловыми эфирами VI несколько неожиданно (так как электроноакцепторные свойства заместителя -COOC4H9 не больше чем -COOCH3) и логичнее было бы ожидать обратной последовательности.
Как видно из данных табл. 2, в ряду эфиров: метиловый - изопропиловый - бутиловый, уменьшается интегральная фоточувствительность композиции (с полиэпоксипропилкарбазолом) и, несмотря на увеличение содержания акцептора с 5 до 10 мас.% и увеличение потенциала зарядки с 100 до 110 В, композиция с бутиловым эфиром по электрофоточувствительности уступает таковой с метиловым эфиром в 3 раза.
Получение предлагаемых бутиловых эфиров 2,7-динитрофлуорен-4-карбоновых кислот иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Бутиловый эфир 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты (Ia).
Получение бутилового эфира флуоренон-4-карбоновой кислоты (IV). 10 г дифеновой кислоты и 10 мл H2SO4 (d = 1,83 г/см3) нагревают 20 мин при 130 - 140oC, добавляют 80 мл н-бутанола и кипятят с насадкой Дина-Старка 2 ч. Продукт оставляют на кристаллизацию в холодильнике (5oC). Выпавшие кристаллы отфильтровывают, тщательно отжимают на фильтре, промывают водой и сушат на воздухе. Выход соединения IV составляет 7,3 г (63% от теоретического), т. пл. 63 - 64,5oC.
Найдено, %: C 77,24; 77,09; H 5,49; 5,38.
C18H16O3
Вычислено, %: C 77,41; H 5,75.
ИК-спектр (вазелиновое масло), см-1: 3135, 3080, 1725 (C = 0), 1705, 1610, 1580, 1450, 1420, 1310, 1295, 1265, 1250, 1195, 1170, 1140, 1095, 1080, 1060, 1025, 995, 970, 940, 890, 840, 800, 780, 745, 675.
Нитрование бутилового эфира флуоренон-4-карбоновой кислоты. К смеси 9 мл HNO2 (d = 1,51 г/см3) и 60 мл H2SO4 (d = 1,83 г/см3) при температуре 5 - 15oC небольшими порциями при перемешивании добавляют 3 г соединения IV. Реакционную массу перемешивают 1 ч 15 мин при 25 - 30oC и выливают в 700 мл H2O. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают 1%-ным раствором K2CO3, затем водой и сушат. Выход соединения Iа составляет 3,9 г (98,4% от теоретического), т. пл. 116 - 119oC.
После перекристаллизации из 100 мл н-бутанола получают 3,32 г (83,2% от теоретического) светло-желтых тонких игл бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты, т. пл. 124 - 125oC.
Найдено, %: C 58,48; 58,30; H 3,85; 3,90; N 7,45; 7,26.
C18H14N2O7
Вычислено, %: C 58,38; H 3,81; N 7,56.
ИК-спектр (вазелиновое масло), ν, см-1: 3125, 2100, 1740 (C = 0), 1730 (C = 0), 1615, 1595, 1540 (NO2), 1460, 1350 (NO2), 1320, 1290, 1225, 1195, 1170, 1150, 1130, 1090, 1070, 1025, 1000, 960, 935, 865, 840, 805, 790, 740, 735, 705, 680.
Пример 2. Бутиловый эфир 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты (Ia).
Смесь 6 г 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты (V), 100 г хлористого тионила и 0,1 мл диметилформамида кипятят 1 ч, затем отгоняют SOCl2 досуха, к остатку приливают 100 мл сухого н-бутанола и кипятят реакционную массу 1,5 ч с обратным холодильником. Раствор оставляют на кристаллизацию в холодильнике (5oC). Отфильтровывают выпавшие кристаллы, промывают на фильтре метанолом и сушат.
Выход соединения Iа составляет 6,77 г (95,8% от теоретического), т. пл. 121 - 123oC.
После перекристаллизации из 200 мл н-бутанола получают 6,17 г (87,3% от теоретического) легких светло-желтых иголок бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты, т. пл. 125 - 126oC.
Пример 3. Бутиловый эфир 2,7-динитро-9-дицианметиленфлуорен-4-карбоновой кислоты (Iб).
Смесь 2 г бутилового эфира 2,7-динитрофлуоренон-4-карбоновой кислоты (Iа), 0,7 г малонодинитрила и 2 капель триэтиламина в 100 мл метанола кипятят с обратным холодильником 0,5 ч и бардовый раствор оставляют на кристаллизацию. Выпавшие игольчатые кристаллы отфильтровывают, промывают метанолом и сушат. Выход соединения Iб составляет 1,93 г (85,4% от теоретического), т. пл. 170 - 173oC.
После перекристаллизации из смеси 30 мл ацетонитрила и 50 мл метанола получают 1,45 г (65,2% от теоретического) ярко-желтых игольчатых кристаллов бутилового эфира 2,7-динитро-9-дицианметиленфлуорен-4-карбоновой кислоты, т. пл. 175 - 176oC.
Найдено, %: C 60,27; 60,10; H 3,39; 3,18; N 13,32; 13,48.
C21H14N4O6
Вычислено, %: C 60,29; H 3,37; N 13,39.
ИК-спектр (вазелиновое масло), см-1: 3145, 3110, 3095, 2235 (C ≡ N), 1740, (C = 0), 1610, 1590, 1545 (NO2), 1535(NO2), 1460, 1405, 1350 (NO2), 1320, 1280, 1245, 1215, 1180, 1110, 1060, 1025, 960, 945, 936, 925, 910, 865, 840, 820, 800, 760, 735, 700, 670.
Таким образом, предлагаемые соединения по сравнению с известными позволяют повысить электрофотографическую и голографическую чувствительность фотопроводящей композиции, дифракционную эффективность материалов и получать композиции с высоким содержанием сенсибилизатора.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Н-УНДЕЦИЛОВЫЙ ЭФИР 2,7-ДИНИТРО-9-ДИЦИАНМЕТИЛЕНФЛУОРЕН-4-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ СЕНСИБИЛИЗАТОРА ФОТОПРОВОДИМОСТИ КАРБАЗОЛСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ И Н-УНДЕЦИЛОВЫЙ ЭФИР 2,7-ДИНИТРОФЛУОРЕНОН-4-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В ЕГО СИНТЕЗЕ | 1987 |
|
SU1441718A1 |
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПИСИ ОПТИЧЕСКИХ ГОЛОГРАММ | 1990 |
|
SU1729227A1 |
Замещенные 4-цианофлуорены как сенсибилизаторы фотопроводимости полимеров на основе карбазолильных замещенных мономеров | 1982 |
|
SU1092151A1 |
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ | 1989 |
|
SU1743300A1 |
Сополимеры эфиров метакриловой кислоты в качестве сенсибилизаторов электрофотографических слоев на основе полиэтоксипропилкарбазола | 1988 |
|
SU1613995A1 |
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ | 1984 |
|
SU1228672A1 |
Сложные эфиры полинитрофлуореноноксимов в качестве фотосенсибилизаторов карбазолсодержащих полимерных веществ | 1982 |
|
SU1077230A1 |
ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ | 1984 |
|
SU1220482A1 |
Способ получения нитрозамещенных флуоренон-2-карбоновой кислоты и флуоренон-2,7-дикарбоновой кислоты | 1980 |
|
SU935504A1 |
Сенсибилизатор органического фоточувствительного слоя электрофотографического материала | 1980 |
|
SU932456A1 |
Бутиловые эфиры 2,7-динитрофлуорен-4-карбоновых кислот структурной формулы
где X = 0, C(CN)2,
- сенсибилизаторы фотопроводимости карбазолсодержащих полимеров.
Бутиловые эфиры 2,7-динитрофлуорен-4-карбоновых кислот структурной формулы
где X = O, C(CN)2 - сенсибилизаторы фотопроводимости карбазолсодержащих полимеров.
Патент США N 3721713, кл | |||
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки | 1921 |
|
SU260A1 |
Аболин А.Г., Андриевский А.М | |||
и др | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Тезисы III Всесоюзной конференции "Бессеребряные и необычные фотографические процессы" | |||
Вильнюс, 1980, с | |||
Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба | 1920 |
|
SU11A1 |
Авторы
Даты
1999-02-27—Публикация
1984-07-19—Подача