CN101050207A - 三(氧杂环丁烷)化合物、制备该化合物的方法以及使用该化合物的光波导 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由右式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物，其中R₁和R₃－R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1－6个碳原子的烷基，前提是R₃－R₈中的至少一个为具有1－6个碳原子的烷基；R₂代表具有0－16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及R₉各自代表氢原子或具有1－6个碳原子的烷基，本发明还涉及制备该化合物的方法以及包含该化合物的光波导。

Description

三(氧杂环丁烷)化合物、制备该化合物的方法以及使用该化合物的光波导

技术领域

本发明涉及能够阳离子聚合且具有氧杂环丁烷环的三(氧杂环丁烷)化合物，制备该化合物的方法，以及包含该化合物的光波导。含有三(氧杂环丁烷)化合物的可光固化树脂组合物和可热固化树脂组合物具有优异的耐热性、机械性能、降低的吸水性能、涂覆平直度和粘附性。

背景技术

作为能够进行光引发阳离子聚合或固化的单体，近来氧杂环丁烷化合物已经引起人们的注意，而且随着许多单官能和多官能氧杂环丁烷化合物的开发，人们已经提出各种氧杂环丁烷的合成方法。

作为这样的氧杂环丁烷化合物，由下式(4)代表的氧杂环丁烷化合物公开在专利文献中(参见专利文献1)：

(其中，R₅为氢原子、氟原子、具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的氟代烷基、烯丙基、芳基、呋喃基或噻吩基；R₆为选自链状或支化的聚(亚烷氧基)基团、亚二甲苯基、硅氧烷键和酯键的基团；Z是氧原子或硫原子；且m是2-4的整数)。

此外，人们已经提出了由下式(5)代表的具有氧杂环丁烷环的联苯基衍生物和由下式(6)代表的具有氧杂环丁烷环的联苯基衍生物(参见专利文献2和3)：

(其中，R₇是氢原子或具有1-6个碳原子的烷基)，

(其中R₈-R₁₁各自代表氢原子或甲基；且R₁₂和R₁₃各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基)。

上述化合物通常通过使用诸如氢氧化钠和氢氧化钾的碱金属作为碱并在碱存在下合成氧杂环丁烷磺酸酯和对应于氧杂环丁烷磺酸酯的二价酚化合物而得到。此外，根据需要使用相转移催化剂如季铵盐以提高合成中的化合物收率。而且，以前已将氧杂环丁烷化合物用作用于涂料组分和粘合剂的材料以提高耐热性，粘附性等，近来人们提出使用氧杂环丁烷化合物作为用于形成光波导的材料(参见专利文献4和5)。将光波导并入到光波导装置、集成光路和光学线路板等中并将其广泛用于光通信、光学信息处理领域以及类似的一般光学领域中。

专利文献1：JP-A-6-16804

专利文献2：JP-A-11-106380

专利文献3：JP-A-2001-31665

专利文献4：JP-A-2000-356720

专利文献5：JP-A-2003-147045

发明内容

然而，在氧杂环丁烷化合物中，联苯基衍生物是具有低分子量的化合物且其具有低粘度，这例如使得其难以在基材上形成厚膜。此外，不理想的是，联苯基衍生物由于双官能度而需要长的固化时间。此外，除了联苯基衍生物以外的其他氧杂环丁烷化合物具有的问题是难以形成所需厚度的膜，而且难以获得理想的固化性。

当该类常规氧杂环丁烷化合物用作用于形成光波导的材料时，由于难以稳定固化具有同样形状的光波导，因此存在的问题是波导性质波动且难以以常规方式形成厚膜。

此外，常规氧杂环丁烷化合物合成方法具有的问题是氧杂环丁基基团的引入不定量，从而导致所需氧杂环丁烷化合物的收率低。而且，由于以副产物产生具有非反应性羟基的化合物，因此通常需要复杂的操作以获得所需的氧杂环丁烷化合物。

在上述背景下，完成了本发明，且本发明的目的是提供一种新型的三(氧杂环丁烷)化合物，其能够产生具有优异的厚膜形成性能、固化性、耐热性等的聚合物，提供生产所述化合物的方法以及提供包含所述化合物的光波导。

附图说明

图1是表示本发明光波导的一个实例的水平截面视图。

图2A至2F是用于说明本发明的光波导的制备步骤的示意图。

参考数字和标记的说明

1：基材

2：覆层

3：芯

具体实施方式

也就是说，本发明涉及下列(1)至(5)项。

(1)由下式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基；

R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及

R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。

(2)制备根据(1)的三(氧杂环丁烷)化合物的方法，其包括：

使由下式(2)代表的酚类化合物与铯盐反应从而得到铯酚盐：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基且R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；和

使该铯酚盐与由下式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯反应：

其中R₉代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，且X代表甲基、乙基、苯基或甲苯基。

(3)根据(2)的方法，其中所述的铯盐是碳酸铯。

(4)一种光波导，其包括：

基材；

置于该基材上的覆层；和

置于该覆层上的具有预定图案的芯，其传输光信号，

其中所述覆层和所述芯至少之一由含有由下式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物的树脂组合物组成：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基；

R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及

R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。

(5)根据(4)的光波导，其中所述覆层和所述芯至少之一由含有三(氧杂环丁烷)化合物和具有环氧基团或乙烯基醚基团的化合物的树脂组合物组成。

本发明的发明人一直寻求能够生产如下聚合物的氧杂环丁烷化合物并进行了深入的研究，所述聚合物具有优异的耐热性、机械性能等并有效用作用于涂料组分、涂覆材料、粘合剂、透镜、光波导等的材料。在合成了各自具有特定结构的多种化合物和进行了许多试验的基础上，本发明的发明人已经发现，可以通过使用由上式(1)代表的新型三(氧杂环丁烷)化合物实现上述目的，从而完成本发明。更具体而言，由于所述新型化合物在一个分子内具有三个氧杂环丁烷环，因此该新型化合物具有快速固化性能，并且由于其固化产物形成高密度网络结构，因此固化产物具有优异的耐热性等。此外，由于所述新型化合物具有与各自具有低分子量的常规化合物不同的高分子量，因此该新型化合物具高粘度，这对形成厚膜是有利的，特别是当用作用于形成光波导的材料(覆层和芯)时是有利的，因为可以以稳定的方式固化具有相同形状的光波导，从而获得保持相同的波导性质等的效果。

同时，本发明的发明人还对能够以高收率合成所述新型化合物的合成方法进行了深入研究。结果，本发明的发明人发现可以通过使由式(2)代表的酚类化合物与由式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯在预定条件下，特别是使用铯盐作为碱的条件下反应，而以高收率合成该新型化合物。

如上所述，本发明涉及由式(1)代表的新型三(氧杂环丁烷)化合物。由于该化合物具有与具有低分子量的常规化合物不同的高分子量，因此该化合物具有易于形成厚膜的高粘度。此外，由于所述化合物在一个分子内具有三个氧杂环丁烷环，因此该化合物能够通过光或热快速固化。因此，含有本发明的三(氧杂环丁烷)化合物的可光固化树脂组合物和可热固化树脂组合物具有优异的固化性、耐热性、韧性和机械性能，并且还具有降低的吸水性能、高的涂覆平直度和高的粘附性。而且，由于该化合物因其高反应性而能够降低聚合引发剂的量，因此所述组合物具有高透明度并可用作用于形成涂料组分、涂覆材料、粘合剂、光学透镜、光波导等的材料。

通过使用铯盐作为碱使特定氧杂环丁烷磺酸酯与特定的酚反应，可以以高收率合成三(氧杂环丁烷)化合物而无需复杂的操作。

此外，当光波导中的所述覆层和所述芯至少之一由含有由式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物的树脂组合物构成时，可以稳定地将光波导固化成相同的形状并获得稳定的波导性质等。

下面将描述本发明的实施方案。

本发明的三(氧杂环丁烷)化合物是由下式(1)代表的化合物：

其中，其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基；

R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及

R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。

本发明的三(氧杂环丁烷)化合物具有在其一个分子中含三个氧杂环丁烷环的结构。在式(1)中，R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，并且R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基。R₁优选可以是甲基，并且R₃-R₈中的至少一个优选可以是甲基。R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，R₉的实例包括甲基、乙基、丙基和丁基，其中优选甲基或乙基。R₂是具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团，且特别地，碳原子数可以优选为1-4。在R₂中，不具有碳原子(碳原子数为0)的二价脂族链状有机基团是指单键。

由式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物可以通过使用由式(2)代表的酚类化合物和由下式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的醚磺酸酯以及作为碱的铯盐作为合成材料并使他们反应而制备：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基且R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；

其中R₉代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，且X代表甲基、乙基、苯基或甲苯基。

尽管可以使用常用的诸如氢氧化钠和氢氧化钾的碱金属作为碱，但在本发明中优选使用铯盐作为碱。通过使用铯盐，可以以高收率合成三(氧杂环丁烷)化合物而无需进行复杂的操作。在这种情况下，通过例如如下方法进行材料的合成：(i)使酚类化合物与铯盐反应，从而得到铯酚盐，然后使该铯酚盐与氧杂环丁烷磺酸酯反应，或者(ii)使氧杂环丁烷磺酸酯与酚类化合物在铯盐存在下反应。优选地，按照方法(1)进行合成。所述合成通常在有机溶剂(反应溶剂)中进行，在反应后向反应液中加入水等以将反应液分离成水相和有机相，随后从有机相萃取所需的三(氧杂环丁烷)化合物。

铯盐的实例包括碳酸铯、氢氧化铯、氟化铯和甲酸铯。其中，可以优选使用碳酸铯，因为其能够以高产率获得所需的三(氧杂环丁烷)。

铯盐的用量相对于1mol由式(2)代表的酚类化合物的酚羟基基团而言，可以优选在0.8-2.0mol范围内，更优选在1.0-1.5mol范围内。

对由式(2)代表的酚类化合物并没有特别限制，并且其实例包括三(3-甲基-4-羟基苯基)甲烷、三(2-甲基-4-羟基苯基)甲烷、1，1-双(3-甲基-4-羟基苯基)-2-(羟基苯基)乙烷、1，1，1-三(3-甲基-4-羟基苯基)乙烷、1-(4-羟基苯基)-3，3-双(3-甲基-4-羟基苯基)丁烷、1，3，3-三(3-甲基-4-羟基苯基)丁烷、1-(4-羟基苯基)-3，3-双(3，5-二甲基-4-羟基苯基)丁烷、1，3，3-三(3，5-二甲基-4-羟基苯基)丁烷、1，4，4-三(3-甲基-4-羟基苯基)戊烷和1-(4-羟基苯基)-4，4-双(3甲基-4-羟基苯基)戊烷。这些化合物可以单独使用或其两种或更多种组合使用。

由式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯的具体实例包括甲磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丙基酯、磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丙基苯酯、甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丙酯、甲磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯和甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯。这些化合物可以单独使用或其两种或更多种组合使用。

就此而言，可以按照描述于Organic Synthesis，合集第1卷，第145页(1941)的方法合成由式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯，所述文献通过引用并入本文。

由式(3)代表的3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯的用量相对于1mol由式(2)代表的酚类化合物的酚羟基基团而言，可以优选在1.5-2.0mol范围内，更优选在1.0-1.5mol范围内。

在本发明的三(氧杂环丁烷)化合物的制备中的反应温度可以优选在0-120℃范围内，更优选在60-100℃范围内。在使酚类化合物与铯盐反应从而获得铯酚盐的情况下，反应温度可以优选设定在0-120℃范围内，更优选在40-100℃范围内。对反应期间的压力没有特别限制，且压力可以为常压、加压和减压中的任一种。对反应气氛没有特别限制，可以为氮气氛或空气气氛。

在本发明的三(氧杂环丁烷)化合物的合成中，可以根据需要添加诸如钠和钾的碱金属，诸如氢化锂和氢化钠的碱金属氢化物，诸如氢氧化钠和氢氧化钾的碱金属氢氧化物，诸如碳酸钠的碱金属碳酸盐等作为合成材料。

此外，可以根据需要添加季铵盐、季盐等作为水-有机相转移催化剂。季铵盐的实例包括(但不特别限于)：四烷基铵卤化物，如四丁基溴化铵(TBAB)和四乙基溴化铵；和芳烷基三烷基铵卤化物，如苄基三甲基氯化铵。对季盐没有特别限制，其实例包括四芳基卤化物，如四苯基溴化。

此外，在本发明的三(氧杂环丁烷)化合物的制备中，如上所述通常使用反应溶剂。对反应溶剂没有特别限制，其优选实例包括芳烃，如甲苯和二甲苯；醚，如四氢呋喃和二丁基醚；以及非质子极性溶剂，如N-甲基吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺。这些化合物可以单独使用或其两种或更多种组合使用。

如上所述，可以通过向反应液中添加水或乙酸乙酯，将所述液体分离成水相和有机相，萃取有机相，并用无水硫酸镁干燥萃取的有机相而收集由上述材料合成的三(氧杂环丁烷)化合物。

可以有效使用如此得到的三(氧杂环丁烷)化合物作为用于可光固化树脂和可热固化树脂的材料，所述树脂各自构成涂料组分，涂覆材料、粘合剂、透镜、光波导等。

其中，就用于传输光信号且如图1所示包括基材1、位于该基材1上的覆层2和位于该覆层2上的具有预定图案的芯3的光波导而言，当将含有所述三(氧杂环丁烷)化合物的树脂组合物用于形成所述覆层2和所述芯3至少之一时，所述化合物对于形成厚膜是特别有利的，因为所述化合物具有高分子量而获得高粘度。而且，还获得有利的效果，如易于固化成相同的形状和稳定的光波导性质。就此而言，需要将覆层2的折射率调节至比芯3的折射率小。

优选的是，所述覆层2和所述芯3至少之一由含三(氧杂环丁烷)化合物和具有环氧基团或乙烯基醚基团的化合物的树脂组合物构成，因为可以获得具有优异的耐热性和耐湿性的固化材料并且可以改进曝光敏感性。作为具有环氧基团的化合物，可以使用任何与由式(1)代表的本发明化合物显示出相容性的那些。更具体而言，具有一个环氧基团的环氧化合物的实例包括苯基缩水甘油基醚和丁基缩水甘油基醚；具有两个或更多个环氧基团的环氧化合物的实例包括双酚A二缩水甘油基醚、二苯氧基乙醇芴二缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚和双酚芴四缩水甘油基醚；并且优选使用3，4-环氧环己烯基甲基-3’4’-环氧环己烯甲酸酯、2，2-双(羟基甲基-1-丁醇的1，2-环氧-4-(2-oxylanyl)环己烷加合物等作为具有脂环族环氧基团的化合物。作为具有乙烯基醚基团的化合物，可以使用任何与由式(1)代表的本发明化合物显示出相容性的那些。更具体而言，具有一个乙烯基醚基团的化合物的实例包括羟基乙基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚和十二烷基乙烯基醚。作为具有两个或更多个乙烯基醚基团的化合物，优选使用环己烷二甲醇二乙烯基醚、三甘醇二乙烯基醚、线性酚醛(novolac)型二乙烯基醚等。这些化合物可以单独使用或其两种或更多种组合使用。

例如可以通过如图2A至2F所示的步骤制备光波导。即，如图2A所示制备基材1，然后如图2B所示将下覆层2a(覆层2的下部分)置于基材1上。如图2C所示将由用于形成芯3的树脂组合物构成的层3’置于下覆层2a上。如图2D所示，将光掩膜9置于树脂组合物层3’上用于曝光预定图案(光波导图案)，随后经由光掩膜9用紫外线辐照树脂组合物层3’并加热。之后，如图2E所示，使用显影液溶解并除去树脂组合物层3’的未曝光部分。然后，如图2F所示，将下覆层2b(覆层2的上部分)置于芯3上。如此可以获得所需的光波导。

可以通过常规方法如旋涂法和涂覆机在基材1上形成所述各层。可通过剥离基材1而使光波导成为膜状光波导。膜状光波导具有优异的柔韧性。

如此得到的光波导可用作线性光波导、弯曲光波导、交叉光波导、Y分支光波导、片型光波导、Mach Zender型光波导、AWG型光波导、光栅、光波导透镜等。使用该类光波导的光学元件的实例包括波长过滤器、光学开关、光学分支器、光学多路器、光学多路器/分支器、光放大器、波导转换器、波导分隔器、分光器、定向耦合器和具有激光二极管或与之混和集成的光电二极管的透光模块。

实施例

下面将参考实施例更详细说明本发明，但不应认为本发明限于下列实施例。

在进行实施例之前，如下所述合成作为3-烷基-3-羟基甲基氧杂环丁烷的磺酸酯的甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯。

甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯的合成

向具有温度计、冷却器、搅拌装置和滴液漏斗的2000mL三颈烧瓶中倒入190.65g(1.0mol)对甲苯磺酰氯、32.24g(0.1mol)四甲基溴化铵和400mL甲苯并在搅拌下在冰浴中冷却至5℃。在向三颈烧瓶中倒入116.16g(1.0mol)3-乙基羟基甲基环氧丁烷之后，在30分钟内，向三颈烧瓶中滴加130mL 35wt％氢氧化钠溶液。在滴加后，在相同温度下继续搅拌1小时，然后在室温下搅拌16小时。反应后，向烧瓶中倒入800mL水，随后剧烈搅拌。静置反应混合物以使水相和有机相分离。用400mL水洗涤有机相，然后用无水硫酸镁干燥过夜。然后，过滤除去硫酸镁，并浓缩滤液。通过硅胶柱色谱法(洗脱液：己烷/乙酸乙酯)分离并纯化如此得到的粗产物，得到所需物质，即243.3g(收率90％)无色液体状甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯。

实施例1

向具有温度计、冷却管和搅拌装置的200mL三颈烧瓶中倒入3.62g(10mmol)1-(4-羟基苯基)-3，3-双(3-甲基-4-羟基苯基)丁烷和15mL N-甲基-2-吡咯烷酮，并在氮气氛下搅拌加热至80℃直到所述物质完全溶解。在溶解后，加入11.73g(36mmol)碳酸铯，随后在80℃在氮气氛下搅拌30分钟。向该混合物中加入8.92g(33mmol)预先合成的甲苯磺酸2-(3-氧杂环丁烷基)丁酯，随后在80℃在氮气氛下搅拌20小时。在反应后，将混合物冷却至室温(25℃)，然后向该混合物中加入100mL乙酸乙酯和50mL蒸馏水。静置该混合物以分离成水相和有机相。萃取分离的有机相，然后用水和饱和盐水洗涤，随后用无水硫酸镁干燥过夜。然后，过滤除去硫酸镁，蒸除溶剂，得到反应粗产物。

作为通过薄层色谱法分析如此得到的粗产物的结果，确认为一个点。而且，将通过硅胶柱色谱法(洗脱液：正己烷/乙酸乙酯)纯化后的粗产物重结晶，得到5.92g(收率90％)白色固体物质。液相色谱检测的化合物纯度为99％或更高。

由以下¹H-NMR和¹³C-NMR(JEOL Ltd.的产品)分析结果确认，所得化合物为如下结构式(7)代表的1-{4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}-3，3-双(3-甲基-4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}丁烷。

¹H-NMR(DMSO-d₆，400MHz)：δ(ppm)；0.87(t，J＝7.6Hz，3H，CH₃)，0.89(t，J＝7.6Hz，6H，CH₃)，1.60(s，3H，CH₃)，1.77(q，J＝7.6Hz，2H，CH₂)，1.80(q，J＝7.6Hz，4H，CH₂)，2.10(s，6H，CH₃)，2.25(s，4H，CH₂)，4.03(s，6H，CH₂)，4.32(d，J＝6.4Hz，2H，CH₂)，4.37(d，J＝5.6Hz，4H，CH₂)，4.41(d，J＝5.6Hz，2H，CH₂)，4.46(d，J＝6.0Hz，4H，CH₂)，6.86-6.90(m，4H，Ar)，6.98(m，4H，Ar)，7.04(d，J＝8.8Hz，2H，Ar)

¹³C-NMR(DMSO-d₆，100MHz)：δ(ppm)；7.98，8.04，16.00，26.17，26.37，27.34，29.94，42.46，42.62，43.84，44.33，70.02，70.15，76.77，76.80，110.70，114.43，125.02，125.17，128.99，134.74，141.28，154.40，156.85

结构式(7)

实施例2

通过如下所述形成下覆层、芯和上覆层来制备光波导(参见图1)。然后如下所述进行光波导的评价。

形成下覆层

向环己酮中溶解70重量份(下文简写为份)在实施例1中得到的1-{4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}-3，3-双(3-甲基-4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}丁烷，30份脂环族环氧化合物——3，4-环氧环己烯基甲基-3’4’-环氧环己烯甲酸酯(DaicelChemical Industry，Ltd.的产品；celoxide 2021P)和1份4，4-双(二(β-羟基乙氧基)苯基锍(sulfinio))苯基硫化物双六氟锑酸盐的50％3-戊酮碳化物溶液，以制备用于形成覆层的可聚合组合物A。然后，通过旋涂将可聚合组合物A涂覆在玻璃基材(5cm×5cm×2mm厚度)的表面上，随后在100℃下干燥5分钟。用紫外线以2,000mJ/cm²的辐照量对整个表面进行辐照，然后，在100℃下热处理30分钟而形成下覆层(参见图2B)。使用接触型膜厚度仪测定的下覆层的厚度为30μm。下覆层的折射率在633nm的波长下为1.545。

形成芯

然后，向环己酮中溶解90份在实施例1中得到的1-{4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}-3，3-双(3-甲基-4-[2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基]}丁烷，10份二苯氧基乙醇芴二缩水甘油基醚(环氧基当量：320)和1份4，4-双(二(β-羟基乙氧基)苯基锍(sulfinio))苯基硫化物双六氟锑酸盐的50％3-戊酮碳化物溶液，以制备用于形成芯的可聚合组合物B。然后，通过旋涂将可聚合组合物B涂覆在下覆层上(参见图2C)。将涂层在150℃下干燥20分钟，然后将基于合成石英的铬掩膜(光掩膜)置于所述涂层上(参见图2D)，其中所述铬掩膜上已印制了密度为50μm的线性光波导图案，随后通过接触曝光法经由铬掩膜用紫外线以2,000mJ/cm²的辐照量辐照并在150℃热处理30分钟。之后，为了消除未辐照部分，使用γ-丁内酯水溶液中进行显影，随后在150℃加热30分钟，从而形成芯图案(参见图2E)。芯图案的截面形状为具有50μm的宽度和50μm的高度的正方形，其使用长度测量显微镜测定。芯的折射率在633nm波长下为1.570。

形成上覆层

然后，通过旋涂将用于形成下覆层的可聚合组合物A涂覆在芯和下覆层上。在100℃干燥5分钟后，用紫外线以2,000mJ/cm²的辐照量对整个表面进行辐照，随后在150℃下热处理60分钟，形成上覆层(参见图2F)。这样，生产出相对折射率Δ为1.6％的光波导。

评价

使用切割装置(Disco Corporation；522型)将所述光波导切成10cm的长度，随后进行端面加工。然后，使用长度测量显微镜观察光波导的截面形状，确定了光波导为嵌入多模式光波导，其中下覆层厚度为30μm，芯尺寸为50μm×50μm且上覆层厚度为70μm。通过常用的截断法使用波长为850nm的激光束测定的光波导光传播损失为0.07dB/cm。而且，可以使用由基材上剥离的膜状波导形式的光波导。膜状波导在R＝20mm的弯曲时没有损失衰减且其能够实现R＝5mm的弯曲，因此证明了其良好的柔韧性。

本发明的三(氧杂环丁烷)化合物用作可光固化树脂组合物和可热固化树脂组合物的组分，其中所述树脂组合物各自可用作形成涂料组分、涂覆材料、粘合剂、光学透镜、光波导等的材料。光波导的实例包括线性光波导、弯曲光波导、交叉光波导、Y分支光波导、片型光波导、Mach Zender型光波导、AWG型光波导、光栅、光波导透镜等。使用该类光波导的光学元件的实例包括波长过滤器、光学开关、光学分支器、光学多路器、光学多路器/分支器、光放大器、波导转换器、波导分隔器、分光器、定向耦合器和具有激光二极管或与之混和集成的光电二极管的透光模块。

尽管已详细地且参考了特定实施方案描述了本发明，对本领域技术人员显而易见的是，可在不偏离本发明范围的情况下在本发明内进行各种改变。

本申请以2006年4月6日提交的日本专利申请第2006-105203号为基础，在此通过引用并入其全部内容。

Claims (5)

1.由下式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基；

R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及

R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。

2.制备根据权利要求1的三(氧杂环丁烷)化合物的方法，其包括：

使由下式(2)代表的酚类化合物与铯盐反应从而得到铯酚盐：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基且R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；和

使该铯酚盐与由下式(3)代表的3-烷基-3-羟甲基氧杂环丁烷的磺酸酯反应：

其中R₉代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，且X代表甲基、乙基、苯基或甲苯基。

3.根据权利要求2的方法，其中所述的铯盐是碳酸铯。

4.一种光波导，其包括：

基材；

置于该基材上的覆层；和

置于该覆层上的具有预定图案的芯，其传输光信号，

其中所述覆层和所述芯至少之一由含有由下式(1)代表的三(氧杂环丁烷)化合物的树脂组合物组成：

其中R₁和R₃-R₈相同或不同且各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基，前提是R₃-R₈中的至少一个为具有1-6个碳原子的烷基；

R₂代表具有0-16个碳原子的二价脂族链状有机基团；以及

R₉各自代表氢原子或具有1-6个碳原子的烷基。

5.根据权利要求4的光波导，其中所述覆层和所述芯至少之一由含有三(氧杂环丁烷)化合物和具有环氧基团或乙烯基醚基团的化合物的树脂组合物组成。

Images