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JP2007535592A - ポリエーテルオリゴマーを含有するフォトクロミック組成物および物品 - Google Patents

ポリエーテルオリゴマーを含有するフォトクロミック組成物および物品 Download PDF

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Abstract

本発明は、硬化した際に少なくとも50℃のガラス転移温度を有するフォトクロミック物品を形成する重合可能な組成物に関し、この組成物は:
(a)モノマー成分を含有する重合可能な組成物と、
(c)フォトクロミック部分と、硬化時にモノマー成分と反応する少なくとも1つの基を有する少なくとも1つのオリゴマー基とを含むフォトクロミック染料モノマーとを含有し、ここで、オリゴマー基はアルキレンオキシおよびハロアルキレンオキシから選択される少なくとも7個のポリエーテルモノマーユニットを含む。

Description

本発明は、ある種の官能化フォトクロミック染料、このフォトクロミック染料を含有する組成物、およびフォトクロミック応答性を示すポリマー状組成物およびポリマー状物品を形成する方法に関する。
フォトクロミズムは、長年にわたって光透過可能な物品の製造で使用されてきた特性である。光照射されれば色を変化させ、光照射が止めばその本来の色に戻る場合に、その化合物はフォトクロミック性と呼ばれる。眼鏡レンズの製造において、フォトクロミック物質を使用することは、電磁線をフィルタリングしてその電磁線強度を変えるといったことを可能にするので、特に有益である。また、フォトクロミック物質は、製品または用途、たとえば、窓ガラス、自動車のフロントガラス、自動車および飛行機の透明材、コーティング組成物、光スイッチおよびデータ記憶素子において、ある範囲の他のポリマー状組成物中で使用することができる能力を有する。また、フォトクロミック物質を使用して、文書や通貨のセキュリティを、たとえば、UV光の下でセキュリティチェックを施すことによって、または写真複写時に光への暴露で表出することによって、改良することができた。
レンズのような用途においてフォトクロミック化合物を使用しているにもかかわらず、この技術の多様性および可能性を低減する多くの問題が存在している。
放射線に暴露した場合にフォトクロミック性ポリマー状組成物が着色する速度、およびこの暴露の中止時の退色速度を制御することが有効である。多くの場合、特にレンズや眼鏡にとって高速の着色および退色運動特性を提供することが重要である。しかし、いくつかの場合には、着色および退色速度を遅くして、着色および退色速度を向上させるための物質の成分および特性について妥協を行う必要がある。たとえば、多くのフォトクロミック物質は柔らかい材料中ではより速く着色および退色するが、眼鏡または構造パネルのような用途にとっては磨耗耐性や強度が重要である。転移速度と強度間のこのトレードオフ関係は強度とフォトクロミック特性間に製造上のジレンマを生み出している。ポリマー状レンズでは、多くのフォトクロミック物質が希望よりも遅い退色速度を示している。幅広い範囲の媒体でフォトクロミック化合物の退色運動特性を制御可能にすることが望まれる。
フォトクロミック性ポリマー状組成物の別の問題は、マトリックス内を移動するフォトクロミック染料の傾向または基材表面への「ブルーム」である。これは、時間がたてばフォトクロミズムにおける損失または著しい低下につながる場合がある。フォトクロミック物質をマトリックス内に固定するために、フォトクロミック物質を不飽和基で官能化することができる。このことは、不飽和基がマトリックスを形成する重合反応に参加すれば、フォトクロミック染料がマトリックスに連結されることとなる。しかし、生じたマトリックスが比較的柔らかいものでなければ、退色速度には逆効果である。フ(Hu)ら、ピュア.アプル.ケム.(Pure Appl. Chem.)AA(6) pp803〜810(1996)も、フォトクロミック物質の連結によって、脱色速度は染料濃度を増加させてもほとんど一定のままになる、と報告している。逆に非連結染料は濃度によって著しい速度変化を被る。さらに、このフォトクロミック物質が15重量%未満の濃度で連結される場合には、観察される退色は著しく遅くなる。商業的用途は一般的に15重量%未満の染料濃度を有するので、染料のポリマーマトリックスへの連結は退色速度を遅くすると予想される。
他の多くの研究者が連結されたフォトクロミック物質を実験してきた。
国際公開第97/05213号公報(ソラ・インターナショナル・ホールディングス(Sola International Holdings)社)は、有機スペーサ基を含有するフォトクロミックモノマーを記載し、この有機スペーサ基は好ましくは0〜5個の繰り返しユニットのポリアルキレンオキサイドであることを記載している。
国際公開第WO01/15629号公報(PPG・インダストリーズ(Industries))は、置換基
−A[(CO)(CO)(CO)Z]D
を包含するナフトピランフォトクロミック化合物を開示しており、
ここで、x、yおよびzの合計は1〜50であり、Dは重合可能な基である。
第3頁に開示された「想定されるナフトピラン」の範囲は、4個までのエチレンオキサイド基を含有する化合物に限定され、退色速度の低下については28%までである。ポリアルキレングリコールが染料樹脂のマトリックスとの適合性を向上させるために用いられており、樹脂とオリゴマーはそれらの適合性によって選択されている。アルコキシユニットの数を変更した結果、退色速度における低下は僅かである。確かに、3ユニットが例示の1〜4ユニットの中で最良の退色速度を呈した。が、この出願は、染料が連結されておらず、マトリックスと反応しない組成物について退色速度を測定しただけである。
その次の出願(US公開第2003/0141490号公報)では、PPGインダストリーズは、フォトクロミック物質が使用されるマトリックスにあまり依存しないフォトクロミック物質を提供することを試みている。この出願もフォトクロミック物質を変更するといった目的を有し、ホストマトリックスとより適合することが可能となっている。半減期を減少させるために、国際出願WO97/05213号公報(ソラ)に開示されるタイプの重合可能なフォトクロミック化合物と先のPPGインダストリーズの出願で開示される重合可能なナフトピランを共重合可能な材料と反応させて、23℃未満のガラス転移温度のポリマーを形成する。次に低Tgフォトクロミックコポリマー(重合可能な基を有さない)を剛直なポリマーマトリックスに導入することが、マトリックスの性質にあまり依存しない退色速度を提供することになる、と述べられている。
フォトクロミック化合物に関するもう1つの問題はその寿命である。多くのフォトクロミック化合物は、化学的劣化のために、疲労する前に比較的短い寿命を有し、もはや可逆的に色変化を行えないか性能が低下してしまう。これはたとえば、より過酷な化学的環境、たとえば、硫黄含有ポリマーを含む高屈折率レンズまたは紙の表面では問題である。
退色の制御が望ましい別の場合の例は、フォトクロミック化合物の混合物の場合である。
フォトクロミック化合物の混合物を用いて、所望の色、たとえば、ブラウンやグレーを達成することがしばしば必要である。しかし、これらの色を達成するために組み合わせて使用される異なるフォトクロミック染料は、明らかに退色速度が異なっていることがしばしばであり、混合物は退色時に不所望な色変化を起こすようになる。別の場合では、着色および退色が穏やかで制御されるように退色速度を低減することが望ましい場合もある。たとえば、光スイッチでは、非常に穏やかな変化を起こすことがフォトクロミック物品にとって望ましい場合がある。
我々は今回、ポリマー状基材において、フォトクロミック染料のフォトクロミック特性が、重合工程時に反応する重合可能な染料モノマーを用いることによって制御されうり、ここで、この染料モノマーが、フォトクロミック部分と、反応基を有する1以上のペンダントオリゴマー基とを包含すれば、硬化時にフォトクロミック染料がホストマトリックスに連結されるようになることを見出した。我々は、ある種のポリエーテル鎖オリゴマーを有するフォトクロミック物質を用いることによっておよび/またはポリエーテルと相対的に低い適合性のテストマトリックスを選択することによって、退色特性において劇的な改良がなされうることを見出した。この成果は、たとえ染料モノマーを導入して生じた硬化ポリマーが比較的高いTgを有している場合でも達成される。理論に結びつけようというわけではないが、我々は、鎖長さおよび/または適合性を調節することが、退色速度において著しい変化を生み出すフォトクロミック部分にとってのナノ環境を提供するものである、と考えている。この変化は、ホストマトリックスとオリゴマー結合基が化学的に異なる場合に特に顕著である。
ある観点では、本発明は、硬化した際に少なくとも50℃のガラス転移温度のフォトクロミック物品を形成する重合可能な組成物を提供するものであり、
この組成物は、
(a)モノマー成分を含有する重合可能な組成物と、
(b)フォトクロミック部分と、硬化時にモノマー成分と反応する少なくとも1つの基を有する少なくとも1つのオリゴマー基とを含むフォトクロミック染料モノマー
とを含有し、
ここで、オリゴマー基はアルキレンオキシおよびハロアルキレンオキシから選択される少なくとも7個のポリエーテルモノマーユニットを含む。
好ましくは、重合可能な組成物は、少なくとも1つのオリゴマー基を構成する主たるアルキレンオキシまたはハロアルキレンオキシモノマーユニットを20モルパーセント未満含有する。
典型的に本発明の組成物が使用される場合には、オリゴマーの存在しない電子的に等価のフォトクロミック染料を含有する対応の組成物と比べて、本発明の組成物はフォトクロミック物質のt1/2について少なくとも30%の減少を与える。
重合可能な組成物はコーティング組成物またはキャスティング組成物の形態であってもよく、式Iのフォトクロミック染料モノマーを含む:
(PC)−(LR
ここで、PCはフォトクロミック部分であり、
Rはオリゴマーであり、
mおよびnは独立して1〜3の整数から選択され、
qは1または2であり、
Rは独立して、アルキレンオキシおよびフッ素化アルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも3個、より好ましくは少なくとも5個、より好ましくは少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーから選択され、
少なくとも1つのオリゴマーRは重合可能な組成物の硬化時にモノマー成分と反応する少なくとも1つの基を含む。
特に好ましい実施の形態では、本発明はフォトクロミック性の光透過性物品を形成するための組成物を提供するものであり、この組成物は:
架橋モノマーを含むモノマー成分を含有する重合可能な組成物と、
硬化時にモノマー成分と反応する式Iのフォトクロミック染料モノマー
とを含有する。
重合可能な組成物は1以上のモノマー、プレポリマー、架橋モノマーおよびバインダを含有してもよい。
第2の観点では、本発明はフォトクロミック化合物を提供するものであり、このフォトクロミック化合物はフォトクロミック部分と少なくとも1つのペンダントオリゴマーとを含有する付加体であり、ペンダントオリゴマーは、フォトクロミック性ポリマー状物品を形成するために、モノマー組成物と反応する官能基を含有する。
第3の観点では、本発明は少なくとも50℃のTgを有するフォトクロミック物品を提供するものであり、これはモノマー組成物の重合によって形成されたポリマー状マトリックスを含み、モノマー組成物は、反応基に連結されるフォトクロミック部分を含み、ここで反応基はポリマーの一部となるためにペンダントオリゴマーを介して反応するものであり、ペンダントオリゴマーはアルキレンオキシおよびハロアルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも3個、より好ましくは少なくとも5個、より好ましくは少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むフォトクロミックモノマーを含む。
ポリマー状置換基は、ホモポリマーでも、2以上のエーテルのコポリマーでも、1以上のエーテルユニットと任意に置換されたオレフィン性化合物から誘導される追加のモノマー状ユニットとを含有するコポリマーでもよい。オリゴマーがコポリマーである場合には、モノマーはブロックでもランダムに分布していても良い。特定のモノマーのブロックを、フォトクロミックから離れたポリマー鎖の末端に用いて、ナノカプセル化を向上させることが好ましい場合もある。たとえば、アルキレンまたは置換アルキレンブロックは、フォトクロミック部分からエーテルユニットを区切っても良い。
オリゴマーの連結の結果、フォトクロミック物質の退色速度は、ペンダントオリゴマーのない電気的に等価の染料を含有する対応の組成物に比べて、著しく増加する。一般的にフォトクロミック物品は大気温度で固体であり、典型的に少なくとも50℃、好ましくは少なくとも70℃、最も好ましくは少なくとも80℃のTgを有する。
第4の観点では、本発明は:
(a)前述のような重合可能な組成物を形成し、
(b)光重合可能な組成物をキャスティングしまたは組成物をコーティング剤として基材に塗布し、
(c)重合可能な組成物を重合して、フォトクロミック性のモノマー状ユニットを導入したポリマー状マトリックスを提供することを包含する
フォトクロミック物品を調製する方法を提供するものであり、
ここで、フォトクロミック性のモノマー状ユニットはアルキレンオキシおよびフッ素化アルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーを介してマトリックスポリマーに共有結合的に連結されるフォトクロミック部分を含有する。
本発明の好ましい実施の形態では、オリゴマーは著しく退色速度を増加させて、オリゴマーの存在しない電子的に等価のフォトクロミック染料を含有する相当の組成物に比べて、退色半減期および/または吸光度が3/4減少に達するのに要する時間が少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%減少するようになる。
(少なくとも1つの反応性官能基を有する少なくとも1つのオリゴマーを含有する)本発明のフォトクロミック化合物の利点は、オリゴマー鎖がフォトクロミック基に対して螺旋化するか、その付近で螺旋化し、開環形態と閉環形態間のより迅速な変化を促進するナノカプセル化を提供しうることである。オリゴマー鎖は低Tgのナノ環境を提供し、または局所的環境を好適に変更しうる。したがって、より高速な着色および退色のためには、本発明のフォトクロミック化合物に取り付けられるオリゴマーは比較的低Tgを有することが好ましい。たとえば、好ましくはTgは25℃未満である。より好ましくは本発明の化合物は、室温で非結晶性であり、より好ましくは室温で液体であり、これによって本発明の化合物はモノマー状組成物中により容易に分散し溶解しうる。
着色および退色を遅くする方法は、高Tgオリゴマーを使用することである。これは、より遅い着色および退色を与えるために、局所的に剛直なナノ環境を提供することによってスイッチングを制限するものである。このことは、高速スイッチングを与えるべく局所的にソフトで柔軟な環境を提供する低Tgオリゴマーとは逆である。
好ましくは、オリゴマーは十分な長さにして、オリゴマーのない電子的に等価の相当のフォトクロミック染料よりも、著しく大きいフォトクロミック物質の退色速度を提供するようにする(すなわち退色がより速く起こる)。
オリゴマー鎖とホストマトリックスとの適合性も退色速度に影響しうる。
多くの場合、オリゴマーとポリマーマトリックスの適合性の傾向は極性と一致する。したがって、ポリマーマトリックスと同様の極性のオリゴマーは適合可能と見なされる。たとえば、ポリアルキレングリコールオリゴマー基は極性ポリマー状ホスト、たとえば、アクリレートおよびポリアルキレンと適合可能であり、ポリ(アリールアルキレン)オリゴマーは非極性樹脂、たとえば、ポリオレフィンおよびスチレン性ポリマー(たとえば、ポリスチレン、SBR等)と適合可能である。
先行技術から予想されうることとは逆に、我々は、成分モノマーがホストマトリックスとあまり適合しない場合に、半減期の減少はオリゴマーにとって一般的に大きくなることを見出した。
また、我々は、1以上のオリゴマー鎖の存在によって提供されるナノ環境が、未置換のフォトクロミック化合物の場合に比べて、本発明の化合物のフォトクロミック性の寿命を著しく改善することを見出した。
本発明は、フォトクロミック部分と、ポリアルキレンオキシおよびハロゲン化ポリアルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも1つのペンダントオリゴマー基とを含む染料モノマーに関する。
ポリアルキレンオキシおよびフッ素化ポリアルキレンオキシの例には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、パーフルオロエチレンオキサイド、パーフルオロプロピレンオキサイドおよびそのコポリマーからなる群から選択される1以上のモノマーのポリマーがある。
また、オリゴマーは、アルキレンオキシまたはフッ素化アルキレンオキシ以外のモノマーから誘導されるモノマー状ユニットを含んでもよい。たとえば、化合物は、ジアルキルシロキサンユニット、アルキレンユニットおよび置換アルキレンユニットを含んでもよい。しかし、少なくとも7個のユニットはアルキレンオキシおよびフッ素化アルキレンオキシから選択される。
ユニットとマトリックスとの相対的な適合性は、半減期が十分に減少するのに必要なユニットの数に影響する。モノマーと相対的に適合性のある長い鎖とが求められるものであるが、モノマーがマトリックスと相対的に適合性がない場合には、同じ減少に達するのにより短い鎖で十分でありうる。
少なくとも1つのオリゴマーが、ポリマーマトリックスを形成するためのモノマー組成物と反応する少なくとも1つの基を有する。このように染料は1以上の反応性オリゴマーを介してポリマーマトリックスの骨格に連結され、そして染料と反応基間にオリゴマーのない電子的に等価のフォトクロミック化合物を含有する相当の組成物に比べて、向上した退色速度を有する。
染料はさらなる非反応性や反応性のオリゴマー基を含有してもよく、1、2、3個以上の反応基をオリゴマー鎖内に含有してもよい。少なくとも1つの反応基が末端反応基であるのが好ましく、多くの例ではナノカプセル化を最適化するためには、単一の末端反応基を用いることが好ましい。
本発明の改良されたフォトクロミック物質は一般に式Iのものであり、
(PC)−(L(R)
ここで、PCはフォトクロミック部分であり、
Lは結合または連結基であり、
Rは硬化時にモノマー成分と反応する少なくとも1つの基を含むオリゴマー鎖であり、
nは1〜3の整数であり、
mは1〜3の整数であり、
qは1または2であり、
オリゴマー基(R)中のモノマーユニットの総数は少なくとも7個である。
好ましくは、Rは独立して、アルキレンオキシ、フッ素化アルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーから選択され、ここで少なくとも1つのオリゴマーRは重合可能な組成物の硬化時にモノマー組成物と重合するための少なくとも1つの基を含有する。
重合可能な基の性質は、ポリマーマトリックスの性質およびポリマーマトリックスの調製に使用されるモノマーの性質を考慮して選択されうる。好ましくは、基は、必要な硬化条件下でポリマーマトリックスを調製するのに使用されるモノマー組成物と反応するものである。
反応基は、ある範囲の反応タイプ、たとえば、ラジカル重合、イオン重合、段階成長付加反応、縮重合反応またはゾル−ゲルタイプ反応のいずれかによって、ポリマーマトリックスと重合しうる。
最適な反応タイプおよび反応基は、ホストマトリックスおよび改良フォトクロミック物質のマトリックスに依存する。
いくつかの場合(特に段階的付加重合が求められる場合)には、本発明のフォトクロミックモノマーは複数の反応基を含有することが好ましい。複数の反応基は、ポリマーの成長を終わらせることなく十分な数のフォトクロミックモノマーを骨格に共重合させまた反応させうる。たとえば、末端反応基は、複数の活性水素含有基、たとえば、アルコール、チオール、アミンまたは酸基を、付加または縮重合によって鎖成長させるために併せ持ち、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、チオール−エンポリマー、エポキシドポリマーおよびフェノール性樹脂を調製しても良い。
フォトクロミックモノマーは、存在するポリマーに対して、たとえば、押出しまたは他の処理工程時にポリマーの反応処理によって導入されうる。反応処理の例には、グラフトおよびエステル交換がある。
好ましい重合可能な反応基の例は、アミノ;アルキルアミノ(モノおよびジ−アルキルアミノを含む);ヒドロキシル;チオ;メルカプト;エポキシ;カルバメート;アルキルハロ;不飽和基(たとえば、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシ)、マレイミド;式―SiXの基(ここで、X、XおよびXは独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビルおよびヒドロカルビルオキシからなる群から選択され、X、XおよびXの少なくとも1つは水素、ハロゲン、ヒドロカルビルオキシから選択される);ジチオエステル(−S−C=S−R);トリチオカーボネート(−S−C=S−S−R);ジチオカルバメート(−S−C=S−NRR);キサンテート(−S−C=S−O−R);カルボン酸;カルボン酸エステル;およびヒドロキシ、チオ、アミノ、アルキルアミノ、カルボキシル、(C〜Cアルコキシ)カルボキシル、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシから選択される基で置換されたC〜Cアルキルからなる群から選択されてもよい。
実施の形態では、反応基は、活性条件下で化合物から可逆的に解裂されて反応ラジカルを与えるために用いられるラジカルカップリング基である。このようなラジカル基は、リビングフリーラジカル重合において使用されることに関して当業者に周知であり、これには例えばジチオエステル(−S−C=S−R);トリチオカーボネート(−S−C=S−S−R);ジチオカルバメート(−S−C=S−NRR);キサンテート(−S−C=S−O−R);カルボン酸;カルボン酸エステルおよびニトロオキシドのような基がある。
好ましくはハロゲンはクロロであり、好ましいヒドロカルビルはC〜Cアルキルおよびフェニルであり、好ましいヒドロカルビルオキシはC〜Cアルコキシである。
反応基は不飽和基でもよい。最も好ましくは不飽和基は、(メタ)アクリロイル、(メタ)アクリロイルオキシ、アリル、アリルオキシ、マレイミド、スチリルおよびノルボルネニルからなる群から選択される。また、反応基は、式SiXの基でもよく、ここで、X、XおよびXは独立して水素、C〜Cアルキル、ハロゲンおよびC〜Cアルコキシからなる群から選択され、X、XおよびXの少なくとも1つは水素、ハロゲンおよびC〜Cアルコキシから選択される。
好適なオリゴマー基Rの例には式IIの基があり:
−(X)(R−X’(R II
ここで、Xは酸素、硫黄、アミノ、置換アミノおよびC〜Cアルキレンから選択され、
X’は1以上の反応基用の結合または取り付け基であり、
pは0または1であり、
qはモノマーユニットの数であり、
は同じでも異なっていてもよく、C〜CアルキレンオキシおよびC〜Cハロアルキレンオキシ(たとえば、パーフルオロアルキレンオキシ)からなる群から選択され、
はヒドロキシ、メルカプト、任意に置換されたアミノ、(メタ)アクリル、(メタ)アクリルオキシ、アリル、アリルオキシ、エポキシおよびイソシアナト、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、トリチオカーボネート、キサンテート、ジチオカルバメート、ジチオエステル、オルトエステル、(モノ、ジおよびトリ)アルコキシシラン、(モノ、ジおよびトリ)ハロシラン、(モノ、ジおよびトリ)ヒドロシラン、アルキルハライド、マレイミドおよび他の不飽和C=C含有基からなる群から選択され、かつ
wは反応末端基の数であり、好ましくは1〜3である。
オリゴマーはアルキレン基を含有してもよい。任意に置換された好ましいC〜Cアルキレンの例は式IIIのユニットを含み:
Figure 2007535592
ここで、Rは、水素、ハロゲン、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ニトリルおよびアルコキシからなる群から選択され、
は、水素、ハロゲン、ヒドロキシ、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、複素環、アリールアルキル、アルキルアリール、カルボキシル、ニトリル、アルコキシカルボニル、置換アルコキシカルボニル、カルバモイル、N−アルキルカルバモイル、N,N−ジアルキルカルバモイル、カルバニロイル、アルキルフェニルアミノカルボニル、アルコキシフェニルアミノカルボニル、アシル、置換アシルおよび式:
−L’−(O)−(Z−O)−ZY;および
Figure 2007535592
(ここで、pは(ZO)ユニットの数であり、好ましくは1〜20、より好ましくは2〜15であり、qは0または1であり、ZはC〜Cアルキレン、ジアルキルシリル、ジアリールシリルおよびジアリールオキシシリルからなる群から選択され、L’は結合または連結基、たとえば、C〜Cアルキレン、アリール、アルカリルおよびアラルキルであり、かつY’は水素、アルキル、ヒドロキシルおよびアルコキシ、アルコキシアルコキシ、ヒドロキシアルコキシおよびアリールオキシ、トリ−(C〜Cアルキル)シラン、ジ(C〜Cアルキル)フェニルシランからなる群から選択される末端基である)の基からなる群から選択され、
は、水素、ハロゲンであり、RおよびR2’は共同で式
Figure 2007535592
の基を形成してもよく、
ここで、Xは酸素および基NR(ここで、RおよびRは独立して、水素、アルキル、アリール、置換アルキルおよび置換アリールの群から選択される)からなる群から選択される。
4’は水素およびハロゲンから選択される。
式Ibのモノマー状ユニットを含有するポリマーはホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。2以上の式Ibのユニットのコポリマーであっても、少なくとも1つの式Ibのユニットと不飽和化合物から誘導される1以上のコモノマーユニットとのコポリマーであってもよい。
ポリマーがコポリマーである場合には、好適なコモノマーユニットは、1以上の式IIIの特徴的なユニットまたは式:
Figure 2007535592
のコモノマーを含有してもよく、
ここで、R、R、RおよびRは独立して、水素、ハロゲン、アルキルおよびハロアルキルからなる群から選択される。コポリマーはランダムであってもブロックコポリマーであってもよい。
本発明の化合物は、特定の用途用にフォトクロミック特性を調整するように設計されうる。モノマータイプの長さ、割合および分布(特に官能性置換基のタイプ、割合および分布)を用いて、疲労耐性、退色性、活性速度および感温性から選択されるフォトクロミック物品の1以上の特性を制御することができる。
また、ポリマー状置換基のタイプおよび特性を用いて、ホストマトリックスの形成または処理時に遭遇する過酷な化学的環境からフォトクロミック物質を保護してもよい。たとえば、重合可能な組成物を硬化してフォトクロミック物品、たとえば、眼鏡やグレイジングパネルを形成する際に用いられる開始システムは、典型的にフォトクロミック染料に対して、場合によってはフォトクロミック性を破壊するといった悪影響を有する。このような条件下でフォトクロミック部分を保護するポリマー状置換基を選択することによって、この悪影響を低減することができうる。
理論に結びつけようというわけではないが、既知の特性を備える連結(tether)を使用することは、保証付きカプセル化法とは違い、統計的または確率的カプセル化(SoPE)を与えるものと考えられ得る。ホストマトリックスから染料または染料集合体を保護することとは、取り付けられたオリゴマー/ポリマーの螺旋化により、自由な空間と制御された特性を局所化したマトリックスを形成することであると考えられる。このことはもちろん、SoPE効果が、スイッチング、オリゴマーの長さ、オリゴマーとマトリックスとの適合性およびマトリックス自身に関して、染料の立体的要件で変化するであろうことを意味する。
オリゴマーの適合性は処理の効率に影響すると思われる。極端には、非常に非適合性のオリゴマーは、SoPE効果を最適にするが、全体に相分離するリスクが増大する。他方で、オリゴマーがマトリックスと非常に適合性である場合には、オリゴマーはさほど染料の近くに配置されない場合があるので、より長い鎖長さのオリゴマーが、短いが適合性があまりないオリゴマーが与えるのと同じ保護または効果を与えるために必要とされうる。したがって、オリゴマーとそのサイズの選択は、このような因子を考慮して選択されねばならない。典型的にできるだけ早いスイッチング速度が求められる場合には、低Tg(<室温)を有するオリゴマー/ポリマー連結が必要とされる。
方法は、「付加」タイプの改良であり、異なる種類のフォトクロミック物質の立体的要件に適応するために、順応性を有する。特に立体的要求のある染料はより長いオリゴマーまたは異なる幾何学形状のオリゴマーを必要とする。典型的に、オリゴマーのサイズは、フォトクロミック物質含有量を最大限にするためにはできるだけ小さくすべきであるが、それでも所望のフォトクロミックスイッチング速度を提供し、ホストマトリックスの機械特性に対する何らかの影響を最小限にするべきである。
染料モノマーの特に好ましい例は、式IA〜IFのものであり、
Figure 2007535592
Figure 2007535592
ここで:
Xはオリゴマー用の連結基であり、
X’は1以上の反応基用の結合または取り付け基であり、好ましくはC〜Cアルキレンからなる群から選択され、
Yが酸素または硫黄であり、
wはオリゴマーの末端のヒドロキシまたはチオール基の数であり、好ましくは1〜3であり、
pは独立して0または1から選択され、
PCはフォトクロミック部分であり、
Jは水素またはC〜Cアルキル(好ましくは水素またはメチル)であり、
Rは定義されるようなオリゴマーであり、
R’は水素、C〜Cアルキルまたは置換(C〜C)アルキルであり、かつ
R”は水素、(C〜C)アルキルまたは置換C〜Cアルキルである。
好ましくは、Lは結合または式IIa〜IIpの群から選択されるポリラジカルからなる群から選択され:
Figure 2007535592
ここで、nは1〜3であり、
Figure 2007535592
Figure 2007535592
式IIa〜IIpにおいて、
Xは同じでも異なっていてもよく、前述に定義されるようなものであり、
は、ヒドロキシ、アルコキシ、アミノおよび置換アミノ、たとえば、アルキルアミノからなる群から選択され、
nは1〜3の整数であり、
wは1〜4の整数であり、
qは0〜15の整数であり、
pは1個より多くある場合には、同じでも異なっていてもよく、0または1であり、
かつ
(R)はオリゴマーRの取り付け用ラジカルを示す。
連結基の用途はオリゴマーをフォトクロミック部分につなぐことである。連結基は、オリゴマーが染料に直接接続するのに使用することができない官能基を有する場合に必要とされる場合がある。たとえば、ポリエチレングリコールメタクリレートをコハク酸無水物と反応させることによって酸に変換することができる。次に、これをフォトクロミック部分、たとえば、9’−ヒドロキシ−1,3,3−トリメチルスピロ[インドリン−2,3’−93H]ナフサ[2,1−b][1,4]オキサジン]のヒドロキシ基に容易に接続することができる。
連結基は、いくつかの場合、オリゴマーの一部として利用可能であってもよい。
連結基Lの特別の例には:
(i)結合
Figure 2007535592
Figure 2007535592
がある。
本発明の化合物はオリゴマー基を含有し、モノマー状ユニットの総数は少なくとも5個、好ましくは少なくとも7個、最も好ましくは少なくとも9個である。
オリゴマーは、線形の鎖の形態でも、分岐した鎖の形態でも、ブロックまたはランダムコポリマーを含むコポリマーの形態でもよいが、各オリゴマーは同じタイプのモノマーユニットを少なくとも5個、より好ましくは少なくとも7個、最も好ましくは少なくとも9個含有することが特に好ましい。
好ましくは、モノマーユニットはアルキレンオキシ、ハロアルキレンオキシ、たとえば、パーフルオロアルキレンオキシからなる群から選択される。より好ましいモノマーユニットは、アルキレンオキシであり、エチレンオキシ、プロピレンオキシおよびそのランダムおよびブロックコポリマーがさらにより好ましい。オリゴマーはハロアルキレンオキシおよびアルキレンオキシから選択される少なくとも7個の基を含有する。
式Iの本発明のフォトクロミック化合物は基を3個まで含み、各基は1、2、または3個のオリゴマー基Rを含んでもよい。
好ましいオリゴマー基の例には次のものがあり、
Figure 2007535592
ここで、モノマーユニットはランダムまたはブロックの形態で分布し、
Figure 2007535592
X、X’およびRおよびpは前述で定義され、x、vおよびyは繰り返し単位の数であり、アルキルはC〜C20アルキル、好ましくはC〜C10アルキル、たとえば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルである。好ましくは本発明の化合物は少なくとも1つのオリゴマー基を含み、ここで、モノマーユニットの数(上の例ではxまたはy+v)は少なくとも7個、最も好ましくは少なくとも9個である。
最も好ましいオリゴマー基は少なくとも9個のモノマーユニットを含有する。モノマーユニットはその長さが30ユニットまででもそれ以上であってもよいが、9〜30の範囲が特に好適であることを我々は見出している。
基Xの存在および性質が連結基に依存することを、当業者は評価するであろう。連結基が結合であり、オリゴマーが複素原子、たとえば、窒素に連結される場合には、pは好ましくは0である。
しかし、基L−(R)がフォトクロミック部分の炭素基または式IIa〜IIkの連結基に取り付けられる場合には、オリゴマー基Rにおける整数pは好ましくは1である。
本発明の実施の形態では、オリゴマー置換基は一般的に式Iのモノマーユニットを複数含有する。
好ましくは、式Iのモノマー状基において、基Rは水素、ハロゲン、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、C〜CヒドロキシアルキルおよびC〜Cアルコキシからなる群から選択される。より好ましくは、Rは水素またはC〜Cアルキルであり、最も好ましくはRは水素またはメチルである。
好ましくは、式Iのモノマー状基において、置換基Rは、水素、C〜Cアルコキシ、カルボキシデカイル、複素環アリール、5〜10員環で1または2個の環を含みかつ窒素、酸素および硫黄から選択される1〜3個の複素原子を含有し、任意にC〜Cアルキルで置換されたアリールオキシ複素環、アリール(C〜C)、(C〜Cアルキル)アリール、カルボキシル、ニトリル、C〜C10アルコキシカルボニル、ハロゲンから選択される置換基で置換されたアルコキシカルボニル、C〜Cアルコキシアルコキシ、ヒドロキシ、カルバモイル、N−(C〜Cアルキル)カルバモイル、N,N−ジ(C〜Cアルキル)カルバメニル、カルバニロイル(C〜Cアルキル)フェニルアミノカルボニル、(C〜Cアルコキシ)フェニルアミノカルボニル、ホルミルアロイル、ヒドロキシおよびC〜Cアルコキシの群から選択される置換基によって置換された(C〜Cアルコキシ)カルボニルおよび式:
−L’−(O)−(Z−O)−ZY;および
Figure 2007535592
の基からなる群から選択され、
ここで、qは0または1であり、Zはエチレン、プロピレンおよびジメチルシリルからなる群から選択され、pは2〜20の整数であり、Lは結合またはC〜Cから選択される連結基であり、YはC〜Cアルキル、ヒドロキシ、C〜Cアルコキシ、カルボキシルおよび(C〜Cアルコキシ)カルボキシル(C〜Cアルキル)ジメチルシリルから選択される基で置換されたC〜Cアルキルおよびフェニルジメチルシリルからなる群から選択される。
より好ましくはRはカルボキシル、1または2個の環を含有する5〜10員環の複素環および任意にC〜Cアルキルで置換された1〜3員環の複素環、C〜Cアルコキシカルボニル、(C〜Cアルコキシ)置換(C〜Cアルコキシ)カルボニル、カルバモイル、(C〜Cアルキル)カルバモイル、ホルミル、(C〜Cアルキル)カルボニルおよび式:
−L’−(O)−(Z−O)−ZY;および
Figure 2007535592
の基からなる群から選択され、
ここで、pは2〜20であり、qは0または1であり、Zはエチレン、プロピレン、ジメチルシリルおよびジメトキシシリルであり、Lは結合またはC〜Cアルキルであり、Y’は水素、C〜Cアルキル、C〜Cハロアルキル、アリール、およびC〜Cアルコキシ、カルボキシル、(C〜Cアルコキシ)カルボニル、(C〜Cアルキル)ジメチルシリルおよびフェニルジメチルシリルから選択される置換基で置換されたC〜Cアルキルからなる群から選択され;
2’は水素またはメチルであり、かつ
およびR2’は共同で式:
Figure 2007535592
の架橋基を形成してもよく、
ここで、Xは酸素およびNRから選択され、RはC〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、(C〜Cアルキル)から選択される。
実施の形態では、本発明の化合物は式Iのポリマー状置換基Rを含有し、Rは式:
−L’−(O)−(Z−O)−ZY;および
Figure 2007535592
の置換基である。
このようなモノマー状ユニットを提供するのに使用されうるモノマーの例には次のものがある:
モノマーの式
(iv)オリゴマーは次のようなさらなるモノマーユニットを含有してもよく、
Figure 2007535592
ここで、Rは水素、C〜Cアルキル、たとえばメチルであり、L’はC〜Cアルキレンであり、YはC〜Cアルキルであり、nは2〜30、好ましくは4〜20の整数であり、モノメタクリロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサンのようなタイプのモノマーは市販入手可能であり、および/または
Figure 2007535592
ここで、Rは水素またはC〜Cアルキル、たとえばメチルであり、Y’はC〜Cアルキルであり、nは2〜30、好ましくは4〜20である。
(i)
Figure 2007535592
ここで、Rは水素またはC〜Cアルキル、たとえばメチルであり、L’はC〜Cアルキレンであり、YはC〜Cアルキルジメチルシリルである。このような化合物の特定の例には、モノアルキルモノトリメチルシロキシ−末端ポリエチレンオキサイドがある。
(ii)
Figure 2007535592
ここで、Rは水素またはC〜Cアルキル、たとえばメチルであり、nは2〜30、好ましくは4〜20であり、YはC〜Cアルキルまたは(C〜Cアルキル)ジメチルシリルである。このタイプの好適なモノマーの特定の例には、モノメタクリロキシ,モノメチルシロキシ−末端ポリエチルオキサイドがある。
(iii)
Figure 2007535592
オリゴマーはアルキレンオキシおよびフルオロアルキレンオキシ以外にさらなるモノマーを含有してもよい。特定の例のモノマーはさらなるモノアミン基を取り込む(preside)ために使用されてもよく、このモノアミン基はアルキレンオキシおよびフルオロアルキレンオキシに加えてポリマー状置換基を含有してもよい。この特定の例のモノマーはアクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、イソヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、アリルアクリレート、アクロレイン、アクリルアミド、塩化アクリロイル、ポリ(エチレングリコール)アクリレート、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、エトキシエチルメタクリレート、メタクリルアミド、塩化メタクリロイル、アリルメタクリレート、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルメタクリレート(および他のフッ素化アルキルメタクリレート)、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルメタクリレート、4,4,5,5,6,6,7,7,8,9,9,9−ドデカフルオロ−2−ヒドロキシ−8−(トリフルオロメチル)ノニルメタクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,8,8,8−ドデカフルオロ−7−(トリフルオロメチル)オクチルメタクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−10,10,11,12,12,12−エイコサフルオロ−11−(トリフルオロメチル)−ドデシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、2−(tert−ブチルアミノ)エチルメタクリレート、ブチル3−ブトキシメチルアクリレート、9H−カルバゾール−9−エチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジクロヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、3−(ジエトキシメチルシリル)プロピルメタクリレート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、3−(ジメチルクロロシリル)プロピルメタクリレート、ディスパーズ・レッド(Disperse Red)1メタクリレート、ディスパーズ・レッド13メタクリレート、ディスパーズ・イエロー(Disperse yellow)7メタクリレート、エチレングリコールジシクロペンテニルエーテルメタクリレート、エチレングリコールメタクリレートホスフェート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノアセトアセテートモノメタクリレート、フルオレセインO−メタクリレート、グリシジルメタクリレート、3−[(3,5,7,9,11,13,15−ヘプタシクロペンチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタシロキサンー1−イルオキシ)−ジメチルシリル]プロピルメタクリレートイレート(ジメチルシリルオキシ(プロピル)メタクリレート−POSS)、ヘキシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、2−(メタクリロイルオキシ)エチルアセトアセテート、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド、2−ナフチルメタクリレート、2−(4−ニトロフェノキシ)エチルメタクリレート、ペンタブロモベンジルメタクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、3−スルホプロピルメタクリレートのカリウム塩、2−(tert−ブチルアミノ)−エチル−メタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、2,4,6−トリブロモフェニルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、トリメチルシリルメタクリレート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルメタクリレート、3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルメタクリレート、ゾニル(ZONYL(登録商標) TM)フルオロモノマー、2−メチルアクリルアミドメタクロレイン、ビニルメチルケトン、3−メチル−3−ブテン−2−オン、2−メチルアクリロイルクロライド、ポリエチレングリコールベヘニルエーテルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル、マライミド、スチレン、スチレン系、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、無水マレイン酸からなる群から選択されてもよい。
好ましい種類のモノマーの例には、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、ハロアルキルアクリレート、ハロアルキルメタクリレート、アルコキシアルキルアクリレート、アルコキシアルキルメタクリレート、任意にモノN−置換またはジ−N−置換されたアミノアルキルメタクリレート、シクロアルキルアクリレート、シクロアルキルメタクリレート、フェノキシアクリレート、フェノキシメタクリレート、アルキレングリコールアクリレート、アルキレングリコールメタクリレート、ポリアルキレングリコールアクリレート、ポリアルキレングリコールメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリルアミドおよびメタクリルアミドの誘導体、フマル酸のエステル、マレイン酸および無水マレイン酸のエステルおよびマレイン酸のエステル、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ベンジルアクリレートおよびベンジルメタクリレートがある。
ポリマー状置換基は少なくとも3つの異なる方法で形成されうる。ポリマー状置換基は、好適な開始基を有するフォトクロミック染料から成長させてもよい。別の方法は、ポリマー置換基をフォトクロミック部分の前駆体分子に成長させまたは付加し、その後フォトクロミック部分を形成するものである。別の方法では、ポリマー状置換基を形成し、何らかの適当な有機合成手順によってフォトクロミック染料に接続する。
ポリマー状置換基は、鎖成長または開環重合法によって(フォトクロミック染料からまたは独自に)合成される。これには、限定するものではないが、
ラジカル重合(リビングでないもの、リビングのもの)
イオン重合(陽イオン性および陰イオン性)
官能基移動重合
がある。
ポリマー状置換基が別々に調製される場合には、ポリマー状置換基は、フォトクロミック染料に結合することができるように、好ましくは少なくとも1つの反応性官能基を有する。官能基には、たとえば、ヒドロキシ、チオール、ケトン、アルデヒド、アミノ(第1級または第2級)、カルボン酸、カルボン酸塩化物、イソシアネート、イソチオシアネート、アルキルハロ、ビニル、アリル、シリルハライド、シリルクロライド等のような基があってもよい。典型的に、1または2個の好適な官能基が存在してもよいが、より多くてもよい。反応性官能基は置換基ポリマーの末端または中間にあるのが好ましいが、鎖に沿った別の位置にあってもよい。
ポリマー状置換基は、直接開始点として、または連鎖移動メカニズムの一部として染料を用いて、フォトクロミック染料から成長させてもよい。この場合には染料は開始剤または連鎖移動剤として機能する。染料は停止剤として機能してもよい。染料はモノマーではなく、常套の重合性の基、たとえば、重合性の基として使用されるメタクリルまたはトリアルコキシシリル基を有さない。(この基は非重合的方法で使用され、ポリマー状置換基の取り付けを可能にしうることを記載しておく。たとえば、染料はチオールと反応するメタクリレート基を有してもよい(すなわち、チオーレン反応))。
ポリマー状置換基を含有する本発明のフォトクロミック化合物は、(たとえば、ポリマー状置換基のフリーの末端に)次の重合反応で反応することができる反応基を有してもよい。この基は直接ポリマー状置換基の調製処理から生じてもよく(すなわち、ポリマー状置換基が染料から成長させる場合)、または別の処理で取り付けてもよい。典型的に、この反応基はフォトクロミック染料から離れたポリマー状置換基の末端にある。この基はRAFTであってもよく、開始剤(iniferter)タイプの基、たとえば、ジチオエステル、トリチオカーボネート、ジチオカルバメートまたはキサンテート、ATRP基、たとえば、リビングのフリーラジカル法によって成長させるポリマー状置換基用ハロゲンまたはアルコキシアミンであってもよい。これらの基をそれ自身標準的化学作用を用いて他の基に変化させてもよい。RAFT剤をチオールまたは水素に変化させることができ、ATRP末端基を水素やアミン等に変化させてもよい。
RAFTおよびATRPによるブロッカーの調製は、米国特許出願第60/60664号およびオーストラリア出願第2004902305号からの優先権を主張している我々の係続中のPCT出願に記載されている。
ポリマー状置換基はホモポリマーであっても、ブロック、ランダムまたはグラジエントコポリマーであってもよい。ポリマー状置換基、たとえば、ポリアルキレンまたは置換ポリアルキレンの一部はラジカル重合によって形成されてもよい。フリーラジカル法ではリビングラジカルと連鎖移動法のラジカルポリマー合成を用いるのが好ましい。
Figure 2007535592
ポリマー状置換基は一般的に1以上のタイプのラジカル重合可能なモノマーから誘導される。典型的なモノマーはアクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルエステル、ビニルエーテル、n−ビニルモノマー、スチレン、シアノアクリレート、マレイミドおよび無水マレイン酸から選択されてもよい。
特に好ましい実施の形態では:
は水素、メチル、アルキル、アリール、ニトリル、カルボン酸、カルボン酸エステル、ハロゲン、H、CH、アルキル、アリール−COORCN等から選択されてもよい。
=−OR、−COOR、フェニル、CN、ハロゲン、アミド(−CONRR、ここで、Rは独立して水素、アルキル、アリールから選択される)
=H、アルキル、アリール
Figure 2007535592
Jはフォトクロミック化合物、フォトクロミック化合物の誘導体および後にフォトクロミック基を取り付けるための反応基から選択され、
Xは末端基であり、水素、メチル、ブチル、アルキル、ハロゲン、ジチオエステル(−S−C=S−R)、トリチオカーボネート(−S−C=S−S−R)、ジチオカルバメート(−S−C=S−NRR)、キサンテート(−S−C=S−O−R)、カルボン酸、カルボン酸エステル、ヒドロキシ、アルコキシアミン等から選択されてもよい。
ATRPの他の実施の形態は、「高分子(Macromolecules)」、1995,28,7970および「高分子」1996,29,3665に記載されている。これらの文献は、アリールスルホニルクロライドと遷移金属化合物の組み合わせを用いた「リビング」のポリマーの形成について報告している。
本発明によるフォトクロミックオリゴマー付加体は次のものからなる群から選択されるフォトクロミック部分を含有しうる:
クロメン、たとえば、ナフトピラン、ベンゾピラン、インデノナフトピランおよびフェナントロピランからなる群から選択されるもの;
スピロピラン、たとえば、スピロ(ベンズインドリン)ナフトピラン、スピロ(インドリン)ベンゾピラン、スピロ(インドリン)−ナフトピラン、スピロキノピラン、スピロ(インドリン)ピランおよびスピロジヒドロインドリジンからなる群から選択されるもの;
スピロ−オキサジン、たとえば、スピロ(インドリン)ナフトキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンゾキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ピリドベンゾキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ナフトキサジンおよびスピロ(インドリン)−ベンゾキサジンからなる群から選択されるもの;
フルギド、フルギミド;
アニル;
パーイミジンスピロシクロヘキサジエノン;
スチルベン;
チオインジゴイド;
アゾ染料;
ジアリールエテン;および
ジアリールパーフルオロシクロペンテン。
フォトクロミック部分の例は、フルギドフォトクロミック化合物、クロメンフォトクロミック化合物およびスピロ−オキサジンフォトクロミック化合物からなる群から選択されてもよい。上で示した幅広い範囲の各種フォトクロミック化合物は、先行技術に記載されており、ここでの教示を考慮すれば、当業者が幅広い範囲のフォトクロミックオリゴマー付加体を調製するのに問題ないであろう。クロメンフォトクロミック化合物、フルギドフォトクロミック化合物およびスピロ−オキサジンフォトクロミック化合物の例は米国特許第5776376号公報に記載されている。
最も好ましいフォトクロミック化合物はクロメンおよびスピロ−オキサジンであり、特にスピロインドレンアロキサジンである。
スピロ−オキサジン、たとえば、以下に記載するスピロインドリンナフトキサジンは透明であるが、示すように、光の存在中では開環して着色形態を与える。
Figure 2007535592
本発明のさらなる実施の形態は式
(PC)−(X)L(R)
のフォトクロミック化合物であり、
ここで、PCはフォトクロミック部分、特に式IIIのスピロオキサジン、式XXのクロメン、式XXXのフルギド/フルガミド、または式XLのアゾ染料であり、L,R,Xおよびnおよびpは前述で定義されるものである。
一般式IIIの好ましいスピロ−オキサジンが好適に使用されうる。
Figure 2007535592
一般式IIIにおいて、R、RおよびRは同じでも異なっていてもよく、それぞれアルキル基、シクロアルキル基、シクロアリールアルキル基、アルコキシ基、アルキレンオキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ、アルコキシカルボニルアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、アルキレンチオアルキル基、アシル基、アシルオキシ基またはアミノ基であり、RおよびRは共同で環を形成してもよく、R、RおよびRは任意にそれぞれ置換基を有してもよい。置換基には前述の基以外に、ハロゲン原子、ニトロ基、複素環状基等がありうる。部分IIIaによって表される基
Figure 2007535592
は、置換または非置換の2価の芳香族炭化水素基または置換または非置換の2価の不飽和複素環状基である。部分IIIbによって表される基
Figure 2007535592
は、置換または非置換の2価の芳香族炭化水素基または置換または非置換の2価の不飽和複素環状基である。2価の芳香族炭化水素基の特定の例は、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環等から誘導される6〜14個の炭素原子の基である。2価の不飽和複素環状基の特定の例は、フラン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピロール環、チオフェン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環等から誘導される4〜9個の炭素原子の基である。
、RおよびRに関して、置換基は前述と同じ基でありうる。特に
―NR
で表される基(RおよびRはそれぞれアルキル基、アルコキシ基、アリル基等であり、それぞれは置換されてもよく、RおよびRは結合されていてもよく、互いと環化して窒素含有複素環状環を形成してもよい)が、初期のフォトクロミック性能において高濃度の着色を表出する観点から好ましい。
特に好ましい実施の形態では、本発明のフォトクロミック化合物は式IVのものであり、
Figure 2007535592
ここで、
、R、R、R、R、R10およびR11は、独立して水素、アルキル、ハロ、ハロアルキル、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキレンオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アリール、アリールアルキル、アリールオキシ、アルキレンチオアルキル、アシル、アシルオキシ、アミノ、NR、シアノおよび基L(R)からなる群から選択され、R、RおよびRの少なくとも1つは、式L(R)のオリゴマー基であり、L,R,およびnは前述で定義され、R、R、RおよびRの基の中で1以上はL(R)基であり、1以上のR基は任意に共に連結して1以上の架橋オリゴマーを形成してもよい。下付き文字mは整数であり、0、1または2であってもよく、mが2の場合には基は独立して選択される。
式IVの化合物において、オリゴマー置換基(R)中のモノマーユニットの総数は、少なくとも7個、より好ましくは少なくとも9個、最も好ましくは少なくとも12個である。
より好ましくは、置換基Rは、アルキル、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、アルキレンオキシアルキル、アリール、アリールアルキル、アルキレンチオアルキルおよび基L(R)からなる群から選択され、より好ましくは、Rは、アルキル、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、アルケニルオキシアルキル、アリール、アリールアルキル、および基L(R)から選択され、好ましくはRおよびRは、独立してアルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択される。
およびRは、独立して水素およびL(R)から選択され、R10およびR11は、独立してアルキル、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、アルコキシ、−NR、シアノ、アルキレンオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アリール、アリールアルキル、アリールオキシ、アルキレンチオアルキル、アリールアリールオキシおよびアミノからなる群から選択され、最も好ましくは、R10およびR11は、独立してアルキル、シクロアルキル、アルコキシ、NRおよびシアノから選択され、かつ
mは0または1である。
式IIIaの好ましい縮環型芳香族環基の例には式IIIa(i)
Figure 2007535592
があり、ここでRおよびR11は前述で定義されるようなものである。
式IIIbの好ましい縮環型芳香族環基の例には式IIIb(i)、IIIb(ii),IIIb(iii)およびIIIb(iv)
Figure 2007535592
Figure 2007535592
がある。
式IIIa(i)の基の特定の例には、
Figure 2007535592
がある。
式IIIbの基の特定の例には、
Figure 2007535592
Figure 2007535592
がある。
式IVの化合物のある特に好ましい実施の形態は式IVa
Figure 2007535592
を有する。
式IVaのより好ましい化合物は、RおよびRが好ましくは独立して、C〜Cアルキルからなる群から選択される場合の化合物、およびRおよびRが共に連結して4〜6個の炭素原子のシクロアルキルを形成する場合の基である。
およびRは、独立して水素、ハロゲン、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、シアノ、アルケニル、アルキレンオキシアルキル、アルコキシカルベニル、アリール、アラルキル、アリールオキシ、アルキレン、チオアルキルおよび式L(R)のオリゴマー(ここで、L、Rおよびnは前述で定義されるようなものである)からなる群から選択され;
10およびR11は、独立して水素、ハロゲン、シクロアルキル、シクロアリールアルキル、アルコキシ、シアノ、アルケニルオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アリール、アリールアルキル、アシルオキシおよびアルキレンチオアルキルからなる群から選択される。最も好ましくはR10およびR11は水素であり、RおよびRの少なくとも1つは基L(R)であり、R中のモノマーユニットの総数は少なくとも10個、より好ましくは少なくとも12個である。
ポリマー(好ましくは高Tgのポリマー)物品においてフォトクロミック物質の退色速度を増加させるためには、オリゴマー鎖のサイズはある大きさより大きくなくてはならない。最小サイズはオリゴマー鎖と連結基の性質に依存する。オリゴマー鎖が、その鎖の一部がオキサジン環に隣接する配座を取り得る場合には、退色は著しく加速すると考えられる。したがって、分子を横断してオリゴマー鎖に向かう連結基(たとえば、式VI〜VIIIの基は連結に対してオルト位置に少なくとも1つのポリマー鎖Rを含有する)は、他の連結基に比べて、有効なモノマーユニットの最小数を減らすことができる。
ある好ましい実施の形態では、R、RおよびRの1つは、L(R)であり、R基は共同で少なくとも10個のモノマーユニットを含む。場合によっては、Rと、RおよびRの少なくとも1つ(好ましくはR)は、L(R)であり、2以上の基L(R)は少なくとも10個のモノマーユニットを含有する。
本発明の化合物の特定の例には表1に挙げるものがある。
Figure 2007535592


Figure 2007535592


Figure 2007535592
ここで、(EO)は基(CHCHO)である。
本発明のより好ましい化合物は式(IVb)のものであり、
Figure 2007535592
ここで、置換基は前述され、さらにより好ましくは、RはC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキルおよびL(R)であり、R5aおよびR5bは独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、アリールから選択され、RおよびRは、水素、ヒドロキシ、C〜Cアルコキシから選択され、R10は、水素、ヒドロキシ、C〜Cアルコキシ−NRから選択され、RおよびRは独立して、水素、C〜Cアルキルであり、RおよびRは共同で4〜6個の炭素原子の分割の炭化水素鎖(divisional hydrocarbon chain)を形成してもよい。
上で議論したように、極性および無極性ポリマーにおいて着色および退色速度を最大化するためには、R、RおよびRの1つは、少なくとも10個、より好ましくは少なくとも12個のモノマーユニットを含有するL(R)であり、R、RおよびRの他の2つは、L(R)以外であり、L(R)は7個のモノマーユニットを含有する。
化合物において、R、RおよびRの1個以上が少なくとも7個のモノマーユニットを含有するL(R)である場合には、着色および退色速度に対する効果はある程度まではオリゴマーとポリマーのタイプに依存する。ポリマーとオリゴマーとが適合性がある場合には、退色速度は低下し、オリゴマーと樹脂とがさほど適合性がない場合には、その効果は少なく退色速度は増加し得る。
式IVa(好ましくはIVb)の化合物について、RおよびRが短鎖または小さい置換基である場合には、範囲はより限定されるが、式IVaの化合物は退色速度を制御するのに有効であることも、我々は見出している。
したがって、さらなる実施の形態で本発明はRおよびRがそれぞれ(前述で定義されるような)式Iの基および式L(R)の基および基LR11(ここでR11は低級アルキル、低級ハロアルキル、低級ポリアルキレンオキシアリール(低級アルキル)である)からから選択される、式IVa(好ましくは式IVb)の化合物を提供する。低級という用語は鎖中に炭素原子が6個まで、好ましくは4個までを意味するために使用される。
また別の実施の形態では、我々は本発明の化合物の調製用の中間体であって、中間体は式IVa、より好ましくはIVbのものであり、ここで、RおよびRはXH(Xは前述で定義される)から選択される中間体を提供する。好ましくは、RおよびRは同じである。
本発明の化合物は中間体VaまたはVbとVIの反応によって調製されてもよい。
Figure 2007535592
本発明の化合物を調製する方法は、式Vaのメチレンインドレンまたはフィッシャー塩基または式Vbのインドリウム塩(ここで、Jはハロゲン、特にヨウ素の塩であり、R13はRであり、R14はRである)と、式VIのニトロソヒドロキシ化合物とを反応させ、式IVの本発明の化合物を提供することを包含する。
場合によっては、式Vaのメチレンインドレンまたは式Vbのインドリウム塩を、式VIのニトロソヒドロキシ化合物(ここでR12およびR13は独立して、水素および−XHからなる群から選択され、R12およびR13の少なくとも1つは−XHである)と反応させて式VIIの中間体を提供してもよく、
Figure 2007535592
式VIIIの化合物と式VIIの化合物を反応させる
JL(R) VIII
(ここで、Jは式IVの化合物を形成するための解離基であり、RおよびRの少なくとも1つは基L(R)である)。
場合によっては、またさらにはRがL(R)である場合の式IVの化合物を次のようにして調製してもよい。すなわち、式VaまたはVbの化合物と式VIIIの化合物とを反応させて、R14がL(R)である式VaおよびVbの化合物を提供し、式VIaまたはVIbの化合物と式VIの化合物を反応させて、RがL(R)である式IVの化合物を提供する。
式VIIIの化合物の特定の例には、Jが塩素であり、Lが式IIa〜IIcのものであり、ここでpはOであり、Rが上で示すR基例(i)〜(v)のいずれか1つである、JL(R)がある。
Lが結合である場合の式IVの化合物は、さらに、トルエンスルホニル解離基を用いて、たとえば、式IX
Figure 2007535592
の化合物と式IVの化合物(ここで、RまたはRの少なくとも1つのはXHでありおよび/またはRは水素である)との反応によって調製されて、1以上の基がアルコキシル化された化合物を提供してもよい。
式Xの化合物
Figure 2007535592
は幅広い範囲の縮環型芳香族基Bを有し、式Vcの中間体を用いて調製されうる。
Figure 2007535592
縮環型芳香族Bおよびその置換基は、フォトクロミック化合物が所望の色を呈するように選択されうる。このような化合物については、高速退色性のスピロインドリンオキサジンの多様な調製法が示されている。
式VaおよびVbの好適な置換メチレンインドレン化合物の例には、ギャレ(Gale)&ウィルシャー(Wiltshire)(J.ソク.ダイ・アンド・カランツ(J.Soc.Dye and Colourants)1974,90,97−00)によって記載されている5−アミノインドレン化合物、ギャレ(Gale)、リン(Lin)およびウィルシャー(Wilshire)(オースト.J.ケム.(Aust.J.Chem.)1977,30,689−94)によって記載されている5−アミノメチレン化合物、およびテトラヘドロン・レット.(Tetrahedron Lett.)1973 12 903−6および米国特許第4062865号公報に記載されている5−ヒドロキシ化合物がある。
フォトクロミック物質の好ましい基の1つはスピロピランである。スピロピランの例には、式XXの化合物があり、
Figure 2007535592
ここで、BおよびB’は任意に置換されたアリールおよびヘテロアリールであり;かつ
22、R23およびR24は独立して、水素、ハロゲン、C〜Cアルキル、基L(R)、および式COWの基から選択され、ここで、WはOR25、NR2627、ピペリジノまたはモルホリノであり、R25は、C〜Cアルキル、フェニル、(C〜Cアルキル)フェニル、C〜Cアルコキシフェニル、フェニルC〜Cアルキル(C〜Cアルコキシ)フェニル、C〜CアルコキシC〜Cアルキルおよび基L(R)からなる群から選択され、R26およびR27はそれぞれ、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、フェニル、C〜CアルキルおよびC〜Cアルコキシから選択される1または2個の基で置換されたフェニルおよび基L(R)からなる群から選択され、任意にR22およびR23は、任意に置換されたベンゼンと任意に縮環した5または6員環のカルボン酸の環からのものであってもよく、BおよびB’、R22、R23、R24、R25、R26およびR27からなる置換基の群から選択される置換基の少なくとも1つは基L(R)である。
22およびR23が炭素環状である場合には、好ましい化合物は式XX(d)のものであり、
Figure 2007535592
ここで、R22、R28およびR29は上でR22について定義されるようなものである。
好ましくはBおよびB’は独立して、1〜3個の置換基で任意に置換されたアリール、1〜3個の置換基で任意に置換されたヘテロアリールからなる群から選択される。置換基がある場合には、好ましくは置換基は、ヒドロキシ、アリール、(C〜C)アルコキシアリール、(C〜C)アルキルアリール、クロロアリール(C〜C)シクロアルキルアリール、(C〜C)シクロアルキル、(C〜C)シクロアルコキシ、(C〜C)シクロアルコキシ、(C〜C)アルキル、アリール(C〜C)アルキル、アリール(C〜C)アルコキシ、アリールオキシ、アリールオキシアルキル、アリールオキシ(C〜C)アルコキシ、(C〜C)アルキルアリール、(C〜C)アルキル、(C〜C)アルコキシアリール、(C〜C)アルキル、(C〜C)アルコキシアリール、(C〜C)アルキル、(C〜C)アルコキシアリール、(C〜C)アルコキシ、アミノ、N−(C〜C)アルキルイピラジノ、N−アリールピペラジノ、インドリノ、ピペリジノ、アリールピペルシリン、モルホリノ、チオモルホリノ、テトラヒドロキノリノ、NR2930(ここで、R29およびR30は独立して、C〜Cアルキル、フェニル、C〜Cシクロアルキル、およびR29およびR30が、メチレン基を含有し任意に1または2個のヘテロ原子を含みさらに任意にC〜Cアルキルで置換された4または5個の連結基からなる連結基を形成する場合の基からなる群から選択される)、および基L(R)からなる群から選択される。
22は水素、C〜Cアルキル、COW(WはOR25であり、R25はC〜Cアルキルである、および基NR2627(R26およびR27は独立してC〜Cアルキルである)および基L(R))からなる群から選択される。
特に好ましいナフトピラン化合物は式XX(a)のものであり、
Figure 2007535592
ここで、R20およびR21は独立して、水素、ヒドロキシ、アルコキシ、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノおよびL(R)からなる群から選択され、
22は基COWであり、WはC〜Cアルコキシまたは基L(R)であり、
23は水素およびNR2627からなる群から選択され、R26は独立してC〜Cアルキルからなる群から選択され、R26およびR27は共同で4〜6個の炭素原子のアルキレン基を形成してもよく、
24は水素または基L(R)であり、
ここでR22およびR24の少なくとも1つはL(R)である。
本発明の組成物中で使用されうるジアリールパーフルオロシクロペンテンの特定の例は式XXVおよびXXXVIのものであり、
Figure 2007535592
ここで、Qは、任意に置換された芳香族、任意に置換された複素芳香族(前記芳香族/複素芳香族は単環または多環の芳香族/複素芳香族でありうる)からなる群から選択され、
34、R35、R36、R37は独立して、C〜Cアルキル、フェニルまたはフェン(C〜C)アルキルを表し、またはR34、R35、R36、R37の1つは、水素であり、他は前述の基の1つであり、
ここでQ、R34、R35、R36およびR37の少なくとも1つは基L(R)を包含する。
式XX(a)のナフトピラン化合物の特定の例には、表2に示されるものがある。
Figure 2007535592
式XXの化合物(R23および/またはR24はオリゴマー基L(R)を包含する)は、式XXI(a)の好適に置換されたアセトフェノン、ベンゾフェノンまたはベンズアルデヒドから調製されうる。この処理では、式XXI(a)の化合物(または1以上の置換基が求められる場合にはポリヒドロキシ化合物)を、式XXIのオリゴマーエステル化トルエンスルホネートと反応させて、対応する式XXI(b)のオリゴマーエーテルを与える。式XXI(b)の芳香族オリゴマーエーテルを、コハク酸エステル、たとえば、式XXI(c)のジアルキルスクシネートと反応させる。ストッベ(Stobbe)反応は、式XXIIの縮合型ハーフエステルを生じさせ、酸無水物の存在中でシクロ脱水反応を起こして、式XXIIIのナフタレンオリゴマーエーテルを形成する。この式XXIIIの化合物を塩酸のような酸およびメタノールのような無水アルコールと反応させて、式XXIVに示される対応するナフトールを形成し、次に式XXVのプロパルギルアルコールとカップリングさせて、式XX(b)の本発明のオリゴマー置換ナフトピランを形成してもよい。
Figure 2007535592
場合によっては、ジェミナルなフェニル基の少なくとも1つがオリゴマーによって置換された式XX(c)の化合物は、式XXI(f)のベンゾフェノンから調製されてもよい。この処理では、適当なヒドロキシル基で置換されたベンゾフェノンを、式XXI(e)のトルエンスルホネートのオリゴマーエステルと反応させて、対応する式XXI(g)のオリゴマー置換ベンゾフェノンを形成する。式XXV(a)の対応するプロパルガルアルコール(propargal alcohol)は、ベンゾフェノンからTHFのような溶媒中でナトリウムアセチリドと反応させることによって調製される。この式XXV(a)のプロパルガルアルコールを式XXIV(b)の適当な置換ナフトールとカップリングさせて式XX(c)のオリゴマー置換ナフトピランを形成する。
Figure 2007535592
オリゴマーがナフトピランの5の位置にある場合の式XXの本発明のオリゴマー置換ピランを形成するためのさらなる選択肢は、対応する式XXIII(a)のカルボキシル化ナフトールを使用してもよい。このような処理では、式XXIII(a)のナフトールを、(特に連結基Lが酸素を含有する場合の)式XXI(d)の適当なオリゴマーと反応させて、式XXIV(a)のオリゴマーエステルを与える。式XXIV(a)のオリゴマーナフトールエステルを式XXVのプロパルギルアルコールと反応させて、オリゴマーが5の位置にある式XX(g)のナフトピランを与えてもよい。
Figure 2007535592
22がオリゴマーL(R)を包含する場合の式XXのさらなる別の化合物は、式XX(e)の化合物を酸塩化物または無水物置換オリゴマーと反応させて、式XX(f)の化合物を与えることによって形成されてもよい。
Figure 2007535592
フルギドおよびフルギミドの例には、式XXXの化合物、より好ましくはXXXaの化合物があり、
Figure 2007535592
ここで、Qは、任意に置換された芳香族、任意に置換された複素芳香族(前記芳香族/複素芳香族は単環または多環の芳香族/複素芳香族でありうる)からなる群から選択され、
30、R32およびR33は独立して、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、フェニル、フェノキシ、モノ−およびジ(C〜C)アルキル置換フェニルまたはフェン(C〜C)アルキルからなる群から選択され、およびR32とR32は任意に共同で縮環型ベンゼンを形成し、この縮環型ベンゼンはさらに置換されてもよく、
A’は酸素または=N−R36からなる群から選択され、R36はC〜Cアルキルまたはフェニルであり、
B’は酸素または硫黄からなる群から選択され、
34およびR35は独立して、C〜Cアルキル、フェニルまたはフェン(C〜C)アルキルを表し、またはR34およびR35の一方は水素であり、他方は前述の基の1つであり、またはR3435=はアダマンチリジン基(adamantylidine group)を表し、
ここで、R30、R31、R32、R35およびR36の少なくとも1つは基L(R)である。
アゾ染料の例には、式XLの化合物があり、
Figure 2007535592
ここで、R40およびR41は独立して、水素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、−NR4243(ここで、R42およびR43はR26およびR27について定義されたようなものである)、アリール(たとえば、フェニル)、C〜CアルキルおよびC〜Cアルコキシから選択される1以上の置換基で置換されたアリール、置換C〜Cアルキル(ここで、置換基はアリールおよびC〜Cアルコキシから選択される)、置換C〜Cアルコキシ(ここで、置換基はC〜Cアルコキシアリールおよびアリールオキシから選択される)からなる群から選択される。
アゾ染料の特定の例には、以下の式XLの化合物がある。
Figure 2007535592
本発明のフォトクロミック化合物を特徴付ける反応性オリゴマーは、フォトクロミック部分またはその前駆体の好適な官能基での反応によって調製され取り付けられうる。
たとえば、市販入手可能な式LIの不飽和ポリエチレンオキシオリゴマーを、フォトクロミック物質を備えた付加体を調製するために用いて、アミン(たとえば、トリエチルアミン)の存在中でコハク酸無水物との反応によって式LIIの不飽和酸(ここでZはOHである)を与えてもよい。
この酸を、式LIIの中間体化合物(ここで、Zが無水物、酸塩化物のような解離基となる)に、またはより好ましくはカップリング剤(たとえば、ジシクロヘキシルカルボジミド(DCC))の存在中で形成される中間体に変換することによって、ZがOHである式LIIの酸を、式LIIIのヌクロフィリック(nuclophilic)置換フォトクロミック部分(ここで、Xは酸素、硫黄、NHまたはNR(Rはアルキルである))と、カップリングさせて、式(LVI)の不飽和オリゴマー付加体を与えてもよい。
別の方法は、酸置換フォトクロミック物質、たとえば、式LIVの化合物と、式LVの不飽和ポリエチレンオキシオリゴマー(ここでZはOHである)とを、カップリング剤の存在中で、またはZが解離基である式LVの中間体を介して反応させることである。
Figure 2007535592
(反応性官能基を有するオリゴマーを包含する)本発明のフォトクロミック化合物は、非結晶性の固体またはオイルである傾向がある。このことによって、フォトクロミック化合物はモノマーおよびポリマーマトリックス中により可溶となる。また、このことはフォトクロミック化合物がマトリックス中で結晶化する傾向が少ないことを意味し、したがって、これによって染料のより高濃度充填が可能となり、常套のフォトクロミック染料で生じていた結晶化をも防止しうる。
本発明の化合物は、染料を好適なオリゴマーからもはや分離することができないので、それ自身が本来的なナノ環境を有する。
本発明の化合物は、常套のフォトクロミック物質との混合物にして使用されてもよい。
発明の化合物の使用によって、フォトクロミック物質の退色速度をその色味を変えることなく変更することができる。したがって、異なる色味の染料について退色速度の調節が可能である。このことは退色が生じる際に一貫した色を得るために重要である。したがって、特定の速度の青色染料が求められる場合には、本発明によれば適当な長さのオリゴマーを含有させることで改良することができる。
染料モノマーは、ある範囲の硬化条件下でポリマーマトリックスに導入されてもよく、この条件は上で開示した組成物を考慮して当業者によって容易に理解されるものである。
典型的な硬化条件は、好適な触媒や増感剤の使用を含んでもよい。硬化条件の例には、熱硬化および光重合がある。本発明のモノマー組成物を基材に塗布して、コーティング(とその後の硬化)によってフォトクロミック物質としてもよく、または組成物をたとえば、熱または放射線硬化前にキャスティングすることによって成形してもよい。溶媒やキャリアを用いて、コーティング剤としてモノマー組成物の塗布を容易にしてもよい。典型的にVOC(揮発性有機溶媒成分)は組成物の0〜50重量%含有する。
本発明による重合可能な組成物は重合硬化剤を含んでもよい。
重合硬化剤は、1以上のUV硬化可能な(光)開始剤、ラジカル熱陽イオン性またはラジカル開始剤から選択されてもよい。UV光開始および熱開始が好ましい。組成物をUV放射線と加熱の組み合わせによって硬化してもよい。
硬化剤の量は選択されるモノマーによって変更してもよい。約0.05〜4重量%、好ましくは0.05重量%〜3.0重量%の比較的低レベルの硬化剤で効果を現すことができる。
好適な硬化剤は、アゾジイソブチロニトリル、AIBN(アゾラジカル熱開始剤)、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン)ジヒドロクロライド、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)−ジヒドロクロライド、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−エチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(イソブチルアミド)ジヒドレート、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス−イソブチレート、2,2’−アゾビス(2−メチル−ブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、トリゴノックス(Trigonox)TX−29(ジアルキルパーオキサイドラジカル熱開始剤)、1,1−ジ−(ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン)、TBPEH(アルキルパーエステルラジカル熱開始剤)、t−ブチルパー−2−エチルヘキサノエート(ジアシルパーオキサイドラジカル熱開始剤)、ベンゾイルパーオキサイド、(パーオキシジカーボネートラジカル熱開始剤)、エチルヘキシルパーカーボネート(ケトンパーオキサイドラジカル熱開始剤)、メチルエチルケトンパーオキサイド、「シラキュア(Cyracure)UV1−6974」(陽イオン性光開始剤)、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ルシリン(Lucirin)TPO(ラジカル光開始剤)、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、イルガキュア(Irgacure)819、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニル−ホスフィンオキサイド、1−ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビキュア(Vicure)55(ラジカ光ル開始剤)、メチルフェニルグリコキシレート、ビス(t−ブチルパーオキサイド)−ジイソプロピルベンゼン、t−ブチルパーベンゾエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、アミキュア(Amicure)DBU、アミキュアBDMA、DABCO、ポリキャット(polycat)SA−1、ポリキャットSA−102、ポリキャットSA−610/50、アルミニウムアセチルアセトネート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、ダロキュア(Darocur)1173、イルガキュア184、イルガキュア500、イルガキュア1800およびイルガキュア1850からなる群から選択されてもよい。
開始剤は単一の成分であっても開始剤成分の組み合わせであってもよい。
コーティング組成物中には常套的に使用される他の添加剤、たとえば、抑制剤、界面活性剤、UV吸収剤、安定剤および屈折率を変えることができる材料が存在してもよい。このような添加剤は、3M FC430および3M FC431を含むレべリング剤からなる群から選択されてもよい。
界面活性剤の例には、フッ素化界面活性剤またはポリジメチルシロキサン界面活性剤、たとえば、3M製のFC430、FC431、マリンクロット(Mallinckrodt)製のBYK300、BYK371、ゼネラル・エレクトリック(General Electric)社製のSF−1066、SF−1141およびSF−1188、ユニオン・カーバイド(Union Carbide)によって販売されているL−540、L−538およびダウ・コーニング(Dow Corning)によって販売されているDC−190がある。
UV吸収剤の例には、チバ・チヌビン(Ciba Tinuvin)P−2(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、シアナミド・シアソルブ(Cyanamid Cyasorb)UV531−2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、シアナミド・シアソルブUV5411−2(2−ヒドロキシ−5−t−オクチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、シアナミドUV2098−2 ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)ベンゾフェノン、ナショナル・スターチ・アンド・ケミカルズ・パーマソルブ(National Starch and Chemicals Permasorb)MA−2 ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシ)プロポキシベンゾフェノン、シアナミドUV24−2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、BASF UVINUL 400−2,4−ジヒドロキシ−ベンゾフェノン、BASF UVINUL D−49−2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−ベンゾフェノン、BASF UVINUL D−50−2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、BASF UVINUL D−35−エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、BASF UVINUL N−539−2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、チバ・ガイギー・チヌビン(Ciba Geigy Tinuvin)213がある。
安定剤の例には、ヒドロキノン、コーティング溶液安定剤、ニトロソ化合物、たとえば、和光純薬工業(Wako)からのQ1301およびQ1300、ヒンダードアミン光安定剤(HALS)、たとえば、チバ・チヌビン765/292ビス(1,2,2,6,6)ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、チバ・チヌビン770−ビス(2,2,2,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケートがある。
酸化防止剤の例には、チバ・イルガノックス(Ciba Irganox)245−トリエチレングリコール−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、イルガノックス1010−2,2−ビス[[3−[3,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル[−1−オキソプロポキシ]メチル]−1,3−プロパンジイル3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシベンゼンプロパノエート、イルガノックス1076−オクタデシル3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル(−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ヒドロキノン、BHT、TBC、MEHQ(4−メトキシフェノン)、2−エトキシ−5−(プロペニル)フェノール、イソオイゲノール、2−アリルフェノール、ブチル化ヒドロキシアニソールがある。
着色防止剤の例には、10ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−1−オキサイドがある。
硬化改良剤の例には、ドデシルメルカプタン、ブチルメルカプタン、チオフェノールがある。
ニトロソ化合物の例には、和光純薬工業からのQ1301、日本油脂(Nippon Oils and Fats)からのノフマー(Nofmer)がある。
他の添加剤、たとえば、粘度改良剤が存在しうり、これにはメタクリル酸、ビニルシランのようなモノマーおよび他の官能性モノマーがある。他のモノマー状添加剤を含んで、処理性および/または材料特性を改良してもよく、これらには:
メタクリル酸、無水マレイン酸、アクリル酸の染料向上、pH調節モノマー、たとえば、アルコラック(Alcolac)SIPOMER 2MIM、材料をより静電気防止性にするために電荷を減少させる陽イオン性モノマー、たとえば、シポマー(Sipomer)Q5−80またはQ9−75がある。
本発明による組成物を、コーティングされた光学物品の調製に使用してもよく、またはキャスティングした光学物品に使用してもよい。
好ましい観点では、硬化した組成物は、比較可能な退色速度の相当するフォトクロミック物品に比べて改良された耐ひっかき性を有する。
光学的コーティングの組成物は、その屈折率が実質的に光学物品の屈折率と一致するように調節されうる。コーティングは約0.1〜100ミクロン(μm)の範囲の厚さを有してもよい。
下塗りが染料成分を含む場合には、下塗りは光学物品の少なくとも前面(凸面)に塗付される。
また、下塗りが光学物品に対して改良された衝撃耐性を与えるように作用する場合には、下塗りは好ましくは約0.7〜5ミクロンの厚さを有する。
光学物品はカメラレンズ、光学レンズ要素、ビデオディスク等であってもよい。光学レンズ要素が好ましい。
「光学レンズ要素」という用語によって、我々は、眼科業界で使用されるあらゆる形態の独特の屈折率の光学体を示しており、限定するものではないが、これには、レンズ、レンズウェハーおよび特定の患者の処方せんに対してさらなる仕上げを要する半製品レンズ半加工品がある。また、プログレッシブガラスレンズの製造で使用されるフォーマー(former)やポリマー状材料におけるプログレッシブレンズのキャスティング用の型も含まれる。
光学物品が光学レンズである場合には、光学レンズは、様々な異なるレンズ材料から、特に多くの異なるポリマー状プラスチック樹脂から形成されてもよい。高屈折率レンズ材料向けの媒体、たとえば、ビスフェノールまたはアリルフタレートのアクリルまたはアリルバージョンに基づくもの等は特に好ましい。本発明での使用に好適でありうるレンズ材料の他の例には、他のアクリル、他のアリル、スチレン、ポリカーボネート、ビニル、ポリエステル等がある。中〜高屈折率レンズ材料であるレンズ材料「スペクトラライト(Spectralite)」等は特に好ましい。「フィナライト(Finalite)」タイプの材料を用いてもよい。(「スペクトラライト」および「フィナライト」はソーラ・インターナショナル・ホールディングス(Sola International Holdings)の商標である。)
スペクトラライトタイプの光学レンズにコーティングを使用することは、レンズの衝撃耐性を改良する上で特に有効である。このことは反射防止(AR)コーティングも含まれる場合には特にそうである。このようなARコーティングは、ともするとたとえば、熱が印加される際にプラスチック光学レンズの脆弱性を増加させることになりうる。
一般的な眼科用レンズ材料はジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)である。このような材料の1つはCR39(PPGインダストリーズ)である。
光学物品は、たとえば、本出願人の米国特許第4,912,155号公報、米国特許出願第07/781,392号公報、オーストラリア特許出願第50581/93号公報および50582/93号公報、および欧州特許明細書第453159A2に記載されているように、架橋可能なポリマー状キャスティング組成物から形成されてもよく、その開示全体をここに参照して挿入する。
たとえば、オーストラリア特許出願第81216/87号公報では、(その開示全体をここに参照して挿入する)、出願人は、少なくともポリオキシアルキレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレートと少なくとも1つの多官能性不飽和架橋剤とを含む架橋可能なキャスティング組成物を記載している。
さらに、オーストラリア特許出願第75160/91号公報では、(その開示全体をここに参照して挿入する)、出願人は、ポリオキシアルキレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート;1.55より大きい高屈折率を有するホモポリマーを形成することができる少なくとも1つのラジカル重合可能なビスフェノールモノマーから誘導される繰り返しユニットを含むモノマー;およびアクリル基およびメタクリル基を含む群から選択される2〜6個の末端基を有するウレタンモノマーを記載している。
モノマー状染料化合物は、本発明の処理において、重合可能なモノマー状組成物と混合することによってポリマーマトリックス中に導入されてもよく、この重合可能なモノマー状組成物は、硬化時に、典型的には30℃より高い、好ましくは少なくとも50℃、さらにより好ましくは少なくとも70℃および最も好ましくは少なくとも80℃のTgの固体のポリマー状組成物を形成する。重合可能な組成物はフィルム、シートまたはレンズとして成形されうり、または射出成形されうり、シートまたはレンズへと形成されうる。好ましくは物品は光学的に透明である。
(a)重合可能な組成物を、いずれの常套の方法、たとえば、ポリマー状バインダの存在中でフォトクロミック材料の溶液または分散液から、スプレイング、ブラッシング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって、材料表面に塗布してもよい。たとえば、重合可能な組成物(これは部分的に硬化していてもよい)を溶媒中に溶解または分散し、これを基材表面に何らかの好適な技術、たとえば、スプレイング、ブラッシング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって、永久的接着フィルムまたはコーティングの形態で塗布しうる。
(b)重合可能な組成物を成形し、または前述の方法によって基材にコートして、別個の層としてホスト材料内にホスト材料の隣接層を介在させて配置しうる。
(c)本発明のフォトクロミックモノマーを、染料モノマー組成物中にキャリアを用いてボールミルして反応性バインダマトリックス中に分散させることによって導入してもよい。このような組成物をインクジェット印刷におけるインクとして使用してもよく、文書中のセキュリティマーキングが写真複写で使用されるUV光に暴露された場合に可視可能であるように、好適な(PC)部分が選択されうる。
(d)染料モノマーは好適な樹脂と配合し樹脂は染料モノマーと重合して、その後、またはその最中、またはその前に射出成形してこれを形作る、たとえば、ブロー成形によってフィルムを形成してもよく、またはより複雑な形状の押出し成形および/またはブロー成形構造物を形成してもよい。
本発明は以下の実施例においてより詳しく記載されるが、これは単に例示であるので、そこでの数値改変や変更は当業者には明らかである。
染料モノマーを導入してもよいホストマトリックスの例には、ポリオール(アリルカーボネート)モノマーのホモポリマーおよびコポリマー、多官能アクリレートモノマーのホモポリマーおよびコポリマー、ポリアクリレート、ポリ(アルキルアクリレート)、たとえば、ポリ(メチルメタクリレート)、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルアセテート)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(エチレン−テレフタレート)、ポリスチレン、コポリ(スチレン−メチルメタクリレート)、コポリ(スチレン−アクリレートニトリル)、ポリ(ビニルブチラール)、およびジアシリデンペンタエリスリトールのホモポリマーおよびコポリマー、特にポリオール(アリルカーボネート)モノマー、たとえば、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)とアクリレートモノマーとのコポリマーがある。透明なコポリマーおよび透明なポリマーの混合物もホスト材料として好適である。
得られたマトリックス材料は、ポリカーボネート樹脂、たとえば、商品名LEXANで販売されているビスフェノールAとホスゲンから誘導されるカーボネート結合樹脂;ポリ(メチルメタクリレート)、たとえば、商品名PLEXIGLASで販売されている材料;ポリオール(アリルカーボネート)、特に商品名CR−30で販売されているジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)のポリマーおよびそのコポリマー、たとえば、ビニルアセテートとのコポリマー、たとえば、約80〜90%のジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)と10〜20%のビニルアセテートからの、特に80〜85%のビス(アリルカーボネート)と15〜20%のビニルアセテート、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートからのコポリマー、ポリスチレンおよびスチレンとメチルメタクリレート、ビニルアセテートおよびアクリロニトリル、およびセルロースアセテートブチレートのコポリマーから調製される光学的に透明な重合有機材料でありうる。
重合して透明なホスト材料を形成することができるポリオール(アリルカーボネート)モノマーは、線形のアリルカーボネートまたは分岐脂肪族グリコールビス(アリルカーボネート)化合物、またはアルキリデンビスフェノールビス(アリルカーボネート)化合物である。これらのモノマーは、ポリオール、たとえば、グリコールの不飽和ポリカーボネートとして記載されうる。モノマーは、業界で、たとえば、米国特許第2,370,567号公報および米国特許第2,403,113号公報で周知の手法によって調節されてもよい。ポリオール(アリルカーボネート)モノマーは次のような図式で表すことができ、
Figure 2007535592
ここで、Rは不飽和アルコールから誘導されるラジカルであり、一般的にアリルまたは置換アリル基であり、R’はポリオールから誘導されるラジカルであり、nは2〜5、好ましくは2の全数である。アリル基(R)は2の位置がハロゲン、最も特別には塩素または臭素で、または1〜4個の炭素原子を含むアルキル基、一般的にはメチルまたはエチル基で置換されうる。R基は次のような図式で表すことができ、
Figure 2007535592
ここで、Rは水素、ハロゲン、またはC〜Cアルキル基である。Rの特別の例には、アリル、2−クロロアリル、2−ブロモアリル、2−フルオロアリル、2−メチルアリル、2−エチルアリル、2−イソプロピルアリル、2−n−プロピルアリル、および2−n−ブチルアリルといった基がある。最も一般的にはRはアリル基:
C=CH−CH
である。
R’はポリオールから誘導される多価ラジカルであり、ポリオールは2、3、4または5個のヒドロキシ基を含む脂肪族または芳香族ポリオールでありうる。典型的に、ポリオールは2個のヒドロキシ基を含む、すなわちグリコールまたはビスフェノールである。脂肪族ポリオールは線形または分岐であり、2〜10個の炭素原子を含むことができる。一般的に脂肪族ポリオールは2〜4個の炭素原子を有するアルキレングリコールまたはポリ(C〜C)アルキレングリコール、すなわちエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、またはジエチレングリコール、トリエチレングリコール等である。
さらなる実施の形態では、発明は、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(エチレングリコールビスメタクリレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート)熱可塑性ポリカーボネート、ポリ(ビニルアセテート)、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、およびジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)モノマー、ジエチレングリコールジメタクリレートモノマー、エトキシ化フェノールビスメタクリレートモノマー、ジイソプロペニルベンゼンモノマーおよびエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートモノマーからなる群の構成要素のポリマーからなる群から選択されるポリマー状有機ホスト材料と、明細書で先に記載されたタイプのオリゴマーを介してマトリックスに共有結合的に連結されるフォトクロミック部分とを含有するフォトクロミック物品を提供するものである。
ポリマー状マトリックス材料はポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ(C〜C12)アルキルメタクリレート、ポリオキシ(アルキレンメタクリレート)、ポリ(アルコキシレートフェノールメタクリレート)、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルアセテート)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、熱可塑性ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリスチレン、ポリ(アルファメチルスチレン)、コポリ(スチレン−メチルメタクリレート)、コポリ(スチレン−アクリロニトリル)、ポリビニルブチラールおよびポリオール(アリルカーボネート)モノマー、多官能アクリレートモノマー、多官能メチルアクリレートモノマー、ジエチレングリコールジメタクリレートモノマー、ジイソプロペニルベンゼンモノマー、アルコキシ化多価アルコールモノマーおよびジアリリデンペンタエリスリトールモノマーからなる群の構成要素のポリマーからなる群から選択される。
本発明の重合可能な組成物はコーティング剤の形態でも接着剤でもよく、バインダ樹脂と架橋剤を含有してもよい。バインダはペイントまたはラッカーコーティングの品質に根本的に影響する。バインダの例には、アルキド、ポリエステル、アミノ樹脂、たとえば、メラミンホルムアルデヒド、アクリル、エポキシおよびウレタンがある。バインダは熱可塑性または熱硬化性を特徴としてもよく、最大で500〜数百万の分子量でありうる。発明の重合可能な組成物を含有するコーティング剤は粘度を調節するために、溶媒を含有してもよい。粘度はたとえば、0.5〜10Psの範囲であってもよい。顔料および充填剤をコンフェロパシティ(conferopacity)や着色のために用いてもよい。本発明の組成物に基づくコーティング組成物はある範囲の架橋システム、たとえば、活性水素官能基(たとえば、ヒドロキシおよびアミン)を架橋させるポリイソシアネート;エポキシ/酸;エポキシアミンおよびカルバメートメラミンを用いてもよい。コーティング組成物は2パック形式でもよく、たとえば、一方のパックは架橋剤を含有し、もう一方のパックは前述のようなバインダ、染料モノマーおよび任意にさらなる成分、たとえば、溶媒、顔料、充填剤および製剤助剤を含有する。
重合可能な組成物とバインダ成分の末端反応基は共に硬化時にモノマー成分と反応する基、たとえば、ヒドロキシ、アミン、アルキルアミン、クロロシラン、アルコキシシランエポキシ不飽和、イソシアナトおよびカルボキシルを含有してもよい。
この実施の形態では、一方のパックは、バインダ成分を含有し、もう一方は架橋剤を含有する。典型的に、バインダ成分は50〜90重量%(より好ましくは65〜90%)のコーティング組成物を含有し、架橋剤成分はコーティング組成物の10〜50重量%含有する。
バインダ成分における好ましいヒドロキシ部分はヒドロキシモノマー、たとえば、ヒドロキシアルキルアクリレートおよび(メタ)アクリレートから誘導され、ここでアルキル基はアルキル基中に1〜4個の範囲の炭素原子を有する。例には、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートまたはその組み合わせがある。
アクリルバインダの調製で使用されうるモノマー混合物は、アルキル基中に1〜18個の炭素原子を有するアルキルアクリレートおよび相当の(メタ)アクリレート、たとえば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、;脂環族(メタ)アクリレート、たとえば、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、およびイソブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート;アリール(メタ)アクリレート、たとえば、ベンジル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート;エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートまたはその組み合わせから選択される1以上のモノマーを含む。メチル、ブチル、n−ブチル、およびイソボルニルのメタクリレートが好ましい。他のモノマー、たとえば、スチレン、アルキルスチレン、ビニルトルエンおよびアクリロニトリルをさらに使用してもよい。
意図するアミン部分はアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、たとえば、tert−ブチルアミノエチルメタクリレートによって提供されうる。
本発明のコーティング組成物の架橋成分は、少なくとも2個のイソシアネート基を有する1以上の架橋剤、たとえば、ポリイソシアネート架橋剤を含む。いずれの常套の芳香族、脂肪族、脂環族、イソシアネート、3官能性イソシアネートおよびポリオールのイソシアネート官能性付加体、およびジイソシアネートをも使用することができる。典型的に、有用なジイソシアネートは、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ビスシクロヘキシルジイソシアネート、テトラメチレンキシレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、2,3−ジメチルエチレンジイソシアネート、1−メチルトリメチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンチレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトシクロヘキシル)−メタンおよび4,4−ジイソシアナトジフェニルエーテルである。これらのイソシアネートのプレポリマー形態は一般的に、揮発性形態に潜在的に曝される危険性を低減するのに使用される。
フォトクロミック物品はポリマー状有機材料を含み、この材料はアクリレート、メタクリレート、メチルメタクリレート、エチレングリコールビスメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、ビニルアセテート、ビニルブチラール、ウレタン、チオウレタン、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジイソプロペニルベンゼンおよびエトキシ化トリメチルプロパントリアクリレートからなる群から選択されるモノマーのホモポリマーまたはコポリマーである。
本発明のフォトクロミック組成物は幅広い範囲の濃度でフォトクロミック化合物を含有してもよく、この濃度はフォトクロミック部分のタイプとその意図する用途に依存する。たとえば、高い色濃度が求められるインクの場合には、30重量%までの比較的高濃度のフォトクロミック物質が求められる。他方で、光学物品のようないくつかの場合には、非常に低濃度でフォトクロミック物質を用いて、放射線に対して光学的に透明で比較的僅かな変化を与えることが望ましい場合もある。たとえば、マトリックスの0.01mg/gといった低濃度を用いてもよい。一般的にフォトクロミック樹脂はマトリックスの0.01mg/g〜ホストマトリックスの30重量%までの量で存在する。より好ましくは、フォトクロミック化合物はホストマトリックスの0.01mg/g〜100mg/g、さらにより好ましくはホストマトリックスの0.05mg/g〜100mg/gの量で存在する。
フォトクロミック物品は、フォトクロミック化合物を、フォトクロミック物質が導入されまたは塗付されるポリマー状有機ホスト材料表面1平方cm当たり0.01〜10.0mgの量で含んでもよい。
本発明の染料モノマーおよび重合可能な組成物は、有機フォトクロミック物質を用いてもよい用途、たとえば、光学レンズ(たとえば、視力補正眼鏡レンズおよびプラノレンズ)、フェイスシールド、ゴーグル、バイザー、カメラレンズ、窓、自動車用フロントガラス、飛行機および自動車用透明材、たとえば、T−ルーフ、サイドライトおよびバックライト、プラスチックフィルムおよびシート、繊維およびコーティング、たとえば、コーティング組成物で使用されてもよい。染料モノマーおよびフォトクロミック組成物は、光活性化データ記憶手段として使用されてもよい。ここで用いられるように、コーティング組成物には、ポリウレタン、エポキシ樹脂および合成ポリマーを製造するのに用いられる他の樹脂のような材料から調製されるポリマー状コーティング組成物;ペイント、すなわち基材の装飾、保護および/または識別用に用いられる顔料の液体またはペースト;インク、すなわち、紙、ガラス、セラミック、木、石工、繊維、金属およびポリマー状有機材料を含む基材上に記載および印刷するために用いられる顔料の液体またはペーストがある。コーティング組成物を用いて、真正の認証または確認が望まれるセキュリティ文書、たとえば、通帳、旅券および運転免許証のような文書における確認マークを作成してもよい。
さらなる観点では、発明は、染料モノマー状ユニットとポリマー鎖を形成するコモノマーユニットを含有するポリマーに関し、ここで、染料モノマー状ユニットはオリゴマー基とフォトクロミック部分を含み、フォトクロミック部分はポリマー鎖にオリゴマーによって連結される。
ポリマー組成物は剛直なポリマーマトリックスの形態でもよく、ゲルまたは液体ポリマー組成物でもよい。
この観点での実施の形態では、ポリマーは、バインダポリマーまたは重合可能なポリマー組成物のプレポリマー、たとえば、コーティング剤またはエラストマーである。
本発明のこの観点の実施の形態では、フォトクロミックポリマー組成物は染料モノマー状ユニットと、反応性モノマー、溶媒、重合開始剤、充填剤、顔料および安定剤のような1以上の成分を含有する反応性プレポリマーのポリマーを包含する。
たとえば、ポリマー組成物は、コーティング組成物、インク等のようなフィルム形成組成物の形態でもよい。ポリマー組成物は、熱、UVまたは他の開始形態によって適切に硬化され得る。
さらなる実施の形態では、発明は、活性水素基(たとえば、ヒドロキシ、チオールまたはアミノ)を有するフォトクロミック染料モノマーと、ポリイソシアネートまたは前駆体(たとえば、キャップポリイソシアネート)とを含有するウレタンコーティング剤を提供するものである。
さらなる実施の形態では、発明は;
(a)フォトクロミックモノマーを含有する第1のパックであって、ここで、フォトクロミックモノマーユニットはフォトクロミック部分と、末端反応基を有する少なくとも1つのオリゴマー基とを含有する第1パックと;
(b)フォトクロミック部分を前記オリゴマーによってポリマー骨格に連結して導入したポリマーを形成するために、フォトクロミックモノマー用の少なくとも1つの重合開始剤と、前記末端反応基と反応するモノマーとを含有する第2のパックと;
を含有する2パックコーティングシステムを提供するものである。
別の実施の形態では、発明は;
(a)染料モノマー状ユニットを含むフォトクロミックプレポリマーを含有する第1パックであって、ここで、染料モノマー状ユニットはオリゴマー基とフォトクロミック部分を含み、フォトクロミック部分は前記オリゴマーによってプレポリマー骨格に連結される第1のパックと;
(b)少なくとも1つの開始剤と任意にプレポリマーと反応するモノマー状成分とを含有する第2のパックと;
を含有する2パックコーティングシステムを提供するものである。
このこの観点の最も好ましい実施の形態では、第1のパックは、活性水素反応基(たとえば、ヒドロキシ、チオールまたはアミン)を有するプレポリマーを含んでもよく、第2のパックはポリイソシアネート(たとえば、TDI)を含んで、ポリウレタンコーティングシステムを提供してもよい。
オリゴマー置換フォトクロミック物質についての取り扱い法は、我々の係続中の国際出願PCT/AU03/01453号公報にも記載され、その内容をここに参照して挿入する。
オリゴマー置換フォトクロミック物質についての取り扱い法は、我々の係続中の国際出願PCT/AU03/01453号公報にも記載され、その内容をここに参照して挿入する。
本明細書の記載および請求の範囲全体において、「含有する」という用語およびこの用語を変更したもの、たとえば、「包含する」および「含む」の使用は他の添加剤、成分、構成要素または工程を排除することを意図するものではない。
文書、行為、材料、装置、物品等の議論は、単に本発明についての前後関係を表現する目的のためだけに、本明細書中に含まれる。これらの事項はいずれも全て、本出願の各請求の範囲の優先日の前にオーストラリアに存在していたので、先行技術の基礎の一部を形成し、本発明の関連分野で共通の一般知識であったということを示唆しておらず表していない。
ポリ(エチレングリコール){PEG}メチルエーテルについての注意
PEGモノメチルエーテルは平均分子量を補充される。たとえば、アルドリッチ・ケミカル(Aldrich Chemical)社は、PEGモノメチルエーテルにたとえば、350、750等の数平均分子量を補い、これは正確ではないがほぼ7PEGユニット、16PEGユニット等に相当する。したがって、350MnPEGは、分子量の分布としたがってPEGユニットを含む。PEGモノメチルエーテルは平均分子量を補充される。ジメチルシロキサンの繰り返しユニットの数として見積もられるいずれの数も、平均値として説明される。扱いにくく厳密には誤った命名を排除するために、PEG誘導体はこれらが誘導されるPEGのMnに基づいて命名される。350PEGからのコハク酸誘導体は「コハク酸モノ−PEG(350)エステル」であり、存在する鎖長さの分布を示していない形式的な「コハク酸モノ−(2−{2−[2−(2−{2−[2−(2−メトキシ−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)−エトキシ]−エトキシ}−エトキシ)エステル」ではない。
(実施例1)
(工程1)
コハク酸ポリエチレングリコールメタクリレート(526g/mol)
Figure 2007535592
ポリ(エチレン)(560)グリコールメタクリレート(7.56g,13.5mmol)、コハク酸無水物(1.35g,13.5mmol)、トリエチルアミン(1.38g,13.6mmol)および4−ジメチルアミノピリジン(0.014g,1.15×10−4mol)のジクロロメタン(50ml)における溶液を、穏やかに還流させて1時間N下で加熱した。溶媒を真空下で除去して、さらなる反応にとって十分純粋で、透明な粘性オイルの表題の化合物を得た(8.94g,99%)。
H NMR ((CDCO)δ=1.92(3H,s),2.51(2H,dJ5.49),2.55(2H,dJ5.49),3.58(34H,bs),3.66(2H,tJ4.94),3.72(2H,tJ4.94),4.17(2H,tJ4.76),4.25(2H,tJ4.76),5.64(1H,s),6.08(1H,s)。
(工程2)
9’−(ポリエチレングリコール)(526)メタクリレート−スクシニルオキシ))−1,3,3−トリメチルスピロ[インドリン−2,3’−[3H]ナフト[2,1−b][1,4]オキサジン]
Figure 2007535592
4−ジメチルアミノピリジン(0.025g,2.05×10−4mol)を、コハク酸ポリエチレングリコールメタクリレート(0.77g,1.23mmol)、9’−(ヒドロキシ−1,3,3−トリメチルスピロ−[インドリン−2,3’−[3H]ナフト[2,1−b][1,4]オキサジン](0.42g,1.21mmol)およびN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.25,1.21mmol)のジクロロメタン(20ml)における溶液に添加した。得られた溶液を一晩(16時間)室温でN下で攪拌した。溶液を0℃に冷却し、ろ過し、冷ジクロロメタン(50ml)で洗浄し、溶媒を真空下で除去した。カラムクロマトグラフィー(エチルアセテート、次いでMeOH)は茶色の粘性オイルを与え、これをジクロロメタン中に溶解し、水(6×50ml)で洗浄して、〜20%の未反応のコハク酸ポリエチレングリコールメタクリレートで汚染された茶色の粘性オイルとして表題の化合物を得た(0.72g,62%)。
H NMR ((CDCO)δ=1.34(3H,s),1.36(3H,s),1.93(3H,s),2.77(3H,s),2.83(2H,t,6.22),2.99(2H,t,6.22),3.58(36H,bs),3.74(2H,m),4.25(2H,m),5.63(1H,s),6.08(1H,s),6.65(1H,d,J7.87),6.87(1H,dd,J1.96,7.50),7.04(1H,d,J8.78),7.11−7.23(3H,m),7.77−7.85(2H,m),7.88(1H,dJ8.78),8.26(1H,d,J2.20)。
(比較例1)
Figure 2007535592
9’−ヒドロキシ−1,3,3−トリメチルスピロ[インドリン−2,3’− [2,1−b][1,4]オキサジン](3g,8.72mmol)とトリエチルアミン(1.76g、2.4mL)を共に、ジクロロメタン(50ml)中に 窒素下で添加し、ジクロロメタン(10ml)におけるメタクリロイルクロライド(1.37g、13.1mmol)を滴加した。反応させて室温でまで暖め、薄層クロマトグラフィー分析は出発材料が残っていないことを示した。反応物を水と食塩水で洗浄し硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を蒸発させて、固形分を得た。これを(未精製の生成物1g当たり100mlの)メタノールから結晶化させ、1.7gの黄色の粉末を得た。
H NMR (CDCl)δ=1.36(6H,s),2.12(3H,s),2.77(3H,s),5.80(1H,s),6.42(1H,s),6.59(1H,dJ7.87),6.91(1H,tJ7.50),7.00(1H,dJ8.96),7.10(1H,dJ6.95),7.16−7.27(2H,m),7.67(1H,dJ8.96),7.72(1H,s),7.77(1H,dJ8.78),7.77(1H,dJ8.78),8,29(1H,dJ2.20)ppm。13CNMR(CDCl)δ=166.4,151.1,150.3,147.8,145.0,136.2,136.1,132.1,130.3,129.6,128.3,127.5,127.5,123.2,121.8,120.2,119.7,116.8,113.3,107.4,99.0,52.1,29.9,25.7,21.0,18.7ppm。
(実施例2)
(工程1)
コハク酸クロライドポリエチレングリコール(526)メタクリレート
Figure 2007535592
実施例1工程1で生成したようなポリエチレングリコールメタクリレート(560g/mol)コハク酸(4.66g,8.09mmol)、チオニルクロライド(2.64g,1.6ml,22.3mmol)およびDMF3滴のジクロロメタン(50ml)における溶液を磁気的に攪拌し、2時間窒素下で還流した。溶媒を真空下で除去して、さらなる使用にとって十分純粋なピンク色のゲル(4.5g,95%)として、表題の化合物を得た。
H NMR ((CHO)δ=1.92(3H,s),2.75(2H,tJ6.0),3.34(2H,tJ6.0),3.40(2H,m),3.59(30H,bs),3.67(2H,m),3.73(2H,m),4.23(4H,m),5.64(1H,s),6.08(1H,s)。
(工程2)
5−メチルカルボキシレート−6−(ポリ(エチレングリコール)(526)メタクリレートスクシノイルオキシ)−2,2−ビス(4−メトキシフェニル)−2H−ナフトール[1,2−b]ピラン
Figure 2007535592
(工程1で生成したような)ポリエチレングリコールメタクリレート(526)コハク酸クロライド(0.36g,0.766mmol)のジクロロメタン(5ml)における溶液を、5−メチルカルボキシレート−6−ヒドロキシ−2,2−ビス(4−ジメトキシフェニル)−2H−ナフト[1,2−b]ピラン(0.29g,6.2×10−4mol)およびトリエチルアミン(0.21g,2.05mmol)のジクロロメタン(10ml)における溶液にゆっくりと添加した。溶液を室温で窒素下で30分間攪拌した。水(20ml)を添加し、溶液をジクロロメタン(3×20ml)で抽出した。溶媒を真空下で除去し、次いで、カラムクロマトグラフィー(エチルアセテート、次いでメタノール)は赤色の粘性オイルとして表題の化合物を与えた(0.39g,49%)。
H NMR ((CHO)δ=1.92(3H,s),2.80(2H,tJ6.2),3.05(2H,tJ6.2),3.58(32H,bs),3.68(2H,m),3.73(2H,m),3.76(3H,s),3.96(3H,s),4.25(4H,m),5.63(1H,s),6.07(1H,s),6.41(1H,d,J10.1),6.89(4H,dJ8.8),6.97(1H,dJ10.1),7.45(4H,dJ8.8),7.56−7.70(2H,m),7.94(1H,dJ8.2),8.40(1H,dJ8.2)。
(比較例2)
(工程2)
5−メチルカルボキシレート−6−(メタクリロキシ)−2,2−ビス(4−メトキシフェニル)−2H−ナフトール[1,2−b]ピラン
Figure 2007535592
蒸留したばかりのメタクリロイルクロライド(0.11g,1.05mmol)のジクロロメタン(5ml)における溶液を、5−メチルカルボキシレート−6−ヒドロキシ−2,2−ビス(4−ジメトキシフェニル)−2H−ナフト[1,2−b]ピラン(0.44g,0.93mmol)とトリエチルアミン(0.17g,1.68mmol)のジクロロメタン(10ml)における溶液にゆっくりと添加した。溶液を室温で窒素下で30分間攪拌した。水(20ml)を添加し溶液をジクロロメタン(3×20ml)で抽出した。真空下で溶媒を除去し、赤色固形分として表題の化合物を得た(0.45g,90%)。
H NMR ((CHO)δ=2.01(3H,s),3.76(6H,s),3.88(3H,s),5.83(2H,d,J8.1),6.17(1H,d,J10.1),6.24(1H,s),6.45(1H,s),6.85(4H,d,J8.8),6.97(1H,d,J10.1),7.41(4H,d,J8.8),7.46−7.58(2H,m),7.73(1H,d,J8.2),8.34(1H,d,J8.2)。
(実施例3)
染料を標準的なモノマー混合物中に溶解し、次いで単純に熱硬化することによって実験した。選択されたモノマー混合物は、ポリエチレングリコール400ジメタクリレート(9Gとして周知)と2,2’−ビス[4−メタクリロキシエトキシ]フェニル]プロパン(ノーリセット(Nouryset)110として周知)(以下に示す)との1:4の重量比の混合物に0.4%のAIBNを開始剤として有するものであった。この配合物をモノマー混合物Aとして示す。染料を、0.3mg/g〜5mg/gの範囲の染料濃度を与えるように、この配合物に添加した。混合物を75℃で16時間、顕微鏡のスライド間の小さいガスケット中で重合して、約14mmの直径で2mmの厚さの試験レンズを得た。記載したように9Gとノーリセット110のみで形成された試験レンズのTgは120℃であった。
Figure 2007535592
全ての測定は注文製の光学台上で行った。台は、温度制御用キャリー(Cary)ペルチェ補機、280Wサーモ−オリエル(Thermo−Oriel)キセノンアークランプ、電子シャッター、アークランプ用の熱シンクとして機能する水フィルター、スコット(Schott)WG−320カット−オフフィルターおよびホヤ(Hoya)U340バンド−パスフィルターを取り付けたキャリー(Cary)50バイオ(Bio)UV−可視分光光度計からなる。溶液試料は石英セルに配置され、固体の試料はUVランプと分光光度計の光路に対して45°の角度に配置された。試料について生じたUV光の出力を、25mW/cmを与えるオファー・オプトロニクス(Ophir Optronics)モデルAN/2出力メータを用いて測定した。
吸光度の変化を、脱色状態の適当な試料を配置し、分光光度計を吸光度ゼロに調節することによって測定した。次に試料に、キセノンランプからのUV光をシャッターを開けることによって照射し吸光の変化を測定した。吸光スペクトルを脱色状態と活性(着色)状態の両方について記録した。次に吸光最大波長を記録して活性と退色の運動特性を検知するために使用した。試験レンズ試料を1000秒間UVに暴露して活性化させた。
Figure 2007535592
上の表から、染料を120℃のTgの剛直なマトリックスに共重合させる場合には、重合可能な基とフォトクロミック染料間を柔軟に連結することによって、高速スイッチングが可能となることが観察されうる。実施例1では、t1/2およびT3/4がそれぞれ33および267秒であるが、低Tgオリゴマーの連結を有さない電子的に等価の比較例の染料では、t1/2およびT3/4がそれぞれ238および1793秒である。したがって、オリゴマーの連結は、退色時間を86%減少させる(すなわちより早い退色速度を有する)(図1および2参照)。同様の効果が、クロメンの実施例(実施例2対比較例2)についても観察される(図3)。本発明の有益性は高Tgコモノマー(たとえば、9G、ノーリセット110、スチレン等)を用いることができ、かつ着色および退色間の高速フォトクロミックスイッチングを得ることができる点である。したがって、優れたフォトクロミック特性を得るために、レンズまたはコーティングの機械強度および他の特性を低下させる低Tgコモノマーを必要としない。
(実施例3a)
国際出願WO00/15629号公報(PPGの出願)において、PPGの出願の実施例5と実施例2間の比較は、2,2−ビス(4−メトキシフェニル)−5−メトキシカルボニル−6−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ[2H]ナフト[1,2−b]を提案しているが、t1/2の減少の大きさは、そこで報告された比較的僅かな改良と対照的であり得る。
実施例8および表1は、エトキシ化トリスフェノールAジメタクリレートとポリ(エチレングリコール)600ジメタクリレートのモノマー混合物から形成されるポリマー中への(オリゴマー)導入は、オリゴマーなしの電気的に等価の化合物に比べて、t1/2について15%の減少をもたらすことを示している。逆に、実施例2の本発明に相当する化合物は、約10個のエチレンオキサイド基と(組成物のモノマーと反応する)不飽和末端基とを含有し、これは、オリゴマーなしに相当するフォトクロミックモノマー(比較例2参照)に比べて、t1/2について223秒から78秒への減少をもたらしており、これはt1/2について、65%の減少であることを示している。

Claims (33)

  1. 硬化した際に少なくとも50℃のガラス転移温度を有するフォトクロミック物品を形成する重合可能な組成物であって、
    (a)モノマー成分を含有する重合可能な組成物と、
    (b)フォトクロミック部分と、硬化時にモノマー成分と反応する少なくとも1つの基を有する少なくとも1つのオリゴマー基とを含むフォトクロミック染料モノマー
    とを含有し、
    ここで、オリゴマー基はアルキレンオキシおよびハロアルキレンオキシから選択される少なくとも7個のポリエーテルモノマーユニットを含む重合可能な組成物。
  2. 重合可能な組成物が、少なくとも1つのオリゴマー基を構成する主たるアルキレンオキシまたはハロアルキレンオキシモノマーユニットを20重量%未満含有する請求項1による組成物。
  3. 硬化した組成物が少なくとも50℃のTgを備え、硬化した組成物のt1/2がオリゴマーの存在しない場合の等価な電子配置のフォトクロミック物質を含有する対応の組成物する組成物のt1/2より少なくとも30%少ない請求項1による重合可能な組成物。
  4. フォトクロミック染料モノマーが式I:
    (PC)−(L(R)
    (ここで、PCはフォトクロミック部分であり、
    Rはオリゴマーであり、
    mおよびnは独立して1〜3の整数から選択され、
    qは1または2であり、
    Rは独立して、アルキレンオキシおよびフルオロアルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーから選択され、
    少なくとも1つのオリゴマーRは重合可能な組成物の硬化時にモノマー組成物と反応する少なくとも1つの基を含む)
    のものである請求項1による重合可能な組成物。
  5. 少なくとも1つの反応基が、アミノ;アルキルアミノ(モノおよびジ−アルキルアミノを含む);ヒドロキシル;チオ;メルカプト;エポキシ;カルバメート;アルキルハロ;不飽和基(たとえば、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシ、アリル、アリルオキシおよびメタクリロイルオキシ)、マレイミド;式―SiXの基(ここで、X、XおよびXは独立して水素、ハロゲン、ヒドロカルビルおよびヒドロカルビルオキシからなる群から選択され、X、XおよびXの少なくとも1つは水素、ハロゲンおよびヒドロカルビルオキシからなる群から選択される);ジチオエステル(−S−C=S−R);トリチオカーボネート(−S−C=S−S−R);ジチオカルバメート(−S−C=S−NRR);キサンテート(−S−C=S−O−R);カルボン酸;カルボン酸エステル;およびヒドロキシ、チオ、アミノ、アルキルアミノ、カルボキシル、(C〜Cアルコキシ)カルボキシル、アクリロイル、メタクリロイル、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシから選択される基で置換されたC〜Cアルキルからなる群から選択される請求項1による重合可能な組成物。
  6. 少なくとも1つのオリゴマーRが末端不飽和基を含有する請求項4による重合可能な組成物。
  7. 少なくとも1つのオリゴマーRが、(メタ)アクリロイル、(メタ)アクリロイルオキシ、アリルおよびアリルオキシから選択される不飽和基を含有する請求項4による重合可能な組成物。
  8. 少なくとも1つのペンダントオリゴマー基がC〜Cアルキレンオキシおよびパーフルオロアルキレンオキシから選択される少なくとも7個のモノマーユニットを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  9. 少なくとも1つのオリゴマーが式IIの基:
    −(X)(R−X II
    (ここで、Xは酸素、硫黄、アミノ、置換アミノおよびC〜Cアルキレンから選択され、
    は1以上の反応基用の結合または取り付け基であり、
    pは0または1であり、
    qはモノマーユニットの数であり、
    は同じでも異なっていてもよく、C〜Cアルキレンオキシ、C〜Cハロアルキレンオキシからなる群から選択され、
    はヒドロキシ、チオ、任意に置換されたアミノ、(メタ)アクリルイル、(メタ)アクリルオキシ、アリル、アリルオキシ、エポキシおよびイソシアナトからなる群から選択される)
    から選択される請求項8による重合可能な組成物。
  10. 少なくとも1つのオリゴマーが、少なくとも3個の式IIIのアルキレンユニット:
    Figure 2007535592
    (ここで、
    は、水素、ハロゲン、ヒドロキシ、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、複素環、アリールアルキル、アルキルアリール、カルボキシル、ニトリル、アルコキシカルボニル、置換アルコキシカルボニル、カルバモイル、N−アルキルカルバモイル、N,N−ジアルキルカルバモイル、カルバニロイル、アルキルフェニルアミノカルボニル、アルコキシフェニルアミノカルボニル、アシル、置換アシルおよび式:
    −L’−(O)−(Z−O)−ZY;および
    Figure 2007535592
    (ここで、pは(ZO)ユニットの数であり、好ましくは1〜20、より好ましくは2〜15であり、qは0または1であり、ZはC〜Cアルキレン、ジアルキルシリル、ジアリールシリルおよびジアリールオキシシリルからなる群から選択され、L’は結合または連結基、たとえば、C〜Cアルキレン、アリール、アルカリルおよびアラルキルであり、かつY’は水素、アルキル、ヒドロキシルおよびアルコキシ、アルコキシアルコキシ、ヒドロキシアルコキシおよびアリールオキシ、トリ−(C〜Cアルキル)シラン、ジ(C〜Cアルキル)フェニルシランからなる群から選択される末端基である)の基からなる群から選択され;
    3’は、水素またはハロゲンであり、RおよびR3’は共同で式
    Figure 2007535592
    の基
    (ここで、Xは酸素および基NR(ここで、RおよびRは独立して、水素、アルキル、アリール、置換アルキルおよび置換アリールの群から選択される)からなる群から選択される)を形成してもよく;
    は、水素、ハロゲン、アルキル、ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、ニトリルおよびアルコキシからなる群から選択される)
    を含有する請求項1による重合可能な組成物。
  11. 式IIIのモノマー状ユニットがブロックコポリマーを形成する請求項10による重合可能な組成物。
  12. オリゴマーRが次の式(i)〜(vii)の基から選択され:
    Figure 2007535592
    ここで、モノマーユニットはランダムまたはブロックの形態で分布し、
    Figure 2007535592
    Figure 2007535592
    ここで、XおよびRおよびpは前述で定義され、x、vおよびyは繰り返し単位の数であり、少なくとも1つのオリゴマー基が存在し、ここで、アルキレンオキシおよびフッ素化アルキレンオキシモノマーユニットの総数は少なくとも7個である請求項4による重合可能な組成物。
  13. 染料モノマーが、式IA〜IFのものであり:
    Figure 2007535592
    ここで、
    Xはオリゴマー用の連結基であり、
    X’は1以上の反応基用の結合または取り付け基であり、好ましくはC〜Cアルキレンからなる群から選択され、
    Yは酸素または硫黄であり、
    wはオリゴマーの末端のヒドロキシまたはチオール基の数であり、好ましくは1〜3であり、
    pは独立して0および1から選択され、
    PCはフォトクロミック部分であり、
    Jは水素またはC〜Cアルキル(好ましくは水素またはメチル)であり、
    Rは定義されるようなオリゴマーであり、
    R’は水素、C〜Cアルキルまたは置換(C〜C)アルキルであり、かつ
    R”は水素、(C〜C)アルキルまたは置換C〜Cアルキルである
    請求項4による重合可能な組成物。
  14. オリゴマーRは、IIa〜IIpから選択される式のいずれか1つの連結基によってフォトクロミック部分(PC)に連結され:
    Figure 2007535592
    ここで、nは1〜3であり、
    Figure 2007535592
    Figure 2007535592
    Figure 2007535592
    式IIa〜IIpにおいて、
    Xは同じでも異なっていてもよく、前述に定義されるようなものであり、
    は、ヒドロキシ、アルコキシ、アミノおよび置換アミノ、たとえば、アルキルアミノからなる群から選択され、
    nは1〜3の整数であり、
    wは1〜4の整数であり、
    qは0〜15の整数であり、
    pは1個より多くある場合には、同じでも異なっていてもよく、0または1であり、
    かつ
    (R)はオリゴマーRの取り付け用ラジカルを示す
    請求項4による重合可能な組成物。
  15. モノマー成分が少なくとも1つの架橋モノマーを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  16. 得られたポリマーがポリエステル、ウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、エポキシおよびチオーレンポリマーからなる群から選択される少なくとも1つを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  17. 重合可能なマトリックスが、ポリオール(アリルカーボネート)モノマー、多官能アクリレートおよびメタクリレートモノマー、アクリレート、アルキルアクリレート、たとえば、メチルメタクリレート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート、ポリ(ビニルアセテート)、ビニルアルコール、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリスチレン、コポリ(スチレン−メチルメタクリレート)、コポリ(スチレン−アクリレートニトリル)、ポリ(ビニルブチラール)、およびジアシリデンペンタエリスリトールのホモポリマーおよびコポリマー、特にポリオール(アリルカーボネート)モノマー、たとえば、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)、とアクリレートモノマーとのコポリマーからなる群から選択されるモノマーを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  18. フォトクロミック部分(PC)が、クロメン、スピロピラン、スピロ−オキサジン、フルギド、フルギミド、アニル、パーイミジンスピロシクロヘキサジエノン、スチルベン、チオインジゴイド、アゾ染料およびジアリールエテンおよびジアリールパーフルオロシクロペンテンからなる群から選択される請求項1による重合可能な組成物。
  19. フォトクロミック部分(PC)が、ナフトピラン、ベンゾピラン、インデノナフトピラン、フェナントロ−ピラン、スピロ(ベンズインドリン)ナフトピラン、スピロ(インドリン)−ベンゾピラン、スピロ(インドリン)ナフトピラン、スピロキノピラン、スピロ(インドリン)ピラン、スピロ(インドリン)ナフトキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンゾキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ピリド−ベンゾキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ナフトキサジン、スピロ(インドリン)−ベンゾキサジン、フルギド、フルギミドおよびジアリールパーフルオロシクロペンテンからなる群から選択される請求項4による重合可能な組成物。
  20. モノマー成分がジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)を含有する請求項4による重合可能な組成物。
  21. モノマーが、アリルジグリコールカーボネートモノマー、ポリカーボネート形成モノマー、ポリ尿素ウレタンおよび多官能性イソシアネートを形成するためのモノマーおよびポリチオールまたはポリエピスルフィドモノマーからなる群から選択される少なくとも1つを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  22. フォトクロミック化合物が、活性水素基(たとえば、ヒドロキシル、アミンおよびアルキルアミン)を含む1以上の反応基を含有し、モノマー組成物はポリイソシアネートまたはエポキシ架橋モノマーを含有する請求項1による重合可能な組成物。
  23. 硬化時に少なくとも70℃のTgを有するポリマーを形成する請求項1による重合可能な組成物。
  24. 請求項1による組成物から形成されるフォトクロミック物品であって、少なくとも50℃のTgを有する前記フォトクロミック物品。
  25. オリゴマーのない電子的に等価のフォトクロミック染料を含有する対応の組成物と比べて、退色半減期が少なくとも30%減少する請求項1による重合可能な組成物。
  26. オリゴマーのない電子的に等価のフォトクロミック化合物を含有する対応の組成物と比べて、退色半減期が少なくとも40%減少する請求項1による重合可能な組成物。
  27. オリゴマーのない電子的に等価のフォトクロミック染料を含有する対応の組成物と比べて、t3/4が少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%減少する請求項1による重合可能な組成物。
  28. モノマー組成物から形成されるポリマー状マトリックスを含有するフォトクロミック物品であって、モノマー組成物が、ペンダントオリゴマーを介してポリマーに連結されるフォトクロミック部分を含むフォトクロミックモノマーを含有し、ペンダントオリゴマーがアルキレンオキシおよびフルオロアルキレンオキシ(特にパーフルオロアルキレンオキシ)からなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含有するフォトクロミック物品。
  29. フォトクロミック染料モノマー状ユニットが式I:
    (PC)−(L(R)
    (ここで、PCはフォトクロミック部分であり、
    Rはオリゴマーであり、
    mおよびnは独立して1〜8の整数から選択され、
    qは1または2であり、
    Rは独立して、アルキレンオキシ、フルオロアルキレンオキシ(特にパーフルオロアルキレンオキシ)からなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーから選択され、
    少なくとも1つのオリゴマーRはポリマー状マトリックス中に共有結合的に導入される反応基を含む)
    のものである請求項28によるフォトクロミック物品。
  30. オリゴマーのない電子的に等価のフォトクロミック染料を含有する対応の物品のt1/2よりも、30%以上少ないt1/2のフォトクロミック性を有する請求項29によるフォトクロミック物品。
  31. フォトクロミック部分(PC)が:
    (a)式IIIのスピロ−オキサジン
    Figure 2007535592
    (一般式IIIにおいて、R、RおよびRは同じでも異なっていてもよく、それぞれアルキル基、シクロアルキル基、シクロアリールアルキル基、アルコキシ基、アルキレンオキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、シアノ、アルコキシカルボニルアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、アルキレンチオアルキル基、アシル基、アシルオキシ基またはアミノ基であり、RおよびRは共同で環を形成してもよく、R、RおよびRは任意にそれぞれ置換基を有してもよい)
    (b)式XXまたはXX(d)のクロメン
    Figure 2007535592
    (ここで、BおよびB’は任意に置換されたフェニルアリールおよびヘテロアリールであり;かつ
    22、R23およびR24は独立して、水素、ハロゲン、C〜Cアルキル、基L(R)、および式COWの基から選択され、ここで、WはOR25、NR2627、ピペリジノまたはモルホリノであり、R25は、C〜Cアルキル、フェニル、(C〜Cアルキル)フェニル、C〜Cアルコキシフェニル、フェニルC〜Cアルキル(C〜Cアルコキシ)フェニル、C〜CアルコキシC〜Cアルキルおよび基L(R)からなる群から選択され、R26およびR27はそれぞれ、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、フェニル、C〜CアルキルおよびC〜Cアルコキシから選択される1または2個の基で置換されたフェニルおよび基L(R)からなる群から選択され、任意にR22およびR23は、任意に置換されたベンゼンと任意に縮環した5または6員環のカルボン酸の環からのものであってもよく、BおよびB’、R22、R23、R24、R25、R26およびR27からなる置換基の群から選択される置換基の少なくとも1つは基L(R)である)
    式XXXのフルギドおよびフルギミド:
    Figure 2007535592
    (ここで、Qは、任意に置換された芳香族、任意に置換された複素芳香族(前記芳香族/複素芳香族は単環または多環の芳香族/複素芳香族でありうる)からなる群から選択され、
    30は、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、フェニル、フェノキシモノ−およびジ(C〜C)アルキル置換フェニルまたはフェン(C〜C)からなる群から選択され、
    A’は酸素または=N−R36からなる群から選択され、R36はC〜Cアルキルまたは任意に置換されたフェニルであり、
    34およびR35は独立して、C〜Cアルキル、フェニルまたはフェン(C〜C)アルキルを表し、またはR34およびR35の一方は水素であり、他方は前述の基の1つであり、またはR3435=はアダマンチリジン基を表し、
    ここで、Q、R30、R34、R35およびR36の少なくとも1つは基L(R)を含有する)
    式XLのアゾ染料:
    Figure 2007535592
    (ここで、R40およびR41は独立して、水素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、−NR4243(ここで、R42およびR43はR26およびR27について定義されたようなものである)、アリール(たとえば、フェニル)、C〜CアルキルおよびC〜Cアルコキシから選択される1以上の置換基で置換されたアリール、置換C〜Cアルキル(ここで、置換基はアリールおよびC〜Cアルコキシから選択される)、置換C〜Cアルコキシ(ここで、置換基はC〜Cアルコキシアリールおよびアリールオキシから選択される)からなる群から選択される)、および
    式XXVおよびXXXVIのジアリールパーフルオロキソシクロペンテン:
    Figure 2007535592
    (ここで、Qは、任意に置換された芳香族、任意に置換された複素芳香族(前記芳香族/複素芳香族は単環または多環の芳香族/複素芳香族でありうる)からなる群から選択され、
    34、R35、R36、R37は独立して、C〜Cアルキル、フェニルまたはフェン(C〜C)アルキルを表し、またはR34、R35、R36、R37の1つは水素であり、他は前述の基の1つであり、
    ここでQ、R34、R35、R36およびR37の少なくとも1つは基L(R)を含有する)
    からなる群から選択される請求項29によるフォトクロミック物品。
  32. オリゴマーRが次の式(i)〜(vii)の基から選択され、
    Figure 2007535592
    Figure 2007535592
    ここで、モノマーユニットはランダムまたはブロックの形態で分布し、
    Figure 2007535592
    ここで、φはアルキルまたはアリールであり、少なくともアリール基の一部を含み、
    (vii)−X(CFCFO)−(CF
    XおよびRはポリマー状マトリックス中に共有結合的に導入される基であり、x、vおよびyは繰り返し単位の数であり、少なくとも1つのオリゴマー基が存在し、ここで、モノマーユニットの数(上の例ではxまたはy+v)は少なくとも7個である請求項29によるフォトクロミック化合物。
  33. (a)請求項1による重合可能な組成物を形成し、
    (b)光重合可能な組成物をキャスティングしまたは組成物をコーティング剤として基材に塗布し、
    (c)重合可能な組成物を重合して、フォトクロミック性のモノマー状ユニットを導入したポリマー状マトリックスを提供することを包含するフォトクロミック物品を調製する方法であって、
    フォトクロミック性のモノマー状ユニットは、アルキレンオキシおよびフルオロアルキレンオキシからなる群から選択される少なくとも7個のモノマー状ユニットを含むオリゴマーを介して、マトリックスポリマーに共有結合的に連結されるフォトクロミック部分を含有するフォトクロミック物品調製方法。
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