БУТИЛОВЫЕ ЭФИРЫ 2,7-ДИНИТРОФЛУОРЕН-4-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ - СЕНСИБИЛИЗАТОРЫ ФОТОПРОВОДИМОСТИ КАРБАЗОЛСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ Советский патент 1999 года по МПК C07C205/57 C07C205/61 G03G5/00 

Описание патента на изобретение SU1241673A1

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, σoп

(NO2) = 0,81 и σoм
(COOR) = 0,36, σoп
(COOR) = 0,46], и можно было ожидать снижения их сенсибилизирующей способности. Однако, как видно из прилагаемых результатов испытаний в композициях с поликарбазолилсилоксаном (см. табл.1), бутиловый эфир 2,7-динитро-9-дицианметиленфлуорен-4-карбоновой кислоты (Iб) по всем показателям (электрофотографическая чувствительность, галографическая чувствительность, дифракционная эффективность) превосходит прототип - 2,4,7-тринитро-9-дицианметиленфлуорен (IIб).

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.

Похожие патенты SU1241673A1

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
  • Мысык Д.Д.
  • Перепичка И.Ф.
  • Костенко Л.И.
  • Соколов Н.И.
  • Перельман Л.А.
  • Гребенюк С.А.
SU1441718A1
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПИСИ ОПТИЧЕСКИХ ГОЛОГРАММ 1990
  • Перельман Л.А.
  • Соколов Н.И.
  • Мысык Д.Д.
  • Костенко Л.И.
  • Мирошниченко А.А.
  • Харанеко О.И.
  • Перепичка И.Ф.
  • Баженов М.Ю.
  • Барабаш Ю.М.
SU1729227A1
Замещенные 4-цианофлуорены как сенсибилизаторы фотопроводимости полимеров на основе карбазолильных замещенных мономеров 1982
  • Мысык Дмитрий Демьянович
  • Перепичка Игорь Федорович
  • Сивченкова Нина Михайловна
  • Костенко Леонид Иванович
  • Потоцкий Иван Семенович
  • Баратов Александр Гургенович
SU1092151A1
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ 1989
  • Перепичка И.Ф.
  • Мысык Д.Д.
  • Соколов Н.И.
  • Костенко Л.И.
  • Перельман Л.А.
  • Гребенюк С.А.
  • Попов А.Ф.
  • Баженов М.Ю.
  • Барабаш Ю.М.
SU1743300A1
Сополимеры эфиров метакриловой кислоты в качестве сенсибилизаторов электрофотографических слоев на основе полиэтоксипропилкарбазола 1988
  • Ткачев Александр Васильевич
  • Тверской Владимир Аркадьевич
  • Фролова Галина Ивановна
  • Кошелев Константин Константинович
  • Зубов Виталий Павлович
SU1613995A1
ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ 1984
  • Костенко Л.И.
  • Перельман Л.А.
  • Перепичка И.Ф.
  • Мысык Д.Д.
  • Гребенюк С.А.
  • Котеленец М.И.
  • Попов А.Ф.
  • Соколов Н.И.
  • Кувшинский Н.Г.
  • Баженов М.Ю.
SU1228672A1
Сложные эфиры полинитрофлуореноноксимов в качестве фотосенсибилизаторов карбазолсодержащих полимерных веществ 1982
  • Мысык Д.Д.
  • Сивченкова Н.М.
  • Костенко Л.И.
  • Потоцкий И.С.
  • Баратов А.Г.
  • Дзесова Ф.К.
SU1077230A1
ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 1984
  • Кошелев К.К.
  • Кравченко Н.В.
  • Кошелева Г.А.
  • Абрамов В.Н.
  • Семененко Н.М.
  • Орлов И.Г.
SU1220482A1
Способ получения нитрозамещенных флуоренон-2-карбоновой кислоты и флуоренон-2,7-дикарбоновой кислоты 1980
  • Андриевский Александр Михайлович
  • Поплавский Александр Николаевич
  • Сидоренко Елена Николаевна
  • Дюмаев Кирилл Михайлович
  • Шишов Михаил Георгиевич
  • Хайбулин Юрий Гарифович
SU935504A1
Сенсибилизатор органического фоточувствительного слоя электрофотографического материала 1980
  • Пашкин Игорь Иванович
  • Евин Игорь Алексеевич
  • Юдина Галина Ивановна
  • Грехова Наталья Георгиевна
  • Лисодед Вера Ивановна
  • Тверской Владимир Аркадьевич
  • Андриевский Александр Михайлович
  • Румянцев Борис Михайлович
  • Балабанов Евгений Иванович
  • Праведников Андрей Никодимович
  • Дюмаев Кирилл Михайлович
SU932456A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 241 673 A1

Реферат патента 1999 года БУТИЛОВЫЕ ЭФИРЫ 2,7-ДИНИТРОФЛУОРЕН-4-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ - СЕНСИБИЛИЗАТОРЫ ФОТОПРОВОДИМОСТИ КАРБАЗОЛСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРОВ

Бутиловые эфиры 2,7-динитрофлуорен-4-карбоновых кислот структурной формулы

где X = 0, C(CN)2,
- сенсибилизаторы фотопроводимости карбазолсодержащих полимеров.

Формула изобретения SU 1 241 673 A1

Бутиловые эфиры 2,7-динитрофлуорен-4-карбоновых кислот структурной формулы

где X = O, C(CN)2 - сенсибилизаторы фотопроводимости карбазолсодержащих полимеров.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года SU1241673A1

Патент США N 3721713, кл
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки 1921
  • Котомин А.А.
  • Пашкевич П.М.
  • Пелуд А.М.
  • Шаповалов В.Г.
SU260A1
Аболин А.Г., Андриевский А.М
и др
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Тезисы III Всесоюзной конференции "Бессеребряные и необычные фотографические процессы"
Вильнюс, 1980, с
Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба 1920
  • Богач Б.И.
SU11A1

SU 1 241 673 A1

Авторы

Мысык Д.Д.

Перепичка И.Ф.

Ромашев В.Е.

Андриевский А.М.

Костенко Л.И.

Даты

1999-02-27Публикация

1984-07-19Подача