CN1211364C

CN1211364C - 新型吲哚苯乙烯盐化合物及其在高密度记录媒体的应用

Info

Publication number: CN1211364C
Application number: CN 02122033
Authority: CN
Inventors: 王心心; 廖文毅; 赖启昌; 黄建喨; 蔡蕙冰; 颜春福; 杨忠烈; 郑尊仁; 李明家
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: CN1462744A

Abstract

本发明涉及一种新型吲哚苯乙烯盐化合物及其在高密度可录式光盘片中的应用。本发明利用一种新型吲哚苯乙烯盐化合物染料形成高密度可录式光盘片的记录层，由于此新型吲哚苯乙烯盐化合物合成容易且易纯化，所以与一般应用于高密度可录式光盘片的化合物相比，价格较为低廉，可以达到降低成本的功效；此新型吲哚苯乙烯盐化合物的特性为对于500纳米至700纳米之间的波长有极大吸收，且具有高敏感度及对于光和热的极佳的化学稳定性，因此，以此新型吲哚苯乙烯盐化合物形成高密度可录式光盘片记录层，可配合高密度可录式光盘片所使用的波长较短的激光，并且具有品质稳定的优点。

Description

新型吲哚苯乙烯盐化合物及其在高密度记录媒体的应用

技术领域

本发明是关于一种新型吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyrylcompounds)及其在高密度记录媒体的应用。

背景技术

随着信息与多媒体时代的来临，包括计算机、通讯、消费性电子的3C(Computer，Communication，Consumer Electronics)产品对于储存媒体的储存密度及容量的需求不断地增加。由于大量信息的流通，需要储存密度更高、更小型化，而制作成本更低的储存媒体。一般的磁性储存媒体已不符所需，而高密度的光信息储存媒体正是研究开发的目标。就光信息储存媒体而言，目前有一些提高其记录密度的原理及方法已被提出，其中较为重要且在近期已成功开发其制程技术的包括有几种。其一，缩短读取雷射光源的波长，例如将雷射光源由红光雷射改为蓝光雷射，亦可由提高镜头的数值孔径着手。其二，运用改良数字讯号编码的方式或用所谓超解析近场光学结构的光盘记录方式。以上的方法皆能有效提高储存密度。

此外，光信息储存媒体另一方面的研究目标则为改变光记录层所使用的有机染料，开发具有更优良的光学性质的染料。近几年来，由于仅写一次型光盘片(CD-R)具有价格便宜、烧写速度快、携带方便及与个人计算机(PC)兼容性高等优点而成为记录媒体中的新宠儿。与此同时，它所使用的记录层有机染料也成为争相开发的重点，同时其发展也趋向于饱和的状态。因此，发展配合更高密度的信息储存媒体如记忆容量可达4.7GB的仅写一次型DVD-R光盘片(Digital Versatile Disc)所使用的染料即成为目前研究的重点。由于高密度储存媒体如DVD-R光盘片所使用的雷射波长为650nm与CD-R光盘片所使用的雷射波长780nm不同，以致于染料无法共享，所以重新设计开发高密度储存媒体所使用的记录层有机染料是势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyryl compounds)，这种吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyrylcompounds)的特性为在波长500纳米至700纳米之间(λ＝500nm-700nm)的可见光区有极大吸收，且具有高敏感度及对于光和热的极佳的化学稳定性，以及对有机溶剂具有良好的溶解性。

本发明的另一目的在于提供一种应用这种吲哚苯乙烯盐化合物染料的高密度信息储存媒体，本发明利用这种吲哚苯乙烯盐化合物染料形成高密度信息储存媒体的记录层。

为达上述目的，本发明提供一种新型吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyryl compounds)，具有化学式(I)结构，以图标方式表示如下：

在化学式结构(I)中，R¹、R²、R³、R⁴、R⁵和Y^-分别代表联结化学式结构不同位置的基团。其中R¹为含1至8个碳(C₁-C₈)的烷基、苯环酯基团(CH₂C₆H₄CO₂R⁶)、直链烷磺酸酯基(CH₂)_nSO₃R⁷或直链烷酯基(CH₂)_nCO₂R⁷；Y^-可为四氰基-对奎诺二甲烷(TCNQ^-，teteacyano-p-quinodimethane)、四氰乙烯(TCNE^-，tetracyanoethylene)、过氯酸根(ClO₄ ^-)、六氟锑酸盐(SbF₆ ^-)、六氟磷酸盐(PF₆ ^-)、四氟硼酸盐(BF₄)和卤素离子其中之一。

而R²和R³为相同或不同的基团，可分别为氢原子、含1至8个碳(C₁-C₈)的烷基、含1至8个碳(C₁-C₈)的烷氧基及含1至8个碳(C₁-C₈)的烷酯基(-CO₂R⁸)其中之一；以及，R²和R³亦可相连形成含氮杂环。

R⁴和R⁵为相同或不同的基团，可分别为氢原子、含1至8个碳(C₁-C₈)的烷基、三氟甲基、烷氧基、羧基、硝基、酰胺基(CONR⁹R¹⁰)、磺酸基、磺酸酯基(SO₃R¹¹)、含1至8个碳的烷酯基和卤素原子基团组其中之一；

此外，Y^-的选择需要配合R¹，R¹为含1至8个碳(C₁-C₈)的烷基时，Y^-需选择TCNQ^-(teteacyano-p-quinodimethane)和TCNE^-(tetracyanoetylene)其中之一；另外，当R¹选择苯环酯基团(CH₂C₆H₄CO₂R⁶)、直链烷磺酸酯基(CH₂)_nSO₃R⁷及直链烷酯基(CH₂)_nCO₂R⁷其中之一时，Y^-选择为四氰基-对奎诺二甲烷(TCNQ^-，teteacyano-p-quinodimethane)、四氰乙烯(TCNE^-，tetracyanoethylene)、过氯酸根(ClO₄ ^-)、六氟锑酸盐(SbF₆ ^-)、六氟磷酸盐(PF₆ ^-)、四氟硼酸盐(BF₄)和卤素离子其中之一。

当新型吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyryl compounds)化学式中R¹为直链烷酯基(CH₂)_nCO₂R⁷时，R⁷为含1至8个碳的烷基或氟烷基(C₂F₄，CF₃)。

当新型吲哚苯乙烯盐化合物的化学式的R⁴和R⁵为C₁-C₈的烷酯基(-CO₂R⁸)时，R⁸可为含1至8个碳的烷基或氟烷基(C₂F₄，CF₃)；R⁴和R⁵若为酰胺基(-CONR⁹R¹⁰)时，R⁹和R¹⁰可为相同或是不同的基团，其中R⁹和R¹⁰可为氢原子或含1至6个碳的烷基；如R⁴和R⁵为磺酸酯基(-SO₃R¹¹)时，R¹¹可为氢原子或含1至6个碳的烷基。上述基团的选择可分别适用于化学式(I)中。

此外，在制备本发明的新型吲哚苯乙烯盐化合物的过程中需要进行化合物(II)与化合物(III)的偶合反应，在有机溶剂的环境下合成吲哚苯乙烯盐化合物(indolestyryl compounds)。

本发明之新型吲哚苯乙烯盐化合物的制备方法，为：

将化合物(II)与化合物(III)在有机溶剂的环境下进行偶合反应即可得到带卤素离子(X^-)的吲哚苯乙烯盐化合物(IV)：

最后，如以下反应式所示，取带卤素离子的吲哚苯乙烯盐化合物(IV)与锂、钠和钾其中之一盐类化合物(LiY，NaY，KY)在有机溶剂中下进行离子交换反应即可得化学式(I)的新型化合物。

本发明新型吲哚苯乙烯盐化合物，可以直接应用于一般的DVD光盘片以及其它高密度信息储存媒体的记录层。

本发明提供的高密度可录式光盘片包含有：第一基板，该基板是具有沟槽的透明基板；记录层，该记录层由新型吲哚苯乙烯盐化合物染料在第一基板表面形成；以及配置于记录层上的反射层；第二基板，为具有沟槽的透明基板；再用贴合层贴合反射层与第二基板。

上述第一基板与第二基板分别为一具有沟轨(land)及沟槽(groove)的透明基板，其轨距(track pitch)为0.3微米至0.8微米(μm)，沟深(Groove depth)为70纳米至200纳米(nm)；基板材质可为聚酯类、聚碳酸酯类(Polycarbonat，PC)、聚烯类等(PMMA、MCOC)。

其记录层形成方式，可采用旋转涂布、真空蒸镀、喷布、滚压涂布或含浸等方式，其中以旋转涂布方式为最佳，形成的记录层膜厚以70纳米至250纳米(nm)为最佳。

涂布用的有机溶剂可为含1至6个碳(C_1-6)的醇类(alcohol)、含1至6个碳(C_1-6)酮类(ketone)、含1至6个碳(C_1-6)醚类(ether)、卤素化合物环烷类及酰胺(amide)其中之一。其中，醇类可为甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、异丙醇(isopropanol)、二丙酮醇(diacetonalchol；DAA)、2，2，3，3-四氟丙醇(2，2，3，3-tetrafluoropropanol)、三氯乙醇(trichloroethanol)、2-氯乙醇(2-chloroethanol)、八氟戍醇(octafluoropentanol)、或六氟丁醇(hexafluorobutanol)；酮类可为丙酮(acetone)、甲基异丁酮(methyl isobutyl ketone；MIBK)、甲基乙基酮(methyl ethylketone，MEK)、或3-羟基-3-甲基-2-丁酮(3-hydroxy-3-methyl-2-butanone)；卤素化合物可为氯仿(chloroform)、二氯甲烷(dichloromethane)、或1-氯丁烷(1-chlorobutane)；酰胺可为二甲基甲酰胺(dimethylformamide，DMF)、或二甲基乙酰胺(dimethylacetamide，DMA)；环烷类为甲基环己烷(Methylcyclohexane，MCH)。

此外，溅镀于记录层上的反射层材质可为金、银、铝、硅、铜、银钛合金、银铬、银铜等金属或其合金材料；贴合第一基板与第二基板的方式可利用旋转涂布法、网印、热融胶法、双面胶带贴合法等。

本发明公开的新型吲哚苯乙烯盐化合物，具有合成容易以及容易纯化的特点。此外，本发明与一般可应用于DVD光盘片染料的化合物相比价格较为低廉。新型吲哚苯乙烯盐化合物所具有的R1侧基可提升其结构的光敏感度及极佳的对于光和热的化学稳定性。而且新型吲哚苯乙烯盐化合物对于有机溶剂更具有极佳的溶解度利于光盘片的旋转涂布制程。因此，将新型吲哚苯乙烯盐化合物使用于高密度可录式光盘片，以新型吲哚苯乙烯盐化合物染料形成高密度可录式光盘片的记录层，与一般应用于高密度信息储存媒体染料的化合物相比价格较为低廉，可以达到降低成本的功效。并且可配合高密度可录式光片所使用的较短波长的雷射光，具有品质稳定的优点。

附图说明

图1为新型吲哚苯乙烯盐化合物的化学式(I)示意图；

图2为使用新型吲哚苯乙烯盐化合物染料的高密度可录式光盘片的应用实施例示意图；

图3为本发明应用实施例3的高密度可录式光盘片反射率对波长的光谱图。

下面结合具体实施例及其附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1为合成化学式(I)的新型化合物，请参考图1。

将5克起始物(II)其R₁为-CH₂C₆H₄CO₂CH₃及2.4克化合物(III)其中R₂、R₃为相同的-C₂H₅，溶解于120ml乙醇中，并加热至乙醇的回流温度反应11小时；待反应完后，经过滤烘干可得绿色固体结晶(A)，其化学式为(IV)，其中之R⁴和R⁵为氢原子＝H，X^-为碘离子，反应产率83％。经物性分析后，测得化合物(A)的吸收波长为566纳米(UV_max＝566nm)。再将化合物(A)与不同的锂、钠和钾离子化合物其中之一在有机溶剂中下进行离子交换反应，即可形成多种具有化学式(I)的新型化合物。以下列举化合物(A)与不同化合物进行的离子交换反应所合成的新型化合物制作流程以及其性质：

(1)取化合物(A)的固体结晶2.84克与六氟锑酸钠(NaSbF₆)1.5克溶于50毫升(ml)的乙醇中，并加热回流以进行离子置换，待反应完后经过滤烘干可得深绿色固体结晶的化合物(B，化学式I，R⁴、R⁵＝H，Y^-＝SbF₆ ^-)，经计算其反应产率89％，经物性分析后，测得化合物(B)的吸收波长为566纳米(UV_max＝566nm)，吸收系数(ε)＝1.09×10⁵。

(2)取化合物(A)的固体结晶2.84克与LiTCNQ 1.6克溶于50毫升(ml)的乙醇中，并加热产生回流以进行离子置换，待反应完后经过滤烘干可得金黄绿色固体结晶的化合物(C，化学式I，R⁴、R⁵＝H，Y^-＝TCNQ^-)，经计算其反应产率86％，经物性分析后，测得化合物(C)的吸收波长为566纳米(UV_max＝566nm)，ε＝1.26×10⁵。

实施例2

同样为合成具有化学式(I)的新型化合物，其中侧基R₁为-(CH₂)₄CO₂CH₃。

将9克具有化学式(II)的化合物及4.3克具有化学式(III)的化合物作为起始物，其中R¹为-(CH₂)₄CO₂CH₃，R²、R³为相连成含氮杂环之

溶解于100毫升乙醇中，并加热至乙醇的回流温度反应11小时；待反应完后，经过滤烘干可得绿色固体结晶的化合物(G，化学式IV，R⁴、R⁵＝H，X＝I^-)，其反应产率86％。经物性分析后。测得化合物(G)的吸收波长为557纳米(UV_max＝557nm)。再将化合物(G)与不同的锂、钠和钾的离子化合物其中之一在有机溶剂中下进行离子交换反应，即可形成多种具有化学式(I)的新型化合物。以下列举化合物(G)与不同化合物进行的离子交换反应所合成的新型化合物的制备流程以及其性质：

取化合物(G)的固体结晶2.5克与六氟锑酸钠(NaSbF₆)1.4克溶于50毫升(ml)的乙醇中，并加热回流以进行离子置换，待反应完后经过滤烘干可得深绿色固体结晶的化合物(H，化学式I，R⁴、R⁵＝H，Y^-＝SbF₆ ^-)，经计算其反应产率93％，经物性分析后，测得化合物(H)的吸收波长为557纳米(UV_max＝557nm)。

其中，本发明实施例1与实施例2所形成的化合物(A)与(G)系为具有碘离子的吲哚苯乙烯盐化合物。然后再与各种锂、钠和钾盐类化合物于有机溶剂中进行离子置换。待反应完后经过滤烘干即可得本发明的新型吲哚苯乙烯盐化合物(B)、(C)、(D)、(E)、(F)和(H)。将各新型化合物的化学式与最大吸收波长以表格方式表示，如表一所示：

表一为吲哚苯乙烯盐化合物的化学式及最大吸收波长

由本发明实施例所得的新型吲哚苯乙烯盐化合物，再经过适当的稀释和处理的步骤，即可应用于高密度光盘片染料。并且可以通过混和一种以上的新型吲哚苯乙烯盐化合物来得到高密度光盘片染料所需的性质。

再进一步，将新型吲哚苯乙烯盐化合物使用于高密度可录式光盘片的纪录层。参照图2，其为使用新型吲哚苯乙烯盐化合物染料的高密度可录式光盘片的应用实施例示意图，包含有：一第一基板10，为透明基板；一记录层20，记录层20由新型吲哚苯乙烯盐化合物染料在第一基板10表面形成的；以及配置于记录层20上的反射层30，反射层30涂布有树脂保护层40；第二基板60，为透明基板；及一贴合层，贴合层50用于贴合树脂保护层40与第二基板60。

其中，对于本发明所使用的具有如前述的化学式(I)结构的新型吲哚苯乙烯盐化合物，可配合不同的离子基团加以组合。

实施例3

使用新型吲哚苯乙烯盐化合物染料于高密度可录式光盘片的材料选择及其制法可由本发明应用实施例3得知。以下为本发明实施例3的制作步骤，其步骤包含有：

首先，取新型吲哚苯乙烯盐化合物1.8g溶于2，2，3，3-四氟丙醇(2，2，3，3-tetrafluoropropanol)中，并配制成100g的溶液；再将此溶液利用涂布方式，涂布于第一基板10上；然后进行烘干制程，在基板表面形成一层新型吲哚苯乙烯盐化合物的记录层20，厚度为70-250nm；于记录层20上溅镀金属材料以形成反射层30，然后再涂布上一层树脂保护层40；最后提供一第二基板，厚度为0.6mm，并将第二基板利用一贴合层与树脂保护层40结合，即完成一高密度可录式光盘片，厚度为120mm。

该高密度可录式光盘片反射率对波长的光谱图，如图3所示，在波长为635纳米(nm)至650纳米(nm)，其反射率均大于45％。

实施例4

进一步将本发明实施例3用型号为PULSTEC DDU-1000的评价测试机来进行写录和读取测试。

其写录条件如下：常线速度(Constant Linear Velocity；CLV)为3.5(米/秒)m/s、波长为658纳米(nm)、数值半径(Numerical Aperture；NA)为0.6、写录功率为7-14毫瓦(mW)。

读取条件如下：常线速度(CLV)为3.5(米/秒)m/s、波长为658纳米(nm)、数值半径(NA)为0.6、读取功率为0.5-1.5毫瓦(mW)。表二即为本发明实施例在不同写录功率下的CNR值。

表二：

写录功率(mW)	7	8	9	10	11	12	13	14
写录功率(mW)	7	8	9	10	11	12	13	14	3T CNR(dB)	39.0.	44.5	50.2	55.5	57.2	58.9	59.2	59.2

由表二可看出当写录功率在9mW以上时，其CNR值均可大于50dB。表示本发明实际应用例所制作出的高密度光盘片具有敏感度高、光与热的化学稳定性好等优点。

虽然本发明较佳实施例如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术者，在不脱离本发明实质内容范围内，可能会对本发明技术方案稍作改动而实施本发明，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书为准。

Claims

1.一种吲哚苯乙烯盐化合物，其具有如下化学结构式：

该化学结构式组成为：

R¹选自CH₂C₆H₄CO₂R⁶；

R²和R³分别为相同或不同的基团，选自氢原子、C_1-8烷基、C_1-8烷氧基、C₁-C₈烷基-COOR⁸以及R²和R³相连形成含氮杂环所组成的基团组其中之一；

R⁴和R⁵选自氢原子、C_1-8烷基、三氟甲基、羧基、硝基、磺酸基、-SO₃R¹¹、-CONR⁹R¹⁰、C₁-C₈烷基-COOR⁸与卤素原子所组成的基团组其中之一；

Y-选自TCNQ^-、TCNE^-、ClO₄ ^-、SbF₆ ^-、PF₆ ^-、BF₄和卤素离子其中之一；

R⁶选自C_1-8烷基与C₂F₄、CF₃所组成的基团组其中之一；

R⁸选自C₁-C₈烷基与C₂F₄、CF₃所组成的基团组其中之一；

其中：

当R⁴和R⁵为-CONR⁹R¹⁰时，R⁹与R¹⁰为氢原子和C_1-6烷基所组成的基团组其中之一；

当R⁴和R⁵为-SO₃R¹¹时，R¹¹为氢原子和C_1-6烷基所组成的基团组其中之一。

2.一种高密度可录式光盘片，其包含有：

一第一基板，为透明基板；

一记录层，该记录层是由权利要求1所述的吲哚苯乙烯盐化合物形成于第一基板表面；

一反射层，配置于该记录层上；

一第二基板，为透明基板；及

一贴合层，用以贴合该反射层与该第二基板。

3.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中R⁶选自C_1-8烷基与C₂F₄、CF₃所组成的基团组其中之一。

4.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中当R⁴和R⁵为C_1-8-CO₂R⁸时，R⁸选自C₁-C₈烷基与C₂F₄、CF₃所组成的基团组其中之一。

5.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中当R⁴和R⁵为-CONR⁸R¹⁰时，R⁹与R¹⁰为氢原子和C_1-6烷基所组成的基团组其中之一。

6.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中当R⁴和R⁵为-SO₃R¹¹时，R¹¹为氢原子和C_1-6烷基所组成的基团组其中之一。

7.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，该第一基板与该第二基板为一具有沟轨及沟槽的透明基板，其轨距为0.3微米至0.8微米，沟深为70纳米至200纳米。

8.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该第一基板与该第二基板的材质为聚酯类、聚碳酸酯类与聚烯类其中之一。

9.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该记录层形成方式，是将该吲哚苯乙烯盐化合物透过旋转涂布、真空蒸镀、喷布、滚压涂布与含浸其中方法之一。

10.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该记录层的膜厚为70纳米至250纳米。

11.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该记录层的形成方式，是将吲哚苯乙烯盐化合物溶于一有机溶剂再以旋转涂布方法涂布于该第一基板表面。

12.如权利要求11所述的高密度可录式光盘片，其中该有机溶剂为含C_1-6醇、C_1-6酮、C_1-6醚、卤素化合物、环烷类及酰胺其中之一。

13.如权利要求12所述的高密度可录式光盘片，其中所述的C_1-6醇为甲醇、乙醇、异丙醇、二丙酮醇、2，2，3，3-四氟丙醇、三氯乙醇、2-氯乙醇、八氟戍醇、六氟丁醇其中之一。

14.如权利要求12所述的高密度可录式光盘片，其中C_1-6酮为丙酮、甲基异丁酮、甲基乙基酮与3-羟基-3-甲基-2-丁酮其中之一。

15.如权利要求12所述的高密度可录式光盘片，其中所述卤素化合物为氯仿、二氯甲烷、及1-氯丁烷其中之一。

16.如如权利要求12所述的高密度可录式光盘片，其中所述环烷类为甲基环己烷。

17.如权利要求12所述的高密度可录式光盘片，其中所述酰胺为二甲基甲酰胺、及二甲基乙酰胺其中之一。

18.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该反射层为金、银、铝、硅、铜、银钛合金、银铬合金、银铜合金及其任意组合的合金其中之一。

19.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该贴合层的贴合方式为旋转涂布法、网印、热融胶法、双面胶带贴合法其中之一。

20.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中该反射层的膜厚系为50纳米至200纳米。

21.如权利要求2所述的高密度可录式光盘片，其中更包含重叠复数个记录层以及复数个反射层以形成一多层高密度可录式光盘片。