不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物及包括該化合物的高密度記錄媒體的製作方法
2023-12-08 07:40:31 1
專利名稱：不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物及包括該化合物的高密度記錄媒體的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種吲哚苯乙烯鹽化合物，特別是有關於一種應用於高密度記錄媒體的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物。
背景技術：
隨著信息與多媒體世代的來臨，包括計算機、通訊、消費性3C(Computer，Communication，Consumer Electronics)電子產品對於媒體儲存的密度及容量需求不斷增加，於是唯有高儲存密度、小型化及低製作成本地儲存媒體才能應付大量信息的流通，由於一般磁性儲存媒體已不敷所需，取而代之的正是目前極力研究開發的高密度光信息儲存媒體。
就光記錄媒體而言，一些提高其記錄密度的原理及方法已被提出，例如縮短讀取雷射光源的波長，如將雷射光源由紅光雷射改為藍光雷射或是提高鏡頭的數值孔徑等，而改變光記錄層有機染料的化學結構則是另一熱門的研究方向，研究人員試圖開發出具有高溶解性、在可見光區有強收吸、對光及熱穩定及易於合成的光學染料。
由於高密度記錄媒體如DVD-R光碟片所使用的雷射波長為650nm與CD-R光碟片所使用的雷射波長780nm不同，導致無法共享染料，雖然已知高密度記錄媒體記錄層的有機染料，符合高密度記錄媒體所需的光學特性，但由於對光及熱的穩定性較差且合成不易，極易導致產品的儲存壽命縮短及成本大幅增加。因此，重新設計開發出合適的有機化合物以提升高密度記錄媒體的光學特性及質量即為一重要課題。
發明內容
本發明提供一種不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，具有下列化學式(I)
其中A與B相同或不同，包括苯環、萘環或含氧、硫或氮的雜環；R1與R1』包括氫、滷素、C1-5烷基、硝基、酯基、酸基、磺酸基、C1-3烷氧基、氨基、烷氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基，當A與B相同時，R1與R1』不同，當A與B不同時，R1與R1』相同或不同；R2、R2』、R3與R3』相同或不同，包括氫、C1-6取代或未取代的直鏈或支鏈烷基、C6-18取代或未取代的芳香環、C2-6直鏈或支鏈烯基、C3-6環烯基或C3-6取代或未取代的環烷基，且R2與R3、R2』與R3』可各自相連成環或與苯環相接成環；R4擇自氫、羥基、滷素及烷氧基所組成的族群；R5與R5』相同或不同，包括氫、滷素、C1-5烷基、硝基、C1-3烷氧基、氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基；n為1至18；以及Z-包括陰離子基團或陰離子有機金屬絡合物。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中A與B包括呋喃、吡嗪、吡咯、吡唑、噠嗪、吡啶、吡啶酮、嘧啶、噻唑、噻吩、奎寧或異奎寧。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中R2、R2』、R3與R3』上的取代基包括氫原子、滷素原子、烷基、滷烷基、硝基、氰基、羥基、酸基、酯基、磺酸基、磺酸酯基或磺氨基。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中Z-的陰離子基團擇自滷素離子、過氯酸根、四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、四苯硼酸鹽、六氟銻酸鹽、四氰基-對喹喏二甲烷、四氰乙烯及苯磺酸鹽所組成的族群。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物包括
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物的吸收波長大體介於400至700nm。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物的吸收係數(ε)大於105。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中該化合物於有機溶劑中的溶解度大於2％。
本發明所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其中有機溶劑包括C1-6醇類、C1-6酮類、C1-8醚類、滷素化合物或醯胺。
本發明另提供一種高密度記錄媒體，包括一第一基板；一記錄層，形成於該第一基板上，其包括如化學式(I)所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物；一反射層，設置於該記錄層上；以及一第二基板，設置於該反射層上。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該第一與第二基板具有溝槽結構的透明基板。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該第一與第二基板由聚酯類、聚碳酸酯類或聚烯類材質所構成。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該記錄層更包括花青染料或偶氮金屬螯合物。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物與花青染料或偶氮金屬螯合物的重量比大體為1∶99至99.9∶0.1。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該反射層擇自金、銀、鋁、銅、鉻及其合金所組成的族群。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該高密度記錄媒體的反射率大於52％、信號抖動值大體介於8.5至10.5以及信號調變值大體介於0.6至0.7。
本發明所述的高密度記錄媒體，其中該高密度記錄媒體包括高密度可錄式光碟片。
本發明通過修飾紀錄層化學結構製作而成的高密度可錄式光碟片的光電性質均較一般產品為佳，具備了高記錄感度與高載波信號噪聲比(CNR)的特性。
圖1為本發明高密度可錄式光碟片結構的剖面示意圖。
具體實施例方式
本發明提供一種不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，具有化學式(I)
在化學式(I)中，A與B可為相同或不同，例如苯環、萘環或含氧、硫或氮的雜環，其中含氧、硫或氮的雜環可包括呋喃(furan)、吡嗪(pyrazine)、吡咯(pyrrole)、吡唑(pyrazole)、噠嗪(pyridazine)、吡啶(pyridine)、吡啶酮(pyridone)、嘧啶(pyrimidine)、噻唑(thiazole)、噻吩(thiophene)、奎寧(quinine)或異奎寧(isoquinine)。
R1與R1』例如為氫、滷素、C1-5烷基、硝基、酯基、酸基、磺酸基、C1-3烷氧基、氨基、烷氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基，當A與B相同時，R1與R1』不同，而當A與B不同時，R1與R1』相同或不同。
R2、R2』、R3與R3』可為相同或不同，例如氫、C1-6取代或未取代的直鏈或支鏈烷基、C6-18取代或未取代的芳香環、C2-6直鏈或支鏈烯基、C3-6環烯基或C3-6取代或未取代的環烷基，且R2與R3、R2』與R3』可各自相連成環或與苯環相接成環。而取代在R2、R2』、R3與R3』上的取代基可包括氫原子、滷素原子、烷基、滷烷基、硝基、氰基、羥基、酸基、酯基、磺酸基、磺酸酯基或磺氨基。
R4例如為氫、羥基、滷素或烷氧基。
R5與R5』可為相同或不同，例如氫、滷素、C1-5烷基、硝基、C1-3烷氧基、氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基。
n例如為1至18。
Z-例如為陰離子基團或陰離子有機金屬絡合物，其中陰離子基團可包括滷素離子(X-)、過氯酸根(ClO4-)、四氟硼酸鹽(BF4-)、六氟磷酸鹽(PF6-)、四苯硼酸鹽(BPh4-)、六氟銻酸鹽(SbF6-)、四氰基-對喹喏二甲烷(teteacyano p-quinodimethane，TCNQ-)、四氰乙烯(tetracyanoetylene，TCNE-)或苯磺酸鹽。
上述化合物的吸收波長大約介於400至700nm，吸收係數(ε)大於105，且於例如C1-6醇類、C1-6酮類、C1-8醚類、滷素化合物或醯胺的有機溶劑中的溶解度大於2％。
以下列舉出本發明不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物的特定實例
或
化學式(I)可由下述方式合成，首先，混合不對稱雙吲哚鹽、溶劑與醛基苯化合物
置於反應瓶中，其中不對稱雙吲哚鹽例如為
或
溶劑例如為乙醇或甲醇，醛基苯化合物例如為對-N，N-二乙基苯甲醛或對-N，N-二己基苯甲醛，加熱至攝氏80至100度反應大約20至24小時，反應後，抽乾溶劑，得到不對稱雙吲哚苯乙烯鹽，接著，混合不對稱雙吲哚苯乙烯鹽、溶劑與含鋰、鈉或鉀的鹽類化合物置於反應瓶中，其中溶劑例如為甲醇或乙醇，含鋰、鈉或鉀的鹽類化合物例如為六氟銻酸鈉(NaSbF6)或六氟磷酸鈉(NaPF6)，加熱至攝氏80至100度反應大約1至2小時，反應後，待冷卻至室溫後過濾，即得到本發明的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物。
本發明另提供一種高密度記錄媒體，包括一第一基板；一記錄層，形成於該第一基板上，其包括如化學式(I)所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物；一反射層，設置於該記錄層上；以及一第二基板，設置於該反射層上。
上述第一與第二基板為具有溝槽結構的透明基板，其材質例如為聚酯、聚碳酸酯或聚烯。記錄層的厚度大約介於50至300納米，其可包括有花青染料(cyanine dye)或偶氮金屬螯合物(azo metal chelate compound)，而不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物與花青染料或偶氮金屬螯合物的重量比大約為100∶0至1∶99。反射層的材質例如為金、銀、鋁、銅、鉻或其合金。
本發明高密度記錄媒體的光電性質如下，反射率(reflectance)大約介於40至60％，較佳大於52％，信號抖動值(jitter)大約介於8.5至10.5，較佳為8.7，信號調變值(modulation)大約介於0.6至0.7，較佳為0.69。另此處所指的高密度記錄媒體可包括高密度可錄式光碟片。
接著，說明本發明高密度可錄式光碟片的製作，首先，提供一第一基板，同時製備一混合有不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物與溶劑的溶液，其中所使用的溶劑可包括C1-6醇類、C1-6酮類、C1-6醚類、二丁基醚(dibutyl ether，DBE)、滷素化合物或醯胺，而C1-6醇類可為甲醇、乙醇、異丙醇、二丙酮醇(diacetonalchol，DAA)、2，2，3，3-四氟丙醇(2，2，3，3-tetrafluoropropanol，TFP)、三氯乙醇(trichloroethanol)、2-氯乙醇(2-chloroethanol)、八氟戍醇(octafluoropentanol)或六氟丁醇(hexafluorobutanol)，C1-6酮類可為丙酮、甲基異丁酮(methyl isobutyl ketone，MIBK)、甲基乙基酮(methylethyl ketone，MEK)或3-羥基-3-甲基-2-丁酮(3-hydroxy-3-methyl-2-butanone)，滷素化合物可為氯仿(chloroform)、二氯甲烷(dichloromethane)或1-氯丁烷(1-chlorobutane)，醯胺可為二甲基甲醯胺(dimethylformamide，DM F)、二甲基乙醯胺(dimethylacetamide，DMA)或甲基環己烷(methylcyclohexane，MCH)。接著，將溶液塗布於第一基板上並烘乾，以形成一紀錄層，塗布方式包括旋轉塗布法、真空蒸鍍法、噴霧塗布法、浸漬塗布法、線棒塗布法、流動塗布法、網印法或卷帶式塗布法，其中以旋轉塗布法為較佳選擇，接著，蒸鍍一反射層於記錄層上，最後，將一第二基板貼合於反射層上，即完成一高密度可錄式光碟片。在上述高密度可錄式光碟片的製作過程中，亦可於第二基板貼合前，先塗布一保護層於反射層上。
以下通過數個實施例以更進一步說明本發明的特徵及優點。
實施例1
化合物1的合成
化合物1
合成步驟
首先，取0.75克的
0.4克的
與乙醇置於50毫升的雙頸瓶中，加熱回流反應過夜，反應後，抽乾乙醇，得到0.95克固體的
接著，將0.95克的
置於50毫升的雙頸瓶中，並加入0.75克的六氟銻酸鈉與乙醇，加熱回流反應過夜後，冷卻至室溫，過濾，即得到1.04克固體的化合物1，產率89.4％。
實施例2
化合物4的合成
化合物4
合成步驟
首先，取2.0克的
1.1克的
與乙醇置於50毫升的雙頸瓶中，加熱回流過夜，反應後，抽乾乙醇，得到2.85克綠色固體的
接著，將1.69克的
置於50毫升的雙頸瓶中，並加入0.63克的六氟磷酸鈉與乙醇，加熱回流反應後，冷卻至室溫，過濾，即得到1.46克藍色固體的化合物4，產率83.5％。
實施例3
化合物5的合成
化合物5
合成步驟
首先，取2.52克的
2.29克的
與乙醇置於50毫升的雙頸瓶中，加熱回流反應過夜，反應後，抽乾乙醇，得到4.9克固體的
接著，將2.45克的
置於50毫升的雙頸瓶中，並加入1.15克的六氟銻酸鈉與乙醇，加熱回流反應後，冷卻至室溫，過濾，即得到1.68克固體的化合物5，產率62.4％。
表一列舉出一些符合本發明不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物結構的實施例，共包含了6種不同結構的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其各自的化學結構均詳列表中，且同時列出其物理特性-最大吸收波長(λmax(nm))及吸收係數(ε)。
表一
實施例4
高密度紀錄媒體(1)的製作
請參閱圖1，說明本發明高密度紀錄媒體的製作，首先，提供一具有溝槽結構12且材質為聚碳酸酯的第一基板10，其中溝槽12的深度為130nm，寬度為300nm，而第一基板10的直徑為120mm，厚度為1.2mm。同時製備一濃度為1.7wt％、混合有化合物3與2，2，3，3-氟丙醇(2，2，3，3-tetrafluoropropanol，TFP)的溶液。接著，利用旋轉塗布法將溶液塗布於第一基板10上並以攝氏80度的溫度烘乾5分鐘，以形成一紀錄層20。接著，蒸鍍一層銀金屬於記錄層20上，以形成一反射層30，反射層30的厚度為200nm，最後，將一第二基板40貼合於反射層30上，即完成一高密度可錄式光碟片。在上述高密度可錄式光碟片的製作過程中，亦可於第二基板40貼合前，塗布一層厚度為10μm的UV樹脂於反射層30上作保護層(未圖示)用。
實施例5
高密度紀錄媒體(2)的製作
仍請參閱圖1，說明本發明另一高密度紀錄媒體的製作，首先，提供一具有溝槽結構12且材質為聚碳酸酯的第一基板10，其中溝槽12的深度為130nm，寬度為300nm，而第一基板10的直徑為120mm，厚度為1.2mm。同時製備一濃度為1.7wt％、混合有化合物4、花青染料與2，2，3，3-四氟丙醇(2，2，3，3-tetrafluoropropanol，TFP)的溶液，其中花青染料的重量百分比為0至99％。接著，利用旋轉塗布法將溶液塗布於第一基板10上並以攝氏80度的溫度烘乾5分鐘，以形成一紀錄層20，紀錄層20的厚度200nm。接著，蒸鍍一層銀金屬於記錄層20上，以形成一反射層30，反射層30的厚度為200nm，最後，將一第二基板40貼合於反射層30上，即完成一高密度可錄式光碟片。在上述高密度可錄式光碟片的製作過程中，亦可於第二基板40貼合前，塗布一層厚度為10μm的UV樹脂於反射層30上作保護層(未圖示)用。
表二列出本發明高密度紀錄媒體(1)與(2)的光電性質，包括反射率、信號抖動值及信號調變值。
表二
由表二數據可看出，本發明通過修飾紀錄層化學結構製作而成的高密度可錄式光碟片的光電性質均較一般產品(反射率約45％、信號抖動值約8.0、信號調變約0.6)為佳，具備了高記錄感度與高載波信號噪聲比(CNR)的特性，此種改良技術對目前高密度光學記錄媒體的研究發展做出了重大貢獻。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定的範圍為準。
符號說明
10第一基板； 12溝漕；
20記錄層； 30反射層；
40第二基板。
權利要求
1、一種不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，具有下列化學式(I)
其中
A與B相同或不同，包括苯環、萘環或含氧、硫或氮的雜環；
R1與R1』包括氫、滷素、C1-5烷基、硝基、酯基、酸基、磺酸基、C1-3烷氧基、氨基、烷氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基，當A與B相同時，R1與R1』不同，當A與B不同時，R1與R1』相同或不同；
R2、R2』、R3與R3』相同或不同，包括氫、C1-6取代或未取代的直鏈或支鏈烷基、C6-18取代或未取代的芳香環、C2-6直鏈或支鏈烯基、C3-6環烯基或C3-6取代或未取代的環烷基，且R2與R3、R2』與R3』可各自相連成環或與苯環相接成環；
R4擇自氫、羥基、滷素及烷氧基所組成的族群；
R5與R5』相同或不同，包括氫、滷素、C1-5烷基、硝基、C1 -3烷氧基、氨基、氰基、C1-6烷硫基或C2-7烷氧羰基；
n為1至18；以及
Z-包括陰離子基團或陰離子有機金屬絡合物。
2、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於A與B包括呋喃、吡嗪、吡咯、吡唑、噠嗪、吡啶、吡啶酮、嘧啶、噻唑、噻吩、奎寧或異奎寧。
3、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於R2、R2』、R3與R3』上的取代基包括氫原子、滷素原子、烷基、滷烷基、硝基、氰基、羥基、酸基、酯基、磺酸基、磺酸酯基或磺胺基。
4、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於Z-的陰離子基團擇自滷素離子、過氯酸根、四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、四苯硼酸鹽、六氟銻酸鹽、四氰基-對喹喏二甲烷、四氰乙烯及苯磺酸鹽所組成的族群。
5、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
6、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
7、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
8、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
9、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
10、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物包括
11、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物的吸收波長大體介於400至700nm。
12、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物的吸收係數(ε)大於105。
13、根據權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於該化合物於有機溶劑中的溶解度大於2％。
14、根據權利要求11所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物，其特徵在於有機溶劑包括C1-6醇類、C1-6酮類、C1-8醚類、滷素化合物或醯胺。
15、一種高密度記錄媒體，包括
一第一基板；
一記錄層，形成於該第一基板上，其包括如權利要求1所述的不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物；
一反射層，設置於該記錄層上；以及
一第二基板，設置於該反射層上。
16、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該第一與第二基板具有溝槽結構的透明基板。
17、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該第一與第二基板由聚酯類、聚碳酸酯類或聚烯類材質所構成。
18、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該記錄層更包括花青染料或偶氮金屬螯合物。
19、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物與花青染料或偶氮金屬螯合物的重量比大體為1∶99至99.9∶0.1。
20、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該反射層擇自金、銀、鋁、銅、鉻及其合金所組成的族群。
21、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該高密度記錄媒體的反射率大於52％、信號抖動值大體介於8.5至10.5以及信號調變值大體介於0.6至0.7。
22、根據權利要求15所述的高密度記錄媒體，其特徵在於該高密度記錄媒體包括高密度可錄式光碟片。
全文摘要
本發明不對稱雙吲哚苯乙烯鹽化合物及包括該化合物的高密度記錄媒體所述的化合物，具有下列化學式(I)其中A與B相同或不同，包括苯環或雜環等；R1與R1』包括氫或滷素等，A與B相同或不同，R1與R1，相同或不同；R2、R2』、R3與R3』相同或不同，且R2與R3、R2』與R3』可各自相連成環或與苯環相接成環；R4包括氫或羥基等；R5與R5』相同或不同；n為1至18；以及Z－包括陰離子基團或陰離子有機金屬絡合物。本發明提供包含該化合物的高密度記錄媒體。通過修飾紀錄層化學結構製成的光碟片的光電性質均優於一般產品，有高感度與高載波信噪比。
文檔編號C07D401/00GK1817860SQ20051000763
公開日2006年8月16日 申請日期2005年2月7日 優先權日2005年2月7日
發明者王心心, 賴啟昌, 蔡蕙冰, 黃建喨, 廖文毅, 李明家 申請人:財團法人工業技術研究院