CN114728889A - 用于体布拉格光栅的芳族取代烷烃-核单体及其聚合物 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于体布拉格光栅中的包含芳族取代烷烃‑核衍生单体和聚合物的记录材料，所述体布拉格光栅包括但不限于用于全息术应用的体布拉格光栅。公开了若干结构，包括式I。当用于布拉格光栅应用中时，所公开的单体和聚合物产生具有更高折射率、低双折射和高透明度的材料。所公开的衍生单体和聚合物可用于任何体布拉格光栅材料中，包括两级聚合物材料，其中在第一步中固化基质，然后通过第二单体固化步骤写入体布拉格光栅。

Description

用于体布拉格光栅的芳族取代烷烃-核单体及其聚合物
相关申请
本申请要求2019年11月27日提交的美国临时专利申请序列号62/941,451的权益和优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。本申请与和本文同时提交的标题为“Aromatic Substituted Methane-Core Monomers and Polymers Thereof forVolume Bragg Gratings”的美国专利申请序列号________(代理人案号010235-01-5342-US)以及和本文同时提交的标题为“Aromatic Substituted Ethane-Core Monomers andPolymers Thereof for Volume Bragg Gratings”的美国专利申请序列号________(代理人案号010235-01-5343-US)相关，所有这些专利申请的全部内容均通过引用并入本文。
技术领域
本文描述了用于体全息图、体全息元件、体全息光栅及类似物的记录材料，以及通过写入或记录这样的记录材料产生的体全息图、体全息元件、体全息光栅。
背景技术
在全息记录介质领域中公开了聚合物基底，包括例如光敏聚合物膜。参见例如Smothers等人,“Photopolymers for Holography,”SPIE OE/Laser Conference,1212-03,Los Angeles,Calif.,1990。在该文章中描述的全息记录介质包括可光成像系统，该可光成像系统包含液体单体材料(光活性单体)和光引发剂(其在暴露于光时促进单体的聚合)，其中可光成像系统在对暴露光是大体上惰性的有机聚合物主体基质中。在(通过使记录光通行经过表示数据的阵列)将信息写入(记录)到材料中期间，单体在曝光的区域中聚合。由于通过聚合引起的单体浓度的降低，来自材料的暗的、未曝光的区域的单体扩散到曝光的区域。参见例如Colburn和Haines,“Volume Hologram Formation in PhotopolymerMaterials,”Appl.Opt.10,1636-1641,1971。聚合和所得的扩散产生折射率变化，称为Δn，从而形成表示数据的全息图(全息光栅)。
在用于常规应用如涂料、密封剂、粘合剂等的光聚合物系统中，链长和聚合度通常被最大化并且被驱动至完全，通常通过使用高光强度、多官能单体、高浓度单体、热等。通过使用高单体浓度的有机光聚合物制剂，在本领域中已知的全息记录介质中使用了类似的方法。参见例如美国专利第5,874,187号和第5,759,721号，其公开了“单组分”有机光聚合物系统。然而，如果这样的单组分系统没有在某种程度上用光预固化，则它们通常具有大的布拉格失谐值。
通过将聚合物基质的形成与用于记录全息信息的光化学分离，已经对全息光聚合物介质进行了改善。参见例如美国专利第6,103,454号和第6,482,551号，其公开了“双组分”有机光聚合物系统。双组分有机光聚合物系统允许更均匀的起始条件(例如，关于记录过程)、更方便的加工和包装选择，以及以更小的收缩或布拉格失谐获得更高动态范围介质的能力。
这样的双组分系统具有多种需要改善的问题。例如，全息光聚合物的性能在很大程度上通过聚合期间物质如何扩散来确定。通常，聚合和扩散在曝光的区域内以相对不受控的方式同时发生。这导致若干不期望的影响：例如，在聚合引发或终止反应之后未与基质结合的聚合物自由地扩散出膜的曝光区域进入未曝光的区域，这使所产生的条纹“模糊”，降低了最终全息图的Δn和衍射效率。在曝光期间Δn的累积意味着后续曝光可以散射来自这些光栅的光，导致噪声光栅的形成。这些在最终的波导显示器中产生雾度和清晰度的损失。如本文描述的，对于具有恒定剂量/曝光的一系列多路复用曝光，第一次曝光将消耗大部分单体，导致在每次曝光的情况下衍射效率呈指数下降。需要复杂的“剂量时间表”程序来平衡所有全息图的衍射效率。
通常，全息介质的存储容量与介质的厚度成正比。将包含可光成像系统的预成型的基质材料沉积到基底上通常需要使用溶剂，并且因此材料的厚度被限制在例如不超过约150μm，以允许溶剂的充分蒸发，从而获得稳定的材料并减少空隙形成。因此，对去除溶剂的需求抑制了介质的存储容量。
相比之下，在体全息术中，介质厚度通常大于条纹间距，并且Klein-Cook Q参数大于1。参见Klein和Cook,“Unified approach to ultrasonic light diffraction,”IEEETransaction on Sonics and Ultrasonics,SU-14,123-134,1967。通过由有机低聚物基质前体和可光成像系统的流体混合物原位聚合基质材料而形成的记录介质也是已知的。因为沉积这些基质材料通常需要很少的溶剂或不需要溶剂，所以更大的厚度是可能的，例如200μm及以上。然而，虽然通过这样的工艺获得了有用的结果，但是在基质聚合物的前体和光活性单体之间存在反应的可能性。这样的反应将降低基质和聚合的光活性单体之间的折射率对比度，从而在一定程度上影响存储的全息图的强度。
发明内容
本发明涉及根据权利要求1的化合物和根据权利要求X的用于写入体布拉格光栅的记录材料。有利的实施方案可包括从属权利要求的特征。本公开因此提供了一种式I的化合物：
Figure BDA0003658954460000031
其中在式I中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为1至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的连接基团：-C1-10烷基-、-O-C1-10烷基-、-C1-10烯基-、-O-C1-10烯基-、-C1-10环烯基-、-O-C1-10环烯基-、-C1-10炔基-、-O-C1-10炔基-、-C1-10芳基-、-O-C1-10-芳基-、-O-、-S-、-S(O)w-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-OC(O)O-、-N(Rb)-、-C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)-、-OC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)O-、-SC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)S-、-N(Rb)C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(NRb)N(Rb)-、-N(Rb)S(O)w-、-S(O)wN(Rb)-、-S(O)wO-、-OS(O)w-、-OS(O)wO-、-O(O)P(ORb)O-、(O)P(O-)3、-O(S)P(ORb)O-和(S)P(O-)3，其中w为1或2，并且Rb可独立地为氢、任选被取代的烷基或任选被取代的芳基。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)p-、1,2二取代苯基、1,3二取代苯基、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-、-NHC(O)NH-、-NHC(NH)NH-、-NHS(O)2-、-S(O)2NH-、-S(O)2O-、-OS(O)2-、-OS(O)O-、(O)P(O-)3和(S)P(O-)3，其中p可为1至12的整数。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-和(S)P(O-)3。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的末端基团：氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的碳酸酯、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基和三甲基硅烷基。在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的末端基团：烯基、环烯基、任选被取代的芳基和任选被取代的杂芳基。在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的乙烯基、任选被取代的烯丙基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基和任选被取代的烯丙基。在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的末端基团：乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的硫代苯基、任选被取代的硫代吡喃基、任选被取代的噻吩并硫代苯基和任选被取代的苯并硫代苯基。
在一些实施方案中，可聚合或可交联基团可选自任选被取代的烯基、任选被取代的环烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的内酰胺和任选被取代的碳酸酯。在一些实施方案中，可聚合或可交联基团可选自乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，Alk可选自被取代的甲烷、被取代的乙烷、被取代的丙烷和被取代的丁烷。在一些实施方案中，Alk可选自被取代的戊烷、被取代的己烷、被取代的庚烷、被取代的辛烷、被取代的壬烷和被取代的癸烷。在一些实施方案中，Alk可选自被取代的甲烷和被取代的乙烷。
在一些实施方案中，Ar可选自被取代的苯基、被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的非那烯基、被取代的并四苯基、被取代的
Figure BDA0003658954460000066
基、被取代的三亚苯基和被取代的芘基。在一些实施方案中，Ar可为1,2-取代苯基、1,3-取代苯基或1,4-取代苯基。在一些实施方案中，Ar可为1,4-取代苯基。
在一些实施方案中，m可为1、2、3、4或5。在一些实施方案中，n可为0、1或2。
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的基团：-Me、-OMe、-OPh、-SMe、-SPh、-F、-Cl、-Br和-I。在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000061
Figure BDA0003658954460000062
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000063
Figure BDA0003658954460000064
在一些实施方案中，取代基可包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000065
Figure BDA0003658954460000071
在一些实施方案中，式I的化合物可包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000072
Figure BDA0003658954460000073
Figure BDA0003658954460000081
本公开还提供了一种树脂混合物，该树脂混合物包含第一聚合物前体，该第一聚合物前体包括式I的化合物：
Figure BDA0003658954460000082
其中在式I中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为1至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。在一些实施方案中，树脂混合物可包含任何本文描述的化合物。在一些实施方案中，树脂混合物还可包含第二聚合物前体，该第二聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。在一些实施方案中，树脂混合物还可包含第三聚合物前体，该第三聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。在一些实施方案中，不同的化合物可选自醇和异氰酸酯。
本公开还提供了一种聚合物材料，该聚合物材料包含树脂混合物，该树脂混合物包含第一聚合物前体，该第一聚合物前体包括式I的化合物：
Figure BDA0003658954460000091
其中在式I中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为1至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。在一些实施方案中，树脂混合物可包含任何本文描述的化合物。在一些实施方案中，树脂混合物还可包含第二聚合物前体，该第二聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。在一些实施方案中，树脂混合物还可包含第三聚合物前体，该第三聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。在一些实施方案中，不同的化合物可选自醇和异氰酸酯。在一些实施方案中，第二聚合物前体可被部分地或完全地聚合或交联。在一些实施方案中，第一聚合物前体可被部分地或完全地聚合或交联。
本公开还提供了一种用于写入体布拉格光栅的记录材料，该材料包括本文描述的树脂混合物或本文描述的聚合物材料。在一些实施方案中，记录材料还可包括透明载体。在一些实施方案中，材料可具有1μm至500μm之间的厚度。在一些实施方案中，树脂混合物可包含第一聚合物前体和如本文描述的化合物，其中所述第一聚合物前体可被部分地或完全地聚合或交联。
本公开还提供了一种记录在本文描述的记录材料上的体布拉格光栅，其中光栅通过等于或大于1的Q参数来表征，其中：
Figure BDA0003658954460000101
并且其中λ0为记录波长，d为记录材料的厚度，n0为记录材料的折射率，且Λ为光栅常数。在一些实施方案中，Q参数等于或大于5。在一些实施方案中，Q参数等于或大于10。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本公开的前述概述以及以下的详细描述。
图1示意了用于形成体布拉格光栅(VBG)的一般步骤。原材料可通过混合两种不同的前体——例如基质前体和可光聚合成像前体——来形成。原材料可通过使基质前体固化或交联、或部分地固化或交联被形成为膜。最后，全息曝光引发可光聚合前体的固化或交联，这是制造VBG的全息记录过程的主要步骤。
图2为示意在用于全息术应用的受控自由基聚合中包括的多个步骤的示意图。用于这样的应用的一般目标为设计光聚合物材料，所述光聚合物材料对可见光敏感，产生大的Δn响应，并且控制光聚合物的反应/扩散，使得链转移和终止反应被减少或被抑制。在传统的光聚合物材料内部发生的聚合反应被称为自由基聚合，自由基聚合具有若干特性：自由基物质在曝光时立即产生，自由基通过向链末端添加单体引发聚合并增长，自由基还通过吸氢和链转移反应与基质反应，并且自由基可通过与其他自由基组合或与抑制物质(例如，O2)反应而终止。
图3A-3C总体上示意了使用用于体布拉格光栅的两级光聚合物记录材料的概念，该材料包括聚合物基质(交叉线)和记录的可光聚合单体(圆)。当材料被暴露于光源时(箭头，图3A)，单体开始反应并聚合。理想地，聚合仅发生在光暴露区域中，导致单体浓度的下降。随着单体聚合，产生单体浓度的梯度，导致单体从高单体浓度区域朝向低单体浓度区域扩散(图3B)。随着单体扩散到曝光的区域中，应力在周围的基质聚合物中累积，因为它膨胀并“扩散”至暗区域(图3C)。如果基质变得应力太大并且不能膨胀以容纳更多的单体，即使对于未反应的单体存在浓度梯度，向曝光的区域的扩散也将停止。这通常限制光聚合物的最大动态范围，因为Δn的累积取决于未反应的单体扩散到明亮区域中。
图4示意了根据某些实施方案的使用包括光学合路器的波导显示器的光学透视增强现实系统的实例。
图5A示意了体布拉格光栅的实例。图5B示意了图5A所示的体布拉格光栅的布拉格条件。
图6A示意了根据某些实施方案的用于记录体布拉格光栅的记录光束。图6B为示意根据某些实施方案的记录光束和重建光束的波矢量以及记录的体布拉格光栅的光栅矢量的全息动量图的实例。
图7示意了根据某些实施方案的用于记录全息光学元件的全息记录系统的实例。
具体实施方式
体光栅，通常由全息技术产生并被称为体全息光栅(VHG)、体布拉格光栅(VBG)或体全息图，是基于材料的衍射光学元件，在材料的整个体积上具有周期性相位或吸收调制。当入射光满足布拉格条件时，它将被光栅衍射。衍射发生在波长和入射角的范围内。反过来，光栅对来自非布拉格角和光谱范围的光没有影响。这些光栅还具有多路复用能力。由于这些性质，VHG/VBG对于在光学中的多种应用是非常感兴趣的，如用于显示器、光纤通信、光谱学等的数据存储和衍射光学元件。
衍射光栅的布拉格方案的实现通常由Klein参数Q来确定：
Figure BDA0003658954460000121
其中d为光栅的厚度，λ为光的波长，Λ为光栅周期，n为记录介质的折射率。通常，如果Q>>1，通常Q≥10，则达到布拉格条件。因此，为了满足布拉格条件，衍射光栅的厚度应高于由光栅、记录介质和光的参数确定的某个值。正因为如此，VBG也被称为厚光栅。相反，Q<1的光栅被认为是薄的，其通常展示出许多衍射级(Raman-Nath衍射方式)。
定义
除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。本文提及的所有专利和出版物的全部内容通过引用并入本文。
当在本文中使用范围来描述例如物理性质或化学性质如分子量或化学式时，范围的所有组合和子组合以及其中的具体实施方案意图被包括。在提及数字或数值范围时术语“约”的使用意指所提及的数字或数值范围是在实验可变性内(或在统计学实验误差内)的近似值，并且因此该数字或数值范围可以变化。该变化通常为所陈述的数字或数值范围的0％至15％、或0％至10％、或0％至5％。术语“包括(including)”(以及相关术语如“包含(comprise)”或“包含(comprises)”或“具有”或“包括(including)”)包括那些实施方案，如例如“由所描述的特征组成”或“基本上由所描述的特征组成”的物质、方法或工艺的任何组合的实施方案。
如本文所用，术语“光源”是指任何波长的任何电磁辐射源。在一些实施方案中，光源可为特定波长的激光器。
如本文所用，术语“光引发光源”是指活化光引发剂、光活性可聚合材料或两者的光源。光引发光源包括记录光，但不限于此。
如本文所用，术语“空间光强度”是指在给定空间体积内变化光强度的光强度分布或模式。
如本文所用，术语“体布拉格光栅”、“体全息光栅”、“全息光栅”和“全息图”可互换地用于指当信号光束和参考光束相互干涉时形成的记录的干涉图案。在一些实施方案中并且在记录数字数据的情况下，用空间光调制器对信号光束进行编码。
如本文所用，术语“全息记录”是指在其被记录在全息记录介质中之后的全息光栅。
如本文所用，术语“全息记录介质”是指能够以三维记录和存储一个或多个全息光栅的物品。在一些实施方案中，该术语是指能够以三维记录和存储一个或多个全息光栅作为一页或多页作为压印到物品中的变化折射率的图案的物品。
如本文所用，术语“数据页”或“页”是指如关于全息术所使用的数据页的常规含义。例如，数据页可以是待被记录在全息记录介质中的一页数据、一张或多张图片等，所述全息记录介质如为本文描述的物品。
如本文所用，术语“记录光”是指用于记录到全息介质中的光源。记录光的空间光强度模式就是所记录的。因此，如果记录光是简单的非相干光束，则可创建波导，或者如果记录光是两个干涉激光束，则干涉图案将被记录。
如本文所用，术语“记录数据”是指将一页或多页的全息再现(holographicrepresentation)存储为变化折射率的模式。
如本文所用，术语“读取数据”是指检索作为全息再现存储的数据。
如本文所用，术语“曝光”是指当全息记录介质被暴露于记录光时，例如当全息光栅被记录在介质中时。
如本文所用，术语“曝光的时间段”和“曝光时间”可互换地指全息记录介质被暴露于记录光多长时间，例如在全息记录介质中记录全息光栅期间记录光开启多长时间。“曝光时间”可指在给定的体积中记录单个全息图所需的时间或记录多个全息图的累积时间。
如本文所用，术语“时间表(schedule)”是指在介质中记录全息光栅时相对于累积曝光时间的曝光的模式、计划、方案、顺序等。通常，时间表允许人们预测一组多次曝光中每个单次曝光所需的时间(或光能)，以给出预定的衍射效率。
如本文所用，术语“函数”当与术语“时间表”一起使用时是指定义或描述在记录多个全息光栅时曝光的时间表相对于累积曝光时间的图形图或数学表达式。
如本文所用，术语“大体上线性的函数”当与术语“时间表”一起使用时是指曝光的时间表相对于提供直线或大体上直线的曝光时间的图形图。
如本文所用，术语“载体基质”是指可聚合组分被溶解、分散、包埋、封闭等在其中的材料、介质、物质等。在一些实施方案中，载体基质通常为低Tg聚合物。聚合物可以是有机的、无机的或两者的混合物。在没有特别限制的情况下，聚合物可以是热固性或热塑性的。
如本文所用，术语“不同形式”是指本公开的物品被加工以形成具有不同形式的产品，如将包括材料的块、材料的粉末、材料的碎片等的物品加工成模制的产品、片材、自由柔性膜、硬卡片、柔性卡片、挤出的产品、沉积在基底上的膜等。
如本文所用，术语“颗粒材料”是指通过将物品研磨、切碎、破碎或以其他方式将物品细分成较小的组分而制成的材料，或者是指包含小组分如粉末的材料。
如本文所用，术语“自由柔性膜”是指保持其形状而不被支撑在基底上的柔性材料的薄片。自由柔性膜的实例包括但不限于用于食品储存的多种类型的塑料包装。
如本文所用，术语“硬物品”是指当弯曲时可能破裂或起皱的物品。硬物品包括但不限于塑料信用卡、DVD、透明胶片、包装纸、运输盒等。
如本文所用，术语“挥发性化合物”是指具有高蒸气压和/或沸点低于约150℃的任何化学品。挥发性化合物的实例包括：丙酮、二氯甲烷、甲苯等。如果物品、混合物或组分不包括挥发性化合物，则该物品、混合物或组分是“不含挥发性化合物的”。
如本文所用，术语“低聚物”是指具有有限数量的重复单元例如但不限于大约30个或更少的重复单元的聚合物，或者当溶解在本公开的物品中时能够在室温下在大约2分钟内扩散至少约100nm的任何大分子。这样的低聚物可包含一个或多个可聚合基团，其中所述可聚合基团可与可聚合组分中的其他可能的单体相同或不同。此外，当在低聚物上存在多于一个可聚合基团时，它们可相同或不同。另外，低聚物可以是树枝状的。低聚物在本文中被认为是光活性单体，尽管它们有时被称为“光活性低聚物”。
如本文所用，术语“光聚合”是指由暴露于光引发光源引起的任何聚合反应。
如本文所用，术语“抗进一步聚合”是指当不暴露于光引发光源时，可聚合组分的未聚合部分具有有意控制的和显著降低的聚合速率，使得暗反应被最小化、降低、减少、消除等。根据本公开的可聚合组分的未聚合部分的聚合速率的显著降低可通过任何合适的组合物、化合物、分子、方法、机理等或其任何组合来实现，包括使用以下中的一种或多种：(1)聚合延迟剂；(2)聚合抑制剂；(3)链转移剂；(4)亚稳态反应中心；(5)光或热不稳定的光终止剂；(6)光酸产生剂、光碱产生剂或光产生的自由基；(7)极性或溶剂化效应；(8)抗衡离子效应；和(9)单体反应性的变化。
如本文所用，术语“显著降低的速率”是指在光引发光源关闭或不存在后的几秒钟内，聚合速率降低到接近零的速率，并理想地降低到零的速率。聚合速率通常应被降低到足以防止先前记录的全息图的保真度的损失。
如本文所用，术语“暗反应”是指在不存在光引发光源的情况下发生的任何聚合反应。在一些实施方案中，且不限于此，暗反应可耗尽未使用的单体，可引起动态范围的损失，可引起噪声光栅，可引起杂散光光栅，或者可引起用于记录另外的全息图的安排的不可预测性。
如本文所用，术语“自由基聚合”是指由包含一个或多个自由基的任何分子引发的任何聚合反应。
如本文所用，术语“阳离子聚合”是指由包含一个或多个阳离子部分的任何分子引发的任何聚合反应。
如本文所用，术语“阴离子聚合”是指由包含一个或多个阴离子部分的任何分子引发的任何聚合反应。
如本文所用，术语“光引发剂”是指术语光引发剂的常规含义，并且还是指感光剂和染料。通常，当包含光引发剂的材料被暴露于活化光引发剂的波长的光(例如，光引发光源)时，光引发剂引起材料如光活性低聚物或单体的光引发聚合。光引发剂可指组分的组合，其中一些单独地不是光敏的，但其组合能够固化光活性低聚物或单体，组分的实例包括染料/胺、感光剂/碘鎓盐、染料/硼酸盐等。
如本文所用，术语“光引发剂组分”是指单一光引发剂或者两种或更多种光引发剂的组合。例如，本公开的光引发剂组分中可使用两种或更多种光引发剂以允许在两种或更多种不同波长的光下进行记录。
如本文所用，术语“可聚合组分”是指一种或多种光活性可聚合材料，以及可能地一种或多种能够形成聚合物的另外的可聚合材料，例如单体和/或低聚物。
如本文所用，术语“可聚合部分”是指能够以任何水平(例如，引发、增长等)参与聚合反应的化学基团。可聚合部分包括但不限于加成可聚合部分以及缩合可聚合部分。可聚合部分包括但不限于双键、三键及类似物。
如本文所用，术语“光活性可聚合材料”是指在光引发剂的存在下聚合的单体、低聚物及其组合，所述光引发剂通过被暴露于光引发光源例如记录光而被活化。关于经历固化的官能团，光活性可聚合材料包含至少一个这样的官能团。还应理解，存在还是光引发剂的光活性可聚合材料，如N-甲基马来酰亚胺、衍生的苯乙酮等，并且在这样的情况下，应理解，本公开的光活性单体和/或低聚物也可以是光引发剂。
如本文所用，术语“光聚合物”是指由一种或多种光活性可聚合材料以及可能地一种或多种另外的单体和/或低聚物形成的聚合物。
如本文所用，术语“聚合延迟剂”是指当光引发光源关闭或不存在时能够减慢、降低等聚合的速率或者当光引发光源关闭或不存在时能够抑制可聚合组分的聚合的一种或多种组合物、化合物、分子等。聚合延迟剂通常与自由基缓慢地反应(与抑制剂相比)，因此当光引发光源开启时，聚合以降低的速率继续进行，因为一些自由基被延迟剂有效地终止。在一些实施方案中，在足够高的浓度下，聚合延迟剂可潜在地表现为聚合抑制剂。在一些实施方案中，期望的是在允许发生聚合的延迟而不是聚合的抑制的浓度范围内。
如本文所用，术语“聚合抑制剂”是指当光引发光源开启或关闭时能够抑制或大体上抑制可聚合组分的聚合的一种或多种组合物、化合物、分子等。聚合抑制剂通常与自由基非常快地反应，并且有效地停止聚合反应。抑制剂导致抑制时间，在该抑制时间期间很少到没有光聚合物形成，例如，仅非常小的链。通常，光聚合仅在几乎100％的抑制剂反应之后发生。
如本文所用，术语“链转移剂”是指能够通过形成新的自由基来中断聚合物分子链的生长的一种或多种组合物、化合物、分子等，新的自由基可作为新的核进行反应用于形成新的聚合物分子链。通常，相对于在不存在链转移剂的情况下发生的聚合反应，链转移剂导致更高比例的较短聚合物链的形成。在一些实施方案中，如果某些链转移剂不能有效地重新引发聚合，则它们可表现为延迟剂或抑制剂。
如本文所用，术语“亚稳态反应中心”是指具有用某些可聚合组分产生假活性自由基聚合的能力的一种或多种组合物、化合物、分子等。还应理解，红外光或热可用于活化亚稳态反应中心进行聚合。
如本文所用，术语“光或热不稳定的光终止剂”是指能够使用光源和/或热经历可逆终止反应的一种或多种组合物、化合物、组分、材料、分子等。
如本文所用，术语“光酸产生剂”、“光碱产生剂”和“光产生的自由基”是指当暴露于光源时产生为酸性、碱性或自由基的一种或多种组合物、化合物、分子等的一种或多种组合物、化合物、分子等。
如本文所用，术语“极性或溶剂化效应”是指溶剂或介质的极性对聚合速率具有的一种或多种效应。这种效应对于离子聚合最为明显，其中抗衡离子与反应链末端的接近度影响聚合速率。
如本文所用，术语“抗衡离子效应”是指在离子聚合中抗衡离子对动力学链长具有的效应。良好的抗衡离子允许非常长的动力学链长，而差的抗衡离子倾向于随着反应链末端而塌陷，从而终止动力学链(例如，导致形成较小的链)。
如本文所用，术语“增塑剂”是指术语增塑剂的常规含义。通常，增塑剂是一种添加到聚合物中的化合物，其通过聚合物分子的内部改性(溶剂化)来促进加工并增加产物的柔性和/或韧度。
如本文所用，术语“热塑性塑料”是指热塑性塑料例如组合物、化合物、物质等的常规含义，其表现出材料如高聚物的性质，当暴露于热时软化并且当冷却至室温时通常返回到其原始状态。热塑性塑料的实例包括但不限于：聚(甲基乙烯基醚-交替-马来酸酐)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(苯乙烯)、聚(丙烯)、聚(环氧乙烷)、线形尼龙、线形聚酯、线形聚碳酸酯、线形聚氨酯等。
如本文所用，术语“室温热塑性塑料”是指在室温下为固体，例如在室温下将不会冷流的热塑性塑料。
如本文所用，术语“室温”是指通常公认的室温的含义。
如本文所用，术语“热固性塑料”是指被交联为使得不具有熔化温度的热固性塑料例如组合物、化合物、物质等的常规含义。热固性塑料的实例为交联的聚(氨基甲酸酯)、交联的聚(丙烯酸酯)、交联的聚(苯乙烯)等。
除非另外陈述，否则本文描绘的化学结构意图包括仅在一个或多个同位素富集的原子的存在方面不同的化合物。例如，一个或多个氢原子被替换为氘或氚或者一个或多个碳原子被替换为13C-富集的碳或14C-富集的碳的化合物在本公开的范围内。
“烷基”是指单独地由碳原子和氢原子组成的、不包含不饱和度的、具有一至十个碳原子的直链或支链烃链基团(例如，(C1-10)烷基或C1-10烷基)。无论何时其在本文中出现，数值范围如“1至10”是指在给定范围内的每个整数；例如，“1个至10个碳原子”意指烷基基团可由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等、多达并且包括10个碳原子组成，尽管该定义还意图覆盖在没有具体指定数值范围的情况下出现的术语“烷基”。典型的烷基基团包括但决不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。烷基部分可通过单键被附接到分子的其余部分，如例如甲基(Me)、乙基(Et)、正丙基(Pr)、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、1,1-二甲基乙基(叔丁基)和3-甲基己基。除非在说明书中另外具体陈述，否则烷基基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“烷基芳基”是指-(烷基)芳基基团，其中芳基和烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为芳基和烷基的合适取代基的取代基所取代。
“烷基杂芳基(Alkylhetaryl)”是指-(烷基)杂芳基基团，其中杂芳基和烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为芳基和烷基的合适取代基的取代基所取代。
“烷基杂环烷基”是指-(烷基)杂环基基团，其中烷基和杂环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为杂环烷基和烷基的合适取代基的取代基所取代。
“烯烃”部分是指由至少两个碳原子和至少一个碳碳双键组成的基团，并且“炔烃”部分是指由至少两个碳原子和至少一个碳碳三键组成的基团。烷基部分，无论是饱和的还是不饱和的，可以是支链的、直链的或环状的。
“烯基”是指单独地由碳原子和氢原子组成的、包含至少一个双键的、并具有二至十个碳原子的直链或支链烃链基团(例如，(C2-10)烯基或C2-10烯基)。无论何时其在本文中出现，数值范围如“2至10”是指在给定范围内的每个整数，例如，“2至10个碳原子”意指烯基基团可由2个碳原子、3个碳原子等、多达并且包括10个碳原子组成。烯基部分可通过单键被附接到分子的其余部分，如例如乙烯基(ethenyl)(例如，乙烯基(vinyl))、丙-1-烯基(例如，烯丙基)、丁-1-烯基、戊-1-烯基和戊-1,4-二烯基。除非在说明书中另外具体陈述，否则烯基基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“烯基-环烷基”是指-(烯基)环烷基基团，其中烯基和环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为烯基和环烷基的合适取代基的取代基所取代。
“炔基”是指单独地由碳原子和氢原子组成的、包含至少一个三键的、具有二至十个碳原子的直链或支链烃链基团(例如，(C2-10)炔基或C2-10炔基)。无论何时其在本文中出现，数值范围如“2至10”是指在给定范围内的每个整数，例如，“2至10个碳原子”意指炔基基团可由2个碳原子、3个碳原子等、多达并且包括10个碳原子组成。炔基可通过单键被附接到分子的其余部分，例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基和己炔基。除非在说明书中另外具体陈述，否则炔基基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“炔基-环烷基”是指-(炔基)环烷基基团，其中炔基和环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为炔基和环烷基的合适取代基的取代基所取代。
“醛基”是指-(C＝O)H基团。
“羧基”是指-(C＝O)OH基团。
“氰基”是指-CN基团。
“环烷基”是指仅包含碳和氢的并且可以是饱和的或部分不饱和的单环或多环基团。环烷基基团包括具有3至10个环原子的基团(例如，(C3-10)环烷基或C3-10环烷基)。无论何时其在本文中出现，数值范围如“3至10”是指在给定范围内的每个整数，例如，“3至10个碳原子”意指环烷基基团可由3个碳原子等、多达并且包括10个碳原子组成。环烷基基团的说明性实例包括但不限于以下部分：环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、降冰片基和类似基团。除非在说明书中另外具体陈述，否则环烷基基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“环烷基-烯基”是指-(环烷基)烯基基团，其中环烷基和烯基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为环烷基和烯基的合适取代基的取代基所取代。
“环烷基-杂环烷基”是指-(环烷基)杂环烷基基团，其中环烷基和杂环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为环烷基和杂环烷基的合适取代基的取代基所取代。
“环烷基-杂芳基”是指-(环烷基)杂芳基基团，其中环烷基和杂芳基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为环烷基和杂芳基的合适取代基的取代基所取代。
术语“烷氧基”是指基团-O-烷基，包括通过氧附接到母体结构的1至8个碳原子的直链的、支链的、环状的构型及其组合。实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、环丙氧基和环己氧基。“低级烷氧基”是指包含一至六个碳的烷氧基基团。
术语“被取代的烷氧基”是指烷基成分被取代的烷氧基(例如，-O-(被取代的烷基))。除非在说明书中另外具体陈述，否则烷氧基基团的烷基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
术语“烷氧基羰基”是指通过羰基碳附接的式(烷氧基)(C＝O)-的基团，其中烷氧基基团具有指定数量的碳原子。因此，(C1-6)烷氧基羰基基团为具有通过其氧附接到羰基连接基的1至6个碳原子的烷氧基基团。“低级烷氧基羰基”是指烷氧基基团为低级烷氧基基团的烷氧基羰基基团。
术语“被取代的烷氧基羰基”是指基团(被取代的烷基)-O-C(O)-，其中该基团通过羰基官能团被附接至母体结构。除非在说明书中另外具体陈述，否则烷氧基羰基基团的烷基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“酰基”是指基团(烷基)-C(O)-、(芳基)-C(O)-、(杂芳基)-C(O)-、(杂烷基)-C(O)-和(杂环烷基)-C(O)-，其中该基团通过羰基官能团被附接至母体结构。如果R基团为杂芳基或杂环烷基，则杂环或链原子构成链或环原子的总数。除非在说明书中另外具体陈述，否则酰基基团的烷基、芳基或杂芳基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“酰氧基”是指R(C＝O)O-基团，其中R为烷基、芳基、杂芳基、杂烷基或杂环烷基，它们为如本文所描述。如果R基团为杂芳基或杂环烷基，则杂环或链原子构成链或环原子的总数。除非在说明书中另外具体陈述，否则酰氧基基团的R任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“氨基”或“胺”是指-N(Ra)2基团，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基，除非在说明书中另外具体陈述。当-N(Ra)2基团具有两个除了氢之外的Ra取代基时，它们可与氮原子组合以形成4元环、5元环、6元环或7元环。例如，-N(Ra)2意图包括但不限于1-吡咯烷基和4-吗啉基。除非在说明书中另外具体陈述，否则氨基基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
术语“被取代的氨基”也是指各自如上文描述的基团-NHRd和NRdRd的N-氧化物。N-氧化物可通过用例如过氧化氢或间氯过氧苯甲酸处理对应的氨基基团来制备。
“酰胺”或“酰胺基”是指具有式-C(O)N(R)2或-NHC(O)R的化学部分，其中R选自氢、烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环碳键合)和杂脂环族(通过环碳键合)，每个部分本身可以是任选被取代的。酰胺的-N(R)2的R2可任选地与其所附接的氮一起形成4元环、5元环、6元环或7元环。除非在说明书中另外具体陈述，否则酰胺基基团任选地独立地被一个或多个如本文关于烷基、环烷基、芳基、杂芳基或杂环烷基描述的取代基所取代。酰胺可为附接到本文公开的化合物的氨基酸或肽分子，从而形成前药。制备这样的酰胺的程序和特定基团是本领域技术人员已知的并可容易地在开创性来源如Greene and Wuts,Protective Groupsin Organic Synthesis,第3版,John Wiley&Sons,New York,N.Y.,1999中找到，该文献的全部内容通过引用并入本文。
“芳族”或“芳基”或“Ar”是指具有六至十个环原子、具有至少一个具有共轭π电子体系的环(该环为碳环)的芳族基团(例如，C6-C10芳族或C6-C10芳基)(例如，苯基、芴基和萘基)。由被取代的苯衍生物形成并在环原子处具有自由价的二价基团被命名为被取代的亚苯基基团。通过从具有自由价的碳原子去除一个氢原子而衍生自单价多环烃基团(其名称以“-基”结尾)的二价基团通过在对应的单价基团的名称上加上“亚”来命名，例如，具有两个附接点的萘基基团被称为亚萘基。无论何时其在本文中出现，数值范围如“6至10”是指在给定范围内的每个整数；例如，“6至10个环原子”意指芳基基团可由6个环原子、7个环原子等、多达并且包括10个环原子组成。该术语包括单环基团或稠环多环(例如，共享相邻环原子对的环)基团。除非在说明书中另外具体陈述，否则芳基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。应理解，在未指定的位置处附接到芳族环的取代基R(例如：
Figure BDA0003658954460000271
)包括一个或多个、并且多达最大数量的可能的取代基。
术语“芳氧基”是指基团-O-芳基。
术语“被取代的芳氧基”是指芳基取代基被取代的芳氧基(例如，-O-(被取代的芳基))。除非在说明书中另外具体陈述，否则芳氧基基团的芳基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“芳烷基”或“芳基烷基”是指(芳基)烷基基团，其中芳基和烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为芳基和烷基的合适取代基的取代基所取代。
“酯”是指式-COOR的化学基团，其中R选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环碳键合)和杂脂环族(通过环碳键合)。制备酯的程序和特定基团是本领域技术人员已知的并可容易地在开创性来源如Greene and Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis,第3版,John Wiley&Sons,New York,N.Y.,1999中找到，该文献的全部内容通过引用并入本文。除非在说明书中另外具体陈述，否则酯基团任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“氟烷基”是指被如上文所定义的一个或多个氟基团所取代的如上文所定义的烷基基团，例如三氟甲基、二氟甲基、2,2,2-三氟乙基、1-氟甲基-2-氟乙基及类似物。氟烷基基团的烷基部分可以是任选被取代的，如上文关于烷基基团所定义。
“卤素”、“卤化物”或可选择地“卤素”意图指氟、氯、溴或碘。术语“卤代烷基”、“卤代烯基”、“卤代炔基”和“卤代烷氧基”包括被一个或多个卤素基团或其组合所取代的烷基、烯基、炔基和烷氧基结构。例如，术语“氟烷基”和“氟烷氧基”分别包括卤素为氟的卤代烷基基团和卤代烷氧基基团。
“杂烷基”、“杂烯基”和“杂炔基”是指任选被取代的烷基基团、烯基基团和炔基基团并且它们具有一个或多个选自除碳以外的原子的骨架链原子，例如氧、氮、硫、磷或其组合。可给出数值范围，例如，C1-C4杂烷基，它是指总的链长，其在本实例中为4个原子长。杂烷基基团可被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、硝基、氧代、硫代、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“杂烷基芳基”是指-(杂烷基)芳基基团，其中杂烷基和芳基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为杂烷基和芳基的合适取代基的取代基所取代。
“杂烷基杂芳基”是指-(杂烷基)杂芳基基团，其中杂烷基和杂芳基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为杂烷基和杂芳基的合适取代基的取代基所取代。
“杂烷基杂环烷基”是指-(杂烷基)杂环烷基基团，其中杂烷基和杂环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为杂烷基和杂环烷基的合适取代基的取代基所取代。
“杂烷基环烷基”是指-(杂烷基)环烷基基团，其中杂烷基和环烷基为如本文所公开并任选被一个或多个分别被描述为杂烷基和环烷基的合适取代基的取代基所取代。
“杂芳基”或“杂芳族”或“HetAr”是指包含一个或多个选自氮、氧和硫的环杂原子并且可以是单环的、双环的、三环的或四环的环体系的5元至18元芳族基团(例如，C5-C13杂芳基)。无论何时其在本文中出现，数值范围如“5至18”是指在给定范围内的每个整数，例如，“5至18个环原子”意指杂芳基基团可由5个环原子、6个环原子等、多达并且包括18个环原子组成。通过从具有自由价的原子去除一个氢原子而衍生自单价杂芳基基团(其名称以“-基”结尾)的二价基团通过在对应的单价基团的名称上加上“亚”来命名，例如，具有两个附接点的吡啶基基团为亚吡啶基。含N的“杂芳族”或“杂芳基”部分是指环的至少一个骨架原子为氮原子的芳族基团。多环杂芳基基团可以是稠合的或非稠合的。在杂芳基基团中的杂原子任选地被氧化。一个或多个氮原子(如果存在)任选地被季铵化。杂芳基可通过环的任何原子被附接到分子的其余部分。杂芳基的实例包括但不限于吖庚因基、吖啶基、苯并咪唑基、苯并吲哚基、1,3-苯并间二氧杂环戊烯基、苯并呋喃基、苯并噁唑基、苯并[d]噻唑基、苯并噻二唑基、苯并[b][1,4]二氧杂环庚烯基(benzo[b][1,4]dioxepinyl)、苯并[b][1,4]噁嗪基、1,4-苯并二氧六环基、苯并萘并呋喃基、苯并噁唑基、苯并间二氧杂环戊烯基、苯并二噁英基(benzodioxinyl)、苯并噁唑基、苯并吡喃基、苯并吡喃酮基、苯并呋喃基、苯并呋喃酮基、苯并呋咱基、苯并噻唑基、苯并噻吩基(benzothienyl)(苯并噻吩基(benzothiophenyl))、苯并噻吩并[3,2-d]嘧啶基、苯并三唑基、苯并[4,6]咪唑并[1,2-a]吡啶基、咔唑基、噌啉基、环戊并[d]嘧啶基(cyclopenta[d]pyrimidinyl)、6,7-二氢-5H-环戊并[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶基、5,6-二氢苯并[h]喹唑啉基、5,6-二氢苯并[h]噌啉基、6,7-二氢-5H-苯并[6,7]环庚并[1,2-c]哒嗪基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、呋喃基、呋咱基、呋喃酮基、呋喃并[3,2-c]吡啶基、5,6,7,8,9,10-六氢环辛并[d]嘧啶基、5,6,7,8,9,10-六氢环辛并[d]哒嗪基、5,6,7,8,9,10-六氢环辛并[d]吡啶基、异噻唑基、咪唑基、吲唑基、吲哚基、吲唑基、异吲哚基、吲哚啉基、异吲哚啉基、异喹啉基、吲嗪基、异噁唑基、5,8-亚甲基-5,6,7,8-四氢喹唑啉基、萘啶基、1,6-萘啶酮基(1,6-naphthyridinonyl)、噁二唑基、2-氧代吖庚因基、噁唑基、环氧乙烷基(oxiranyl)、5,6,6a,7,8,9,10,10a-八氢苯并[h]喹唑啉基、1-苯基-1H-吡咯基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡咯基、吡唑基、吡唑并[3,4-d]嘧啶基、吡啶基、吡啶并[3,2-d]嘧啶基、吡啶并[3,4-d]嘧啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吡咯基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、异喹啉基、四氢喹啉基、5,6,7,8-四氢喹唑啉基、5,6,7,8-四氢苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]嘧啶基、6,7,8,9-四氢-5H-环庚并[4,5]-噻吩并[2,3-d]嘧啶基、5,6,7,8-四氢吡啶并[4,5-c]哒嗪基、噻唑基、噻二唑基、噻吡喃基(thiapyranyl)、三唑基、四唑基、三嗪基、噻吩并[2,3-d]嘧啶基、噻吩并[3,2-d]嘧啶基、噻吩并[2,3-c]吡啶基和噻吩基(thiophenyl)(例如，噻吩基(thienyl))。除非在说明书中另外具体陈述，否则杂芳基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、硝基、氧代、硫代、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
被取代的杂芳基还包括被一个或多个氧化物(-O-)取代基所取代的环体系，如例如吡啶基N-氧化物。
“杂芳基烷基”是指具有连接至如本文描述的亚烷基部分的如本文描述的芳基部分的部分，其中与分子的其余部分的连接是通过亚烷基基团。
“杂环烷基”是指包含二至十二个碳原子和选自氮、氧和硫的一至六个杂原子的稳定的3元至18元非芳族环基团。无论何时其在本文中出现，数值范围如“3至18”是指在给定范围内的每个整数，例如，“3至18个环原子”意指杂环烷基基团可由3个环原子、4个环原子等、多达并且包括18个环原子组成。除非在说明书中另外具体陈述，否则杂环烷基基团是单环的、双环的、三环的或四环的环体系，这些环体系可包括稠合的环体系或桥接的环体系。杂环烷基基团中的杂原子可任选地被氧化。一个或多个氮原子(如果存在)任选地被季铵化。杂环烷基基团是部分饱和的或完全饱和的。杂环烷基可通过环的任何原子被附接到分子的其余部分。这样的杂环烷基基团的实例包括但不限于二氧杂环戊烷基、噻吩并[1,3]二噻烷基、十氢异喹啉基、咪唑啉基、咪唑烷基、异噻唑烷基、异噁唑烷基、吗啉基、八氢吲哚基、八氢异吲哚基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、噁唑烷基、哌啶基、哌嗪基、4-哌啶酮基、吡咯烷基、吡唑烷基、奎宁环基、噻唑烷基、四氢呋喃基、三噻烷基(trithianyl)、四氢吡喃基、硫代吗啉基(thiomorpholinyl)、硫杂吗啉基(thiamorpholinyl)、1-氧代-硫代吗啉基和1,1-二氧代-硫代吗啉基。除非在说明书中另外具体陈述，否则杂环烷基部分任选被一个或多个取代基所取代，所述取代基独立地为：烷基、杂烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基、芳基烷基、杂芳基、杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、硝基、氧代、硫代、三甲基硅烷基、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tRa(其中t为1或2)、-S(O)tORa(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)2(其中t为1或2)、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra(其中t为1或2)、或PO3(Ra)2，其中每个Ra独立地为氢、烷基、氟烷基、碳环基、碳环基烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基、杂环烷基烷基、杂芳基或杂芳基烷基。
“杂环烷基”还包括双环环体系，其中一个通常具有3至7个环原子的非芳族环，除了1-3个独立地选自氧、硫和氮的杂原子之外，还包含至少2个碳原子，以及包含至少一个前述杂原子的组合；并且另一个通常具有3至7个环原子的环任选地包含1-3个独立地选自氧、硫和氮的杂原子，并且不是芳族的。
“硝基”是指-NO2基团。
“氧杂”是指-O-基团。
“氧代”是指＝O基团。
“异构体”是具有相同分子式的不同化合物。“立体异构体”为仅原子在空间中排列方式不同的异构体，例如，具有不同的立体化学构型。“对映异构体”为一对立体异构体，它们是彼此不可重叠的镜像。一对对映异构体的1:1混合物为“外消旋”混合物。在适当的情况下，术语“(±)”用于表示外消旋混合物。“非对映异构体”为具有至少两个不对称原子但不是彼此的镜像的立体异构体。绝对立体化学是根据Cahn-Ingold-Prelog R-S体系指定的。当化合物为纯对映异构体时，每个手性碳上的立体化学可通过(R)或(S)来指定。其绝对构型未知的经拆分的化合物可根据它们在钠D线的波长处旋转平面偏振光的方向(右旋或左旋)被表示为(+)或(-)。本文描述的某些化合物包含一个或多个不对称中心并因此可产生可根据绝对立体化学被定义为(R)或(S)的对映异构体、非对映异构体、以及其他立体异构形式。本发明的化学实体、组合物和方法意图包括所有这样的可能的异构体，包括外消旋混合物、光学纯形式和中间体混合物。光学活性的(R)-异构体和(S)-异构体可使用手性合成子或手性试剂来制备，或者使用常规技术来拆分。当本文描述的化合物包含烯属双键或其他几何不对称的中心时，并且除非另外指定，否则意图的是化合物包括E几何异构体和Z几何异构体两者。
如本文所用，“对映异构体纯度”是指存在的特定对映异构体相对于另一对映异构体的相对量，以百分比表示。例如，如果可能潜在地具有(R)-异构构型或(S)-异构构型的化合物作为外消旋混合物存在，则相对于(R)-异构体或(S)-异构体，对映异构体纯度为约50％。如果该化合物具有优于另一种异构体形式的一种异构体形式，例如80％(S)-异构体和20％(R)-异构体，则该化合物相对于(S)-异构体形式的对映异构体纯度为80％。化合物的对映异构体纯度可用本领域已知的多种方法确定，包括但不限于使用手性载体的色谱法；偏振光旋转的偏振测量；使用手性位移试剂的核磁共振光谱，该手性位移试剂包括但不限于含镧系元素的手性络合物或Pirkle试剂；或者使用手性化合物如Mosher酸衍生化合物，然后进行色谱法或核磁共振光谱。
在一些实施方案中，富含对映异构体的组合物与该组合物的外消旋混合物具有不同的性质。对映异构体可通过本领域技术人员已知的方法从混合物中分离，所述方法包括手性高压液相色谱法(HPLC)和手性盐的形成和结晶；或者优选的对映异构体可通过不对称合成来制备。参见例如Jacques等人,Enantiomers,Racemates and Resolutions,WileyInterscience,New York(1981)；E.L.Eliel,Stereochemistry of Carbon Compounds,McGraw-Hill,New York(1962)；以及E.L.Eliel和S.H.Wilen,Stereochemistry ofOrganic Compounds,Wiley-Interscience,New York(1994)。
如本文所用，术语“富含对映异构体的”和“非外消旋的”是指其中一种对映异构体的按重量计的百分比大于外消旋组合物的对照混合物中该一种对映异构体的量(例如，大于按重量计1:1)的组合物。例如，(S)-对映异构体的富含对映异构体的制剂意指相对于(R)-对映异构体具有大于按重量计50％、如按重量计至少75％、或如按重量计至少80％的(S)-对映异构体的化合物的制剂。在一些实施方案中，富含可以是显著地大于按重量计80％，提供“大体上富含对映异构体”或“大体上非外消旋”的制剂，其是指相对于另一种对映异构体具有按重量计至少85％、如按重量计至少90％、或如按重量计至少95％的一种对映异构体的组合物的制剂。术语“对映异构体纯的”或“大体上对映异构体纯的”是指包含至少98％的单一对映异构体和少于2％的相反对映异构体的组合物。
“部分”是指分子的特定区段或官能团。化学部分通常为嵌入到分子中或附加至分子的公认的化学实体。
“互变异构体”为通过互变异构化而相互转化的结构上不同的异构体。“互变异构化”是异构化的一种形式并包括质子移变互变异构化或质子转移互变异构化，其被认为是酸碱化学的子集。“质子移变互变异构化”或“质子转移互变异构化”涉及质子的迁移，其伴随着键级的改变，通常是单键与相邻双键的互换。在互变异构化是可能的(例如，在溶液中)情况下，可达到互变异构体的化学平衡。互变异构化的实例为酮-烯醇互变异构化。酮-烯醇互变异构化的具体实例为戊烷-2,4-二酮和4-羟基戊-3-烯-2-酮互变异构体的相互转化。互变异构化的另一个实例为酚-酮互变异构化。酚-酮互变异构化的具体实例为吡啶-4-醇和吡啶-4(1H)-酮互变异构体的相互转化。
“离去基团或原子”为在选定的反应条件下将从起始材料裂解从而促进在特定位点处的反应的任何基团或原子。除非另外说明，否则这样的基团的实例包括卤素原子和甲磺酰氧基基团、对硝基苯磺酰氧基基团和甲苯磺酰氧基基团。
“保护基团”意图指选择性地封闭多官能化合物中的一个或多个反应位点的基团，使得化学反应可选择性地在另一个未受保护的反应位点上进行，并且然后该基团可在选择性反应完成之后容易地被除去或去保护。多种保护基团例如在T.H.Greene andP.G.M.Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis,第三版,John Wiley&Sons,NewYork(1999)中公开。
“溶剂化物”是指与一种或多种药学上可接受的溶剂的分子物理缔合的化合物。
“被取代的”意指所提及的基团可具有附接的一个或多个另外的基团、自由基或部分，所述基团、自由基或部分单独地且独立地选自例如酰基、烷基、烷基芳基、环烷基、芳烷基、芳基、碳水化合物、碳酸酯、杂芳基、杂环烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、巯基、烷基硫代、芳基硫代、氰基、卤素、羰基、酯、硫代羰基、异氰酸基、硫氰酸基、异硫氰酸基、硝基、氧代、全卤代烷基、全氟烷基、磷酸酯、甲硅烷基、亚磺酰基、磺酰基、磺酰胺基、次硫酸基、磺酸基、脲和氨基，包括单取代的氨基基团和二取代的氨基基团，以及它们的受保护的衍生物。取代基本身可被取代，例如，环烷基取代基本身可在其一个或多个环碳上具有卤化物取代基。术语“任选被取代的”意指被指定的基团、自由基或部分的任选取代。
“硫烷基(Sulfanyl)”是指包括-S-(任选被取代的烷基)、-S-(任选被取代的芳基)、-S-(任选被取代的杂芳基)和-S-(任选被取代的杂环烷基)的基团。
“亚磺酰基”是指包括-S(O)-H、-S(O)-(任选被取代的烷基)、-S(O)-(任选被取代的氨基)、-S(O)-(任选被取代的芳基)、-S(O)-(任选被取代的杂芳基)和-S(O)-(任选被取代的杂环烷基)的基团。
“磺酰基”是指包括-S(O2)-H、-S(O2)-(任选被取代的烷基)、-S(O2)-(任选被取代的氨基)、-S(O2)-(任选被取代的芳基)、-S(O2)-(任选被取代的杂芳基)和-S(O2)-(任选被取代的杂环烷基)的基团。
“磺酰胺基”或“磺酰氨基”是指-S(＝O)2-NRR基团，其中每个R独立地选自氢、烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环碳键合)和杂脂环族(通过环碳键合)。-S(＝O)2-NRR基团的-NRR中的R基团可与其所附接的氮一起形成4元、5元、6元或7元环。磺酰氨基基团任选被一个或多个分别被描述为烷基、环烷基、芳基、杂芳基的取代基所取代。
“次硫酸基”是指-S(＝O)2OH基团。
“磺酸酯基”是指-S(＝O)2-OR基团，其中R选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环碳键合)和杂脂环族(通过环碳键合)。磺酸酯基团在R上任选被一个或多个分别被描述为烷基、环烷基、芳基、杂芳基的取代基所取代。
本公开的化合物还包括这些化合物的结晶形式和无定形形式，包括例如化合物的多晶型物、假多晶型物、溶剂化物、水合物、未溶剂化的多晶型物(包括无水物)、构象多晶型物和无定形形式，以及它们的混合物。“结晶形式”和“多晶型物”意图包括化合物的所有结晶形式和无定形形式，包括例如多晶型物、假多晶型物、溶剂化物、水合物、未溶剂化的多晶型物(包括无水物)、构象多晶型物和无定形形式，以及它们的混合物，除非涉及特定的结晶形式或无定形形式。
为了避免疑问，本文意图将结合本公开的特定方面、实施方案或实例描述的特定特征(例如，整数、特性、值、用途、疾病、配方、化合物或组)理解为可适用于本文描述的任何其他方面、实施方案或实例，除非与其不相容。因此，在适当的情况下，这样的特征可与本文定义的任何定义、权利要求或实施方案结合使用。在本说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤可以任何组合被组合，除了特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外。本公开不限于任何公开的实施方案的任何细节。本公开扩展至本说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或扩展至如此公开的任何方法或工艺的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。
体全息术
本文描述的全息记录介质可用于全息系统中。全息图、波导或其他光学物品的形成依赖于介质的曝光区域和未曝光区域之间的折射率对比度(Δn)。能够被存储在全息介质中的信息的量是光记录材料的折射率对比度Δn和光记录材料的厚度d的乘积的函数。折射率对比度Δn通常是已知的，并定义为写入平面波体全息图的材料的折射率的正弦变化的振幅。折射率按如下变化：
n(x)＝n0+Δn cos(Kx)
其中n(x)为空间变化的折射率，x为位置矢量，K为光栅波矢量，并且n0为介质的基线折射率。参见例如P.Hariharan,Optical Holography:Principles,Techniques andApplications,Cambridge University Press,Cambridge,1991,at 44，该文献的公开内容通过引用并入本文。材料的Δn通常由记录在介质中的单个体全息图或一组多路复用体全息图的一个或多个衍射效率来计算。Δn与写入之前的介质相关，但通过在记录之后进行的测量来观察。有利地，本公开的光记录材料表现出3×10-3或更高的Δn。
在一些实施方案中，该对比度至少部分是由于单体/低聚物扩散到曝光的区域。参见例如Colburn和Haines,“Volume Hologram Formation in Photopolymer Materials,”Appl.Opt.10,1636-1641,1971；Lesnichii等人,“Study of diffusion in bulk polymerfilms below glass transition:evidences of dynamical heterogeneities,”J.Phys.:Conf.Ser.1062 012020,2018。高折射率对比度通常是期望的，因为它在读取全息图时提供改善的信号强度，并且提供光波在波导中的有效限制。在一些实施方案中，在本公开中提供高折射率对比度的一种方式是使用具有被称为例如折射率对比部分的部分的光活性单体/低聚物，所述部分大体上不存在于载体基质中，并且表现出大体上不同于载体基质的本体所表现的折射率的折射率。在一些实施方案中，通过使用主要包含脂族部分或饱和脂环族部分的载体基质和主要由芳族或类似高折射率部分组成的光活性单体/低聚物，可获得高对比度，所述脂族部分或饱和脂环族部分具有低浓度的重原子和提供低折射率的共轭双键。
如本文描述的，形成全息记录介质，使得对该介质的全息写入和读取是可能的。通常，介质的制造包括在使用例如垫片来容纳混合物的两个板之间沉积载体基质/可聚合组分/光引发剂组分的组合、共混物、混合物等，以及任何组合物、化合物、分子等，所述组合物、化合物、分子用于在不存在光引发光源(例如，聚合延迟剂)的情况下控制或显著降低聚合的速率。板通常为玻璃，但还可以使用对用于写入数据的辐射透明的其他材料，例如塑料，如聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)。可以在板之间使用间隔物来保持记录介质的期望厚度。在需要光学平坦度的应用中，液体混合物可能在冷却(如果是热塑性塑料)或固化(如果是热固性塑料)期间收缩并从而使物品的光学平坦度变形。为了减少这样的影响，将物品放置在包含支架(mount)例如真空吸盘的设备中的板之间是有用的，所述支架能够响应于平行度和/或间距的变化而被调节。在这样的设备中，可以通过使用常规的干涉方法来实时监测平行度，并且可以对加热/冷却过程进行任何必要的调节。在一些实施方案中，本公开的物品或基底可具有抗反射涂层和/或可被边缘密封以排除水和/或氧气。抗反射涂层可通过如化学气相沉积的多种工艺被沉积在物品或基底上，并且物品或基底可使用已知的方法被边缘密封。在一些实施方案中，光记录材料还能够以其他方式被支撑。还可使用更常规的聚合物加工，例如封闭的模具成型或片材挤出。还可以使用分层介质，例如包含多个基底的介质，例如玻璃，其中在基底之间布置有光记录材料层。
在一些实施方案中，本文描述的全息膜为由一个或多个基底膜、一个或多个光聚合物膜和一个或多个保护膜以任何期望的排列组成的膜复合物。在一些实施方案中，基底层的材料或材料复合物基于的是聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、乙酸纤维素、纤维素水合物、硝酸纤维素、环烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚环氧化物、聚砜、三乙酸纤维素(CTA)、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛或聚二环戊二烯或其混合物。另外，材料复合物，如膜层压物或共挤出物，可用作基底膜。材料复合物的实例为具有根据方案A/B、A/B/A或A/B/C中的一种的结构的双层膜和三层膜，如PC/PET、PET/PC/PET和PC/TPU(TPU＝热塑性聚氨酯)。在一些实施方案中，PC和PET用作基底膜。在一些实施方案中，可使用光学透明的、例如没有雾度的透明基底膜。雾度可通过雾度值来测量，雾度值小于3.5％、或小于1％、或小于0.3％。雾度值描述了被辐射穿过的样品在向前方向上散射的透射光的分数。因此，它是透明材料的不透明度或雾度的量度，并且定量材料或其表面中干扰透明度的材料缺陷、颗粒、不均匀性或晶相边界。用于测量雾度的方法在标准ASTM D 1003中被描述。
在一些实施方案中，基底膜具有不太高的光学延迟，例如小于1000nm、或小于700nm、或小于300nm的平均光学延迟。光学延迟的自动和客观测量是使用成像偏振计实现的。光学延迟在垂直入射时被测量。关于基底膜陈述的延迟值为横向平均值。
在一些实施方案中，基底膜，包括在一个或两个侧面上可能的涂层，具有5μm至2000μm、或8μm至300μm、或30μm至200μm、或125μm至175μm、或30μm至45μm的厚度。
在一些实施方案中，膜复合物可在光聚合物层上具有一个或多个覆盖层以便保护其免受灰尘和环境影响。塑料膜或膜复合系统以及还有透明涂层可用于此目的。在一些实施方案中，覆盖层为类似于在基底膜中使用的材料的膜材料，具有5μm至200μm、或8μm至125μm、或20μm至50μm的厚度。在一些实施方案中，具有尽可能光滑的表面的覆盖层是优选的。粗糙度可根据DIN EN ISO 4288来确定。在一些实施方案中，粗糙度在小于或等于2μm、或小于或等于0.5μm的区域内。在一些实施方案中，具有20μm至60μm的厚度的PE或PET膜可用作层压膜。在一些实施方案中，可使用40μm厚度的聚乙烯膜。在一些实施方案中，可使用另外的保护层，例如基底膜的背衬。
在一些实施方案中，本文描述的物品可表现出热塑性性质，并且可被加热到高于其熔化温度，并且以本文关于载体基质/可聚合组分/光引发剂组分/聚合延迟剂的组合、共混物、混合物等描述的方式被加工。
其他光学物品的实例包括光束滤光器、光束转向器或偏转器以及光学耦合器。参见例如Solymar和Cooke,“Volume Holography and Volume Gratings,”Academic Press,315-327,1981，该文献通过引用并入本文。光束滤光器将沿特定角度行进的入射激光束的一部分与光束的其余部分分开。具体地，厚透射全息图的布拉格选择性能够选择性地衍射沿着特定入射角的光，而沿着其他角度的光不偏转地行进穿过全息图。参见例如Ludman等人,“Very thick holographic nonspatial filtering of laser beams,”OpticalEngineering,Vol.36,No.6,1700,1997，该文献通过引用并入本文。光束转向器是偏转以布拉格角入射的光的全息图。光学耦合器通常是将光从源转向目标的光束偏转器的组合。这些通常被称为全息光学元件的物品通过对记录介质内的特定光学干涉图案进行成像来制造，如前面关于数据存储所讨论的。用于这些全息光学元件的介质能够通过本文关于记录介质或波导讨论的技术来形成。
本文讨论的材料原理不仅适用于全息图的形成，而且还适用于光学传输装置如波导的形成。聚合物光学波导例如在Booth,“Optical Interconnection Polymers,”在Polymers for Lightwave and Integrated Optics中,Technology and Applications,Hornak,ed.,Marcel Dekker,Inc.(1992)；于1994年3月18日发布的美国专利第5,292,620号(Booth等人)；和于1993年6月15日发布的美国专利第5,219,710号(Horn等人)中被讨论，这些文献通过引用并入本文。在一些实施方案中，本文描述的记录材料以期望的波导图案辐照，以在波导图案和周围(包层)材料之间提供折射率对比度。例如，可能的是通过聚焦激光或者通过使用具有非聚焦光源的掩模来进行曝光。通常，以这种方式曝光单层以提供波导图案，并且添加另外的层以完成包层，从而完成波导。
在本公开的一种实施方案中，使用常规的模制技术，可以模制载体基质/可聚合组分/光引发剂组分/聚合延迟剂的组合、共混物、混合物等，从而在通过冷却至室温形成物品之前实现多种形状。例如，载体基质/可聚合组分/光引发剂组分/聚合延迟剂的组合、共混物、混合物等可被模制成脊形波导，其中多个折射率图案然后被写入模制的结构中。由此可以容易地形成结构如布拉格光栅。本公开的这种特征增加了这样的聚合物波导将有用的应用范围。
两级光聚合物
光聚合物的目的是如实地记录三维光学图案的相位和振幅两者。在曝光过程期间，光学图案被记录为在光聚合物膜内部折射率的调制。光通过光聚合反应被转化为折射率的变化，这导致高折射率物质和低折射率物质分别扩散到亮条纹和暗条纹。
两级光聚合物是指被“固化”两次的材料(图3A-3C)。它通常由(至少)三种材料组成：i)基质：通常为低折射率橡胶状聚合物(如聚氨酯)，其被热固化(第一阶段)以在全息曝光期间提供机械支撑并确保折射率调制被永久保持；ii)写入单体：通常为与光引发剂反应并快速聚合的高折射率丙烯酸酯单体；和iii)光引发剂(PI)系统：与光反应并引发写入单体的聚合的化合物或化合物的组。对于可见光聚合，PI系统通常由两种共同作用的化合物组成。“染料”或“感光剂”吸收光并将能量或一些反应物质转移到“共引发剂”，其实际上引发聚合反应。
全息光聚合物的性能在很大程度上通过聚合期间物质如何扩散来确定。通常，聚合和扩散在曝光区域内以相对不受控的方式同时发生。这导致若干不良影响。在引发或终止反应之后不与基质结合的聚合物可以自由地扩散出膜的曝光区域进入未曝光的区域。这使所得的条纹“模糊”，降低最终全息图的Δn和衍射效率。在曝光期间Δn的累积意味着后续曝光可以散射来自这些光栅的光，导致噪声光栅的形成。这些在最终的波导显示器中产生雾度和清晰度的损失。对于具有恒定剂量/曝光的一系列多路复用曝光，第一次曝光将消耗大部分单体，导致在每次曝光的情况下衍射效率呈指数下降。需要复杂的“剂量时间表”程序来平衡所有全息图的衍射效率。
如图2所示，受控自由基聚合可用于全息应用。用于这样的应用的一般目标为设计光聚合物材料，所述光聚合物材料对可见光敏感，产生大的Δn响应，并且控制光聚合物的反应/扩散，使得链转移和终止反应被减少或被抑制。在传统的光聚合物材料内部发生的聚合反应被称为自由基聚合，自由基聚合具有若干特性：自由基物质在曝光时立即产生，自由基通过向链末端添加单体引发聚合并增长，自由基还通过吸氢和链转移反应与基质反应，并且自由基可通过与其他自由基组合或与抑制物质(例如，O2)反应而终止。可使用的受控自由基聚合包括原子转移自由基聚合(ATRP)、可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)和氮氧化物介导的聚合(NMP)。
基质为由基质前体通过固化步骤原位形成的固体聚合物(固化指示诱导前体的反应以形成聚合物基质的步骤)。可能的是，前体为一种或多种单体、一种或多种低聚物或单体和低聚物的混合物。另外，在单个前体分子上或在一组前体分子中，可能存在多于一种类型的前体官能团。前体官能团为前体分子上的一个或多个基团，它们是在基质固化期间用于聚合的反应位点。为了促进与光活性单体的混合，在一些实施方案中，前体在约-50℃至约80℃之间的某一温度下为液体。在一些实施方案中，基质聚合能够在室温下进行。在一些实施方案中，聚合能够在小于300分钟、例如在约5分钟至约200分钟之间的时间段内进行。在一些实施方案中，光记录材料的玻璃化转变温度(Tg)足够低，以允许光活性单体在全息记录过程期间的充分扩散和化学反应。通常，Tg不高于进行全息记录的温度超过50℃，对于典型的全息记录，这意味着Tg在约80℃至约-130℃之间(如通过常规方法测量的)。在一些实施方案中，与线性结构相反，基质表现出三维网络结构，以提供本文描述的期望模量。
在一些实施方案中，使用基质前体(例如形成基质的一种或多种化合物)和通过独立反应聚合的光活性单体大体上防止了固化期间光活性单体和基质前体之间的交叉反应，并抑制随后的单体聚合。使用形成相容聚合物的基质前体和光活性单体大体上避免了相分离，并且原位形成允许制造具有期望厚度的介质。这些材料性质也可用于形成多种光学物品(光学物品为依赖于折射率图案的形成或折射率的调制以控制或改变射向它们的光的物品)。除了记录介质之外，这样的物品包括但不限于光波导、光束转向器和滤光器。
在一些实施方案中，独立反应指示：(a)反应通过不同类型的反应中间体进行，例如离子相对于自由基，(b)中间体和基质聚合的条件都不会引起光活性单体官能团的大量聚合，例如光活性单体上的一个或多个基团是在图案(例如，全息图)写入过程期间用于聚合的反应位点(大量聚合指示超过20％的单体官能团的聚合)，和(c)中间体和基质聚合的条件都不会引起单体官能团的非聚合反应，该非聚合反应引起单体官能团和基质之间的交叉反应或抑制单体官能团的后期聚合。
在一些实施方案中，如果聚合物的共混物以用于全息图形成的波长的90°光散射、小于7×10-3cm-1的瑞利比(R90°)来表征，则认为聚合物是相容的。瑞利比(Rθ)为常规已知的性质并定义为当介质被单位强度的非偏振光照射时，每球面度单位体积在θ方向上散射的能量，如在Kerker,“The Scattering of Light and Other ElectromagneticRadiation,”Academic Press,San Diego,1969,at 38中讨论的。用于测量的光源通常为具有在光谱的可见部分中的波长的激光器。通常，使用意图用于写入全息图的波长。散射测量在已经被整片曝光(flood exposed)的光记录材料上进行。散射光通常由光检测器以与入射光成90°的角度收集。可以在这样的光检测器前面放置以激光波长为中心的窄带滤光器来阻挡荧光，尽管不需要这样的步骤。瑞利比通常通过与具有已知瑞利比的参考材料的能量散射进行比较来获得。例如根据常规测试被认为是可混溶的、如表现出单一玻璃化转变温度的聚合物，通常也将是相容的。但是相容的聚合物不一定是可混溶的。原位指示基质在可光成像系统的存在下被固化。获得了有用的光记录材料，例如基质材料加上光活性单体、光引发剂和/或其他添加剂，该材料能够以大于200μm、在一些实施方案中大于500μm的厚度形成，并且在整片曝光后表现出光散射性质，使得瑞利比R90小于7×10-3cm-1。在一些实施方案中，整片曝光是通过在适合于在整个材料中诱导光活性单体的大体上完全聚合的波长的非相干光来曝光整个光记录材料。
例如根据常规测试被认为是可混溶的、如表现出单一玻璃化转变温度的聚合物共混物，通常也将是相容的，例如，混溶性是相容性的子集。因此，标准混溶性指南和表格可用于选择相容的共混物。然而，可能的是，根据本文描述的光散射，不混溶的聚合物共混物是相容的。
如果聚合物共混物表现出单一的玻璃化转变温度Tg，如通过常规方法测量的，则通常认为该共混物是可混溶的。不混溶的共混物通常将表现出对应于单独聚合物的Tg值的两个玻璃化转变温度。Tg测试最经常通过差示扫描量热法(DSC)进行，差示扫描量热法将Tg显示为热流(通常为纵坐标)的阶跃变化。报告的Tg通常为纵坐标在转变之前和之后达到外推基线之间的中点的温度。还可以使用动态力学分析(DMA)来测量Tg。DMA测量材料的存储模量，存储模量在玻璃化转变区中下降几个数量级。在某些情况下，可能的是，共混物的聚合物具有彼此接近的单独的Tg值。在这样的情况下，应该使用用于拆分这样的重叠的Tg的常规方法，如在Brinke等人,“The thermal characterization of multi-componentsystems by enthalpy relaxation,”Thermochimica Acta.,238,75,1994中讨论的。
表现出混溶性的基质聚合物和光聚合物能够以若干种方式选择。例如，可混溶聚合物的若干已出版的汇编是可获得的，如Olabisi等人,“Polymer-Polymer Miscibility,”Academic Press,New York,1979；Robeson,MMI.Press Symp.Ser.,2,177,1982；Utracki,“Polymer Alloys and Blends:Thermodynamics and Rheology,”Hanser Publishers,Munich,1989；和S.Krause在Polymer Handbook中,J.Brandrup和E.H.Immergut编著；第3版,Wiley Interscience,New York,1989,第VI 347-370页，这些文献通过引用并入本文。即使在这样的参考文献中没有找到感兴趣的特定聚合物，指定的方法也允许通过使用对照样品来确定相容的光记录材料。
可混溶或相容的共混物的确定还通过通常驱动混溶性的分子间相互作用考虑因素来辅助。例如，由于甲基醚基团和苯环之间的有吸引力的相互作用，故聚苯乙烯和聚(甲基乙烯基醚)是可混溶的。因此，通过使用在一种聚合物中的甲基醚基团和在另一种聚合物中的苯基基团，可以促进两种聚合物的混溶性或至少相容性。不混溶的聚合物也能够通过并入可提供离子相互作用的合适官能团而变得可混溶。参见Zhou和Eisenberg,J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed.,21(4),595,1983；Murali和Eisenberg,J.Polym.Sci.,Part B:Polym.Phys.,26(7),1385,1988；和Natansohn等人,Makromol.Chem.,Macromol.Symp.,16,175,1988。例如，聚异戊二烯和聚苯乙烯是不混溶的。然而，当聚异戊二烯被部分磺化(5％)并且4-乙烯基吡啶与聚苯乙烯共聚时，这两种官能化聚合物的共混物是可混溶的。不希望受任何特定理论的束缚，预期磺化基团和吡啶基团之间的离子相互作用(质子转移)是使该共混物可混溶的驱动力。类似地，通常不混溶的聚苯乙烯和聚(丙烯酸乙酯)通过将聚苯乙烯轻度磺化而变得可混溶。参见Taylor-Smith和Register,Macromolecules,26,2802,1993。电荷转移也已经被用于制造原本不混溶的可混溶聚合物。例如，已经证实，虽然聚(丙烯酸甲酯)和聚(甲基丙烯酸甲酯)是不混溶的，但是前者与(N-乙基咔唑-3-基)甲基丙烯酸酯(电子供体)共聚并且后者与2-[(3,5-二硝基苯甲酰基)氧基]乙基甲基丙烯酸酯(电子受体)共聚的共混物是混溶的，条件是使用合适量的供体和受体。参见Piton和Natansohn,Macromolecules,28,15,1995。聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚苯乙烯也能够使用对应的供体-受体共聚单体而变得混溶。参见Piton和Natansohn,Macromolecules,28,1605,1995。
存在用于评估聚合物的混溶性或相容性的多种测试方法，如最近发表在Hale和Bair,Ch.4—“Polymer Blends and Block Copolymers,”Thermal Characterization ofPolymeric Materials,第2版,Academic Press,1997中的综述所反映的。例如，在光学方法领域中，不透明度通常指示两相材料，而透明度通常指示相容的系统。用于评估混溶性的其他方法包括中子散射、红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、x-射线散射和衍射、荧光、布里渊散射、熔化滴定、量热法和化学发光。总体上参见本文中的Robeson；Krause,Chemtracts—Macromol.Chem.,2,367,1991；Vesely在Polymer Blends and Alloys中,Folkes and Hope编著,Blackie Academic and Professional,Glasgow,第103-125页；Coleman等人,Specific Interactions and the Miscibility of Polymer Blends,TechnomicPublishing,Lancaster,Pa.,1991；Garton,Infrared Spectroscopy of Polymer BlendsComposites and Surfaces,Hanser,New York,1992；Kelts等人,Macromolecules,26,2941,1993；White和Mirau,Macromolecules,26,3049,1993；White和Mirau,Macromolecules,27,1648,1994；和Cruz等人,Macromolecules,12,726,1979；Landry等人,Macromolecules,26,35,1993。
在一些实施方案中，通过将反应性基团并入到聚合物基质中，在原本不相容的聚合物中也促进了相容性，其中这样的基团能够在全息记录步骤期间与光活性单体反应。一些光活性单体将因此在记录期间被接枝到基质上。如果存在足够的这些接枝，则可以防止或减少记录期间的相分离。然而，如果接枝的部分和单体的折射率相对相似，则太多的接枝，例如超过30％的接枝到基质的单体，将倾向于不期望地降低折射率对比度。
本公开的光学物品通过包括混合基质前体和光活性单体及固化该混合物以原位形成基质的步骤形成。在一些实施方案中，在固化期间基质前体聚合的反应独立于光活性单体在图案(例如，数据或波导形式)的写入期间随后聚合的反应，并且另外，基质聚合物和由光活性单体的聚合产生的聚合物例如光聚合物彼此相容。当光记录材料表现出至少约105Pa的弹性模量时，认为形成了基质。在一些实施方案中，当光记录材料，例如基质材料加上光活性单体、光引发剂和/或其他添加剂，表现出至少约105Pa的弹性模量时，认为形成了基质。在一些实施方案中，当光记录材料，例如基质材料加上光活性单体、光引发剂和/或其他添加剂，表现出约105Pa至约109Pa的弹性模量时，认为形成了基质。在一些实施方案中，当光记录材料，例如基质材料加上光活性单体、光引发剂和/或其他添加剂，表现出约106Pa至约108Pa的弹性模量时，认为形成了基质。
在一些实施方案中，本文描述的光学物品包含三维交联的聚合物基质和一种或多种光活性单体。至少一种光活性单体包含一个或多个大体上不存在于聚合物基质中的部分，不包括单体官能团。大体上不存在指示可以在光活性单体中找到一个部分，使得光记录材料中所有这样的部分的不超过20％存在于基质中，例如在基质中共价键合。主体基质和单体之间的所产生的独立性提供了在全息介质中有用的记录性质和在波导中期望的性质，如能够形成折射率的大调制，而不需要高浓度的光活性单体。此外，可在没有溶剂显影的情况下形成材料。
在一些实施方案中，可使用利用通过非独立反应聚合的基质前体和光活性单体的介质，导致在基质固化期间前体和光活性单体之间的实质交叉反应(例如，在固化之后超过20％的单体附接至基质)，或抑制光活性单体的聚合的其他反应。交叉反应倾向于降低基质和光活性单体之间的折射率对比度，并且能够影响光活性单体的后续聚合，并且单体聚合的抑制明显影响写入全息图的过程。关于相容性，先前的工作关注基质聚合物中光活性单体的相容性，而不是基质中所产生的光聚合物的相容性。然而，在光聚合物和基质聚合物不相容的情况下，相分离通常在全息图形成期间发生。可能的是，这样的相分离导致以雾度或不透明反映的增加的光散射，从而降低介质的质量和能够恢复存储的数据的保真度。
在一种实施方案中，载体基质是热塑性的，并且允许本文描述的物品表现得好像整个物品是热塑性的。也就是说，载体基质允许物品以类似于热塑性塑料被加工的方式进行加工，例如，被模制成成型的物品、被吹塑成膜、以液体形式被沉积在基底上、挤出、辊压、压制，被制成材料的片等，并且然后允许在室温下硬化以呈现稳定的形状或形式。载体基质可包括一种或多种热塑性塑料。合适的热塑性塑料包括聚(甲基乙烯基醚-交替-马来酸酐)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(苯乙烯)、聚(丙烯)、聚(环氧乙烷)、线形尼龙、线形聚酯、线形聚碳酸酯、线形聚氨酯、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇-共-乙酸乙烯酯)及类似物。在一些实施方案中，可用于形成基质聚合物的聚合反应包括阳离子环氧聚合、阳离子乙烯基醚聚合、阳离子烯基醚聚合、阳离子丙二烯醚聚合、阳离子乙烯酮缩醛聚合、环氧-胺逐步聚合、环氧-硫醇逐步聚合、不饱和酯-胺逐步聚合(例如，经由迈克尔加成)、不饱和酯-硫醇逐步聚合(例如，经由迈克尔加成)、乙烯基-硅氢化物逐步聚合(氢化硅烷化)、异氰酸酯-羟基逐步聚合(例如，氨基甲酸酯形成)、异氰酸酯-胺逐步聚合(例如，脲形成)及类似的聚合反应。
在一些实施方案中，本文描述的光聚合物制剂包括通过使聚异氰酸酯组分与异氰酸酯反应性组分反应可获得的基质聚合物。异氰酸酯组分优选地包括聚异氰酸酯。可使用的聚异氰酸酯为本领域技术人员本身已知的所有化合物或其混合物，每个分子平均具有两个或更多个NCO官能团。这些可具有芳族、芳脂族、脂族或脂环族的基础。包含不饱和基团的单异氰酸酯和/或聚异氰酸酯还可以少量同时使用。在一些实施方案中，异氰酸酯组分包括丁烯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸基-4-(异氰酸基甲基)辛烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异构双(4,4′-异氰酸基环己基)甲烷及其具有任何期望的异构体含量的混合物、异氰酸基甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、异构环己烷二亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和/或三苯基甲烷4,4’,4”-三异氰酸酯中的一种或多种。使用具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮(uretdione)和/或亚氨基噁二嗪二酮结构的单体二异氰酸酯或三异氰酸酯的衍生物也是可能的。在一些实施方案中，使用基于脂族和/或脂环族二异氰酸酯或三异氰酸酯的聚异氰酸酯是优选的。在一些实施方案中，聚异氰酸酯为二聚或低聚的脂族和/或脂环族的二异氰酸酯或三异氰酸酯。在一些实施方案中，基于HDI和1,8-二异氰酸基-4-(异氰酸基甲基)辛烷或其混合物的异氰脲酸酯、脲二酮和/或亚氨基噁二嗪二酮是优选的。
在一些实施方案中，可使用具有氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和/或酰胺基团的NCO官能预聚物。预聚物还可以本领域技术人员本身已知的方式通过使单体异氰酸酯、低聚异氰酸酯或聚异氰酸酯与异氰酸酯反应性化合物以合适的化学计量在任选地使用催化剂和溶剂的情况下反应来获得。在一些实施方案中，合适的聚异氰酸酯为本领域技术人员本身已知的所有脂族、脂环族、芳族或芳脂族的二异氰酸酯和三异氰酸酯，这些是通过光气化还是通过无光气的工艺获得的并不重要。另外，具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮或亚氨基噁二嗪二酮结构的单体二异氰酸酯和/或三异氰酸酯的较高分子量的后续产物也可在每种情况下单独使用，或者以任何期望的彼此的混合物使用。可使用的合适的单体二异氰酸酯或三异氰酸酯的实例为丁烯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,8-二异氰酸基-4-(异氰酸基甲基)辛烷、异氰酸基甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(TIN)、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯。
OH-官能化合物优选用作用于合成预聚物的异氰酸酯反应性化合物。所述化合物类似于本文描述的其他OH-官能化合物。在一些实施方案中，OH-官能化合物为具有200g/mol至6200g/mol的数均摩尔质量的聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。可使用基于乙二醇和丙二醇的双官能聚醚多元醇(丙二醇的比例占按重量计至少40％)，以及具有200g/mol至4100g/mol的数均摩尔质量的四氢呋喃的聚合物和具有200g/mol至3100g/mol的数均摩尔质量的脂族聚酯多元醇。在一些实施方案中，可使用基于乙二醇和丙二醇的双官能聚醚多元醇(丙二醇的比例占按重量计至少80％(特别是纯聚丙二醇))，以及具有200g/mol至2100g/mol的数均摩尔质量的四氢呋喃的聚合物。在一些实施方案中，可使用丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯(特别是ε-己内酯)与包含2至20个碳原子的脂族、芳脂族或脂环族二官能醇、三官能醇或多官能醇(特别是具有3至12个碳原子的双官能脂族醇)的加合物。在一些实施方案中，这些加合物具有200g/mol至2000g/mol或500g/mol至1400g/mol的数均摩尔质量。
脲基甲酸酯也可作为与其他预聚物或低聚物的混合物使用。在这些情况下，使用具有1至3.1的官能度的OH-官能化合物是有利的。当使用单官能醇时，具有3至20个碳原子的那些是优选的。
还可以使用胺用于预聚物制备。例如，乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、丙二胺、二氨基环己烷、二氨基苯、二氨基双苯基、双官能多胺，例如具有多达10 000g/mol的数均摩尔质量的胺封端聚合物
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或它们彼此的任何期望的混合物，都是合适的。
为了制备包含缩二脲基团的预聚物，使过量的异氰酸酯与胺反应，形成缩二脲基团。在这种情况下，用于与所提及的二异氰酸酯、三异氰酸酯和聚异氰酸酯反应的合适的胺都是本文描述的低聚的或聚合的、伯双官能胺或仲双官能胺。在一些实施方案中，可使用基于脂族胺和脂族异氰酸酯的脂族缩二脲。在一些实施方案中，可使用基于脂族二胺或双官能多胺和脂族二异氰酸酯(特别是HDI和TMDI)的、具有小于2000g/mol的数均摩尔质量的低分子量的缩二脲。
在一些实施方案中，预聚物为从脂族异氰酸酯官能化合物和具有200g/mol至10000g/mol的数均摩尔质量的低聚或聚合的异氰酸酯反应性化合物获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲；在一些实施方案中可使用从脂族异氰酸酯官能化合物和具有200g/mol至6200g/mol的数均摩尔质量的多元醇或具有小于3000g/mol的数均摩尔质量的(多)胺获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲；并且在一些实施方案中可使用从HDI或TMDI和具有200g/mol至2100g/mol的数均摩尔质量的双官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)获得的脲基甲酸酯，从HDI或TMDI获得的基于丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯(特别是ε-己内酯)与具有500g/mol至3000g/mol、特别优选地1000g/mol至2000g/mol的数均摩尔质量的包含2至20个碳原子的脂族、芳脂族或脂环族的二官能醇、三官能醇或多官能醇(特别是与具有3至12个碳原子的双官能脂族醇)的加合物(特别是作为与双官能脂族异氰酸酯的其他低聚物的混合物)的氨基甲酸酯，或者从HDI或TMDI获得的基于具有在2000g/mol至6200g/mol之间的数均摩尔质量的三官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)的氨基甲酸酯，以及从HDI或TMDI与具有200g/mol至1400g/mol之间的数均摩尔质量的双官能胺或多胺(特别是还作为与双官能脂族异氰酸酯的其他低聚物的混合物)获得的缩二脲。在一些实施方案中，本文描述的预聚物具有按重量计小于2％、或按重量计小于1.0％、或按重量计小于0.5％的游离单体异氰酸酯的残余物含量。
在一些实施方案中，异氰酸酯组分还成比例地包含除了所描述的预聚物之外的异氰酸酯组分。芳族、芳脂族、脂族和脂环族的二异氰酸酯、三异氰酸酯或聚异氰酸酯适合于所使用的此目的。还可以使用这样的二异氰酸酯、三异氰酸酯或聚异氰酸酯的混合物。合适的二异氰酸酯、三异氰酸酯或聚异氰酸酯的实例为丁烯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸基-4-(异氰酸基甲基)辛烷、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、异构双(4,4’-异氰酸基环己基)甲烷及其具有任何期望的异构体含量的混合物、异氰酸基甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、异构环己烷二亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、三苯基甲烷4,4’,4”-三异氰酸酯或它们具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮或亚氨基噁二嗪二酮结构的衍生物及其混合物。基于低聚的和/或衍生的二异氰酸酯的通过合适的工艺不含过量的二异氰酸酯的聚异氰酸酯是优选的，特别是六亚甲基二异氰酸酯的那些。在一些实施方案中可使用HDI的低聚异氰脲酸酯、脲二酮和亚氨基噁二嗪二酮及其混合物。
在一些实施方案中，任选地还可能的是，异氰酸酯组分成比例地包含已经与异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物部分地反应的异氰酸酯。α,β-不饱和羧酸衍生物，如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、马来酰亚胺、丙烯酰胺和乙烯基醚、丙烯基醚、烯丙基醚和包含二环戊二烯基单元并具有至少一个对异氰酸酯有反应性的基团的化合物可在一些实施方案中用作异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物；在一些实施方案中可使用具有至少一个异氰酸酯反应性基团的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。合适的羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为例如化合物如2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、聚环氧乙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧丙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷单(甲基)丙烯酸酯、聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯，例如
Figure BDA0003658954460000511
M100(Dow,USA)2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、4-羟丁基(甲基)丙烯酸酯、3-羟基-2,2-二甲基丙基(甲基)丙烯酸酯、多元醇的羟基官能的单(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸酯或四(甲基)丙烯酸酯，所述多元醇为如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇，乙氧基化的、丙氧基化的或烷氧基化的三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇或它们的工业混合物。另外，单独的或与上述单体化合物组合的包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基团的异氰酸酯反应性低聚的或聚合的不饱和化合物都是合适的。基于异氰酸酯组分，已经与异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物部分地反应的异氰酸酯的比例为0％至99％、或0％至50％、或0％至25％、或0％至15％。
在一些实施方案中，任选地还可能的是，异氰酸酯组分完全地或成比例地包含已经完全地或部分地与本领域技术人员从涂料技术已知的封端剂反应的异氰酸酯。可提及以下作为封端剂的实例：醇、内酰胺、肟、丙二酸酯、乙酰乙酸烷基酯、三唑、酚、咪唑、吡唑和胺，如例如丁酮肟、二异丙胺、1,2,4-三唑、二甲基-1,2,4-三唑、咪唑、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮肟、3,5-二甲基吡唑、ε-己内酰胺、N-叔丁基苄胺、环戊酮羧乙酯或这些封端剂的任何期望的混合物。
通常，可使用平均每个分子具有至少1.5个异氰酸酯反应性基团的所有多官能的异氰酸酯反应性化合物。在本公开的上下文中，异氰酸酯反应性基团优选地为羟基基团、氨基基团或硫基基团；在一些实施方案中可使用羟基化合物。合适的多官能的异氰酸酯反应性化合物为例如聚酯、聚醚、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯和/或聚氨酯多元醇。在一些实施方案中，具有低分子量(例如，具有小于500g/mol的分子量)和短链(例如，包含2至20个碳原子)的脂族、芳脂族或脂环族的二官能醇、三官能醇或多官能醇也适合作为多官能的异氰酸酯反应性化合物。在一些实施方案中，这些可为例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、2-乙基-2-丁基丙二醇、三甲基戊二醇、二乙基辛二醇的位置异构体、1,3-丁二醇、环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇、1,2-环己二醇和1,4-环己二醇、氢化的双酚A(2,2-双(4-羟基环己基)丙烷)、2,2-二甲基-3-羟基-丙酸(2,2-二甲基-3-羟丙基酯)。合适的三醇的实例为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷或甘油。合适的较高官能的醇为双三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇或山梨醇。合适的聚酯多元醇为例如线形聚酯二醇或支化聚酯多元醇，如以已知方式从脂族、脂环族或芳族的二羧酸或多羧酸或它们的酸酐与具有≧2的OH官能度的多元醇获得的。在一些实施方案中，二羧酸或多羧酸或酸酐为琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸或偏苯三酸以及酸酐如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或琥珀酸酐或它们彼此的任何期望的混合物。在一些实施方案中，合适的醇为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇和四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二元醇、三羟甲基丙烷、甘油或它们彼此的任何期望的混合物。在一些实施方案中，聚酯多元醇基于的是脂族醇以及脂族酸和芳族酸的混合物并具有在500g/mol至10 000g/mol之间的数均摩尔质量和在1.8至6.1之间的官能度。在一些实施方案中，聚酯多元醇基于的是脂族二醇与脂族二羧酸或多羧酸或酸酐如己二酸和/或琥珀酸，或上述脂族多羧酸或酸酐与芳族多羧酸或酸酐如对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的混合物的组合，所述脂族二醇为如丁烷-1,4-二醇、己烷-1,6-二醇、新戊二醇、乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、二乙二醇、三乙二醇或聚乙二醇、二丙二醇、三丙二醇和/或四丙二醇或上述二醇与脂族高官能醇(如三羟甲基丙烷和/或季戊四醇)的混合物，高官能醇的比例优选地占基于所使用的醇的总量的小于按重量计50％(特别优选地小于按重量计30％)，芳族多羧酸或酸酐的比例优选地占基于所使用的多羧酸或酸酐的总量的小于按重量计50％(并且特别优选地小于按重量计30％)。在一些实施方案中，聚酯多元醇具有在1000g/mol至6000g/mol之间的数均摩尔质量和在1.9至3.3之间的官能度。聚酯多元醇还可基于天然原材料，如蓖麻油。还可能的是，聚酯多元醇基于内酯的均聚物或共聚物，如可优选地通过在开环内酯聚合中的内酯或内酯混合物(如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯)与羟基官能化合物的加成反应获得，所述羟基官能化合物为如具有≧2的OH官能度的多元醇或具有大于1.8的官能度的多元醇，例如上述类型的多元醇。在一些实施方案中，在此处用作起始物的多元醇为具有1.8至3.1的官能度和200g/mol至4000g/mol的数均摩尔质量的聚醚多元醇；具有1.9至2.2的官能度和500g/mol至2000g/mol(特别是600g/mol至1400g/mol)的数均摩尔质量的聚(四氢呋喃)是特别优选的。在一些实施方案中，加合物为丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯、ε-己内酯。在一些实施方案中，聚酯多元醇优选地具有400g/mol至6000g/mol或800g/mol至3000g/mol的数均摩尔质量。在一些实施方案中，OH官能度为1.8至3.5或1.9至2.2。
合适的聚碳酸酯多元醇可通过有机碳酸酯或光气与二醇或二醇混合物的反应以本身已知的方式获得。在一些实施方案中，有机碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸二苯酯。在一些实施方案中，合适的二醇或混合物包括在聚酯链段的上下文中提及并具有≧2的OH官能度的多元醇，优选地1,4-丁二醇、1,6-己二醇和/或3-甲基戊二醇，或者聚酯多元醇可被转化为聚碳酸酯多元醇。在一些实施方案中，这样的聚碳酸酯多元醇具有400g/mol至4000g/mol或500g/mol至2000g/mol的数均摩尔质量。在一些实施方案中，这些多元醇的OH官能度为1.8至3.2或1.9至3.0。
在一些实施方案中，合适的聚醚多元醇为环醚与OH-官能起始分子或NH-官能起始分子的加成聚合物，该加成聚合物任选地具有嵌段结构。合适的环醚为例如氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇及其任何期望的混合物。可使用的起始物为在聚酯多元醇的上下文中提及并具有≧2的OH官能度的多元醇以及伯胺或仲胺和氨基醇。在一些实施方案中，聚醚多元醇为上述类型的排他地基于环氧丙烷的那些或者为基于环氧丙烷与另外的1-环氧烷的无规共聚物或嵌段共聚物，1-环氧烷的比例不高于按重量计80％。在一些实施方案中，可使用具有氧乙烯、氧丙烯和/或氧丁烯单元的环氧丙烷均聚物和无规共聚物或嵌段共聚物，基于所有氧乙烯、氧丙烯和氧丁烯单元的总量，氧丙烯单元的比例占按重量计至少20％，优选地按重量计至少45％。氧丙烯和氧丁烯包括所有相应的直链和支链的C3-异构体和C4-异构体。在一些实施方案中，这样的聚醚多元醇具有250g/mol至10 000g/mol、或500g/mol至8500g/mol、或600g/mol至4500g/mol的数均摩尔质量。在一些实施方案中，OH官能度为1.5至4.0、或1.8至3.1、或1.9至2.2。
在一些实施方案中，基质形成反应通过合适的催化剂来实现或加速。例如，阳离子环氧聚合在室温下通过使用基于BF3的催化剂快速发生，其他阳离子聚合在质子的存在下进行，环氧-硫醇反应和迈克尔加成被碱如胺加速，氢化硅烷化在过渡金属催化剂如铂的存在下快速进行，并且当使用锡催化剂时，氨基甲酸酯和脲的形成快速进行。还可以使用光生催化剂用于基质形成，条件是采取防止在光生期间光活性单体的聚合的步骤。
在一些实施方案中，在本文描述的全息记录介质中使用的热塑性塑料的量足以使整个全息记录介质有效地充当用于大多数加工目的的热塑性塑料。在一些实施方案中，全息记录介质的粘结剂组分可构成全息记录介质的按重量计多达约5％、或多达约50％、或多达约90％。全息记录介质中任何给定的载体基质的量可基于构成粘结剂组分的一种或多种热塑性塑料的透明度、折射率、熔化温度、Tg、颜色、双折射率、溶解度等而变化。另外，全息记录介质中载体基质的量可基于物品的最终形式而变化，无论它是固体、柔性膜还是粘合剂。
在本公开的一种实施方案中，载体基质包括遥爪(telechelic)热塑性树脂，例如，热塑性聚合物可用反应性基团官能化，该反应性基团在光栅形成期间使载体基质中的热塑性塑料与由可聚合组分形成的聚合物共价交联。这样的交联使得存储在热塑性全息记录介质中的光栅非常稳定，即使在高温下持续延长的时间段。
在形成热固性塑料的一些实施方案中，基质可包含与用于形成光聚合物的单体共聚或以其他方式共价键合的官能团。这样的基质附接方法允许记录的全息图的增加的存档寿命。本文使用的合适的热固性塑料系统在美国专利第6,482,551号(Dhar等人)中被公开，该专利通过引用并入本文。
在一些实施方案中，通过在载体基质中使用官能化的热塑性聚合物，热塑性载体基质变成与在光栅形成时形成的聚合物非共价交联。这样的非共价键合的实例包括离子键合、氢键键合、偶极-偶极键合、芳族π堆积等。
在一些实施方案中，本公开的物品的可聚合组分包括至少一种光活性可聚合材料，该光活性可聚合材料在暴露于光引发光源如将数据页记录到全息记录介质的激光束时可形成由聚合物或共聚物制成的全息光栅。光活性可聚合材料可包括任何单体、低聚物等，它们能够经历光引发的聚合，并且与载体基质组合，满足本公开的相容性要求。合适的光活性可聚合材料包括那些通过自由基反应聚合的材料，例如包含烯属不饱和度的分子，如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、被取代的苯乙烯、乙烯基萘、被取代的乙烯基萘和其他乙烯基衍生物。可自由基共聚的成对体系如乙烯基醚/马来酰亚胺、乙烯基醚/硫醇、丙烯酸酯/硫醇、乙烯基醚/羟基等也是合适的。还可以使用可阳离子聚合的体系；几个实例为乙烯基醚、烯基醚、丙二烯醚、乙烯酮缩醛、环氧化物等。此外，可阴离子聚合的体系是合适的。还可能的是，单个光活性可聚合分子包含多于一个可聚合官能团。其他合适的光活性可聚合材料包括环状二硫化物和环酯。可被包含在可聚合组分中以在暴露于光引发光源时形成全息光栅的低聚物包括低聚物如低聚(亚乙基硫醚)二硫醇、低聚(亚苯基硫醚)二硫醇、低聚(双酚A)、低聚(双酚A)二丙烯酸酯、具有乙烯基醚侧基的低聚聚乙烯等。本公开的物品的可聚合组分的光活性可聚合材料可以是单官能的、双官能的和/或多官能的。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物：
Figure BDA0003658954460000561
其中在式I中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为1至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-C1-10烷基-、-O-C1-10烷基-、-C1-10烯基-、-O-C1-10烯基-、-C1-10环烯基-、-O-C1-10环烯基-、-C1-10炔基-、-O-C1-10炔基-、-C1-10芳基-、-O-C1-10-、-芳基-、-O-、-S-、-S(O)w-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-OC(O)O-、-N(Rb)-、-C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)-、-OC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)O-、-SC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)S-、-N(Rb)C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(NRb)N(Rb)-、-N(Rb)S(O)w-、-S(O)wN(Rb)-、-S(O)wO-、-OS(O)w-、-OS(O)wO-、-O(O)P(ORb)O-、(O)P(O-)3、-O(S)P(ORb)O-和(S)P(O-)3，其中w为1或2，并且Rb独立地为氢、任选被取代的烷基或任选被取代的芳基。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)p-、1,2二取代苯基、1,3二取代苯基、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-、-NHC(O)NH-、-NHC(NH)NH-、-NHS(O)2-、-S(O)2NH-、-S(O)2O-、-OS(O)2-、-OS(O)O-、(O)P(O-)3和(S)P(O-)3，其中p为1至12的整数。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-和(S)P(O-)3。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的碳酸酯、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基和三甲基硅烷基。在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：烯基、环烯基、任选被取代的芳基和任选被取代的杂芳基。在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的乙烯基、任选被取代的烯丙基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基和任选被取代的烯丙基。在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的硫代苯基、任选被取代的硫代吡喃基、任选被取代的噻吩并硫代苯基和任选被取代的苯并硫代苯基。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中可聚合或可交联基团选自任选被取代的烯基、任选被取代的环烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的内酰胺和任选被取代的碳酸酯。在一些实施方案中，可聚合或可交联基团选自乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷、被取代的乙烷、被取代的丙烷和被取代的丁烷。在一些实施方案中，Alk选自被取代的甲烷和被取代的乙烷。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中Ar选自被取代的苯基、被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的非那烯基、被取代的并四苯基、被取代的
Figure BDA0003658954460000595
基、被取代的三亚苯基和被取代的芘基。在一些实施方案中，Ar为1,2-取代苯基、1,3-取代苯基或1,4-取代苯基。在一些实施方案中，Ar为1,4-取代苯基。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中m为1、2、3、4或5。在一些实施方案中，n为0、1或2。
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，其中取代基包含一个或多个选自以下的基团：-Me、-OMe、-OPh、-SMe、-SPh、-F、-Cl、-Br和-I。在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000591
在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000592
Figure BDA0003658954460000593
在一些实施方案中，取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000594
Figure BDA0003658954460000601
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的化合物，式I的化合物包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000602
Figure BDA0003658954460000603
在一些实施方案中，可聚合组分包括式I的由于另外的苯环而具有高折射率、由于苯环与其余结构之间扭曲偏移的取向而具有低双折射的化合物。不希望受任何特定理论的束缚，据信这导致较低的偏振各向异性及垂直和平行方向上RI之间的较小差异。同样不希望受任何特定理论的束缚，据信扭曲的结构由于减少的堆积而导致高透明度。
在一些实施方案中，式I的化合物中包含的取代基可为但不限于：高折射率(RI)基团，包括卤素(F、C1、Br、I)，含硫基团如硫醇、硫醚、硫酯、噻蒽等，苯基基团(任选被本文描述的高RI基团进一步取代)。在一些实施方案中，一个或多个R基团包括可聚合基团，包括但不限于：烯属基团如乙烯基、烯丙基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等，环状结构如环氧化物、内酯、碳酸酯等。在一些实施方案中，优选那些包含一定的能够参与氢键键合的基团的结构，这将改善与周围基质聚合物的相容性。在一些实施方案中，本文描述的化合物不包括硫醚基团。
如本文描述的，无论是为了改善记录介质中的读出还是波导中的有效光限制，在物品中相对高的折射率对比度都是期望的。另外，在一些实施方案中且不受限制，用少量单体官能团诱导这种相对大的折射率变化是有利的，因为单体的聚合通常导致材料的收缩。这样的收缩对从存储的全息图检索数据具有不利影响，并且还降低波导器件的性能，如通过增加的传输损耗或其他性能偏差。在一些实施方案中，降低必须被聚合以获得必要的折射率对比度的单体官能团的数量因此是合意的。通过增加单体的分子体积与单体上单体官能团的数量的比率，这种降低是可能的。这种增加可通过向单体中并入更大的折射率对比度部分和/或更大数量的折射率对比度部分来获得。例如，如果基质主要包含脂族部分或其他低折射率部分并且单体为较高折射率的物质(其中较高的折射率由苯环赋予)，则分子体积可通过并入萘环而不是苯环(萘具有更大的体积)或者通过并入一个或多个另外的苯环而不增加单体官能团的数量而相对于单体官能团的数量被增加。以这种方式，具有较大的分子体积/单体官能团的比率的给定体积分数的单体的聚合将需要较少单体官能团的聚合，从而导致较小的收缩。但是必需的体积分数的单体仍然从未曝光的区域扩散到曝光的区域，提供期望的折射率。
然而，单体的分子体积不应该大到使扩散减慢到低于可接受的速率。扩散速率通过包括扩散物质的尺寸、介质的粘度和分子间相互作用的因素来控制。较大的物质倾向于更缓慢地扩散，但是在一些情况下，将可能降低粘度或对存在的其他分子进行调整，以便将扩散提高到可接受的水平。此外，如本文描述的，重要的是确保较大的分子保持与基质的相容性。
对于包含多个折射率对比度部分的单体，多种结构是可能的。例如，可能的是，该部分位于线形低聚物的主链中，或者是沿着低聚物链的取代基。或者，可能的是，折射率对比度部分是支化的或树枝状低分子量聚合物的亚单元。
除了至少一种光活性可聚合材料之外，本公开的物品还可包含光引发剂。光引发剂化学地引发至少一种光活性可聚合材料的聚合。光引发剂通常应该提供引发特定光活性可聚合材料(例如，光活性单体)的聚合的物质来源。通常，约0.1体积％至约20体积％的光引发剂提供期望的结果。
本领域技术人员已知且可商购获得的多种光引发剂适合于如本文描述的使用，例如，包含氧化膦基团如二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的光引发剂，其在2004年8月24日发布的美国专利第6,780,546号(Trentler等人)中公开，该专利通过引用并入本文。在一些实施方案中，光引发剂对从常规激光源可获得的波长的光敏感，常规激光源为例如Ar+的蓝色和绿色线(458nm、488nm、514nm)和He—Cd激光器(442nm)、倍频YAG激光器的绿色线(532nm)和He—Ne的红色线(633nm)、Kr+激光器(647nm和676nm)以及多种二极管激光器(290nm至900nm)。在一些实施方案中，可使用自由基光引发剂双(η-5-2,4-环戊二烯-1-基)双[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛。在一些实施方案中，可使用自由基光引发剂5,7-二碘-3-丁氧基-6-荧光酮。在一些实施方案中，这种光引发剂需要共引发剂。还可使用染料-氢供体系统的自由基光引发剂。合适的染料的实例包括曙红、玫瑰红、赤藓红和亚甲蓝，并且合适的氢供体包括叔胺如n-甲基二乙醇胺。在可阳离子聚合组分的情况下，使用阳离子光引发剂，如硫鎓盐或碘鎓盐。这些阳离子光引发剂盐主要吸收光谱的UV部分，并因此通常用感光剂或染料敏化以允许使用光谱的可见部分。可选择的可见阳离子光引发剂的实例为(η5-2,4-环戊二烯-1-基)(η6-异丙苯)-六氟磷酸铁(II)。在一些实施方案中，本文使用的光引发剂对约200nm至约800nm的紫外辐射和可见辐射敏感。在一些实施方案中，在可光成像系统中可使用其他添加剂，例如具有相对高的折射率或相对低的折射率的惰性扩散剂。
在一些实施方案中，本文描述的物品还可包括添加剂如增塑剂，用于改变本公开的物品的性质，包括熔点、柔性、韧度、单体和/或低聚物的扩散性以及易加工性。合适的增塑剂的实例包括邻苯二甲酸二丁酯、聚(环氧乙烷)甲醚、N,N-二甲基甲酰胺等。增塑剂与溶剂的不同之处在于，溶剂通常被蒸发而增塑剂意图保留在物品中。
可用于本公开的液体混合物和物品中的其他类型的添加剂为具有相对高的折射率或相对低的折射率的惰性扩散剂。惰性扩散剂通常从所形成的光栅扩散开，并且可具有高或低的折射率。在一些实施方案中，本文使用的添加剂具有低折射率。在一些实施方案中，高折射率的单体与低折射率的惰性扩散剂一起使用。在一些实施方案中，惰性扩散剂以干涉图案扩散到空位(null)。在一些实施方案中，这样的扩散导致光栅的对比度增加。可用于本公开的液体混合物和物品中的其他添加剂包括：颜料、填料、非光引发染料、抗氧化剂、漂白剂、脱模剂、消泡剂、红外/微波吸收剂、表面活性剂、粘附促进剂等。
在一些实施方案中，本公开的物品的可聚合组分小于约20体积％。在一些实施方案中，本公开的物品的可聚合组分可小于约10体积％、或甚至小于约5体积％。对于数据存储应用，典型的可聚合组分以约5体积％、约6体积％、约7体积％、约8体积％、约9体积％、约10体积％、约11体积％、约12体积％、约13体积％、约14体积％或约15体积％存在。在一些实施方案中，可聚合组分以约1体积％、约2体积％、约3体积％、约4体积％、约5体积％、约6体积％、约7体积％、约8体积％％、约9体积％、约10体积％、约11体积％、约12体积％、约13体积％、约14体积％、约15体积％、约16体积％、约17体积％、约18体积％、约19体积％或约20体积％存在。
本文描述的物品可以是任何所需的厚度。在一些实施方案中，物品可以是薄的以用于显示全息术，或者可以是厚的以用于数据存储。在一些实施方案中，物品可以是但不限于沉积在基底上的膜、自由柔性膜(例如类似于食品包装的膜)或不需要基底的硬物品(例如类似于信用卡)。对于数据存储应用，在一些实施方案中，物品的厚度通常将为约1mm至约1.5mm，并且通常呈沉积在两个基底之间的膜的形式，其中基底中的至少一个具有抗反射涂层；该物品也可能被密封以防湿气和空气。
本公开的物品可被加热以形成液体混合物，该液体混合物被注入到多孔基底如玻璃、布、纸、木材或塑料中，然后允许冷却。这样的物品将能够记录显示和/或数据性质的全息图。
本公开的物品可经由适当的工艺被制成光学上平坦的，所述工艺为如在1999年8月3日发布的美国专利第5,932,045号(Campbell等人)中描述的工艺，该专利通过引用并入本文。
通过在待用于本文描述的物品的各种各样的基质类型之间进行选择，可实现诸如水或湿度的问题的减少或消除。在一种实施方案中，本文描述的物品可用于存储易失性全息图。由于如本文描述的控制光聚合物链长的能力，特定的混合物可被调整为对于记录的全息图具有非常一般的寿命。因此，在全息图记录之后，全息图可在限定的时间段如一周、几个月或几年内可读。加热物品还可增加这样的全息图破坏的过程。在一些实施方案中，易失性全息图可用于租赁电影、安全信息、门票(或季票)、热历史检测器、时间戳和/或临时个人记录等。
在一些实施方案中，本文描述的物品可用于记录永久性全息图。存在若干种增加记录的全息图的持久性的方法。在一些实施方案中，这些方法包括在基质上放置官能团，所述官能团允许在固化期间光聚合物附接至基质。附接基团可为乙烯基不饱和物、链转移位点或聚合延迟剂如BHT衍生物。另外，为了增加记录的全息图的存档稳定性，可使用允许光聚合物的交联从而增加光聚合物在基质中的缠结的多官能单体。在一些实施方案中，使用多官能单体和附接基质的延迟剂这两者。以这种方式，由聚合延迟剂引起的较短链不会导致存档寿命的损失。
除了本文描述的光聚合系统之外，多种光聚合系统可用于本文描述的全息记录介质中。例如，用于本公开的合适的光聚合系统在以下中被描述：美国专利第6,103,454号(Dhar等人)、美国专利第6,482,551号(Dhar等人)、美国专利第6,650,447号(Curtis等人)、美国专利第6,743,552号(Setthachayanon等人)、美国专利第6,765,061号(Dhar等人)、美国专利第6,780,546号(Trentler等人)、2003年11月6日公布的美国专利申请第2003-0206320号(Cole等人)和2004年2月12日公布的美国专利申请第2004-0027625号，这些专利和专利申请通过引用并入本文。
本公开的物品可被研磨、切碎、破碎等以形成粉末、碎片等的颗粒材料。颗粒材料可在稍后的时间被加热以形成用于制造模制产品的可流动液体、施加到基底的涂层等。
在一些实施方案中，本文描述的物品被用于制造多种尺寸和形状的数据存储装置，作为材料的块或作为涂覆在基底上的涂层的一部分。
在一些实施方案中，本公开提供了用于控制全息记录介质中的光聚合反应的方法。在一些实施方案中，本公开提供了用于降低、最小化、减少、消除等用于这样的全息记录介质中的光聚合系统中的暗反应的方法。在一些实施方案中，这样的方法包括使用以下中的一种或多种：(1)聚合延迟剂；(2)聚合抑制剂；(3)链转移剂；(4)使用亚稳态反应中心；(5)使用光或热不稳定的光终止剂；(6)使用光酸产生剂、光碱产生剂或光产生的自由基；(7)使用极性或溶剂化效应；(8)抗衡离子效应；和(9)光活性可聚合材料反应性的变化。用于控制自由基聚合的方法在以下中被描述：“Controlled Radical PolymerizationGuide:ATRP,RAFT,NMP,”Aldrich,2012，该文献通过引用并入本文(参见例如Jakubowski,Tsarevsky,McCarthy,and Matyjaszewsky:“ATRP(Atom Transfer RadicalPolymerization)for Everyone:Ligands and Initiators for the Clean Synthesis ofFunctional Polymers；”Grajales:“Tools for Performing ATRP；”Haddleton:“Copper(I)-mediated Living Radical Polymerization in the Presence ofPyridylmethanimine Ligands；”Haddleton:“Typical Procedures for Polymerizingvia ATRP；”Zhu,Edmondson:“Applying ARGET ATRP to the Growth of Polymer BrushThin Films by Surface-initiated Polymerization；”Zhu,Edmondson:“ARGET ATRP:Procedure for PMMA Polymer Brush Growth；”“Ligands for ATRP Catalysts；”“MetalSalts for ATRP Catalysts；”“Reversible Addition/Fragmentation Chain TransferPolymerization(RAFT)；”Moad,Rizzardo,and Thang:“A Micro Review of ReversibleAddition/Fragmentation Chain Transfer(RAFT)Polymerization；”“Concepts andTools for RAFT Polymerization；”“Typical Procedures for Polymerizing viaRAFT；”“Universal/Switchable RAFT Agents for Well-defined Block Copolymers:Agent Selection and Polymerization；”“Polymerization Procedure with Universal/Switchable RAFT Agents；”“RAFT Agents；”“Switchable RAFT Agents；”“RadicalInitiators；”“Nitroxide-mediated Polymerization(NMP)；”Lee and Wooley:“BlockCopolymer Synthesis Using a Commercially Available Nitroxide-mediated RadicalPolymerization(NMP)Initiator.”
对于自由基系统，光聚合反应的动力学取决于若干变量如单体/低聚物浓度、单体/低聚物官能度、系统的粘度、光强度、光引发剂类型和浓度、多种添加剂(例如，链转移剂、抑制剂)的存在等。因此，对于自由基光聚合，以下步骤通常描述了用于形成光聚合物的机理：
hv+PI→2R*(引发反应)
R*+M→M*(引发反应)
M*+M→(M)2*(增长反应)
(M)2*+M→(M)3*(增长反应)
(M)n*+M→(M)n+1*(增长反应)
R*+M*→RM(终止反应)
(M)n*+(M)m*→(M)n+m(终止反应)
R*+(M)m*→R(M)m(终止反应)
R*+R*→RR(终止反应)
计算光引发和聚合的速率在本领域中是已知的，例如在美国专利第7,704,643号中被描述，该专利通过引用并入本文。引发的速率取决于由光引发剂产生的自由基的数量(对于许多自由基引发剂n＝2，对于许多阳离子引发剂n＝1)、用于引发的量子产率(通常小于1)、吸收光的强度、入射光强度、光引发剂的浓度、引发剂在感兴趣波长的摩尔吸收率以及系统的厚度。聚合的速率取决于用于聚合的动力学速率常数(kp)、单体浓度和用于终止的动力学速率常数(kt)。在一些实施方案中，假设光强度在介质中不明显地变化。在一些实施方案中，用于自由基光引发剂的引发的量子效率受到单体浓度、粘度和当单体浓度低于0.1M时的引发速率的极大影响，这在一些实施方案中是双组分类型光聚合物全息介质的形式。因此，在一些实施方案中，发现以下依赖性降低了用于引发的量子产率：较高的粘度、较低的单体浓度和较高的引发速率(来自增加的强度、较高的摩尔吸收率等)。
当添加聚合延迟剂/抑制剂Z-Y时，可发生以下另外的步骤(其中X*代表任何自由基)：
X*+Z-Y→X-Y+Z*(终止反应)
Z*+X*→Z-X(终止反应)。
假设相对于其他终止反应，向延迟剂/抑制剂的转移是高的，聚合的速率还取决于抑制剂的浓度和使用延迟剂/抑制剂的终止的速率常数(kz)。聚合速率还另外取决于引发速率的1次幂。kz/kp的比率被称为抑制剂常数(例如，小写z)。远大于约1的值代表抑制作用，而约1或更小的值代表延迟作用。远小于约1的值代表对聚合速率几乎没有影响。
聚合抑制剂和聚合延迟剂之间的区别通常取决于所涉及的特定可聚合组分。例如，硝基苯仅轻微地延迟丙烯酸甲酯的自由基聚合，但是，硝基苯抑制乙酸乙烯酯的自由基聚合。因此，可以找到通常被认为是抑制剂的剂，所述抑制剂对于本公开的目的来说也将起到延迟剂的作用。具有多种聚合物系统的多种聚合延迟剂/抑制剂的抑制常数z在本领域中是已知的并例如在美国专利第7,704,643号中被描述，该专利通过引用并入本文。
用于本文的合适的聚合延迟剂和抑制剂包括但不限于以下中的一种或多种：对于自由基聚合，多种酚，包括丁基化羟基甲苯(BHT)，如2,6-二叔丁基对甲酚、对甲氧基苯酚、二苯基对苯醌、苯醌、氢醌、邻苯三酚、间苯二酚、菲醌、2,5-甲苯醌、苄氨基苯酚、对二羟基苯、2,4,6-三甲基苯酚等；多种硝基苯，包括邻二硝基苯、对二硝基苯、间二硝基苯等；N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、铜铁试剂、吩噻嗪、单宁酸、对亚硝胺、四氯代苯对醌、苯胺、受阻苯胺、氯化铁、氯化铜、三乙胺等。这些聚合延迟剂和抑制剂可单独使用(例如，单一延迟剂)或者以两种或更多种的组合使用，例如，多种延迟剂。同样的原理可应用于离子聚合。例如，已知氯阴离子可表现为用于阳离子聚合的延迟剂或抑制剂，这取决于单体类型和氯阴离子的浓度两者。通常，碱性或温和亲核性的官能团表现为用于阳离子聚合的延迟剂和抑制剂；而对于阴离子聚合，微酸性和温和亲电性官能团表现为延迟剂和抑制剂。
在一些实施方案中，涉及聚合延迟剂和抑制剂两者的聚合反应应导致终止反应。如果再引发发生到任何明显的程度，那么该剂通常被认为是链转移剂。例如，三乙胺可用作链转移剂，因为它还能够再引发一些自由基聚合；然而，当再引发与终止反应相比较慢时，则甚至链转移剂可被认为是用于本公开的目的的潜在的聚合延迟剂或抑制剂。用于本文的合适的链转移剂包括但不限于：三乙胺、硫醚、具有碳酸酯基团的化合物、醚、甲苯衍生物、烯丙基醚等。温和地延迟的链转移剂可以是合意的，因为它们可被并入到基质中并且能够使光聚合物和光引发剂自由基附接至基质。
在一些实施方案中，在记录多个全息图的最初几次曝光之后，介质中存在的聚合抑制剂的量可减少。相反，在使用聚合延迟剂的情况下，在任何给定的曝光期间，仅少量的延迟剂发生反应。因此，聚合延迟剂的浓度可潜在地大体上线性降低，并且与单体浓度的降低相关。因此，即使在曝光时间表的后期，也存在足够的延迟剂以防止曝光之后的聚合和在低光强度区域中的聚合两者。有效地，聚合延迟剂用作链长限制剂。理想地，聚合延迟剂与可聚合材料(例如，单体)的比率在整个曝光时间表中保持几乎恒定。在这样的情况下，链长(聚合度)潜在地在整个曝光时间表中保持基本上不变，导致每次曝光的曝光次数相对于时间的大体上线性的响应。延迟剂/抑制剂/链转移剂的使用不限于自由基聚合，并且也适用于离子链聚合。
除了延迟剂、抑制剂和/或链转移剂之外，亚稳态反应中心和光不稳定的光终止剂也可用于控制本文描述的具有适当反应性的聚合反应。例如，硝酰基自由基可作为亚稳态反应中心被添加。硝酰基自由基与某些单体产生假活性自由基聚合。因此，硝酰基自由基最初表现为终止剂(如抑制剂)，然而，取决于进行聚合的温度，终止是可逆的。在这样的情况下，可通过改变记录温度来控制链长。因此，可以在升高的温度下记录全息图并然后冷却至室温以防止更多的聚合。另外，可以在室温下记录，从而像抑制剂一样快速终止所有链，并然后可加热样品以使得能够同时向所有光栅添加新的光活性单体。在此另一种情况下，存在由所有光栅在单一时间发生聚合获得的优点，即布拉格失谐对所有涉及的光栅都将是均匀的。其他潜在的亚稳态反应中心包括三苯基甲基自由基，二硫酯通常用于可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合，其可表现为适当的亚稳态反应中心等。关于离子聚合，存在稳定的能够执行相同功能的离子，如上文的示例性硝酰基自由基。
使用光不稳定的光终止剂提供了利用光(与如上文描述的热相反)控制反应性物质的活性的能力。光不稳定的光终止剂为能够使用光源经历可逆终止反应的任何分子。例如，某些钴肟复合物可用于光引发自由基聚合，并仍然还终止相同的自由基聚合。二硫酯也适合作为光不稳定的光终止剂，因为它们具有用适当波长的光可逆地形成自由基的能力。在适当的条件下并且用适当的单体(如苯乙烯和丙烯酸酯)，可以通过用光引发光源(例如，记录光)辐照来重新开始聚合。因此，只要给定的体积被暴露于光引发光源，自由基聚合就继续进行，而当光引发光关闭或不存在时，聚合终止。根据本公开，亚稳态反应中心和光不稳定的光终止剂还可用于控制离子(例如，阳离子或阴离子引发的)聚合反应系统。
对于离子链式反应(例如，阳离子和阴离子引发的聚合反应)，抗衡离子和溶剂效应可用于通过终止反应中心来控制聚合。离子系统对溶剂条件敏感，因为溶剂(或载体基质)决定了抗衡离子与反应中心的接近度。例如，在非极性介质中，抗衡离子将与反应中心非常紧密地缔合；在极性介质中，抗衡离子可变得自由地解离。抗衡离子的接近度可决定聚合速率以及抗衡离子坍塌的可能性(取决于所使用的抗衡离子)。例如，如果人们使用以非极性载体基质和氯阴离子作为抗衡离子的阳离子聚合，则由于抗衡离子的塌陷，存在使反应终止的更大的可能性。因此，以这种方式，离子聚合可以受控的方式终止，因为载体基质和抗衡离子的选择允许人们确定塌陷的可能性相对于增长的概率。
某些单体混合物还可以以可控制聚合度或聚合速率的方式起作用。例如，如果少量的α-甲基苯乙烯存在于丙烯酸酯聚合中，则丙烯酸酯将添加到α-甲基苯乙烯中，并且苯乙烯大体上将不会再引发丙烯酸酯的聚合，例如，α-甲基苯乙烯延迟丙烯酸酯聚合的速率。另外，α-甲基苯乙烯自身缓慢聚合，并且因此即使它是共聚单体，也表现为聚合延迟剂/抑制剂。在离子聚合的情况下，例如，在阳离子乙烯基醚聚合中使用乙烯基苯甲醚会导致延迟的聚合速率，因为乙烯基苯甲醚不能有效地再引发乙烯基醚聚合。
体全息图、光敏聚合物及其装置
在一些实施方案中，本公开涉及用于体全息图的记录材料，其中记录材料通过厚度来表征并且包括一种或多种本文描述的化合物。在一些实施方案中，本公开提供了一种树脂混合物，该树脂混合物包含第一聚合物前体，该第一聚合物前体包括一种或多种如本文描述的式I的化合物。
本公开还提供了一种记录在本文描述的任何记录材料上的体布拉格光栅，其中光栅通过等于或大于10的Q参数来表征，其中
Figure BDA0003658954460000701
并且其中λ0为记录波长，d为记录材料的厚度，n0为记录材料的折射率，且Λ为光栅常数。
在一些实施方案中，通过将全息材料层暴露于由两个或更多个相干光束之间的干涉产生的光图案，体布拉格光栅可被记录在本文描述的任何全息材料层上。图5A示意了体布拉格光栅(VBG)500的实例。图5A所示的体布拉格光栅500可包括具有厚度D的透射全息光栅。体布拉格光栅500的折射率n可以振幅n1调制，并且体布拉格光栅500的光栅周期可为Λ。具有波长λ的入射光510可以入射角θ入射到体布拉格光栅500上，并且可作为入射光520折射到体布拉格光栅500中，入射光520在体布拉格光栅500中以角度θn传播。入射光520可被体布拉格光栅500衍射成衍射光530，衍射光530可在体布拉格光栅500中以衍射角θd传播并且可作为衍射光540从体布拉格光栅500折射出去。
图5B示意了图5A所示的体布拉格光栅500的布拉格条件。矢量505表示光栅矢量
Figure BDA0003658954460000711
其中
Figure BDA0003658954460000712
矢量525表示入射波矢量
Figure BDA0003658954460000713
并且矢量535表示衍射波矢量
Figure BDA0003658954460000714
其中
Figure BDA0003658954460000715
在布拉格相位匹配条件下，
Figure BDA0003658954460000716
因此，对于给定的波长λ，可能仅存在一对完全满足布拉格条件的入射角θ(或θn)和衍射角θd。类似地，对于给定的入射角θ，可能仅存在一个完全满足布拉格条件的波长λ。因此，衍射可能仅发生在小波长范围和小入射角范围内。体布拉格光栅500的衍射效率、波长选择性和角度选择性可为体布拉格光栅500的厚度D的函数。例如，在布拉格条件下体布拉格光栅500的半幅全宽(FWHM，full-width-half-magnitude)波长范围和FWHM角度范围可与体布拉格光栅500的厚度D成反比，而在布拉格条件下的最大衍射效率可为函数sin2(a×n1×D)，其中a为系数。对于反射体布拉格光栅，在布拉格条件下的最大衍射效率可为函数tanh2(a×n1×D)。
在一些实施方案中，多路复用布拉格光栅可用于实现期望的光学性能，如对于整个可见光谱(例如，约400nm至约700nm或约440nm至约650nm)的高衍射效率和大的FOV。多路复用布拉格光栅的每个部分可用于衍射来自相应的FOV范围和/或在相应的波长范围内的光。因此，在一些设计中，可使用多个体布拉格光栅，每个体布拉格光栅在相应的记录条件下被记录。
本文描述的全息光学元件可被记录在全息材料(例如，光聚合物)层中。在一些实施方案中，HOE可首先被记录，并然后在近眼显示系统中被层压在基底上。在一些实施方案中，全息材料层可被涂覆或层压在基底上，然后HOE可被记录在全息材料层中。
通常，为了在光敏材料层中记录全息光学元件，两个相干光束可以一定角度相互干涉以在光敏材料层中产生独特的干涉图案，这又可在光敏材料层中产生独特的折射率调制图案，其中折射率调制图案可对应于干涉图案的光强图案。光敏材料层可包括例如卤化银乳剂、重铬酸盐明胶、包含悬浮在聚合物基质中的可光聚合的单体的光聚合物、光折变晶体及类似物。图6A示意了根据某些实施方案的用于记录体布拉格光栅600的记录光束和从体布拉格光栅600重建的光束。在所示意的实例中，体布拉格光栅600可包括使用第一波长如660nm的参考光束620和物体光束610记录的透射体全息图。当第二波长(例如，940nm)的光束630以0°入射角入射到体布拉格光栅600上时，入射光束630可以如衍射光束640所示的衍射角被体布拉格光栅600衍射。
图6B为示意根据某些实施方案的记录光束和重建光束的波矢量以及记录的体布拉格光栅的光栅矢量的全息动量图605的实例。图6B示出了在全息光栅记录和重建期间的布拉格匹配条件。记录光束(例如，物体光束610和参考光束620)的波矢量650和660的长度可根据2πn/λc基于记录光波长λc(例如，660nm)来确定，其中n为全息材料层的平均折射率。记录光束的波矢量650和660的方向可基于期望的光栅矢量K(670)来确定，使得波矢量650和660以及光栅矢量K(670)可形成如图6B所示的等腰三角形。光栅矢量K可具有振幅2π/Λ，其中Λ为光栅周期。光栅矢量K又可基于期望的重建条件来确定。例如，基于期望的重建波长λr(例如，940nm)以及入射光束(例如，0°处的光束630)和衍射光束(例如，衍射光束640)的方向，体布拉格光栅600的光栅矢量K(670)可基于布拉格条件来确定，其中入射光束(例如，光束630)的波矢量680和衍射光束(例如，衍射光束640)的波矢量690可具有振幅2πn/λr，并且可与如图6B所示的光栅矢量K(670)形成等腰三角形。
如本文描述的，对于给定的波长，可能仅存在一对完全满足布拉格条件的入射角和衍射角。类似地，对于给定的入射角，可能仅存在一个完全满足布拉格条件的波长。当重建光束的入射角不同于满足体布拉格光栅的布拉格条件的入射角时，或者当重建光束的波长不同于满足体布拉格光栅的布拉格条件的波长时，衍射效率可作为由与布拉格条件的角度或波长失谐引起的布拉格失配因子的函数而降低。因此，衍射可能仅发生在小波长范围和小入射角范围内。
图7示意了根据某些实施方案的用于记录全息光学元件的全息记录系统700的实例。全息记录系统700包括分束器710(例如，分束器立方体)，分束器710可将入射激光束702分成两个光束712和714，这两个光束712和714是相干的并可具有相似的强度。光束712可被第一反射镜720朝向板730反射，如由反射的光束722所示。在另一路径上，光束714可被第二反射镜740反射。反射的光束742可被朝向板730引导，并可在板730处与光束722干涉以产生干涉图案。全息记录材料层750可形成在板730上或形成在安装在板730上的基底上。干涉图案可导致全息光学元件被记录在全息记录材料层750中，如上文描述的。在一些实施方案中，板730也可为反射镜。
在一些实施方案中，掩模760可用于在全息记录材料层750的不同区域记录不同的HOE。例如，掩模760可包括用于全息记录的孔762并可移动以将孔762放置在全息记录材料层750上的不同区域，从而使用不同的记录条件(例如，具有不同角度的记录光束)在不同区域记录不同的HOE。
基于全息材料的一些参数，可为特定应用选择全息材料，所述参数为如全息材料的空间频率响应、动态范围、光敏性、物理尺寸、机械性质、波长灵敏度以及显影或漂白方法。
动态范围指示在全息材料中可实现多少折射率变化。动态范围可影响例如高效率的装置的厚度和可在全息材料中多路复用的全息图的数量。动态范围可用折射率调制(RIM)来表示，它可以是折射率的总变化的一半。小的折射率调制的值可以百万分率(ppm)给出。通常，全息光学元件中大的折射率调制是期望的，以便提高衍射效率并在同一全息材料层中记录多个全息光学元件。
频率响应是全息材料可记录的特征尺寸的量度并可指示可实现的布拉格条件的类型。频率响应可通过调制传递函数来表征，所述调制传递函数可以是描绘变化频率的正弦波的曲线。通常，单个频率值可用于表示频率响应，其可指示折射率调制开始下降或折射率调制降低3dB的频率值。频率响应也可用线/mm、线对/mm或正弦曲线的周期来表示。
全息材料的光敏性可指示实现一定效率所需的光剂量，如100％或1％(例如，对于光折变晶体)。在特定全息材料中可实现的物理尺寸影响孔尺寸以及HOE装置的光谱选择性。全息材料的物理参数可能与损伤阈值和环境稳定性有关。波长灵敏度可用于选择用于记录设置的光源并还可影响最小可实现周期。一些材料可能对宽波长范围内的光敏感。显影考虑因素可包括全息材料在记录之后被如何处理。许多全息材料可能需要曝光后显影或漂白。
本发明的实施方案可用于制造人工现实系统的部件，或者可结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式被调整的现实的形式，其可包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(VR)、混合现实(MR)、混杂现实或它们的某种组合和/或某些衍生物。人工现实内容可包括完全生成的内容或者与捕获的(例如，真实世界)内容相结合的生成的内容。人工现实内容可包括视频、音频、触觉反馈、或它们的某种组合，并且其中的任何一种都可在单个通道中或在多个通道中被呈现(如对观看者产生三维效果的立体视频)。另外，在一些实施方案中，人工现实还可与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其他方式在人工现实中使用(例如，在人工现实中执行活动)的应用、产品、附件、服务或它们的某种组合相关联。可在多种平台上实现提供人工现实内容的人工现实系统，所述多种平台包括连接至主计算机系统的头戴式显示器(HMD)、独立的HMD、移动装置或计算系统、或者能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
图4示意了根据某些实施方案的使用波导显示器的光学透视增强现实系统400的实例。增强现实系统400可包括投影仪410和合路器415。投影仪410可包括光源或图像源412和投影仪光学器件414。在一些实施方案中，图像源412可包括显示虚拟对象的多个像素，如LCD显示面板或LED显示面板。在一些实施方案中，图像源412可包括生成相干光或部分相干光的光源。例如，图像源412可包括激光二极管、垂直腔面发射激光器和/或发光二极管。在一些实施方案中，图像源412可包括多个光源，每个光源发射对应于原色(例如，红色、绿色或蓝色)的单色图像光。在一些实施方案中，图像源412可包括光学图案生成器，如空间光调制器。投影仪光学器件414可包括一个或多个光学部件，所述一个或多个光学部件可调节来自图像源412的光，如扩展、准直、扫描来自图像源412的光或将来自图像源412的光投影到合路器415。例如，一个或多个光学部件可包括一个或多个透镜、液体透镜、反射镜、光圈和/或光栅。在一些实施方案中，投影仪光学器件414可包括具有多个电极的液体透镜(例如，液晶透镜)，所述电极允许对来自图像源412的光进行扫描。
合路器415可包括用于将来自投影仪410的光耦合到合路器415的基底420中的输入耦合器430。合路器415可透射至少50％的第一波长范围内的光并反射至少25％的第二波长范围内的光。例如，第一波长范围可为约400nm至约650nm的可见光，并且第二波长范围可在红外波段，例如约800nm至约1000nm。输入耦合器430可包括体全息光栅、衍射光学元件(DOE)(例如，表面浮雕光栅)、基底420的倾斜表面或折射耦合器(例如，光楔(wedge)或棱镜)。输入耦合器430对于可见光可具有大于30％、50％、75％、90％或更高的耦合效率。耦合到基底420中的光可通过例如全内反射(TIR)在基底420内传播。基底420可呈一副眼镜的镜片的形式。基底420可具有平坦的表面或弯曲的表面，并可包括一种或多种类型的介电材料，如玻璃、石英、塑料、聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、晶体或陶瓷。基底的厚度可在例如小于约1mm至约10mm或更大的范围内。基底420对可见光可以是透明的。
基底420可包括多个输出耦合器440或者可被耦合至多个输出耦合器440，所述输出耦合器440配置为从基底420提取由基底420引导并在基底420内传播的光的至少一部分，并且将所提取的光460引导至增强现实系统400的用户的眼睛490。像输入耦合器430一样，输出耦合器440可包括光栅耦合器(例如，体全息光栅或表面浮雕光栅)、其他DOE、棱镜等。输出耦合器440在不同位置处可具有不同的耦合(例如，衍射)效率。基底420还可允许来自合路器415前面的环境的光450以很少的损失或没有损失地穿过。输出耦合器440也可允许光450以很少的损失穿过。例如，在一些实施方式中，输出耦合器440对于光450可具有低衍射效率，使得光450可被折射或者以其他方式以很少的损失穿过输出耦合器440，并因此可具有比所提取的光460更高的强度。在一些实施方式中，输出耦合器440对光450可具有高衍射效率，并且可以很少的损失将光450衍射到某些期望的方向(即，衍射角)。结果，用户可能够观看合路器415前面的环境和由投影仪410投影的虚拟对象的组合图像。以下项目描述了某些实施方案。
项目1。一种式I的化合物：
Figure BDA0003658954460000761
其中在式I中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为1至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。
项目2。根据项目1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-C1-10烷基-、-O-C1-10烷基-、-C1-10烯基-、-O-C1-10烯基-、-C1-10环烯基-、-O-C1-10环烯基-、-C1-10炔基-、-O-C1-10炔基-、-C1-10芳基-、-O-C1-10-、-芳基-、-O-、-S-、-S(O)w-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-OC(O)O-、-N(Rb)-、-C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)-、-OC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)O-、-SC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)S-、-N(Rb)C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(NRb)N(Rb)-、-N(Rb)S(O)w-、-S(O)wN(Rb)-、-S(O)wO-、-OS(O)w-、-OS(O)wO-、-O(O)P(ORb)O-、(O)P(O-)3、-O(S)P(ORb)O-和(S)P(O-)3，其中w为1或2，并且Rb独立地为氢、任选被取代的烷基或任选被取代的芳基。
项目3。根据项目1或项目2所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)p-、1,2二取代苯基、1,3二取代苯基、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-、-NHC(O)NH-、-NHC(NH)NH-、-NHS(O)2-、-S(O)2NH-、-S(O)2O-、-OS(O)2-、-OS(O)O-、(O)P(O-)3和(S)P(O-)3，其中p为1至12的整数。
项目4。根据项目1至3中任一项所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-和(S)P(O-)3。
项目5。根据项目1至4中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的碳酸酯、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基和三甲基硅烷基。
项目6。根据项目1至5中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：烯基、环烯基、任选被取代的芳基和任选被取代的杂芳基。
项目7。根据项目1至6中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的乙烯基、任选被取代的烯丙基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基和任选被取代的烯丙基。
项目8。根据项目1至7中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
项目9。根据项目1至8中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的硫代苯基、任选被取代的硫代吡喃基、任选被取代的噻吩并硫代苯基和任选被取代的苯并硫代苯基。
项目10。根据项目1至9中任一个所述的化合物，其中所述可聚合或可交联基团选自任选被取代的烯基、任选被取代的环烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的内酰胺和任选被取代的碳酸酯。
项目11。根据项目1至9中任一个所述的化合物，其中所述可聚合或可交联基团选自乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
项目12。根据项目1至11中任一个所述的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷、被取代的乙烷、被取代的丙烷、被取代的丁烷、被取代的戊烷、被取代的己烷、被取代的庚烷、被取代的辛烷、被取代的壬烷、被取代的癸烷、被取代的十一烷和被取代的十二烷。
项目13。根据项目1至11中任一个所述的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷和被取代的乙烷。
项目14。根据项目1至13中任一个所述的化合物，其中Ar选自被取代的苯基、被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的非那烯基、被取代的并四苯基、被取代的
Figure BDA0003658954460000791
基、被取代的三亚苯基和被取代的芘基。
项目15。根据项目1至14中任一个所述的化合物，其中Ar为1,2-取代苯基、1,3-取代苯基或1,4-取代苯基。
项目16。根据项目1至14中任一个所述的化合物，其中Ar为1,4-取代苯基。
项目17。根据项目1至16中任一个所述的化合物，其中m为1、2、3、4或5。
项目18。根据项目1至17中任一个所述的化合物，其中n为0、1或2。
项目19。根据项目1至18中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：-Me、-OMe、-OPh、-SMe、-SPh、-F、-Cl、-Br和-I。
项目20。根据项目1至19中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000801
Figure BDA0003658954460000802
项目21。根据项目1至19中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000803
Figure BDA0003658954460000804
项目22。根据项目1至19中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000805
Figure BDA0003658954460000806
项目23。根据项目1至19中任一个所述的化合物，其中所述式I的化合物包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000811
Figure BDA0003658954460000812
Figure BDA0003658954460000821
项目24。一种树脂混合物，所述树脂混合物包含第一聚合物前体，所述第一聚合物前体包含根据项目1至23中任一个所述的化合物。
项目25。根据项目24所述的树脂混合物，所述树脂混合物还包含第二聚合物前体，所述第二聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。
项目26。根据项目25所述的树脂混合物，所述树脂混合物还包含第三聚合物前体，所述第三聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。
项目27。根据项目25或26所述的树脂混合物，其中不同的化合物选自醇和异氰酸酯。
项目28。一种聚合物材料，所述聚合物材料包含根据项目25或项目26所述的树脂混合物，其中所述第二聚合物前体被部分地或完全地聚合或交联。
项目29。根据项目28所述的聚合物材料，其中所述第一聚合物前体被部分地或完全地聚合或交联。
项目30。一种用于写入体布拉格光栅的记录材料，所述记录材料包含根据项目24至27中任一个所述的树脂混合物、根据项目28所述的聚合物材料或根据项目29所述的聚合物材料。
项目31。根据项目30所述的记录材料，所述记录材料还包括透明载体。
项目32。根据项目30或31所述的记录材料，其中所述材料具有1μm至500μm之间的厚度。
项目33。一种记录在根据项目30至32中任一个所述的记录材料上的体布拉格光栅，其中所述光栅通过等于或大于1的Q参数来表征，其中
Figure BDA0003658954460000831
并且其中λ0为记录波长，d为记录材料的厚度，n0为记录材料的折射率，且Λ为光栅常数。
项目34。根据项目33所述的体布拉格光栅，所述光栅通过等于或大于5的Q参数来表征。
项目35。根据项目33所述的体布拉格光栅，所述光栅通过等于或大于10的Q参数来表征。
项目36。一种式II的化合物：
Figure BDA0003658954460000832
其中在式II中：Alk为任选被取代的C1-12烷基核；Ar为任选被取代的芳基取代基；在每次独立出现时，R为氢或包含一个或多个选自以下的基团的取代基：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；m为0至8的整数；n在每次出现时独立地为0至5的整数；j为0至8的整数；t为1或2；每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；并且其中式II的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。
项目37。根据项目36所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-C1-10烷基-、-O-C1-10烷基-、-C1-10烯基-、-O-C1-10烯基-、-C1-10环烯基-、-O-C1-10环烯基-、-C1-10炔基-、-O-C1-10炔基-、-C1-10芳基-、-O-C1-10-、-芳基-、-O-、-S-、-S(O)w-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-OC(O)O-、-N(Rb)-、-C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)-、-OC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)O-、-SC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)S-、-N(Rb)C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(NRb)N(Rb)-、-N(Rb)S(O)w-、-S(O)wN(Rb)-、-S(O)wO-、-OS(O)w-、-OS(O)wO-、-O(O)P(ORb)O-、(O)P(O-)3、-O(S)P(ORb)O-和(S)P(O-)3，其中w为1或2，并且Rb独立地为氢、任选被取代的烷基或任选被取代的芳基。
项目38。根据项目36或项目37所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)p-、1,2二取代苯基、1,3二取代苯基、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-、-NHC(O)NH-、-NHC(NH)NH-、-NHS(O)2-、-S(O)2NH-、-S(O)2O-、-OS(O)2-、-OS(O)O-、(O)P(O-)3和(S)P(O-)3，其中p为1至12的整数。
项目39。根据项目36至38中任一项所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-O-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-和(S)P(O-)3。
项目40。根据项目36至39中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的碳酸酯、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基和三甲基硅烷基。
项目41。根据项目36至40中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：烯基、环烯基、任选被取代的芳基和任选被取代的杂芳基。
项目42。根据项目36至41中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的乙烯基、任选被取代的烯丙基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基和任选被取代的烯丙基。
项目43。根据项目36至42中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
项目44。根据项目36至43中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的硫代苯基、任选被取代的硫代吡喃基、任选被取代的噻吩并硫代苯基和任选被取代的苯并硫代苯基。
项目45。根据项目36至44中任一个所述的化合物，其中所述可聚合或可交联基团选自任选被取代的烯基、任选被取代的环烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的内酰胺和任选被取代的碳酸酯。
项目46。根据项目36至44中任一个所述的化合物，其中所述可聚合或可交联基团选自乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
项目47。根据项目36至46中任一个所述的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷、被取代的乙烷、被取代的丙烷、被取代的丁烷、被取代的戊烷、被取代的己烷、被取代的庚烷、被取代的辛烷、被取代的壬烷、被取代的癸烷、被取代的十一烷和被取代的十二烷。
项目48。根据项目36至46中任一个所述的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷、被取代的乙烷和被取代的丙烷。
项目49。根据项目36至48中任一个所述的化合物，其中Ar选自被取代的苯基、被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的非那烯基、被取代的并四苯基、被取代的
Figure BDA0003658954460000861
基、被取代的三亚苯基和被取代的芘基。
项目50。根据项目36至49中任一个所述的化合物，其中Ar为1,2-取代苯基、1,3-取代苯基或1,4-取代苯基。
项目51。根据项目36至49中任一个所述的化合物，其中Ar为1,4-取代苯基。
项目52。根据项目36至51中任一个所述的化合物，其中m为1、2、3、4或5。
项目53。根据项目36至52中任一个所述的化合物，其中n为0、1或2。
项目54。根据项目36至52中任一个所述的化合物，其中p为0、1或2。
项目55。根据项目36至54中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：-Me、-OMe、-OPh、-SMe、-SPh、-F、-Cl、-Br和-I。
项目56。根据项目36至54中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000871
Figure BDA0003658954460000872
项目57。根据项目36至54中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000873
Figure BDA0003658954460000874
项目58。根据项目36至54中任一个所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000875
Figure BDA0003658954460000876
项目59。根据项目36至54中任一个所述的化合物，其中所述式II的化合物包含一个或多个选自以下的基团：
Figure BDA0003658954460000877
Figure BDA0003658954460000881
项目60。一种树脂混合物，所述树脂混合物包含第一聚合物前体，所述第一聚合物前体包含根据项目36至59中任一个所述的化合物。
项目61。根据项目60所述的树脂混合物，所述树脂混合物还包含第二聚合物前体，所述第二聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。
项目62。根据项目61所述的树脂混合物，所述树脂混合物还包含第三聚合物前体，所述第三聚合物前体包括包含可聚合或可交联基团的不同的化合物。
项目63。根据项目61或62所述的树脂混合物，其中不同的化合物选自醇和异氰酸酯。
项目64。一种聚合物材料，所述聚合物材料包含根据项目61或项目62所述的树脂混合物，其中所述第二聚合物前体被部分地或完全地聚合或交联。
项目65。根据项目64所述的聚合物材料，其中所述第一聚合物前体被部分地或完全地聚合或交联。
项目66。一种用于写入体布拉格光栅的记录材料，所述记录材料包含根据项目60至63中任一个所述的树脂混合物、根据项目64所述的聚合物材料或根据项目65所述的聚合物材料。
项目67。根据项目66所述的记录材料，所述记录材料还包括透明载体。
项目68。根据项目66或67所述的记录材料，其中所述材料具有1μm至500μm之间的厚度。
项目69。一种记录在根据项目66至68中任一个所述的记录材料上的体布拉格光栅，其中所述光栅通过等于或大于1的Q参数来表征，其中
Figure BDA0003658954460000891
并且其中λ0为记录波长，d为记录材料的厚度，n0为记录材料的折射率，且Λ为光栅常数。
项目70。根据项目69所述的体布拉格光栅，所述光栅通过等于或大于5的Q参数来表征。
项目71。根据项目69所述的体布拉格光栅，所述光栅通过等于或大于10的Q参数来表征。
实施例
实施例1：3,3',3”-((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)
Figure BDA0003658954460000901
将1.754克三(4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基)甲烷与2.755克4-氯苯硫醇和1.850毫升三乙胺合并，溶解在50毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。并不是所有的环氧化物原料都被消耗掉，因此加入2当量的4-氯苯硫醇和三乙胺并再反应24小时。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-50％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率37％，LC/MS，纯度96％，[M]+H 893.0
实施例2：((((((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(3-((4-氯苯基)硫代)丙烷-1,2-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460000911
将1.248克3,3',3”-((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)与0.858克甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.001毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在15毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-50％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率60％，LC/MS，纯度99％，[M]+Na 1382.2，折射率1.598
实施例3：((((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460000912
将10克4,4',4”-(乙烷-1,1,1-三基)三酚与15.701甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.015毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在30毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-100％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率53.4％，H1-NMR(80MHz CDCl3)7.04(s,12H)6.15(s,3H)5.64-5.58(m,3H),4.38-425(m,6H),3.69-3.49(m,6H),1.97(s,9H)；LC/MS，纯度98％，[M]+H 772.3，折射率1.562
实施例4：(((((1-苯基乙烷-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧))双(羰基))双(氮烷二基))双(乙烷-2,1-二基)双(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460000921
将5克4,4'-(1-苯基乙烷-1,1-二基)二酚与6.679克甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.006毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在20毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-100％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率75.5％，LC/MS，纯度99％，[M]+Na 623.3，折射率1.572
实施例5：2,2',2”-(((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(亚甲基))三(环氧乙烷)
Figure BDA0003658954460000922
将2克4,4',4”-(乙烷-1,1,1-三基)三酚与14.496克表氯醇和0.210克四丁基溴化铵合并，并加热至80℃，持续2.5小时。然后将反应冷却至0℃。将2.198克氢氧化钾溶解在7.8毫升水中并滴加到粗反应混合物中。然后让反应温热至室温并在室温下再反应2小时。然后将粗反应混合物用乙醚稀释并让沉淀过夜。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-50％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率62.8％，LC/MS，纯度75％，[M]+Na497.2
实施例6：3,3',3”-((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)
Figure BDA0003658954460000931
将1.944克2,2',2”-(((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(亚甲基))三(环氧乙烷)与2.962克4-氯苯硫醇和2.072毫升三乙胺合并，溶解在30毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-50％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率82％，LC/MS，纯度97％，[M]+Na 931.0
实施例7：((((((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(3-((4-氯苯基)硫代)丙烷-1,2-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460000941
将3.052克3,3',3”-((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)与1.616克甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.002毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在20毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。16小时后，再加入1ml甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯以驱动反应至完全。将粗反应混合物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤一次，用水洗涤一次，用饱和氯化钠溶液洗涤一次，然后用硫酸镁干燥并减压浓缩。在硅胶柱上以0-50％的乙酸乙酯/己烷梯度进行纯化。收率57.3％，LC/MS，纯度99％，[M]+Na 1394.1，折射率1.594
实施例8：甲基丙烯酸2-(((三-对-甲苯基甲氧基)羰基)氨基)乙酯的合成
Figure BDA0003658954460000942
将三-对-甲苯基甲醇(3g，0.009420mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入1.5当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(4.814g，0.03103mol)。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)(0.006g，0.00009413mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。产物从反应中沉淀出来。过滤固体，用己烷洗涤并干燥。产物为白色固体，收率2.146g(0.004696mol,49.8％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.29-7.00(m,12H),6.10(s,1H),5.61-5.57(m,1H),4.35-3.99(m,2H),3.44(t,J＝6.6Hz,2H),2.30(s,9H),1.94(s,3H)；LC/MS[M]+457.2
实施例9：甲基丙烯酸2-(((三苯甲氧基)羰基)氨基)乙酯的合成
Figure BDA0003658954460000951
将三苯基甲醇(10g，0.03841mol)溶解在30mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入1.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(6.556g，0.04225mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.005g，0.00003087mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。16小时后反应不完全，故加入2-乙基己酸锡(II)(0.017g，0.00004225mol)，并将反应于60℃下再搅拌24小时。产物从反应中沉淀出来。过滤固体，用己烷洗涤并干燥。产物为白色固体，收率13.18g(0.03149mol,82％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.29(s,15H),6.10(s,1H),5.61-5.57(m,1H),4.29(dd,J＝5.8,4.6Hz,2H),3.55(dd,J＝5.8,4.6Hz,2H),1.97(s,3H)；LC/MS[M]+Na 438.2
实施例10：(((((1-苯基乙烷-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧))双(羰基))双(氮烷二基))双(乙烷-2,1-二基)双(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460000952
将4,4'-(1-苯基乙烷-1,1-二基)二酚(5g，0.01722mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入2.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(6.679g，0.04305mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.007g，0.00004305mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。不进行进一步的纯化。收率7.807g(0.01300mol,75.5％)％)；1HNMR(80MHz,CDCl3)7.28-7.04(m,13H),6.17-6.14(m,2H),5.64-5.60(m,2H),4.31(dd,J＝5.8,4.7Hz,4H),3.85–3.28(m,4H),2.15(s,3H),1.97(s,6H)；LC/MS[M]+H 601.2
实施例11：((((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460000961
将4,4',4”-(乙烷-1,1,1-三基)三酚(10g，0.03264mol)溶解在30mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入3.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(15.701g，0.1021mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.0015g，0.0001021mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。在硅胶上用0至100％的乙酸乙酯/己烷进行纯化。收率13.446g(0.01744mol,53.4％)1H NMR(80MHz,CDCl3)7.04(s,12H),6.15(m,3H),5.64-5.60(m,3H),4.31(dd,J＝5.7,4.6Hz,6H),3.69–3.49(m,6H),2.13(s,3H),1.97(s,9H)；LC/MS[M]+H 772.3
实施例12：((((亚甲基双(4,1-亚苯基))双(氮烷二基))双(羰基))双(氧))双(乙烷-2,1-二基)双(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460000971
将甲基丙烯酸2-羟乙酯(20.8g，0.1598mol)溶解在200mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入双(4-异氰酸基苯基)甲烷(20g，0.07992mol)。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)(0.120g，0.0002962mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。
实施例13：((((((丙烷-2,2-二基双(2,6-二溴-4,1-亚苯基))双(氧))双(乙烷-2,1-二基))双(氧))双(羰基))双(氮烷二基))双(乙烷-2,1-二基)双(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460000972
将2,2'-((丙烷-2,2-二基双(2,6-二溴-4,1-亚苯基))双(氧))双(乙烷-1-醇)溶解在mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入2.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)，并将反应于60℃下搅拌16小时。
实施例14：甲基丙烯酸2-(2-(((三苯甲硫基)羰基)氨基)乙氧基)乙酯AL2-17 B的合成
Figure BDA0003658954460000973
将三苯基甲硫醇(5g，0.0181mol)溶解在mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入甲基丙烯酸2-(2-异氰酸基乙氧基)乙酯(3.78g，0.019mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(2滴)，并将反应于60℃下搅拌16小时。
实施例15：甲基丙烯酸2-(((三苯甲硫基)羰基)氨基)乙酯AL2-17 B的合成
Figure BDA0003658954460000981
将三苯基甲硫醇(5g，0.0181mol)溶解在mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(2.95g，0.019mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(2滴)，并将反应于60℃下搅拌16小时。
实施例16：2,2',2”-(((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(亚甲基))三(环氧乙烷)的合成
Figure BDA0003658954460000982
在经N2吹扫的干燥的100mL二颈圆底烧瓶中，合并4,4',4”-(乙烷-1,1,1-三基)三酚(2g，0.006529mol)与四丁基溴化铵(0.210g，0.0006529mol)并用N2吹扫2次。然后向反应混合物中加入2-(氯甲基)环氧乙烷(14.496g，0.1567mol)并将溶液加热至80℃，持续2.5小时。2.5小时后，将反应冷却至0℃。通过将2.198g KOH溶解在7.8mL DI水中来制备0.005M的KOH溶液，然后在0℃下添加到反应混合物中。然后让反应升温至室温并反应2小时。粗反应混合物用乙酸乙酯稀释并让沉淀过夜。粗固体经由柱色谱法使用硅胶和0至50％的EtAc/己烷梯度进一步纯化。收率1.944g(0.004099mol,62.8％)。1H NMR(80MHz,CDCl3)7.05-6.73(m,12H),4.29-3.96(m,6H),3.43–3.24(m,3H),2.95–2.69(m,6H),2.09(s,3H)；LC/MS[M]+Na 497.3
实施例17：3,3',3”-((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)的合成
Figure BDA0003658954460000991
在干燥的100mL二颈圆底烧瓶中，合并2,2',2”-(((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(亚甲基))三(环氧乙烷)(1.944g，0.004097mol)与4-氯苯硫醇(2.962g，0.02048mol)，用N2吹扫并溶解在30mL乙酸乙酯中。然后将三乙胺(2.072g，0.02048mol)滴加到反应混合物中以控制任何潜在的放热。将反应加热至60℃并保持16小时。16小时后，用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。在0至50％的EtAc/己烷中纯化。收率3.052g(0.003360mol,82％)1H NMR(80MHz,CDCl3)7.40-7.15(m,12H),7.04-6.69(m,12H),4.08-403(m,6H),3.21–3.15(m,6H),2.68–2.63(m,3H),2.09(s,3H)；LC/MS[M]+Na929.0
实施例18：((((((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(3-((4-氯苯基)硫代)丙烷-1,2-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460000992
将3,3',3”-((乙烷-1,1,1-三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)(3.052g，0.03350mol)溶解在30mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入3.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(1.616g，0.01042mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.002g，0.00001042mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。16小时后，向反应混合物中加入另外1mL甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯并在60℃下保持24小时。用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。在硅胶上用0至50％的EtAc/己烷纯化。收率2.637g(0.00191mol,57.3％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.41-7.14(m,12H),7.03-6.69(m,12H),6.13-6.09(m,3H),5.60-5.56(m,3H),5.14-4.91(m,6H),4.26-4.17(m,6H),3.33–3.25(m,6H),2.09(s,3H),1.94(s,9H)；LC/MS[M]+Na 1396.1
实施例19：商业制备的三(4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基)甲烷的纯化
Figure BDA0003658954460001001
将10.856g三(4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基)甲烷吸附到硅胶上并用0至100％的EtAc/己烷梯度进行纯化。收率5.163g；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.27-6.76(m,12H),5.81(s,1H),4.02-3.96(m,6H),3.38–3.27(m,3H),2.77–2.71(m,6H)；LC/MS[M]+Na 483.1
实施例20：3,3',3”-((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)的合成
Figure BDA0003658954460001002
在干燥的100mL二颈烧瓶中，合并三(4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基)甲烷(1.754g，0.004097mol)与4-氯苯硫醇(2.755g，0.01905mol)，用N2吹扫并溶解在50mL乙酸乙酯中。然后将三乙胺(1.394g，0.01334mol)滴加到反应混合物中以控制任何潜在的放热。将反应加热至60℃并保持16小时。16小时后，并不是所有的环氧化物都被消耗掉。加入另外1.102g 4-氯苯硫醇以及另外1.628mL乙酸乙酯。让反应在60℃下再反应24小时。一旦所有的环氧化物原料都被消耗掉，即用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。在0至50％的EtAc/己烷中纯化。收率1.248g(0.001395mol,37％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.28-7.14(m,12H),6.93-6.72(m,12H),5.81(s,1H),4.02-3.99(m,6H),3.20–2.63(m,9H)；LC/MS[M]+Na917.0
实施例21：((((((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(3-((4-氯苯基)硫代)丙烷-1,2-二基))三(氧))三(羰基))三(氮烷二基))三(乙烷-2,1-二基)三(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460001011
将3,3',3”-((甲烷三基三(苯-4,1-二基))三(氧))三(1-((4-氯苯基)硫代)丙烷-2-醇)(1.248g，0.001444mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(0.858g，0.005527mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.0008g，0.000008414mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。16小时后，用1×水淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。在硅胶上用0至50％的EtAc/己烷纯化。收率1.0g(0.0007368mol,60％)；1HNMR(80MHz,CDCl3)7.40-7.14(m,12H),7.04-6.71(m,12H),6.10(s,3H),5.70-5.37(m,4H),5.13-5.00(m,6H),4.17-4.08(m,12H),3.76-3.25(m,12H),1.93(2,9H)；LC/MS[M]+Na 1382.2
实施例22：((((乙烷-1,1,2,2-四基四(苯-4,1-二基))四(氧))四(羰基))四(氮烷二基))四(乙烷-2,1-二基)四(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460001021
将3克4,4',4”,4”'-(乙烷-1,1,2,2-四基)四酚与4.789克甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.005毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在20毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。粗反应经由从乙酸乙酯沉淀来纯化并用己烷洗涤，收率65.1％，LC/MS，纯度90％，[M]1019.2
实施例23：((((乙烯-1,1,2,2-四基四(苯-4,1-二基))四(氧))四(羰基))四(氮烷二基))四(乙烷-2,1-二基)四(2-甲基丙烯酸酯)
Figure BDA0003658954460001031
将3克4,4',4”,4”'-(乙烯-1,1,2,2-四基)四酚与4.814克甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.005毫升1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯合并，溶解在20毫升乙酸乙酯中，并加热至60℃，持续16小时。16小时后，再加入2ml甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.005mL 1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯以驱动反应至完全。粗反应经由从乙酸乙酯沉淀来纯化并用己烷洗涤，收率99％，LC/MS，纯度96％，[M]1017.3
实施例24：((((乙烷-1,1,2,2-四基四(苯-4,1-二基))四(氧))四(羰基))四(氮烷二基))四(乙烷-2,1-二基)四(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460001032
将1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷(3g，0.007529mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入4.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(4.789g，0.03087mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.005g，0.00003087mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。产物从反应中沉淀出来。过滤固体，用己烷洗涤并干燥。产物为白色固体，收率4.995g(0.00490mol,65.1％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.07-6.81(m,16H),6.14(s4H),5.64-5.59(m,4H),4.29(t,J＝5.2Hz,8H),3.60(t,J＝5.4Hz,8H),1.96(s,12H)；LC/MS[M]+1019.2
实施例25：((((乙烯-1,1,2,2-四基四(苯-4,1-二基))四(氧))四(羰基))四(氮烷二基))四(乙烷-2,1-二基)四(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460001041
将四(对-羟基苯基)乙烯(3g，0.007568mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入4.1当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(4.814g，0.03103mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.005g，0.00003087mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。16小时后，再加入2ml甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.005mL 1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯以驱动反应至完全。产物从反应中沉淀出来。过滤固体，用己烷洗涤并干燥。产物为白色固体，收率7.699g(0.00756mol,>99％％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.13-6.82(m,16H),6.13(s 4H),5.62-5.58(m,4H),4.27(t,J＝5.2Hz,8H),3.57(t,J＝5.4Hz,8H),1.95(s,12H)；LC/MS[M]+1017.3
实施例26：1,3-双(苯硫基)丙-2-醇烷烃专利结构的合成
Figure BDA0003658954460001042
向100ml圆底烧瓶中加入20mL水，然后加入苯硫酚(12.642g，0.1147mol)。然后将溶液冷却至0℃并滴加三乙胺(11.606g，0.1147mol)以控制放热。然后向反应混合物中滴加1,3-二溴丙-2-醇(5g，0.02294mol)以控制放热。然后让反应物在室温下反应16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用50mL DCM洗涤3次。合并有机层并用1×1M HCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至20％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.581g(0.01297mol,56.5％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.26(s,15H),3.90-3.68(m,1H),3.18-3.05(m,4H),2.26(宽s,1H)；
实施例27：1,3-双(苯硫基)丙-2-醇丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001051
在250mL圆底烧瓶中，将1,3-双(苯硫基)丙-2-醇(6.337g，0.02294mol)溶解在76mL二氯甲烷中，然后加入三乙胺(11.687g，0.1147mol)。然后将溶液冷却至室温0℃并滴加丙烯酰氯(4.325g，0.04779mol)。然后让反应物温热至室温并搅拌16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用50mL DCM洗涤3次。合并有机层并用1×1M HCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至20％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.581g(0.01084mol,47.2％)；1HNMR(80MHz,CDCl3)6.41-5.56(m,2H),5.29-5.10(m,2h),3.33–3.25(m,4H)；
实施例28：1,3-双(萘-1-基硫基)丙-2-醇的合成
Figure BDA0003658954460001052
向100ml圆底烧瓶中加入20mL水和30mL二氯甲烷，然后加入萘-1-硫酚(18.380g，0.1147mol)。然后将溶液冷却至0℃并滴加三乙胺(11.606g，0.1147mol)以控制放热。然后向反应混合物中滴加1,3-二溴丙-2-醇(5g，0.02295mol)以控制放热。然后让反应物在室温下反应16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用50mL DCM洗涤2次。合并有机层并用1×1M HCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至20％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率5.896g(0.01807mol,78.7％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)8.46-8.33(m,2H),7.91-7.16(m,12H),3.88-3.65(m,1H),3.23-3.16(m,4H),2.36(宽s,1H)；
实施例29：1,3-双(萘-1-基硫基)丙-2-醇丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001061
在250mL圆底烧瓶中，将1,3-双(萘-1-基硫基)丙-2-醇(5.896g，0.01559mol)溶解在52mL二氯甲烷中，然后加入三乙胺(7.943g，0.07795mol)。然后将溶液冷却至室温0℃并滴加丙烯酰氯(4.325g，0.07795mol)。然后让反应物温热至室温并搅拌16小时。用水淬灭反应。水层用50mL DCM洗涤2次。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×1MHCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至100％的二氯甲烷/己烷纯化。1H NMR(80MHz,CDCl3)8.42-8.29(m,2H),7.771-7.26(m,12H),6.82-5.20(m,2H),5.75-5.28(m,2h),3.50–3.42(m,4H)；
实施例30：1-溴-3-(苯硫基)丙-2-醇的合成
Figure BDA0003658954460001062
向50mL圆底烧瓶中加入20mL二氯甲烷和5mL水，然后加入苯硫酚(2.528g，0.02294mol)。然后将溶液冷却至0℃并滴加三乙胺(2.321g，0.02294mol)以控制放热。然后向反应混合物中滴加1,3-二溴丙-2-醇(5g，0.02294mol)以控制放热。然后让反应物在室温下反应3天。加入更多的水淬灭反应。水层用30mL DCM洗涤2次。合并有机层并用1×1M HCl、1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至100％的DCM/己烷纯化。收率4.134g(0.01673mol,73％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.44(m,5H),4.08-3.78(m,1H),3.62-3.54(m,2H)3.18-3.06(m,2H),2.34(宽s,1H)；
实施例31：1-((4-溴苯基)硫基)-3-(苯硫基)丙-2-醇的合成
Figure BDA0003658954460001071
向100mL二颈圆底烧瓶中加入25mL二氯甲烷和5mL水，然后加入4-溴苯硫酚(3.479g，0.01840mol)。然后将溶液冷却至0℃并滴加三乙胺(1.862g，0.01840mol)以控制放热。然后加入1-溴-3-(苯硫基)丙-2-醇(4.134g，0.01673mol)并然后让反应物在室温下反应3.5小时。加入另外0.5当量的4-溴苯硫酚和1当量的三乙胺并再反应16小时。加入更多的水淬灭反应。水层用30mL DCM洗涤2次。合并有机层并用1×1M HCl、1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用50至100％的DCM/己烷纯化。收率4.717g(0.01324mol,79.1％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.59-7.26(m,9H),4.09-3.78(m,1H),3.45-2.98(m,4H),2.29(宽s,1H)；
实施例32：2-((((1-((4-溴苯基)硫基)-3-(苯硫基)丙-2-基)氧基)羰基)氨基)乙醇丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001072
在二颈50mL圆底烧瓶中，将1-((4-溴苯基)硫基)-3-(苯硫基)丙-2-醇(2.359g，0.006637mol)溶解在35mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入丙烯酸2-异氰酸基乙酯(2.809g，0.01991mol)。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)(0.003g，0.000006368mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。用100mL EtAc稀释反应物。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至20％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.166g(0.006378mol,96％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.44-7.140(m,9H),6.10(s,1H),6.77-5.77(m,7H),5.11-4.88(m,1H),4.24-4.08(m,2H),3.52-3.17(m,6H)
实施例33：2-甲基-2-(((4-(甲硫基)苯氧基)羰基)氨基)丙-1,3-二醇二丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001081
在二颈50mL圆底烧瓶中，将4-(甲硫基)苯酚(12g，0.0856mol)溶解在35mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入2-异氰酸基-2-甲基丙-1,3-二醇二丙烯酸酯(21.5g，0.08987mol)。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)(0.060g)，并将反应于60℃下搅拌16小时。
实施例34：2-甲基-2-((((3-(甲硫基)苯基)氨基甲酰)氧基)甲基)丙-1,3-二醇双(2-甲基丙烯酸酯)的合成
Figure BDA0003658954460001082
在二颈100mL圆底烧瓶中，将2-(羟甲基)-2-甲基丙-1,3-二醇双(2-甲基丙烯酸酯)(3.031g，0.01169mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后向溶液中加入(3-异氰酸基苯基)(甲基)硫烷(2.028g，0.01228mol)。然后将溶液加热至60℃，加入2-乙基己酸锡(II)(0.005g，0.00001228mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。用100mL EtAc稀释反应物。合并有机层并用1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至100％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.452g(0.08134mol,69.6％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.39-6.78(m,4H),6.13-6.10(m,2H),5.61-5.57(m,1H),4.41-4.14(s,6H),2.47(s,3H),1.96(s,6H),1.11(s,3H)；
实施例35：2-((((1,3-双(苯硫基)丙-2-基)氧基)羰基)氨基)乙醇甲基丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001091
在250mL圆底烧瓶中，将1,3-双(苯硫基)丙-2-醇(6.820g，0.02294mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后加入甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(11.687g，0.1147mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.004g，0.00002467mol)，并将反应于60℃下搅拌16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用50mL EtAc洗涤3次。合并有机层并用1×1M HCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至20％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.593g(0.008325mol,33.7％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.45-7.14(m 10H),6.14-6.09(m,1H),5.63-5.55(m,1H),6.41-5.56(m,2H),5.29-5.10(m,2h),4.25-4.10(m,2H),3.44-3.23m,2H),1.94(s,3H)；LC/MS[M]+Na 454.1
实施例36：2-((((1-([1,1'-联苯]-2-基氧基)-3-([1,1'-联苯]-4-基氧基)丙-2-基)氧基)羰基)氨基)乙醇甲基丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001092
在50mL圆底烧瓶中，将1-([1,1'-联苯]-2-基氧基)-3-([1,1'-联苯]-4-基氧基)丙-2-醇(3g，0.00757mol)溶解在10mL乙酸乙酯中，然后加入甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(1.27g，0.00794mol)。向溶液中加入N-亚硝基-1,3-二甲基硫脲(1滴)，并将反应于室温下搅拌16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤3次。合并有机层并用1×1M HCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。
实施例37：[1,1'-联苯]-2-基甲基丙烯酸酯的纯化
Figure BDA0003658954460001101
化合物通过反相色谱法用C-18柱、0至100％的乙腈0.1％TFA/水、0.1％TFA纯化。收率16.362g 1H NMR(80MHz,CDCl3)7.66-7.25(m 9H),6.63-5.77(m,3H),5.24(s,2H)；LC/MS[M]+Na 261.1
实施例38：1,3-双(三苯甲硫基)丙-2-醇的合成
Figure BDA0003658954460001102
向100ml圆底烧瓶中加入25mL乙酸乙酯和10mL水，然后加入三苯基甲硫醇(10g，0.03579mol)。然后将溶液冷却至0℃并滴加三乙胺(8.682g，0.0852mol)以控制放热。然后向反应混合物中滴加1,3-二溴丙-2-醇(3.714g，0.017044mol)以控制放热。然后让反应物在室温下反应16小时。用水、1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用50mL乙酸乙酯洗涤3次。合并有机层并用1×1M HCl、1×饱和碳酸氢钠、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至55％的二氯甲烷/己烷纯化。收率4.58g(0.00752mol,44.1％)；LC/MS[M]+Na 631.3
实施例39：2-((((1,3-双(三苯甲硫基)丙-2-基)氧基)羰基)氨基)乙基甲基丙烯酸酯的合成
Figure BDA0003658954460001103
在50mL圆底烧瓶中，将1,3-双(三苯甲硫基)丙-2-醇(4.58g，0.007522mol)溶解在20mL乙酸乙酯中，然后加入甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯(1.284g，0.008274mol)。然后将溶液加热至60℃，加入1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(0.001g，0.000008274)，并将反应于60℃下搅拌16小时。16小时后，反应仅完成1/3，故加入另外2当量的甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和0.1％的DBU。加入8小时后，加入0.003mL 2-乙基己酸锡(II)并在60℃下反应16小时。用1×饱和碳酸氢钠淬灭反应。水层用20mL EtAc洗涤3次。合并有机层并用1×1MHCl、1×水、1×饱和氯化钠溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并浓缩。粗反应混合物通过硅胶柱色谱法用0至25％的乙酸乙酯/己烷纯化。收率3.172g(0.00415mol,55.2％)；1H NMR(80MHz,CDCl3)7.36-7.15(m 30H),6.10-6.07(m,1H),5.55-5.50(m,1H),4.34-4.08(m,2H),3.53-3.32(m,2H),1.91(s,3H)；LC/MS[M]+Na 786.2
虽然在本文中示出和描述了优选的实施方案，但是这样的实施方案仅通过实例的方式提供，并且不意图以其他方式限制本公开的范围。在实践本公开时，可采用所描述的实施方案的多种替代方案。
在本文中引用了许多专利和非专利出版物，以便描述本公开所属领域的技术水平。这些出版物中的每一个的完整公开内容通过引用并入本文。
虽然在本文中描述和/或例示了某些实施方案，但是根据本公开，多种其他实施方案对于本领域技术人员将是明显的。因此，本公开不限于所描述和/或例示的特定实施方案，而是能够在不偏离所附权利要求的范围和精神的情况下进行相当大的变化和修改。

Claims (15)

1.一种式I的化合物：
Figure FDA0003658954450000011
其中在式I中：
Alk为任选被取代的C1-12烷基核；
Ar为任选被取代的芳基取代基；
在每次独立出现时，R为氢或取代基，所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、三甲基硅烷基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、-ORa、-SRa、-OC(O)-Ra、-N(Ra)2、-C(O)Ra、-C(O)ORa、-C(O)SRa、-SC(O)Ra、-OC(O)ORa、-OC(O)N(Ra)2、-C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(O)ORa、-N(Ra)C(O)Ra、-N(Ra)C(O)N(Ra)2、-N(Ra)C(NRa)N(Ra)2、-N(Ra)S(O)tRa、-S(O)tRa、-S(O)tORa、-S(O)tN(Ra)2、-S(O)tN(Ra)C(O)Ra、-O(O)P(ORa)2和-O(S)P(ORa)2；
m为1至8的整数；
n在每次出现时独立地为0至5的整数；
t为1或2；
每一个Ra独立地选自氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基和任选被取代的杂芳基烷基；和
其中所述式I的化合物包含至少一个R取代基，所述R取代基包含至少一个可聚合或可交联基团。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-C1-10烷基-、-O-C1-10烷基-、-C1-10烯基-、-O-C1-10烯基-、-C1-10环烯基-、-O-C1-10环烯基-、-C1-10炔基-、-O-C1-10炔基-、-C1-10芳基-、-O-C1-10-、-芳基-、-O-、-S-、-S(O)w-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-OC(O)O-、-N(Rb)-、-C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)-、-OC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)O-、-SC(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(O)S-、-N(Rb)C(O)N(Rb)-、-N(Rb)C(NRb)N(Rb)-、-N(Rb)S(O)w-、-S(O)wN(Rb)-、-S(O)wO-、-OS(O)w-、-OS(O)wO-、-O(O)P(ORb)O-、(O)P(O-)3、-O(S)P(ORb)O-和(S)P(O-)3，
其中w为1或2，并且Rb独立地为氢、任选被取代的烷基或任选被取代的芳基。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的连接基团：-(CH2)p-、1,2二取代苯基、1,3二取代苯基、1,4二取代苯基、二取代缩水甘油基、三取代缩水甘油基、-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-S(O)2-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-OC(O)NH-、-NHC(O)O-、-SC(O)NH-、-NHC(O)S-、-NHC(O)NH-、-NHC(NH)NH-、-NHS(O)2-、-S(O)2NH-、-S(O)2O-、-OS(O)2-、-OS(O)O-、(O)P(O-)3和(S)P(O-)3，其中p为1至12的整数。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：氢、任选被取代的烷基、任选被取代的杂烷基、任选被取代的烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的环烷基、任选被取代的杂环烷基、任选被取代的芳基、任选被取代的芳基烷基、任选被取代的杂芳基、任选被取代的杂芳基烷基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的碳酸酯、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基和三甲基硅烷基，或
其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：烯基、环烯基、任选被取代的芳基和任选被取代的杂芳基，或
其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的乙烯基、任选被取代的烯丙基、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基和任选被取代的烯丙基，或
其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，或
其中所述取代基包含一个或多个选自以下的末端基团：任选被取代的硫代苯基、任选被取代的硫代吡喃基、任选被取代的噻吩并硫代苯基和任选被取代的苯并硫代苯基。
5.根据权利要求1所述的化合物，其中所述可聚合或可交联基团选自任选被取代的烯基、任选被取代的环烯基、任选被取代的炔基、任选被取代的丙烯酸酯、任选被取代的甲基丙烯酸酯、任选被取代的苯乙烯、任选被取代的环氧化物、任选被取代的环硫乙烷、任选被取代的缩水甘油基、任选被取代的内酯、任选被取代的内酰胺和任选被取代的碳酸酯，或
其中所述可聚合或可交联基团选自乙烯基、烯丙基、环氧化物、环硫乙烷、缩水甘油基、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的化合物，其中Alk选自被取代的甲烷、被取代的乙烷、被取代的丙烷和被取代的丁烷。
7.根据权利要求1所述的化合物，其中Ar选自被取代的苯基、被取代的苯基、被取代的萘基、被取代的蒽基、被取代的菲基、被取代的非那烯基、被取代的并四苯基、被取代的
Figure FDA0003658954450000031
基、被取代的三亚苯基和被取代的芘基。
8.根据权利要求1所述的化合物，其中Ar为1,2-取代苯基、1,3-取代苯基或1,4-取代苯基。
9.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：-Me、-OMe、-OPh、-SMe、-SPh、-F、-Cl、-Br和-I。
10.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure FDA0003658954450000041
11.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure FDA0003658954450000042
Figure FDA0003658954450000043
12.根据权利要求1所述的化合物，其中所述取代基包含一个或多个选自以下的基团：
Figure FDA0003658954450000044
Figure FDA0003658954450000045
13.根据权利要求1所述的化合物，其中所述式I的化合物包含一个或多个选自以下的基团：
Figure FDA0003658954450000051
Figure FDA0003658954450000052
14.一种用于写入体布拉格光栅的记录材料，所述材料包含树脂混合物，所述树脂混合物包含第一聚合物前体，所述第一聚合物前体包含根据权利要求1所述的化合物，其中所述第一聚合物前体被部分地或完全地聚合或交联。
15.一种记录在根据权利要求14所述的记录材料上的体布拉格光栅，其中所述光栅通过等于或大于1的Q参数来表征，其中
Figure FDA0003658954450000061
并且其中λ0为记录波长，d为所述记录材料的厚度，n0为所述记录材料的折射率，且Λ为光栅常数。
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