CN1993445A - 光致变色材料 - Google Patents
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Abstract
本文公开的各种非限制性实施方案涉及包含(a)至少一种开环环状单体和(b)光致变色引发剂的反应产物的光致变色材料。其它非限制性实施方案涉及由通式(I)表示的光致变色材料，其中S′包含本文所述的该至少一种开环的环状单体。其它非限制性实施方案涉及光致变色组合物、光学元件、和使用本文公开的光致变色材料抑制聚合物材料中光致变色材料的迁移的方法。还公开了此类光致变色材料、组合物和光学元件的制造方法。
Description
背景
本文公开的各种非限制性实施方案总体上涉及具有与其键接的至少一个柔性链段的材料，更具体来说涉及包含与其键接的至少一个开环环状单体的光致变色材料。其它非限制性实施方案涉及包括所公开的光致变色材料的光致变色组合物和光学元件，例如但不限于眼科透镜。
可以将光致变色材料引入聚合物材料中以赋予该聚合物材料所需的光学性质。例如，已经成功地将光致变色材料引入到用来形成眼科透镜的聚合物材料，以及引入到施加到该眼科透镜上的聚合物涂层。典型地，将该光致变色材料引入其中的聚合物材料较软，因此，对机械损坏例如磨损和刮擦敏感。因为某些制品例如眼科透镜对此类破坏敏感通常是不希望的，所以经常将一个或多个“硬涂层”施加到该制品的表面以尤其增强它们的耐磨性。例如，通常将硬涂层施加到由“软”聚合物材料形成的眼科透镜的表面上以增强它们的耐磨性。
然而，已经观察到，在一定条件下，光致变色材料具有从它们被引入其中的软聚合物材料迁移到这些其它的硬涂层中的倾向。因为光致变色材料的光致变色性能(即，该光致变色材料的着色(或激活)和褪色速率)受该光致变色材料周围的局部环境影响，所以迁移可能使光致变色性能恶化。一般而言，对于有机光致变色材料来说，发生着色或褪色所需要的时间往往随该光致变色材料周围的局部环境的硬度增加而增加。因此，当光致变色材料从较软或较柔韧的环境迁移到较硬或较刚性的环境时该材料的光致变色的性能可能恶化。因此，迁移可能导致光致变色材料的应用性、以及它被引入其中的涂层或制品的应用性降低。
降低聚合物材料中的光致变色材料的迁移的一个方法是将该光致变色材料与该聚合物材料键接。例如，已经公开了可以聚合进入聚合物材料的含较短有机链段的光致变色材料。此类光致变色材料在该聚合物材料中具有降低的迁移倾向，这归因于该光致变色材料与该聚合物材料键接而提供的物理约束。然而，与类似的不与该聚合物材料键接的光致变色材料相比，使用此类短的有机链段将该光致变色材料键接到该聚合物材料可能具有使该光致变色材料的着色和褪色速率减缓的效应。此外，对于一些光致变色材料来说，优选的是让该短有机链段位于远离该光致变色材料的“活性”部分的位置，“活性”部分即光致变色材料中当暴露在光化辐射下时经历从一种状态到另一种状态的可逆转变的那一部分。即，对于一些光致变色材料来说，如果该链段与光致变色材料的该活性部分靠得太近的话，光致变色材料发生转变的能力可能受到妨碍。因此，材料的光致变色性能可能削弱。
改进光致变色材料褪色速率的其它方法集中于在光致变色材料周围产生较“软”环境，使得该材料的光致变色性能较不受该光致变色材料被引入其中的聚合物材料的硬度影响，而不是降低迁移。例如，已经公开了此种光致变色材料，它们是光致变色结构部分和至少一个侧挂低聚物基团的加合物。然而，因为此类光致变色材料通常不与它们被引入其中的聚合物材料键接，所以如果该光致变色材料不与该聚合物材料相容的话，可能发生相分离。即，该光致变色材料可能与该聚合物材料分离，这可能导致不希望的性能，例如起雾和起霜，这可能限制该材料在许多其中透明性是重要的应用中的应用性。
因此，开发可以引入各种聚合物材料的既具有降低的迁移倾向又有有利的着色和/或褪色速率的光致变色材料将是有利的。
发明概要
本文公开的各种非限制性实施方案涉及光致变色材料。例如，一个非限制性实施方案提供光致变色材料，该光致变色材料包含(a)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(b)光致变色引发剂的反应产物。
另一个非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
其中(a)PC是光致变色基团；(b)n是选自1到8的整数；和(c)每个S′每次出现时独立地选自由以下通式表示的基团：
其中，(1)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；(2)‘a’是每次出现时独立地选自1到500的整数；(3)R1是每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；(4)R2每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料；和(5)b是每次出现时独立地选自1到20的整数。
另一个非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
其中，(a)Y选自C和N；(b)A选自萘并、苯并、菲并、荧蒽并(fluorantheno)、antheno、喹啉并、噻吩并、呋喃并、吲哚并、二氢吲哚并、茚并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并、茚并萘并、杂环稠合萘并和杂环稠合苯并；(c)n′是选自0到8的整数，条件是如果n′是0，则B和B′中至少一个包含基S′；(d)S′由以下通式表示：
其中：(1)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；(2)a是每次出现时独立地选自1到500的整数；(3)R1是每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；(4)R2每次出现时独立地选自氢和下述有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合；(5)b是每次出现时独立地选自1到20的整数；和(e)B和B′独立地选自：(1)基团S′；(2)单-R17-取代的苯基，其中R17由以下通式中的一个表示：-G[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J和-[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J，其中-G选自-C(O)-和-CH2-，J选自C1-C12烷氧基和可聚合的基团；q、r和s各自是0和50之间的数值，且q、r和s的总和为2到50；(3)未取代的，单、二或三取代的芳基；(4)9-久洛里定基，未取代的、单或二取代的杂芳族基，该杂芳族基选自吡啶基呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并吡啶基、二氢吲哚基和芴基，(3)和(4)中的每个芳基和杂芳族取代基独立地选自：(i)羟基，(ii)基团-C(O)R18，其中R18选自-OR19、-N(R20)R21、哌啶子基和吗啉代，其中R19选自烯丙基、C1-C6烷基、苯基、单(C1-C6)烷基取代的苯基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基和C1-C6卤代烷基；R20和R21各自选自C1-C6烷基、C5-C7环烷基、苯基、单取代的苯基和二取代的苯基，该苯基取代基选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，和所述卤取代基选自氯和氟；(iii)芳基、单(C1-C12)烷氧基芳基、二(C1-C12)烷氧基芳基、单(C1-C12)烷基芳基、二(C1-C12)烷基芳基、卤代芳基、C3-C7环烷基芳基、C3-C7环烷基、C3-C7环烷氧基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷氧基、芳基(C1-C12)烷基、芳基(C1-C12)烷氧基、芳氧基、芳氧基(C1-C12)烷基、芳氧基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基、氨基、单(C1-C12)烷基氨基、二(C1-C12)烷基氨基、二芳基氨基、哌嗪基、N-(C1-C12)烷基哌嗪基、N-芳基哌嗪基、氮丙啶基、二氢吲哚并、哌啶子基、吗啉代、硫代吗啉代、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、吡咯烷基、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基、单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和卤素；(5)选自吡唑基、咪唑基、吡唑啉基、咪唑啉基、吡咯啉基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩嗪基和吖啶基的未取代或单取代的基团，所述取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、苯基和卤素；(6)单取代的苯基，所述苯基具有位于对位的取代基，其中该取代基选自-(CH2)t-和-O-(CH2)t-，其中t是选自1、2、3、4、5和6的整数，该取代基与另一种光致变色材料上的芳基连接；(7)由以下通式中的一个表示的基团：
其中每个通式中的K独立地选自亚甲基和氧，每个通式中的M独立地选自氧和取代的氮，条件是当M是取代的氮时，K是亚甲基；该取代的氮的取代基选自氢、C1-C12烷基和C1-C12酰基；每个R22在每个通式中每次出现时独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、羟基和卤素；每个通式中的R23和R24各自独立地选自氢和C1-C12烷基；u是选自0、1和2的整数；(8)C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷基，单(C1-C12)烷氧基(C3-C7)环烷基、单(C1-C12)烷基(C3-C7)环烷基、卤代(C3-C7)环烷基、和C4-C12双环烷基，条件是B和B′都不选自选自(8)；和(9)由以下通式表示的基团：
其中R25选自氢和C1-C12烷基，R26是选自萘基、苯基、呋喃基和噻吩基的未取代的、单或二取代的基团，其中该取代基独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基和卤素；或(10)B和B′一同形成芴-9-叉基、单或二取代的芴-9-叉基或选自饱和C3-C12螺单环烃环、饱和C7-C12螺二环烃环或饱和C7-C12螺三环烃环的螺环基，条件是所述螺环基不是降冰片叉基或二环[3.3.1]9-壬叉基，所述芴-9-叉基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、卤素或基团S′。
另一个非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
其中：
(a)R34和R35独立地选自：(1)基团S′，其中S′由以下通式表示：
其中：(A)L包含至少一个选自以下基团的基团：C1-C10烷氧基、C1-C10烷氨基、C1-C10烷硫基、C2-C20β-氧聚(乙氧基)、C3-C30β-氧聚(丙氧基)、C4-C40β-氧聚(丁氧基)、C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、C2-C20β-硫聚(乙氧基)、C3-C30β-硫聚(丙氧基)、C4-C40β-硫聚(丁氧基)、芳基C1-C10烷氧基、芳基C1-C10烷氨基、芳基C1-C10烷硫基、芳基C2-C20β-氧聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氧聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氧聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-硫聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-硫聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-硫聚(丁氧基)、杂环C1-C10烷氧基、杂环C1-C10烷氨基、杂环C1-C10烷硫基、杂环C2-C20β-氧聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氧聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氧聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-硫聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-硫聚(丙氧基)和杂环C4-C40β-硫聚(丁氧基)；(B)‘a’是每次出现时独立地选自1到500的整数；(C)R1每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；(D)R2每次出现时独立地选自氢和下述有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合；(E)b是每次出现时独立地选自1到20的整数；和(2)氢、羟基、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、烯丙基、苯基、单取代的苯基、苄基、单取代的苄基、氯、氟、基团-C(O)R40，其中R40是羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、苯基、单取代的苯基、氨基、单(C1-C6)烷基氨基或二(C1-C6)烷基氨；或(3)R34和R35各自是基团-OR41，其中R41是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基、-(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基、C1-C6氯代烷基、C1-C6氟代烷基、烯丙基、基团-CH(R42)R43，其中R42是氢或C1-C3烷基和R43是CN、CF3或COOR44和R44是氢或C1-C3烷基；或R41是基团-C(O)R45，其中R45是氢、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、未取代的、单或二取代的芳基苯基或萘基、苯氧基、单或二(C1-C6)烷基取代的苯氧基、单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯氧基、氨基、单(C1-C6)烷基氨基、二(C1-C6)烷基氨基、苯基氨基、单或二(C1-C6)烷基取代的苯基氨基、或单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯基氨基，所述苯基、苄基和芳基取代基中的每一个是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；或(4)R34和R35一同形成氧基、含3到6个碳原子的螺碳环或含1或2个氧原子和包括螺碳原子在内3到6个碳原子的螺杂环基，所述螺碳环和螺杂环基与0、1或2个苯环稠合；(b)y和y′是独立地选自0到可利用的位置的总数的整数；(c)每个R36和R37独立地选自：基团S′、氢、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、苯基、单取代的苯基、二取代的苯基和基团-OR50和-OC(O)R50，其中R50是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)-烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基或单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基，且所述苯基取代基是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；(e)B和B′如上所述；条件是该光致变色材料包含至少一个基团S′。
其它非限制性实施方案涉及包含上述光致变色材料的光致变色组合物和光学元件以及它们的制造方法。一个特定非限制性实施方案提供光致变色组合物，该光致变色组合物包含：(a)聚合物材料；和(b)与该聚合物材料的至少一部分键接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含：(1)光致变色基团，和(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量；和其中该光致变色材料当与该聚合物材料键接时具有的T1/2值不比相应不存在包含多个开环环状单体的残基的链段的光致变色材料的T1/2值大。
又一个非限制性实施方案提供抑制聚合物材料中光致变色材料的迁移的方法，该方法包括将该光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分键接，其中该光致变色材料包含：(1)光致变色基团，和(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量。
另一个非限制性实施方案提供光致变色材料的制造方法，该方法包括：用光致变色引发剂引发选自环状酯、环状碳酸酯、环醚和环状硅氧烷的至少一种开环环状单体的开环，该光致变色引发剂包含适于引发至少一种开环环状单体的开环的至少一个官能团，该至少一个官能团选自醇、胺、羧酸、硅醇、硫醇和它们的结合物、盐和配合物。
附图的几个视图的简述
当和附图一起阅读时，本文公开的各种非限制性实施方案将更好地得到理解：其中：
图1和4-6是根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料的各种制备路线的示意图；
图2和3是可以和本文公开的各种非限制性实施方案结合使用的光致变色引发剂的各种制备路线的示意图；
图7(a)-7(c)描述了根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料。
详细描述
当用于本说明书和所附权利要求书时，冠词“一”、“一种”、和“该”包括多个指示物，除非清楚和明确地限于一个指示物。
此外，对于本说明书的目的来说，除非另有说明，所有在说明书中用来表示成分数量、反应条件等和其它性能或参数的数值在所有情况下应理解为由术语“大约”修饰。因此，除非另有说明，应该理解以下说明书和所附权利要求书中给出的数字参数是近似值。至少，且不是企图限制等同原则在权利要求的范围上的应用，数字参数应该至少根据所记录的有效数字的个数且通过应用普通的舍入技术来解释。
另外，虽然如上所述限定本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但是实施例部分中给出的数值是尽可能精确报道的。然而，应当理解，这些数值固有地含有由测量设备和/或测量技术引起的某些误差。
如早先所论述，经常将光致变色材料引入聚合物材料中以赋予该聚合物材料或由其制造的制品所需的光学性能。另外，如上所讨论，光致变色性能(即，光致变色材料的着色和褪色速率)可能受该光致变色材料周围的环境影响。因此，当有机光致变色材料从较“软”或“柔韧”的环境迁移到较“硬”或“刚”性的环境时，该材料的光致变色性能可能受到损害。虽然，将光致变色材料键接到聚合物材料可以帮助降低迁移，但是先前这样做的尝试普遍导致该光致变色材料的光致变色性能比未迁移、未键接的光致变色材料的光致变色性能低。
虽然不在此进行限制，刚性或硬性聚合物往往具有比室温(例如23℃)高的玻璃化转变温度；而玻璃化转变温度小于室温的聚合物往往是软且柔韧的。本领域技术人员应理解，通过选择合适的刚性和/或柔韧性聚合物链段，可以制备具有所需硬度或软度的聚合物。刚性聚合物链段是这样的链段，其往往形成硬的且在断裂之前经历很少塑性形变的聚合物材料。柔韧性聚合物链段是这样的链段，其往往形成柔韧的且能够塑性形变而不会断裂的聚合物材料。例如，通过选择组分(例如异氰酸酯和多元醇)形成合适的链段类型的制备脲烷材料的方法是本领域技术人员已知的。例如参见美国专利6,187,444第3栏第49行到第4栏第46行中对硬和软链段的讨论，该公开内容特别在此引入作为参考。
如本文下面所论述，发明人已观察到，将根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料键接到聚合物材料时，该光致变色材料与类似的没有键接到该聚合物材料的常规光致变色材料相比，发生迁移的倾向可以得到降低。另外，已经注意到，甚至当键接到该聚合物材料时，根据本文所公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料的光致变色性能可以与类似的没有键接到该聚合物材料的常规光致变色材料的光致变色性能相当或更好。
现将论述根据本发明各种非限制性实施方案的光致变色材料。本文所使用的术语“光致变色”是指对至少可见辐射具有吸收谱，其至少响应光化辐射而变化。另外，本文所使用的术语“光致变色材料”是指适合于显示光致变色性能，即适合于对至少可见辐射具有吸收谱的任何物质，其至少响应光化辐射而变化。因此，本文所使用的术语“光致变色材料”包括有机光致变色材料、无机光致变色材料和它们的结合。本文所使用的术语“有机光致变色材料”是指有机材料，例如但不限于，光致变色基团，以及聚合物、预聚物、单体和包含至少一个光致变色基团的其它化合物。本文所使用的术语“光致变色基团”是指包含至少一个光致变色结构部分的有机光致变色实体，并且其可以包含与其连接或稠合的其它有机基团或化合物(例如，官能团，和/或脂族、脂环族、芳族和杂环基团和化合物等)。本文所使用的术语“光致变色结构部分”是指光致变色基团在暴露于光化辐射下可以经历从一种状态到另一种状态的可逆转变的那一部分(即，早先论述的光致变色材料的“活性部分”)。本文所使用的术语“连接”是指以共价键方式键接。另外，本文所使用的术语“稠合”是指至少在两个位置以共价键方式键接。
另外，本文所使用的术语“预聚物”或“预聚物材料”是指部分聚合的材料，包括但不限于低聚合和部分聚合的材料。本文所使用的术语“聚合物”和“聚合物材料”是指均聚物和共聚物(例如嵌段共聚物、无规共聚物和交替共聚物)，以及它们的共混物和其它结合。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的光致变色基团的非限制性实例包括光致变色的吡喃、光致变色的嗪和光致变色的俘精酸酐。可以用于本文的光致变色的吡喃的非限制性实例包括苯并吡喃；萘并吡喃，例如萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃；茚并萘并吡喃，例如美国专利号5,645,767第2栏第16行到第12栏第57行公开的那些；杂环稠合萘并吡喃，例如美国专利号5,723,072第2栏第27行到第15栏第55行；美国专利号5,698,141第2栏第11行到第19栏第45行；美国专利号6,153,126第2栏第26行到第8栏第60行和美国专利号6,022,497第2栏第21行到第11栏第46行公开的那些，这些公开内容特别在此引入作为参考；螺-9-芴并[1，2-b]吡喃；菲并吡喃；喹啉并吡喃；荧蒽并吡喃(fluoroanthenopyrans)；和螺吡喃，例如螺(苯并二氢吲哚)萘并吡喃、螺(二氢吲哚)苯并吡喃、螺(二氢吲哚)萘并吡喃和螺(二氢吲哚)吡喃。萘并吡喃的更具体的非限制性实例在美国专利号5,658,501第1栏第64行到第13栏笫17行中进行了描述，该公开内容特别在此引入作为参考。螺(二氢吲哚)吡喃也在教科书Techniques in Chemistry，Volume III，“Photochromism”，Chapter3，Glenn H.Brown，Editor，John Wiley and Sons，Inc.，New York，1971中进行了描述，该公开内容也特别在此引入作为参考。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的光致变色的嗪的非限制性实例包括苯并嗪；萘并嗪；和螺嗪，例如螺(二氢吲哚)萘并嗪、螺(二氢吲哚)吡啶并苯并嗪、螺(苯并二氢吲哚)吡啶并苯并嗪、螺(苯并二氢吲哚)萘并嗪、螺(二氢吲哚)苯并恶嗪、螺(二氢吲哚)荧蒽并嗪和螺(二氢吲哚)喹啉并嗪。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的热可逆的光致变色俘精酸酐或俘精酰亚胺(fulgimides)的非限制性实例包括在美国专利号4,685,783第1栏第57行到第5栏第27行中公开的那些俘精酸酐和俘精酰亚胺，该文献的公开内容特别在此引入作为参考，和任何上述光致变色材料的混合物。
本文提供的各种非限制性实施方案涉及包含以下物质的反应产物的光致变色材料：(a)至少一种开环环状单体，和(b)光致变色引发剂。本文所使用的术语“光致变色引发剂”是指包含至少一个适合于引发至少一种环状单体的开环的官能团的光致变色材料。如早先所论述，本文所使用的术语“光致变色材料”是指适合于表现出光致变色性能的任何物质。因此，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色引发剂可以是包含至少一个适合于引发开环反应的官能团的有机光致变色材料、无机光致变色材料或它们的结合。适合的非限制性有机光致变色材料包括光致变色基团，以及聚合物、预聚物、单体和包含至少一个光致变色基团的其它化合物。可以结合本文公开的这些和其它非限制性实施方案使用的光致变色基团的非限制性实例在上面进行了详细阐明。
本文所使用的术语“开环环状单体”是指具有环状结构的单体，该环状结构能够经历开环反应或开环聚合。本文所使用的术语“开环”和“开环反应”是指环状单体转化成其无环形式，典型地在与引发剂反应之后转化成无环形式。另外，本文所使用的术语“开环聚合”是指形成具有多个开环环状单体的链。本文所使用的术语“已开环环状单体”是指开环环状单体的无环形式。本文所使用的术语“开环环状单体的残基”是指在开环环状单体经历开环反应之后剩余的残基。本文所使用的术语“多个”是指至少两个。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的开环环状单体的实例包括，但没有限制，环状酯、环状碳酸酯、环醚和环状硅氧烷。
适合的环状酯的非限制性实例包括由以下通式表示的那些：
其中c和d是1到8的整数；每个碳单元(即每个(C)c和(C)d单元)的R3、R4、R5和R6独立地选自-H、-CH3、C2-C16烷基、C(CH3)2和HO-CH2-；e是0或1；D选自-0-或-0-C(O)-。或者，c是1；D是-C(R3′)(R4′)-；R3′和R4′可以与R3和R4一起形成稠合芳基、稠合杂环芳基或稠合环脂族基，如下所示。
适合的环状酯的具体的非限制性实例包括：ε-己内酯；叔丁基己内酯；ζ-庚内酯；δ-戊内酯；单烷基δ-戊内酯，例如但不限于单甲基、单乙基和单己基-δ-戊内酯；壬烷基、二烷基和三烷基-ε-己内酯，例如但不限于单甲基、单乙基、单己基、二甲基、二正丙基、二正己基、三甲基、三乙基和三正-ε-己内酯，5-壬基-氧杂环庚烷-2-酮，4，4，6-或4，6，6-三甲基-氧杂环庚烷-2-酮，5-羟甲基-氧杂环庚烷-2-酮；β-内酯，例如但不限于β-丙内酯、β-丁内酯；γ-内酯，例如但不限于γ-丁内酯和新戊内酯；二内酯，例如但不限于丙交酯、二丙交酯、乙交酯(例如，四甲基乙交酯)；和酮二烷酮，例如但不限于1，4-二烷-2-酮和1，5-二氧杂环庚烷-2-酮。
适合的环状碳酸酯的非限制性实例包括由以下通式表示的那些：
其中f和g是1到3的整数；每个碳单元(即，每个(C)f和(C)g单元)的R7、R8、R9和R10各自独立地选自-H、-CH3、C2-C16烷基、C(CH3)2、HO-CH2-、或-OC6H5；h是0或1；E是-0-。适合的环状碳酸酯的具体实例包括，但没有限制，碳酸亚乙酯、碳酸3-乙基-3-羟基甲基三亚甲基酯、碳酸亚丙酯、碳酸三亚甲基酯、三羟甲基丙烷一碳酸酯、碳酸4，6-二甲基-1，3-亚丙基酯、碳酸2，2-二甲基三亚甲基酯和1，2-二氧杂环庚烷-2-酮。
适合的环醚的非限制性实例包括由以下通式表示的那些：
其中‘i’是2到5的整数，每个R11可以相同或不同并可以选自氢；卤素，例如但不限于氟、氯、溴和碘；C1-C10烷基，例如但不限于线型或支化甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基；苯基，它可以是取代或未取代的；卤化C1-C10烷基，例如但不限于氯代甲基、溴代甲基、碘代甲基、二氯代甲基、2-氯代甲基和3-氯代甲基；和C1-C6羟烷基，例如羟甲基(即-CH2OH)。环醚的具体的非限制性实例包括，例如，环氧乙烷、1，2-环氧丙烷、表氯醇、表溴醇、1，2-环氧丁烷、2，3-环氧丁烷、氧化异丁烯、氧杂环丁烷、3-甲基氧杂环丁烷、3，3-二甲基氧杂环丁烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃、和四氢呋喃。
适合的环状硅氧烷的非限制性实例包括由以下通式表示的那些：
其中每个硅氧烷单元的R12和R13相同或不同并各自独立地选自C1-C8线型或支化烷基、芳基、芳基(C1-C6)烷基或(C1-C6)烷基芳基，和j是硅氧烷单元的数目且选自3到6。例如，虽然不在此进行限制，根据一个非限制性实施方案，R12和R13可以各自是甲基，j可以是3或4。这些环状硅氧烷的非限制性实例包括，但没有限制，六甲基环三硅氧烷(即，j＝3)和八甲基环化四硅氧烷(即j＝4)。
虽然不在此进行限制，根据本文公开的一个非限制性实施方案，光致变色材料包含以下物质的反应产物：(a)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体，和(b)光致变色引发剂。例如，虽然不在此进行限制，根据这一非限制性实施方案，该至少一种环状单体可以选自ε-己内酯和δ-戊内酯。
如上所述，开环环状单体的开环典型地涉及引发剂。本领域技术人员应该理解，引发剂的选择将部分地取决于所涉及的环状单体。例如，用于开环环状酯的适合的引发剂可以选自，但没有限制，醇、胺、羧酸、硫醇以及它们的结合物、盐和配合物。另外，一旦开环环状单体已经与合适的引发剂经历了开环反应，该已开环单体本身可以用来引发另一个开环环状单体的开环，该另一个开环环状单体又可以用来引发又一个开环环状单体的开环，依此类推，从而形成具有两个(或更多)已开环单体的链。换言之，可以发生多个开环环状单体的开环聚合。取决于所使用的开环环状单体，开环聚合可以引起均聚物或共聚物的形成。例如，均聚物可以通过将多个相同种类的开环环状单体开环聚合来形成。或者，共聚物可以如下形成：将多个开环环状单体开环聚合，这些开环环状单体中的至少一个与其余不同。
例如，虽然不在此进行限制，如图1中示意性描述，开环环状单体(通常表示为图1中的10)可以通过让该开环环状单体与光致变色引发剂(通常表示为12)起反应而开环，从而形成根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(通常表示为14)。如图1所示，该开环环状单体是如上所述其中e是0的环状酯。另外，如图1所述，光致变色引发剂12包含至少一个适合于引发开环反应的官能团(即，如图1所示的羟基(-OH))。虽然没有要求，依照图1进一步所述，光致变色材料14可以是一个或多个附加的开环环状单体(通常表示为16)的光致变色引发剂，该附加的开环环状单体可以与环状单体10相同或不同，以形成根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(通常表示为18)。虽然不在此进行限制，例如，在图1中，k可以是0到499的整数，光致变色材料18可以包含1到500个开环环状单体的残基，该开环环状单体中的每一个可以与其余的开环环状单体相同或不同。
如上所讨论，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以包含多个开环环状单体和至少一个光致变色引发剂的反应产物。此外，如上所讨论，开环环状单体可以相同或不同。例如，虽然不在此进行限制，根据一个非限制性实施方案，多个开环环状单体中的每个可以独立地选自ε-己内酯和δ-戊内酯。另外，根据这一非限制性实施方案，开环环状单体中的一种可以是ε-己内酯，另一种可以是δ-戊内酯。因此，根据这一非限制性实施方案，光致变色材料可以包含这样一种聚合物链段，它是ε-己内酯或δ-戊内酯的均聚物，或ε-己内酯和δ-戊内酯的共聚物(例如，无规、交替或嵌段共聚物)。
如早先所论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色引发剂包含至少一个适应于引发至少一种环状单体的开环的官能团并且可以适应于引发多个开环环状单体的开环聚合。适合于结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的官能团的实例包括，但没有限制，醇，胺，羧酸，硅醇、硫醇和它们的结合物、盐和配合物。根据一个非限制性实施方案，光致变色引发剂包含至少一个选自伯醇基仲醇基和它们的盐和配合物的官能团。然而，如上所讨论，官能团的选择将部分地取决于开环环状单体。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的光致变色引发剂的具体非限制性实例在下表1中给出。不言而喻的是，表1不是所有适合光致变色引发剂的穷尽清单并且仅是出于说明目的给出。本领域技术人员将会认可在本发明公开内容精神和范围之内的并且可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的各种其它光致变色引发剂和下列那些光致变色引发剂的修改。
表1
通过阅读本发明公开内容和实施例，本领域技术人员将容易地理解这些和其它非限制性光致变色引发剂的形成方法。例如，虽然不在此进行限制，可以用于制备光致变色引发剂例如1.18和1.84(上表1中所示)的2，2-双(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-羟基-[2H]-萘并[1，2-b]吡喃的一种形成方法可以参见美国专利号5,458,814第13栏第15-52行的实施例1，该实施例在此特别引入供参考。
形成可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的光致变色吡喃引发剂和光致变色嗪引发剂的一般反应路线分别在图2和3中给出。不言而喻的是图2和3中描述的一般反应流程不希望限制本文并且仅是用于说明目的。本领域技术人员将认可，除了图2和3中所示的一般反应路线以及它们的修改之外，其它方法可以用来形成适合的可以根据本文公开的各种非限制性实施方案使用的光致变色引发剂。
图2示意性描述了制备光致变色吡喃的一般反应路线，该光致变色吡喃包含至少一个适应于引发至少一种开环环状单体的开环的官能团。在图2中，4-氟代二苯甲酮(通常表示为图2中的220)可以在氮气下在无水溶剂二甲基亚砜(DMSO)中与有机基团反应形成通常表示为222的取代的酮，该有机基团包含至少一个适应于引发至少一种环状单体(“R14”)的开环的官能团。例如，虽然不在此进行限制，R14可以是线型或支化基团，该基团包含选自醇、胺、羧酸、硅醇、硫醇或它们的结合物、盐和配合物的官能团。本领域技术人员应理解的是，4-氟代二苯甲酮可以购买或通过本领域中已知的Friedel-Crafts方法制备。例如，参见出版物
Friedel-Crafts and Related Reactions，GeorgeA.Olah，Interscience Publishers，1964，第3卷，第XXXI章(Aromatic Ketone Synthesis)和Ishihara，Yugi等人的“Regioselective Friedel-Crafts Acylation of1，2，3，4-Tetrahydroquinoline and Related NitrogenHeterocycles：Effect on NH Protective Groups and RingSize”，J.Chem.Soc，Perkin Trans.1，第3401到3406页，1992，这些文献特别在此引入作为参考。此后，取代的酮222可以在适合的溶剂，例如但不限于无水四氢呋喃(THF)中与乙炔钠起反应形成相应的炔丙醇(通常表示为224)。炔丙醇224然后可以与羟基取代的A′基团(通常表示为226)偶合形成光致变色的吡喃引发剂(通常表示为228)。A′基团的适合的非限制性实例包括萘并、苯并、菲并、荧蒽并、antheno、喹啉并、茚并萘并、杂环稠合萘并和杂环稠合苯并。另外，如图2所述，任选地，A′基团可以被一个或多个R14基团(例如，m可以是0到可利用的位置的总数)取代，并且每个R14可以与其余的R14基团相同或不同。
图3示意性描述了制备光致变色嗪的一般反应路线，该光致变色嗪包含至少一个适应于引发至少一种开环环状单体的开环的官能团。在图3中，示出了一般的亚硝基化和偶合过程，其中在酸，例如但不限于乙酸的存在下羟基化的A″基团(通常表示为330)与亚硝酸钠起反应产生亚硝基取代的A″(通常表示为332)。A″基团的适合的非限制性实例包括萘并、苯并、菲并、荧蒽并、antheno、喹啉并、茚并稠合萘并、杂环稠合萘并和杂环稠合苯并。任选地，A″基团可以被一个或多个有机基团取代，该有机基团包含适应于引发开环反应的官能团(“R15”)。亚硝基取代的A″基团332然后与Fischer碱偶合(通常表示为334)，后者也可以包含一个或多个基团R15。偶合在溶剂，例如但不限于无水乙醇中进行，并且在回流条件下加热以产生光致变色的嗪引发剂(通常表示为336)。另外，在图3中，p和p′可以为0到该基团与其连接的分子上的可利用位置的总数，条件是存在至少一种适应于引发开环的官能团，并且每个R15基团可以与其余的R15基团相同或不同。
如早先所论述，一旦用合适的引发剂将开环环状单体打开，该已开环的单体可以用来将另一个开环环状单体的开环引发，诸如此类。因此，一旦光致变色引发剂将至少一个开环环状单体的开环引发，所得的光致变色材料可以用作又一个开环环状单体的光致变色引发剂。这样，可以形成包含至少一个聚合物链的光致变色材料，该聚合物链包含许多已开环环状单体，这些已开环环状单体可以相同或不同。因此，例如，上表1中列出的任何光致变色引发剂可以与一种或多种环状单体起反应形成适合于结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的其它光致变色引发剂。
此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以进一步与包含至少一个反应性基团的有机材料起反应，使得所得光致变色材料进一步包含含至少一个反应性基团的残基的有机材料。本文所使用的术语“反应性基团”是指在有或者没有催化剂的情况下能够与羟基起反应的任何基团。另外，本文所使用的术语“反应性基团的残基”是指在反应性基团已经发生反应之后剩余的基团。
适合的可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的包含至少一个反应性基团的有机材料的非限制性实例包括下表2中给出的那些。包含至少一个反应性基团的有机材料可以参加的反应的非限制性实例包括加成反应、消去反应、缩合反应、取代反应和聚合反应(例如，自由基聚合，阴离子聚合、阳离子聚合、开环聚合、缩聚、加成聚合和在Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，“Polymerization Processes”第21A卷，第305到428页中描述的那些聚合方法，该文献在此特别引入供参考)。其它具体的非限制性反应在下表2中给出。在至少一个反应性基团发生反应之后获得的该至少一个反应性基团的残基的非限制性实例也在下表2中示出。不言而喻的是，表2不是包含至少一个反应性基团的所有适合的有机材料、可能的反应和/或残基的穷尽清单，且表2仅是出于说明目的给出。本领域技术人员将会认可在本发明公开内容精神和范围之内的并且可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的包含至少一个反应性基团的各种其它有机材料、可能的反应和残基。
如上所讨论，在与包含至少一个反应性基团的有机材料反应之后，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料将进一步包含含至少一个反应性基团的残基的有机材料。根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以包含的至少一个反应性基团的残基的非限制性实例包括丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、环氧化物、酯、卤素、羟基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。本领域技术人员应理解，取决于光致变色材料的想要的用途、包含至少一个反应性基团的有机材料可以经选择使得包含该反应性基团的残基的有机材料可以进一步与其它材料或基团，例如但不限于聚合物、预聚物和单体材料起反应。或者，包含至少一个反应性基团的有机材料可以经选择使得包含该反应性基团的残基的有机材料在后续使用中基本上是非反应性的。
表2
| 包含反应性基团的有机材料 | 反应类型 | 反应性基团的残基 |
| 甲基-3，4-环氧基环己烷羧酸酯 | 酯交换 | 脂环族环氧化物 |
| 表氯醇 | 烷基化 | 缩水甘油醚 |
| 光气 | 光气化 | 氯甲酸酯 |
| 乙烯基氯甲酸酯 | 酰化 | 碳酸乙烯酯 |
| 烯丙基氯甲酸酯 | 酰化 | 碳酸烯丙酯 |
| 氯乙基乙烯基醚 | 烷基化 | 乙烯基醚 |
| 烯丙基溴 | 烷基化 | 烯丙基醚 |
| 4-乙烯基苄基氯 | 烷基化 | 苯乙烯基(苯乙烯) |
| 丙烯酰氯 | 酰化 | 丙烯酸酯 |
| 甲基丙烯酸酐 | 酰化 | 甲基丙烯酸酯 |
| 2-异氰酸酯根合乙基甲基丙烯酸酯 | 氨基甲酰化 | 甲基丙烯酸酯 |
| 异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷 | 氨基甲酰化 | 三甲氧基甲硅烷基 |
| ((氯甲基)苯乙基)甲基二甲氧基硅烷 | 烷基化 | 二甲氧基甲硅烷基 |
| 异佛尔酮二异氰酸酯 | 氨基甲酰化 | 异氰酸酯 |
| 3-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯 | 氨基甲酰化 | 异丙烯基苯基 |
| 2-溴乙基异氰酸酯 | 氨基甲酰化 | 卤素 |
| 苯基异氰酸酯 | 氨基甲酰化 | 苯基(芳基) |
| N-丁基溴 | 烷基化 | 丁基(烷基) |
例如，虽然不在此进行限制，如图4中示意性描述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(通常表示为440)可以进一步与包含反应性基团的有机材料(通常表示为442)起反应以形成包含有机材料的光致变色材料(通常表示为444)，该有机材料含至少一个反应性基团的残基。虽然不在此进行限制，如图4所示，包含至少一个反应性基团的有机材料442可以经选择使得所得的该至少一个反应性基团的残基基本上是非反应性的。例如，虽然不在此进行限制，有机材料442可以是包含至少一个反应性基团的聚合物或预聚物材料，并且该光致变色材料可以如下键接到该聚合物材料：让该聚合物或预聚物材料的反应性基团与该光致变色材料的羟基起反应。另外，虽然不在此进行限制，在图4中，k′可以为1到500。
或者，如上所讨论，根据其它非限制性实施方案，包含至少一个反应性基团的有机材料可以经选择使得所得的光致变色材料包含有机材料，该有机材料包含至少一个可以与一种或多种附加材料或基团进一步起反应的反应性基团的残基。例如，虽然不在此进行限制，如图5中示意性描述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(通常表示为550)可以进一步与包含两个反应性基团的有机材料(通常表示为552)起反应以形成包含有机材料的光致变色材料(通常表示为554)，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基和未反应的反应性基团。如图5所示，有机材料552是二异氰酸酯，所得的光致变色材料554包含有机材料，该有机材料包含异氰酸酯基的残基和未反应的异氰酸酯基。另外，虽然没有在图5中示出，未反应的异氰酸酯基可以进一步与一种或多种附加材料或基团起反应，例如形成聚合物链段或将该光致变色材料键接或连接到另一种材料，例如聚合物材料或表面。
本领域技术人员应理解的是，可以使用本文公开的光致变色材料与包含反应性基团的有机材料起反应和/或将反应性基团(或其它官能度)键接到根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料上的其它方法，并且提供上述实例仅是用于说明目的且没有在此进行限制的意图。例如，虽然不在此进行限制，如图6所示，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(通常表示为660)可以在卤化反应中与包含至少一个反应性基团的有机材料(例如亚硫酰二氯(SOCl2)，如图6所示)起反应形成包含有机材料的光致变色材料(通常表示为664)，该有机材料包含开环环状单体的残基，其中末端羟基被反应性基团取代(例如氯，如图6所示)。
因此，本文公开的一个具体的非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含(a)光致变色材料和(b)包含至少一个反应性基团的有机材料的反应产物，该光致变色材料是以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和(2)光致变色引发剂。如上所讨论，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该包含至少一个反应性基团的有机材料可以经选择，以例如提供具有所需官能度的光致变色材料或者以将该光致变色材料连接或键接到另一种基团或材料上。例如，根据这一非限制性实施方案，该包含至少一个反应性基团的有机材料可以经选择，使得在反应之后该光致变色组合物包含有机材料，该有机材料包含与该光致变色材料键接的反应性基团的残基，其中该残基选自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、环氧化物、酯、卤素、羟基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。
本文公开的其它非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
通式1
其中，PC是光致变色基；n是1到8的整数；和每个S′在每次出现时独立地选自由下式表示的基团：
通式2
其中，(1)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；(2)基团R1是已开环的环状单体，和(3)基团R2每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料。另外，在通式2中，‘a’是每次出现时独立地选自1到500的整数，b是每次出现时独立地选自1到20的整数。
如早先所论述，本文所使用的术语“光致变色基团”是指包含至少一个光致变色结构部分的有机实体，并且其可以包含与其连接或稠合的其它有机基团或化合物(例如，官能团，和/或脂族、脂环族、芳族和杂环基团和化合物等)。适合的光致变色基团的非限制性实例包括上面详细说明的那些光致变色基团。例如且没有限制，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色基团PC可以选自早先所论述的那些光致变色的吡喃，光致变色的嗪和光致变色的俘精酸酐。根据一个具体的非限制性实施方案，PC是选自苯并吡喃、萘并吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、荧蒽并吡喃和螺吡喃的光致变色的吡喃。根据另一个非限制性实施方案，PC是选自萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃、茚并萘并吡喃和杂环稠合萘并吡喃的萘并吡喃。根据又一个非限制性实施方案，PC是茚并萘并吡喃。
如早先所论述，限制聚合物材料中光致变色材料的迁移的现有尝试通常涉及用短有机链段将光致变色材料键接到聚合物材料。然而，这样将光致变色材料键接可能导致该材料光致变色性能的恶化。另外，取决于所涉及的光致变色材料，有机链段在光致变色材料上的设置可能限制在远离该光致变色材料活性部分的位置。
相反，本发明发明人已经观察到根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以具有良好的光致变色性能，即使当基团S′靠近该光致变色材料活性部分设置时仍如此。另外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，每个PC可以具有多于一个基团S′(即，n可以为1到8)。
例如，根据一个具体的非限制性实施方案，n是4且该光致变色材料可以具有四个S′基团，例如，如下所示：
通式3
例如，根据另一个具体的非限制性实施方案，n是2且该光致变色材料可以具有两个S′基团，例如，如下所示：
S′—PC—S′
通式4
虽然不在此进行限制，根据本文公开的各种非限制性实施方案的具有两个S′基团的光致变色材料的一个具体的非限制性实例在下面实施例5中给出。
根据又一个具体的非限制性实施方案，n是1且该光致变色材料可以具有1个S′基团，例如，如下所示：
PC—S′
通式5
虽然不在此进行限制，根据本文公开的各种非限制性实施方案的具有一个S′基团的各种光致变色材料的非限制性实例在下面实施例中给出。
如上所讨论，根据本文公开的各种非限制性实施方案，L可以是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L可以包含线型或支化有机桥连基，该桥连基至少可以包含一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基。本文所使用的术语“连接基”是指与R1基团形成至少一个共价键的基团。如早先所论述，本文所使用的术语“连接”是指以共价键方式键接。例如，虽然不在此进行限制，如图7(a)中示意性描述，L包含有机桥连基，该桥连基具有一个与R1基团连接的连接-O-基团。
另外，如上所指出，L可以包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含多于一个连接基。例如，且如图7(b)中示意性描述，本文公开的一个非限制性实施方案提供由上面通式1和2表示的光致变色材料，其中b是2，L是包含两个连接基的线型或支化有机桥连基。更具体地说，且不在此进行限制，如图7(b)中所描述，L可以包含具有两个连接-O-基团的有机桥连基，该两个连接-O-基团中的每一个与R1基团连接。另外，如图7(c)中示意性描述，b是3，L是具有三个连接-O-基团的支化有机桥连基，该三个连接-O-基团中的每一个与R1基团连接。根据其它非限制性实施方案，L基团可以是包含多于3个连接基的桥连基。例如，虽然不在此进行限制，如上所讨论，b可以为1到20，L可以是包含1到20个连接基的有机桥连基。根据其它非限制性实施方案，b可以为1到16，1到10，或1到3。
根据本文公开的各种非限制性实施方案，其中L是包含至少一个连接基的线型或支化有机桥连基，L可以选自：C1-C10烷氧基、C1-C10烷氨基、C1-C10烷硫基、C2-C20β-氧聚(乙氧基)、C3-C30β-氧聚(丙氧基)、C4-C40β-氧聚(丁氧基)、C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、C2-C20β-硫聚(乙氧基)、C3-C30β-硫聚(丙氧基)、C4-C40β-硫聚(丁氧基)、芳基C1-C10烷氧基、芳基C1-C10烷氨基、芳基C1-C10烷硫基、芳基C2-C20β-氧聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氧聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氧聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-硫聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-硫聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-硫聚(丁氧基)、杂环C1-C10烷氧基、杂环C1-C10烷氨基、杂环C1-C10烷硫基、杂环C2-C20β-氧聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氧聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氧聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-硫聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-硫聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-硫聚(丁氧基)和它们的结合。
本文所使用的术语“杂环”是指具有原子的环的化合物，其中形成该环的至少一个原子与形成该环的其它原子不同。适合的杂环基团的非限制性实施例包括：氮杂吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、噻吩基、呋喃基、二烷基(dioxano)、二氧戊环基(dioxolano)、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑、苯并噻唑、咪唑基、吲唑基、异苯并唑基、异唑基、异吲哚基、异唑基、异喹啉基、异噻唑基、吗啉代、二唑基、噻唑基、哌啶基、嘌呤基(purinyl)、吩嗪基、哌嗪基、吡嗪基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、吡咯烷基、喹啉基、异喹啉基、噻唑基、三嗪基、硫代吗啉代、噻二唑基、四氢喹啉基和四氢异喹啉基。
芳基的非限制性实施例选自苯基和萘基。
包含至少一个L可以从中选择的连接基的适合的桥连基的具体非限制性实施例包括：上表1中给出的含至少一个官能团的那些有机基团，在该官能团与环状单体反应之后，该官能团适应于引发至少一种环状单体的开环。例如，虽然不在此进行限制，L可以包含下述有机基团，在该官能团与开环环状单体反应之后，该有机基团包含结构1.4中示出的羟基或醇基(即，4-(2-羟基乙氧基)苯基)。即，L可以是4-(2-氧杂乙氧基苯基)基团。
如上所讨论，R1是已开环的环状单体。另外，如早先所论述，本文所使用的术语“已开环环状单体”是指开环环状单体的无环形式。适合的开环环状单体的非限制性实例在上面进行了详细说明。例如，根据一个非限制性实施方案，R1可以选自已开环的环状酯单体、已开环的环状碳酸酯单体、已开环的环醚单体和已开环的环状硅氧烷单体。根据另一个非限制性实施方案，R1可以选自已开环的环状酯单体和已开环的环状碳酸酯单体。根据又一个非限制性实施方案，R1可以选自已开环的ε-己内酯单体和已开环的δ-戊内酯单体。
另外，如上所指出，根据本文公开的各种非限制性实施方案，光致变色材料可以具有1到8个S′基团，每个S′基团可以具有一个R1基团或多个R1基团。因此，根据本文公开的各种非限制性实施方案，通式2中的‘a’每次出现时可以独立地选自1到500。根据其它非限制性实施方案，‘a’可以为1到100。根据其它非限制性实施方案，‘a’可以为1到60。根据其它非限制性实施方案，‘a’可以为20到60。
如早先所论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案，光致变色材料可以包含聚合链段，后者包含多个已开环的环状单体。根据各种非限制性实施方案，该聚合链链段理想地是具有多个R1基团的柔韧性链段，该链段允许该光致变色材料对聚合物材料的柔韧性键接。根据其它非限制性实施方案，该聚合物链段是允许该光致变色材料对聚合物材料柔韧性键接的具有10到100或20到60个R1基团的柔性链链段。另外，如下面更详细地论述，根据这些非限制性实施方案，每个R1基团可以与其余的R1基团相同或不同(即，该聚合链链段可以是均聚物或共聚物)。然而不希望受到任何特定理论的束缚，预期根据本文公开的各种非限制性实施方案的柔韧性链段可能在以下方面是有利的：允许光致变色材料与聚合物材料键接而不会损害该材料的光致变色性能。
当S′包含多个R1基团时，这些R1基团可以连接在一起形成链段。此外，在该多个R1基团中的每个R1基团可以与其余R1基团相同或不同。因此，例如，根据一个非限制性实施方案，其中S′具有多个R1基团，每个R1基团可以独立地选自已开环的ε-己内酯单体和已开环的δ-戊内酯单体。根据另一个非限制性实施方案，其中S′包含多个R1基团，至少一个R1可以是已开环的ε-己内酯单体且至少一个R1可以是已开环的δ-戊内酯单体。因此，根据这一非限制性实施方案，S′包含共聚链段。例如，下面实施例5给出了根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料的一个非限制性实例，其中该光致变色材料包含两个S′基团，每个S′基团包含多个一同形成共聚链段的R1基团。
另外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，对于每个S′，每个-[R1]a-片段可以具有100到22,000克/摩尔(“g/mol”)的数均分子量。根据其它非限制性实施方案，对于每个S′，每个-[R1]a-片段可以具有2000到6000g/mol的数均分子量。根据其它非限制性实施方案，对于每个S′，每个-[R1]a-片段可以具有100到500g/mol的数均分子量。
如上所讨论，基团R2每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料。如早先所论述，本文所使用的术语“反应性基团的残基”是指在反应性基团已经发生反应之后剩余的基团。另外，虽然不在此进行限制，根据各种非限制性实施方案，其中R2是包含至少一个反应性基团的残基的有机材料，该至少一个反应性基团的残基可以选自：丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。根据其它非限制性实施方案，R2可以包含至少一个反应性基团的残基的有机材料，其中该至少一个反应性基团的残基选自：丙烯酸酯、烷基、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、硫醇、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。另外，如早先所论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该包含至少一个反应性基团的残基的有机材料可以进一步包含至少一个未反应的反应性基团。
如早先所论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以包含有机材料，该有机材料包含不用于进一步键接或反应的至少一个反应性基团的残基。因此，根据本文公开的各种非限制性实施方案，R2可以是下述有机材料，其包含不用于进一步键接或反应的至少一个反应性基团的残基。例如且没有限制，包含至少一个反应性基团的残基的有机材料可以被非反应性官能团封端。虽然不在此进行限制，例如，如图4中的光致变色材料444所示，R2可以是下述有机材料，其包含不用于进一步键接或反应的异氰酸酯基的残基。
或者，根据本文公开的各种非限制性实施方案，R2可以是此种有机材料，其包含用于进一步键接或反应的至少一个反应性基团的残基。例如，虽然不在此进行限制，R2可以是包含异氰酸酯基和非反应性异氰酸酯基的残基的有机材料，例如图5中的光致变色材料554所示；或如图6中的光致变色材料664所示，R2可以是包含开环环状单体的残基的有机材料，该环状单体进一步包含反应性卤素基团。
本文公开的其它非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
通式6
其中，Y可以选自碳或氮；基团A可以选自萘并、苯并、菲并、荧蒽并、antheno、喹啉并、噻吩并、呋喃并、吲哚并、二氢吲哚并、茚并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并、茚并萘并、杂环稠合萘并和杂环稠合苯并；基团S′如上定义；n′是选自0到8的整数，条件是如果n′是0，则B或B′中至少一个包含基团S′(上面定义)。
继续参照通式6，B和B′可以独立地选自：(1)基团S′(上面定义)；(2)单-R17-取代的苯基，其中R17由以下通式中的一个表示：-G[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J和-[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J，其中-G选自-C(O)-和-CH2-，J选自C1-C12烷氧基和可聚合的基团；q、r和s各自是0和50之间的数值，且q、r和s的总和为2到50；(3)未取代的，单、二或三取代的芳基；(4)9-久洛里定基，未取代的、单或二取代的杂原子的杂芳族基，该杂芳族基选自吡啶基呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并吡啶基、二氢吲哚基和芴基，(3)和(4)中的每个芳基和杂芳族取代基独立地选自：(i)羟基，(ii)基团-C(O)R18，其中R18选自-OR19、-N(R20)R21、哌啶子基和吗啉代，其中R19选自烯丙基、C1-C6烷基、苯基、单(C1-C6)烷基取代的苯基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基和C1-C6卤代烷基；R20和R21各自选自C1-C6烷基、C5-C7环烷基、苯基、单取代的苯基和二取代的苯基，该苯基取代基选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，和所述卤取代基选自氯和氟；(iii)芳基、单(C1-C12)烷氧基芳基、二(C1-C12)烷氧基芳基、单(C1-C12)烷基芳基、二(C1-C12)烷基芳基、卤代芳基、C3-C7环烷基芳基、C3-C7环烷基、C3-C7环烷氧基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷氧基、芳基(C1-C12)烷基、芳基(C1-C12)烷氧基、芳氧基、芳氧基(C1-C12)烷基、芳氧基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基、氨基、单(C1-C12)烷基氨基、二(C1-C12)烷基氨基、二芳基氨基、哌嗪基、N-(C1-C12)烷基哌嗪基、N-芳基哌嗪基、氮丙啶基、二氢吲哚并、哌啶子基、吗啉代、硫代吗啉代、四氢喹啉基、吡咯烷基、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基、单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和卤素；(5)选自吡唑基、咪唑基、吡唑啉基、咪唑啉基、吡咯啉基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩嗪基和吖啶基的未取代或单取代的基团，所述取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、苯基和卤素；(6)单取代的苯基，所述苯基具有位于对位的取代基，其中该取代基选自-(CH2)t-和-O-(CH2)t-，其中t是选自1、2、3、4、5和6的整数，该取代基与另一种光致变色材料上的芳基连接；(7)由以下通式中的一个表示的基团：
通式7 通式8
其中每个通式中的K独立地选自亚甲基和氧，每个通式中的M独立地选自氧和取代的氮，条件是当M是取代的氮时，K是亚甲基；该取代的氮的取代基选自氢、C1-C12烷基和C1-C12酰基；每个R22在每个通式中每次出现时独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、羟基和卤素；每个通式中的R23和R24各自独立地选自氢和C1-C12烷基；u是选自0、1和2的整数；和(8)C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷基，单(C1-C12)烷氧基(C3-C7)环烷基、单(C1-C12)烷基(C3-C7)环烷基、卤代(C3-C7)环烷基和C4-C12双环烷基，条件是B和B′都不选自选自(8)；和(9)由以下通式9表示的基团：
通式9
其中R25选自氢和C1-C12烷基，R26是选自萘基、苯基、呋喃基和噻吩基的未取代的、单或二取代的基团，其中该取代基独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基和卤素。
或者，根据本文公开的各种非限制性实施方案，B和B′可以一同形成芴-9-叉基、单或二取代的芴-9-叉基或选自饱和C3-C12螺单环烃环、饱和C7-C12螺二环烃环或饱和C7-C12螺三环烃环的螺环基，条件是所述螺环基不是降冰片叉基或二环[3.3.1]9-壬叉基，所述芴-9-叉基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、卤素或基团S′(上面定义)。
如早先所论述，已经描述了其上连接有较短有机链段的光致变色材料，该光致变色材料可以聚合成聚合物材料。然而，对于某些光致变色材料，此类有机链段在光致变色材料上的设置可能限于远离该光致变色材料活性部分的位置。如果该链段设置得与该光致变色材料的活性部分太近的话，光致变色材料发生转变的能力可能受到损害，从而使该材料的光致变色性能恶化。然而，本发明本发明人已经观察到根据本文公开的各种非限制性实施方案的S′基团通常不会损害光致变色性能，即使当靠近光致变色材料的活性部分设置时仍如此。另外，如下面更详细地论述，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料的光致变色性能可以比类似的不包含该基团S′的光致变色材料的光致变色性能好。
因此，根据本文公开了各种非限制性，其中通式6中的Y是碳且A是茚并萘并，该光致变色材料是由以下通式表示的茚并萘并吡喃：
通式10
其中v和v′是独立地选自0到可利用的位置的总数的整数，条件是R30基团、B和B′中的至少一个包含基团S′。例如，虽然不在此进行限制，根据一个非限制性实施方案，该光致变色材料是由以下通式表示的茚并萘并吡喃：
通式11
且R30基团、B和B′中的至少一个包含基团S′。13位中的R30基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第9栏第4到42行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。6、7、10和11位中的R30基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第62到第9第4行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。B和B′可以从中选择的基团的其它非限制性实例在上面定义。
根据本文公开的其它非限制性实施方案，其中通式6中的Y是碳且A衍生自α-萘酚的萘并，该光致变色材料是由以下通式表示的2H-萘并[1，2-b]吡喃：
通式12
其中w是0到可利用的位置的总数的整数，条件是R31基、B和B′中至少一个包含基团S′。例如，虽然不在此进行限制，根据一个非限制性实施方案，光致变色材料是由以下通式表示的2H-萘并[1，2-b]吡喃：
通式13
且R31基团、B和B′中的至少一个包含基团S′。7、8和9位中的R31基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第62到第9第4行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。5位中的R31基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第40到51行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。6位中的R31基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第52到61行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。B和B′可以从中选择的基团的其它非限制性实例在上面定义。
根据本文公开的其它非限制性实施方案，其中通式6中的Y是碳且A是衍生自β-萘酚的萘并，该光致变色材料是由以下通式表示的3H-萘并[2，1-b]吡喃：
通式14
其中x是选自0到可利选自的位置的总数的整数，条件是R32基、B和B′中的至少一个包含基团S′。例如，虽然不在此进行限制，在一个非限制性实施方案中，光致变色材料是由以下通式表示的3H-萘并[2，1-b]吡喃：
通式15
且R32基团、B和B′中的至少一个包含基团S′。5和6位中的R32基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第62行到第9栏第4行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。9位中的R32基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第40到51行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。8位中的R32基团可以从中选择的基团的其它非限制性实例在美国专利号6,555,028第8栏第52行到61行中给出，该公开内容特别在此引入作为参考。
本文公开的其它非限制性实施方案提供由以下通式表示的光致变色材料：
通式16
其中R34和R35可以独立地选自基团S′(如上定义)、氢、羟基、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、烯丙基、苯基、单取代的苯基、苄基、单取代的苄基、氯、氟，基团-C(O)R40，其中R40是羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、苯基、单取代的苯基、氨基、单(C1-C6)烷基氨或二(C1-C6)烷基氨。
或者，R34和R35可以各自是基团-OR41，其中R41是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基、单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基、C1-C6氯代烷基、C1-C6氟代烷基、烯丙基、基团-CH(R42)R43，其中R42是氢或C1-C3烷基和R43是CN、CF3或COOR44，R44是氢或C1-C3烷基；或R41是基团-C(O)R45，其中R45是氢，C1-C6烷基，C1-C6烷氧基，未取代的、单或二取代的芳基苯基或萘基，苯氧基，单或二(C1-C6)烷基取代的苯氧基，单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯氧基，氨基，单(C1-C6)烷基氨基，二(C1-C6)烷基氨基，苯基氨基，单或二(C1-C6)烷基取代的苯基氨基，或单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯基氨基，所述苯基、苄基和芳基取代基中的每单个是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基。
另外，R34和R35一同可以形成氧基、含3到6个碳原子的螺碳环或含1或2个氧原子和包括螺碳原子在内3到6个碳原子的螺杂环基，所述螺碳环和螺杂环基与0、1或2个苯环稠合。
继续参照上面的通式16，每个R36和R37独立地选自基团S′(如上定义)、氢、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、苯基、单取代的苯基、二取代的苯基和基团-OR50和-OC(O)R50，其中R50是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)-烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基或单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基，且该苯基取代基是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基。基团B和B′如上对于通式6所述。另外，在通式16中，y和y′各自是独立地为0到可利用位置的总数的整数，条件是由通式16表示的光致变色材料包含至少一个基团S′。
本文公开的其它非限制性实施方案提供了上述光致变色材料的制造方法。例如，一个非限制性实施方案提供光致变色材料的制造方法，该方法包括：用光致变色引发剂引发选自环状酯、环状碳酸酯、环醚和环状硅氧烷的至少一种开环环状单体的开环，该光致变色引发剂包含适应于将至少一种开环环状单体的开环引发的至少一个官能团。可以用来引发各种开环环状单体的开环(和开环聚合)的官能团的适合的非限制性实例包括醇、胺、羧酸、硅醇、硫醇和它们的结合物、盐和配合物。虽然不在此进行限制，根据一个非限制性实施方案，该至少一个官能团可以选自伯醇、仲醇或它们的盐或配合物。
如早先所论述，通过用包含至少一个适合的官能团的光致变色引发剂引发至少一种环状单体的开环，有可能形成包含至少一个开环环状单体或至少一个已开环环状单体的残基的光致变色材料。另外，如早先所论述，一旦光致变色引发剂引发至少一个环状单体的开环，所得的包含该开环环状单体的残基的光致变色材料可以进一步引发另一个开环单体的开环(即，该光致变色材料是光致变色引发剂)，依此类推，从而形成由多个开环环状单体的残基组成的聚合链。另外，虽然不作要求，开环反应的引发可以在至少一种催化剂的存在下进行。适合的催化剂的非限制性实例包括异丙醇铝、三乙基铝、2-乙基己酸锡(II)、三氟乙酸、酶、钾和其合适的盐、和三氟甲烷磺酸酐。本领域技术人员将会容易地领会合适的催化剂的选择。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以引入聚合物材料中，该聚合物材料可以用来，例如且没有限制，形成制品，例如光学元件和涂层。另外，应该知道，根据公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以各自单独地使用，与根据本文公开的各种非限制性实施方案的其它光致变色材料结合起来使用，或者与一种或多种其它合适的互补性常规光致变色材料结合起来使用。例如，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以结合一种或多种在300到1000纳米的范围内具有至少一个活性吸收最大值的其它常规光致变色材料使用。互补性常规光致变色材料可以包括其它可聚合或增容化的光致变色材料，例如美国专利号4,719,296；5,166,345；5,236,958；5,252,742；5,359,085；5,488,119和6,113,814(第2栏第39行到第8第416行)和6,555,028(第2栏第65行到第12栏第56行)中公开的那些，这些公开内容特别在此引入作为参考。
互补性常规光致变色材料的其它实例包括其它的萘并吡喃和茚并萘并吡喃、苯并吡喃和嗪、取代的2H-菲并[4，3-b]吡喃和3H-菲并[1，2-b]吡喃、在吡喃环的2位具有取代基的苯并吡喃和这些光致变色材料的混合物，例如那些在美国专利号3,562,172；3,567,605；3,578,602；4,215,010；4,342,668；4,816,584；4,818,096；4,826,977；4,880,667；4,931,219；5,066,818；5,238,981；5,274,132；5,384,077；5,405,958；5,429,774；5,458,814,5,466,398；5,514,817；5,552,090；5,552,091；5,565,147；5,573,712；5,578,252；5,637,262；5,645,767；5,656,206；5,658,500；5,658,501；5,674,432和5,698,141中进行了描述的光致变色材料。已知的其它互补性光致变色材料是俘精酸酐和俘精酰亚胺，例如，3-呋喃基和3-噻吩基俘精酸酐和俘精酰亚胺，美国专利号4,931,220第20栏第5行到第21第38行中对它们进行了描述。
此外，根据本文公开的各种非限制性实施方案，光致变色组合物可以根据需要包含一种光致变色材料或两种或更多种光致变色材料的混合物。光致变色材料的混合物可以用来获得某些活化的颜色例如近中性灰色或近中性褐色。例如参见，美国专利号5,645,767第12栏第66行到第13栏第19行，其描述了限定中性灰色和褐色的参数且其公开内容特别在此引入作为参考。
例如，本文公开的各种非限制性实施方案提供包含(a)聚合物材料和(b)与该聚合物材料的至少一部分接触的至少一种光致变色材料的光致变色组合物，该至少一种光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物。本文所使用的术语“光致变色组合物”是指与至少一种其它材料结合的至少一种光致变色材料，该其它材料可以是或可以不是光致变色材料。本文所使用的术语“接触”包括直接接触和间接接触。例如，虽然不在此进行限制，根据本文公开的各种非限制性实施方案，该至少一种光致变色材料可以通过共混或键接与该聚合物材料的至少一部分接触。本文所使用的术语“共混”是指光致变色材料与聚合物材料的至少一部分掺混，而不是与该聚合物材料键接。另外，本文所使用的术语“键接”是指光致变色材料直接地与聚合物材料的一部分连接或通过一个或多个其它基团间接地与聚合物材料的一部分连接。
例如，一个非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含(a)聚合物材料和(b)与该聚合物材料的至少一部分共混的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物。另一个非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含(a)聚合物材料和(b)与该聚合物材料的至少一部分键接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的聚合物材料的实例包括，但没有限制：双(碳酸烯丙酯)单体的聚合物；二甘醇二甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化苯酚双甲基丙烯酸酯单体；烷氧基化多元醇丙烯酸酯单体，例如乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；脲烷丙烯酸酯单体，例如美国专利号5,373,033中描述的那些；和乙烯基苯单体，例如美国专利号5,475,074中描述的那些和苯乙烯。适合的聚合物材料的其它非限制性实例包括多官能化的聚合物，例如单、二或多官能化丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体；聚(甲基丙烯酸C1-C12烷基酯)例如聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚(氧亚烷基)二甲基丙烯酸；聚(烷氧基化苯酚甲基丙烯酸酯)；乙酸纤维素；三乙酸纤维素；乙酸丙酸纤维素；乙酸丁酸纤维素；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏二氯乙烯)；聚氨酯；聚硫氨酯；热塑性聚碳酸酯；聚酯；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚苯乙烯；聚(α-甲基苯乙烯)；苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物；苯乙烯和丙烯腈的共聚物；聚乙烯醇缩丁醛；和二烯丙叉基季戊四醇的聚合物，尤其是与多元醇(烯丙基碳酸酯)单体例如二甘醇双(烯丙基碳酸酯)的共聚物，和丙烯酸酯单体，例如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯。聚合物材料的其它实例在美国专利号5,753,146第8栏第62行到第10栏第34行中进行了公开，该公开内容在此特别引入作为参考。聚合物材料的其它适合的非限制性实例是由美国专利号5,962,617第2栏第9行到第5第64行和美国专利5,658,501第15栏第28行到第16第17行中公开的单体和单体的混合物制备的那些，这些公开内容在此特别引入作为参考。还预期的是上述单体的共聚物和上述聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如形成互穿网络产物。
另外，根据其中需要光致变色组合物的透明性的各种非限制性实施方案，聚合物材料可以包含透明的聚合物、共聚物和它们的共混物。例如，根据各种非限制性实施方案，聚合物材料可以是：由热塑性聚碳酸酯树酯，例如衍生自双酚A和光气的树脂制备的光学透明的聚合物材料，其以商标LEXAN销售；聚酯，例如以商标MYLAR销售的材料；聚(甲基丙烯酸甲酯)，例如以商标PLEXIGLAS销售的材料；多元醇(烯丙基碳酸酯)单体，尤其是二甘醇双(碳酸烯丙酯)的聚合物，该单体以商标CR-39销售；和聚脲-聚氨酯(聚脲-氨酯)聚合物，它们例如通过让聚氨酯预聚物和二胺固化剂发生反应来制备，一种此类聚合物的组合物由PPG Industries，Inc.以商标TRTVEX销售。适合的聚合物材料的其它非限制性实例包括多元醇(碳酸烯丙酯)，例如二甘醇双(烯丙基碳酸酯)与其它的可共聚合单体材料的共聚物的聚合物，例如是，但不限于：与乙酸乙烯酯的共聚物，例如80-90％二甘醇双(烯丙基碳酸酯)和10-20％乙酸乙烯酯的共聚物，尤其是80-85％该双(烯丙基碳酸酯)和15-20％乙酸乙烯酯的共聚物；与含末端二丙烯酸酯官能度的聚氨酯的共聚物，如美国专利号4,360,653和4,994,208所述；和与脂族脲烷的共聚物，它们的端部包含烯丙基或丙烯酰基官能团，如美国专利号5,200,483所述。其它适合的聚合物材料包括，但没有限制，聚(乙酸乙烯酯)，聚乙烯醇缩丁醛，聚氨酯，聚硫氨酯，选自二甘醇二甲基丙烯酸酯单体、二异丙烯基苯单体、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸单体、乙二醇双甲基丙烯酸酯单体、聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体、乙氧基化苯酚双甲基丙烯酸酯单体和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体的聚合物，乙酸纤维素，丙酸纤维素，丁酸纤维素，乙酸丁酸纤维素，聚苯乙烯和苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯和丙烯腈的共聚物。虽然不在此进行限制，光学透明的聚合物材料典型地具有可以为大约1.48到大约1.75的折射指数。
根据一个非限制性实施方案，聚合物材料可以是由PPGIndustries，Inc.以CR-牌号，例如CR-307、CR-407和CR-607销售的光学树脂或制备用作硬或软接触镜的聚合物材料。此两类接触镜的制备方法在美国专利号5,166,345第11栏第52行到第12栏第52行中进行了公开，该公开内容特别在此引入作为参考。可以根据本文公开的各种非限制性实施方案使用的附加的聚合物材料包括：美国专利号5,965,630中描述的具有高水分含量的用来形成软接触镜的聚合物材料和美国专利号5,965,631中描述的长期佩戴接触透镜，该公开内容在此引入作为参考。
根据一个具体的非限制性实施方案，该聚合物材料选自乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯和乙烯醇的共聚物；乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物(例如由乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物的部分皂化产生的那些)；乙酸丁酸纤维素；聚(氨酯)；聚(丙烯酸酯)；聚(甲基丙烯酸酯)；环氧树脂；氨基塑料官能化聚合物；聚(酸酐)；聚(脲-氨酯)；N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺官能化聚合物；聚(硅氧烷)和聚(硅烷)。
根据其它非限制性实施方案，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以引入聚合物微颗粒中，例如通过使该光致变色材料与该微颗粒的一部分键接或将该光致变色材料封装在该微颗粒中而引入。例如，虽然不在此进行限制，可以如下将光致变色材料键接到微颗粒：将该光致变色材料键接到可聚合体系的至少一种组分，该可聚合体系包含至少一种基本上疏水的聚合物、预聚物或单体材料，和至少一种基本上亲水性的聚合物、预聚物或单体材料，其中该可聚合体系的组分适应于结合并且形成至少部分交联的光致变色聚合物微颗粒。或者，可以在没有键接的情况下将光致变色材料封装在微颗粒中。例如，可聚合体系的组分可以自组装成至少部分形成的微颗粒，该微颗粒在形成期间将光致变色材料封装。
另一个非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含聚合物材料和至少一种与该聚合物材料的至少一部分接触的光致变色材料，其中该至少一种光致变色材料由通式1表示，该通式在上面进行了详细说明。
如早先所论述，发明人已经观察到，当在键接或没有键接的情况下将根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料引入聚合物材料(例如上面所述的那些)时，该材料的光致变色性能，即该材料的激活或着色和褪色速率，可以与相应的光致变色材料的光致变色性能相当或更好。例如，虽然不在此进行限制，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料(例如由通式1表示的那些)当引入聚合物材料中时可以比相应的由PC表示但没有基团S′的光致变色材料具有相当或更好的光致变色性能。另外，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以显示出与那些相应的光致变色材料相当或更好的光致变色性能，即使当与聚合物材料键接而相应的光致变色材料没有键接时也如此。如早先所论述，将光致变色材料键接到聚合物材料以防止该光致变色材料发生迁移的现有尝试已普遍引起光致变色性能的恶化。
另外，已经观察到根据本文公开的各种非限制性实施方案的由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与聚合物材料键接时，与相应的具有短有机链段但没有-[R1]a-片段的光致变色材料(例如由PC-L-H表示的光致变色材料)当与相同的聚合物材料键接时相比，可以具有相当的迁移和改进的光致变色性能。
例如，本文公开的一个非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含：(a)聚合物材料和(b)与该聚合物材料的至少一部分接触的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物，其中该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率与相应的没有环状单体的残基的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率相等或更快。根据其它非限制性实施方案，该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值不比不包含环状单体的残基的相应光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值大。根据其它非限制性实施方案，该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值小于不包含环状单体的残基的相应光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值。如实施例中所论述，本文所使用的术语“T1/2值”是指在移除活化光源之后光致变色组合物中的活化形式的光致变色材料的ΔOD达到在73.4(23℃)下的十五分钟ΔOD的一半的时间间隔(秒)。
另一个非限制性实施方案提供包含聚合物材料和至少一种与该聚合物材料的至少一部分键接的光致变色材料的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料由上面详细说明的PC-[S′]n表示，并且其中该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时褪色速率与相应的由PC表示的与该聚合物材料接触的光致变色材料(即，没有S′)的褪色速率相等或更快，或者与相应的由PC-L-H表示的光致变色材料(即，没有至少一种环状单体的残基)当与该聚合物材料键接时的褪色速率相等或更快，其中PC和L如上所述。根据其它非限制性实施方案，该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值不比相应的与该聚合物材料接触的由PC表示的光致变色材料的T1/2值或由PC-L-H表示的光致变色材料当该聚合物材料键接时的T1/2值大。根据其它非限制性实施方案，该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值小于相应的与该聚合物材料接触的由PC表示的光致变色材料的T1/2值或由PC-L-H表示的光致变色材料当该聚合物材料键接时的T1/2值。
另一个非限制性实施方案提供光致变色组合物，其包含(a)聚合物材料；和(b)与该聚合物材料的至少一部分键接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含：(1)光致变色基团，和(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量；和其中该光致变色材料当与该聚合物材料键接时具有的T1/2值不比相应不存在包含多个开环环状单体的残基的链段的光致变色材料的T1/2值大。
如早先所论述，本发明进一步提供使用根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料和组合物制造的光学元件。本文所使用的术语“光学”是指涉及光和/或视觉或与光和/或视觉有关。
根据本文公开的各种非限制性实施方案的光学元件可以选自眼科元件，显示元件，窗体，镜和有源和无源液晶池元件。本文所使用的术语“眼科”是指涉及眼睛和视觉或与眼睛和视觉有关。眼科元件的非限制性实例包括矫正和非校正镜片，包括单视或多视透镜，它们可以是分段的或非分段的多视透镜(例如，但不限于，双焦透镜、三焦透镜和渐进透镜)，以及用来校正、保护或增强(美容或其它)视觉的其它元件，包括但没有限制，接触镜、眼内透镜、放大透镜、防护透镜和护目镜。本文所使用的术语“显示”是指文字、数值、标记、设计或图画方面的信息的可见或机器可读的表示。显示元件的非限制性实例包括屏幕、监视器和安全元件，例如安全标记。本文所使用的术语“窗体”是指适应于允许辐射经由其透射的开孔。窗体的非限制性实例包括汽车和飞行器透明体、滤片、遮挡板和光开关。本文所使用的术语“镜”是指镜面反射入射光的大部分的表面。本文所使用的术语“液晶池”是指包含能够有序化的液晶材料的结构。有源液晶池是其中液晶材料在外力例如电场或磁场下能够在有序和无序状态之间或两个有序状态之间转换的池。无源液晶池是其中液晶材料维持有序状态的池子。有源液晶池元件或装置的一个非限制性实例是液晶显示器。
例如，一个非限制性实施方案提供光学元件，其包含(a)基材和(b)与该基材的至少一部分连接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物。
本文所使用的术语“与…连接”是指与目标直接接触或与目标间接接触。例如且没有限制，本文公开的光致变色材料可以与基材的一部分直接接触，例如通过与制造基材的材料的一部分键接，与该基材材料共混，或者涂覆在该基材上而直接接触。或者，它们可以例如通过中间涂层、膜或层与基材间接接触。例如，根据一个非限制性实施方案，基材包含聚合物材料和与该聚合物材料的至少一部分键接的至少一种光致变色材料。根据另一个非限制性实施方案，基材包含聚合物材料和与该聚合物材料的至少一部分共混的至少另一个光致变色材料。在形成根据本文公开的各种非限制性实施方案的基材中有用的聚合物材料的非限制性实例在上面进行了详细说明。
根据其它非限制性实施方案，基材可以是聚合物基材或无机基材(例如，但不限于，玻璃基材)且至少一种光致变色材料可以作为至少部分的涂层的一部分存在，该涂层与该基材的至少一部分连接。例如，一个非限制性实施方案提供光学元件，其包含(a)基材和(b)与该基材的至少一部分连接的至少部分的涂层，该至少部分的涂层包含至少一种光致变色材料，该光致变色材料包含(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体和(2)光致变色引发剂的反应产物。
根据各种非限制性实施方案，包含至少一种光致变色材料的至少部分的涂层可以直接地与基材的至少部分连接，例如，通过直接地将包含该至少一种光致变色材料的涂料组合物涂覆到该基材表面的至少一部分上，并至少部分地固定该涂料组合物。本文所使用的术语“固定”包括，但没有限制，固化、聚合，交联、冷却和干燥。另外地或备选地，包含至少一种光致变色材料的至少部分的涂层可以间接地与基材连接，例如，通过一个或多个附加的涂层来连接。例如，但是不在此进行限制，根据各种非限制性实施方案，可以将至少一种附加的涂料组合物涂覆到基材表面的至少一部分上，至少部分地固定，此后可以将包含至少一种光致变色材料的涂料组合物涂覆到该基材上并至少部分地固定。将涂层施加到基材的非限制性方法在下文中进行讨论。
可以结合本文公开的光学元件使用的其它涂层和膜的非限制性实例包括底漆涂层；保护性涂料，包括过渡涂层和耐磨涂层；抗反射涂层；和偏振涂层和膜。本文所使用的术语“保护性涂层”是指发挥以下性能的涂层：阻止损耗或磨损，提供从一个涂层到另一个涂层的性能转变，防止聚合反应化学物质的影响和/或防止环境条件例如水分、热、紫外光、氧气等引起的恶化。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的底漆涂层的非限制性实例包括包含偶联剂、偶联剂的至少部分水解的产物和它们的混合物的涂层。本文所使用的“偶联剂”是指具有至少一个能够与至少一个表面上的基团发生反应、键接和/或缔合的基团的材料。在一个非限制性实施方案中，偶联剂可以用作至少两个表面的界面处的分子桥，该表面可以是类似或不类似的表面。在另一个非限制性实施方案中，偶联剂可以是单体、预聚物和/或聚合物。此类材料包括，但是不限于，金属有机化合物例如硅烷、钛酸盐、锆酸盐、铝酸盐、铝酸锆、它们的水解产物和它们的混合物。本文所使用的措词“偶联剂的至少部分水解的产物”是指该偶联剂上的至少一些到所有可水解基团发生了水解。适合于结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的底漆涂层的其它非限制性实例包括美国专利6,025,026第3栏第3行到第11栏第40行和美国专利6,150,430笫2栏第39行到第7栏第58行描述的那些底漆涂层，这些公开内容在此特别引入作为参考。
本文所使用的术语“过渡涂层”是指在两个涂层之间帮助产生性能梯度的涂层。例如，虽然不在此进行限制，过渡涂层可以帮助在较硬涂层和较软涂层之间产生硬度梯度。过渡涂层的非限制性实例包括如美国专利申请公开2003/0165686所述的辐射固化的丙烯酸酯基膜，该涂层公开内容特别在此引入作为参考。
耐磨涂层的非限制性实例包括：包含有机硅烷、有机硅氧烷的耐磨涂层，基于无机材料例如二氧化硅、氧化钛和/或氧化锆的耐磨涂层，可紫外光固化的那类有机耐磨涂层，氧气阻隔涂层，UV屏蔽涂层，和它们的结合。本文所使用的术语“耐磨涂层”是指保护性聚合物材料的涂层，根据与ASTM F-735 Standard Test Method for AbrasionResistance of Transparent Plastics and Coatings Using theOscillating Sand Method相当的方法进行测试，该聚合物材料表现出比标准参考材料例如由可以从PPG Industries，Inc获得的CR 39单体制成的聚合物大的耐磨性。
抗反射涂层的非限制性实例包括金属氧化物、金属氟化物或其它此类材料的一层或多层，它们可以通过真空沉积、溅射或其它方法沉积到本发明的制品上。偏振涂层的非限制性实例包括，但不限于，包含本领域已知的二色性化合物的涂层。
如上所讨论，根据各种非限制性实施方案，可以在施加包含至少一个光致变色材料的至少部分的涂层之前将这些涂层施加到基材上。备选地或此外，可以在施加包含至少一种光致变色材料的至少部分的涂层之后，将这些涂层施加到基材上，例如作为该包含至少一种光致变色材料的至少部分的涂层上的外涂层。例如，虽然不在此进行限制，根据各种其它非限制性实施方案，上述涂层可以按以下顺序与基材相同表面的至少一部分连接，从表面开始：底漆涂层、光致变色涂层、过渡涂层、耐磨涂层、偏振膜或涂层、抗反射涂层和耐磨涂层；或底漆涂层、光致变色涂层、过渡涂层、耐磨涂层和抗反射涂层；或光致变色涂层、过渡涂层和偏振涂层；或底漆涂层、光致变色涂层和偏振涂层；或底漆涂层、光致变色涂层和抗反射涂层。另外，上述涂层可以施加到基材的一个或多个表面上，例如光学基材的两个表面上。
现将讨论根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色组合物和光学元件的制造方法的非限制性实施方案。一个非限制性实施方案提供光致变色组合物的制造方法，该方法包括：将至少一种光致变色材料与基材的至少一部分连接，其中该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和(2)光致变色引发剂。
将光致变色材料连接到聚合物材料的非限制性方法包括，例如将该光致变色材料混入聚合物、预聚物或单体材料的溶液或熔体中，随后至少部分地调节该聚合物、预聚物或单体材料。本领域技术人员应理解的是，根据这一非限制性实施方案，在所得光致变色组合物中，该光致变色材料可以与聚合物材料共混(即，与其掺混而不是键接)或与该聚合物材料键接。例如，如果光致变色材料包含与聚合物、预聚物或单体材料相容的反应性官能度，则在该材料的固定期间，该光致变色材料可以与该材料的至少一部分起反应而将该光致变色材料键接到所得的聚合物材料上。
可以结合本文公开的各种非限制性实施方案使用的将光致变色材料连接到聚合物材料的另一个方法是浸润。根据这一方法，引起光致变色材料扩散进入聚合物材料中，例如在加热或没有加热下通过将聚合物材料浸在包含光致变色材料的溶液中来进行。此后，例如，如果该光致变色材料包含与该聚合物材料相容的反应性官能度，则该光致变色材料可以与该聚合物材料键接。
本文公开的其它非限制性实施方案提供光学元件的制造方法，该方法包括：将至少一种光致变色材料与基材的至少一部分连接，其中该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和(2)光致变色引发剂。将该光致变色材料连接到该基材的至少一部分上的非限制性方法包括：浸润(如上所述)、现场浇铸、模内铸塑、涂覆和层压。
根据一个非限制性实施方案，其中基材包含聚合物材料，可以通过现场浇铸方法将光致变色材料连接到基材的至少一部分上。根据这一非限制性实施方案，将光致变色材料与聚合物溶液或熔体、或其它预聚物和/或单体溶液或混合物混合，随后铸塑成具有所需形状的模制品并至少部分地固定以形成基材。根据这一非限制性实施方案，至少一种光致变色材料可以与聚合物材料键接或者它可以与基材的聚合物材料共混(即，掺混而不是键接)。
根据另一个非限制性实施方案，其中基材包含聚合物材料，可以通过模内浇铸方法将光致变色材料连接到基材的至少一部分上。根据这一非限制性实施方案，将包含光致变色材料的涂料组合物(可以是液体涂料组合物或粉末涂料组合物)涂覆到模制品的表面上并至少部分地调节。此后，将聚合物溶液或熔体、或预聚物或单体溶液或混合物浇铸在该涂层上并至少部分地固定。在固定之后，从模具上取下该具有涂层的基材。根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可用于其中的粉末涂料的非限制性实例在美国专利号6,068,797第7栏第50行到第19栏第42行中进行了说明，该公开内容特别在此引入作为参考。
根据又一个非限制性实施方案，其中基材包含聚合物材料或无机材料例如玻璃，可以通过涂覆将光致变色材料连接到基材的至少一部分上。适合的涂覆方法的非限制性实例包括：旋涂、喷涂(例如，使用液体或粉末涂料)、幕涂、辊涂、旋和喷涂、模内铸塑和过度模塑。例如，根据一个非限制性实施方案，可以通过过度模塑将光致变色材料连接到基材上。根据这一非限制性实施方案，将包含光致变色材料的涂料组合物(如早先所论述的那样，其可以是液体涂料组合物或粉末涂料组合物)涂覆到模具上，然后将基材投入该模具使得该基材接触该涂料导致它在基材表面的至少一部分上铺展。此后，至少部分地固定该涂料组合物和从模具上取下该涂层基材。或者，过度模塑可以如下进行：将基材放入模具中使得开放区域限定在基材和模具之间，此后将包含该光致变色材料的涂料组合物注入该开放区域。此后，可以至少部分地固定该涂料组合物和从模具上取下该涂层基材。
根据又一个非限制性实施方案，其中基材包含聚合物材料或无机材料例如玻璃，可以通过层压将光致变色材料连接到基材的至少一部分上。根据这一非限制性实施方案，在有或者没有粘合剂和/或施加热和压力下，可以将包含光致变色材料的膜粘附到基材的一部分上。此后，如果需要的话，可以在第一基材上施加第二基材并可以将该两基材一同层压(即，通过使用热和压力)以形成元件，其中该包含光致变色材料的膜插在该两个基材之间。包含光致变色材料的膜的形成方法可以包括，例如且没有限制，将光致变色材料与聚合物溶液或预聚物溶液结合，由此浇铸或挤出薄膜，和，如果需要的话，至少部分地固定该薄膜。另外或者备选地，可以形成膜(有或者没有光致变色材料)并用光致变色材料(如上所讨论)浸润。
另外，本领域技术人员应理解的是，根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色组合物和光致变色涂料组合物可以进一步包含有助于该组合物的加工和/或性能的其它添加剂。例如且没有限制，这些添加剂可以选自光引发剂、热引发剂、阻聚剂、溶剂、光稳定剂(例如，但不限于，紫外线吸收剂和光稳定剂例如受阻胺光稳定剂(HALS))、热稳定剂、脱模剂、流变性控制剂、流平剂(例如，但不限于，表面活性剂)、自由基清除剂和粘合促进剂(例如己二醇二丙烯酸酯和偶联剂)。
如先前所讨论，发明人已经观察到根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料可以具有有利的迁移性能。因此，本文公开的一个非限制性实施方案提供阻止聚合物材料中光致变色材料的迁移的方法，该方法包括将该光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分键接，其中该光致变色材料包含：(1)光致变色基团，和(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量。另外，根据这一非限制性实施方案，至少一种开环环状单体的残基可以具有2000到6000g/mol的数均分子量。
将在以下非限制性实施例中举例说明本发明的各种非限制性实施方案。
实施例
光致变色材料的制备
实施例1：实例光致变色材料“PM-1”的制备
部分A：
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.49表示)。将3-哌啶甲醇(5.1克)和无水四氢呋喃(330ml)添加到烘干的反应烧瓶中。在冰浴中将反应混合物冷却。于20分钟内缓慢地逐滴向这一反应混合物中添加51ml丁基锂(2.5M，在己烷中)。允许反应混合物回暖到室温，然后加入美国专利6,296,785实施例4步骤6的所需产物(3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃，11.0克)。在室温下搅拌该反应混合物一整夜然后缓慢地倒入冰水中(400ml)。添加盐酸水溶液(10％v/v)直到pH值为5然后用乙酸乙酯(200ml)稀释。使层相分离并用三个175ml的乙酸乙酯部分萃取水层。将有机层合并并用饱和碳酸氢钠水溶液(200ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。通过柱色谱法在硅胶(300克)上纯化所得残余物，用40％的在己烷中的乙酸乙酯洗脱。将光致变色级分合并并通过旋转蒸发浓缩。在叔丁基甲醚中将所得的残余物再结晶，获得5.6克灰白色固体。NMR和质谱分析表明该产物具有与3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-(3-哌啶子基甲醇)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构和分子量。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-1”：在氮气下，将0.8038g上面部分A的光致变色引发剂、7.37gε-己内酯单体和半滴2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该混合物直到暗匀质溶液形成。在大约120℃下聚合22小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式19表示的结构，其中‘a’是1到165的整数。质谱分析证实了该结构。
通式17
实施例2：实例光致变色材料“PM-2”的制备
部分A：
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.51表示)。将美国专利5,645,767实施例5(该实施例特别在此引入供参考)的产物(3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃，200克)添加到含700ml三甘醇和750ml乙腈的反应烧瓶中。在氮气气氛下搅拌所得的混合物并加热到80℃。随后，将2克对甲苯磺酸添加到该反应混合物中。80℃下30分钟之后，在强烈搅拌下让反应在8L水中骤冷直到绿色固体沉淀析出。将固体过滤，用水洗涤，在空气中干燥和通过柱色谱法纯化。随后，从二乙醚中结晶产生152克白色固体。NMR分析表明产物具有与3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-2”：在氮气下，将40.3190g部分A(上面)的光致变色引发剂、120.5558gε-己内酯单体和0.4209g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和机械搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该混合物直到暗匀质溶液形成。ε-己内酯的聚合在120℃下进行5小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。所得产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为3300和4500g/mol的数均和重均分子量。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式19表示的结构，其中‘a’是1到307的整数。
通式18
实施例3：实例光致变色材料“PM-3”的制备
使用实施例2的部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-3”：在氮气下，将1.5822g实施例2部分A(上面)的光致变色引发剂、4.7089gδ-戊内酯单体和0.0157g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。所得产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2800和3500g/mol的数均和重均分子量。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式19表示的结构，其中‘a’是1到166的整数。
通式19
实施例4：实例光致变色材料“PM-4”的制备
使用实施例2的部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-4”：在氮气下，将100.0114g实施例2部分A(上面)的光致变色引发剂、139.0881gδ-戊内酯、158.5649gε-己内酯和0.9942g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和机械搅拌器的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。产物材料在室温下是粘性液体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2800和3600g/mol的数均和重均分子量。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式20表示的结构，其中“无规共聚物”是ε-己内酯和δ-戊内酯的无规共聚物。
插入分子式
通式20
实施例5：实例光致变色材料“PM-5”的制备
部分A：
如下制备光致变色基团引发剂(由上表1中的结构1.3表示)。步 骤1：将得自实施例7(下面)部分A步骤1(7-974)的4-氟-4′-(2-羟基乙氧基)-二苯甲酮(43.3克)和乙炔饱和的N，N-二甲基甲酰胺(130ml)在反应烧瓶中合并。在冰浴中将反应烧瓶冷却。于30分钟内将乙炔钠溶液(9wt％，在甲苯中，221克)逐滴添加到冷却的反应混合物中。除去冰浴并允许该反应混合物回暖到室温。将该反应混合物倒入冰水(450ml)中并将二乙醚(300ml)添加到其中。使层相分离并用二乙醚(300ml)萃取水层一次用乙酸乙酯(300ml每次)萃取两次。将有机层合并，在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。通过柱色谱法在硅胶(600克)上纯化所得残余物，用45％乙酸乙酯在己烷中的混合物洗脱。将含纯所需产物的级分合并并通过旋转蒸发浓缩，获得30.1克1-(4-氟苯基)-1-(4′-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-炔丙-1-醇。
步骤2：将得自步骤1的1-(4-氟苯基)-1-(4′-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-炔丙-1-醇(19.9克)、得自实施例8(下面)部分A步骤4的2，3-二甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴(18.0克)、对甲苯磺酸一水合物(1.02克)和氯仿(用戊烯保存，360ml)在反应烧瓶中合并并在室温下搅拌2.5小时。用50％的饱和的碳酸氢钠水溶液(300ml)洗涤该反应混合物，在无水硫酸钠上干燥和通过旋转蒸发浓缩。通过柱色谱法在硅胶(500克)上纯化所得残余物，用50％乙酸乙酯在己烷中的混合物洗脱。将含所需光致变色物质的级分合并并通过旋转蒸发浓缩，获得18.9克3-(4-氟苯基)-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃。
步骤3：将得自步骤2的3-(4-氟苯基)-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃(18.9克)、二甘醇(190ml)、甲苯(190ml)和对甲苯磺酸一水合物(0.60克)在反应烧瓶中合并并加热到85℃保持2.5小时。将该反应混合物冷却到室温并用甲苯(190ml)稀释。用饱和的碳酸氢钠水溶液(350ml)和饱和的两个部分的氯化钠水溶液(每部分350ml)洗涤该反应混合物。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在硅胶(650克)上色谱分离所得的残余物，用65％乙酸乙酯在己烷中的混合物洗脱。将纯光致变色级分合并并通过旋转蒸发浓缩至暗绿色油。NMR分析表明产物具有与3-(4-氟苯基)-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-5”：在氮气下，将0.4194g上面部分A给出的光致变色引发剂、1.6973gδ-戊内酯、1.9349gε-己内酯和0.0101g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。产物在室温下是粘性液体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为8800和9800g/mol的数均和重均分子量。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式21表示的结构，其中“无规共聚物”是ε-己内酯和δ-戊内酯的无规共聚物。
通式21
实施例6：实例光致变色材料“PM-6”的制备
使用实施例2(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-6”：在氮气下，将12.1814g实施例2(上面)部分A的光致变色引发剂、11.2488gδ-戊内酯、12.8240gε-己内酯和0.0906g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和机械搅拌器的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。在聚合之后，将所得混合物冷却到80℃，添加一滴二月桂酸二丁锡并于30分钟内在大约80℃下加入2.8097g2-异氰酸酯根合乙基甲基丙烯酸酯。在80℃下保持反应直到通过IR不能检测到异氰酸酯基。产物在室温下是粘性液体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2400和3900/mol的数均和重均分子量。产物认为由光致变色材料的混合物构成，该光致变色材料具有大体上由下面的通式22表示的结构，其中“无规共聚物”是ε-己内酯和δ-戊内酯的无规共聚物。
通式22
实施例7：实例光致变色材料“PM-7”的制备
部分A：
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.37表示)。步骤1：将4-羟基-4′-氟-二苯甲酮(100克)、2-氯乙醇(93克)、碘化钠(14克)、碳酸钾(128克)添加到包含400ml N，N-二甲基甲酰胺的反应烧瓶中。将所得的混合物加热到95℃并在氮气气氛下搅拌。在95℃下4小时之后，将附加的30克2-氯乙醇和5克碘化钠添加到该反应混合物中。在95℃下又一个14小时之后，在强烈搅拌下将反应在50ml 50％氢氧化钠溶液和4L水的混合物中骤冷以沉淀析出白色固体。过滤固体，用水洗涤并在空气下干燥而获得117克所需产物，4-(2-羟基乙氧基)-4′-氟-二苯甲酮。在没有进一步纯化下将这一材料用于下一个步骤。
步骤2：将步骤1的产物4-(2-羟基乙氧基)-4′-氟-二苯甲酮(90克)、吗啉(75.3克)、三乙胺(69.9克)添加到包含160ml二甲亚砜的反应烧瓶中。将所得的混合物加热到95℃并在氮气气氛下搅拌。在95℃下4小时之后，将附加的40克吗啉和35克三乙胺添加到该反应混合物中。在95℃下又一个14小时之后，将附加的60克吗啉添加到该反应混合物中。在95℃下又一个24小时之后，在强烈搅拌下将反应在5L水中骤冷，看到淡黄色固体沉淀析出。过滤固体，用水洗涤并在空气下干燥而获得105克所需产物，4-(2-羟基乙氧基)-4′-吗啉代-二苯甲酮。在没有进一步纯化下将这一材料用于下一个步骤。
步骤3：将步骤2的产物4-(2-羟基乙氧基)-4′-吗啉代-二苯甲酮(105克)添加到包含600ml用乙炔饱和的N，N-二甲基甲酰胺的反应烧瓶中。在室温下，在氮气气氛下使用机械搅拌器搅拌所得的混合物。于三十分钟内将在二甲苯/矿物油中的乙炔钠(214克18wt％的溶液)添加到该反应混合物中同时搅拌。在室温下搅拌半小时之后，在强烈搅拌下将反应在4L水中骤冷而看到淡黄固体沉淀析出。过滤固体，用水洗涤并在空气下干燥而获得111.1克所需产物，1-(4-(2-羟基乙氧基)-苯基-1-(4-吗啉代苯基)-2-炔丙-1-醇。在没有进一步纯化下将这一材料用于下一个步骤。
步骤4：将美国专利5,645,767实施例1步骤2的产物(1-苯基-2-甲氧基羰基-4-乙酰氧基萘，50克)添加到包含500ml四氢呋喃的反应烧瓶中。在冰水浴中冷却所得的混合物并在氮气气氛下搅拌。于四十五分钟内逐滴添加703ml氯化甲基镁溶液(1M，在四氢呋喃中)。在0℃下搅拌所得黄色反应混合物2小时并缓慢地回暖到室温。将反应混合物倒入2L冰/水混合物中。添加醚(1L)，分离层。用两个500ml的醚部分萃取水层，将有机部分合并并用1L水洗涤。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。将所得的油转移到包含500ml甲苯的反应容器(装有迪安-斯达克榻分水器)中，该500ml甲苯中添加了十滴十二烷基苯磺酸。将反应混合物加热到回流2小时并冷却。通过旋转蒸发除去甲苯，获得40.2克淡黄固体。NMR谱表明该产物具有与7，7-二甲基-5-羟基-7H-苯并[C]芴一致的结构。不进一步纯化这一材料直接用于下一个步骤。
步骤5：在反应烧瓶中将步骤4的产物7，7-二甲基-5-羟基-7H-苯并[C]芴(40克)、步骤3的产物1-(4-(2-羟基乙氧基)-苯基-1-(4-吗啉代苯基)-2-炔丙-1-醇(54.3克)、二十滴甲烷磺酸和800ml氯仿合并并在回流温度和氮气气氛下搅拌。在两个小时之后，将附加的5克1-(4-(2-羟基乙氧基)-苯基-1-(4-吗啉代苯基)-2-炔丙-1-醇添加到该反应混合物中，接着在又一个两小时之后再添加5克。在回流下加热反应混合物16小时然后冷却到室温。小心地用500ml饱和的碳酸氢钠溶液和500ml水洗涤反应混合物。将有机层分离，在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在硅胶柱上使用己烷、二氯甲烷和乙酸乙酯(50/40/10)作为洗脱液色谱分离残余物。收集光致变色级分并通过旋转蒸发浓缩，获得带蓝色的固体(66克)。NMR谱表明产物具有与3-(4-(2-羟基乙氧基)-苯基-3-(4-吗啉代苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-7”：在氮气下，将1.4230g上面部分A给出的光致变色引发剂、4.7830gε-己内酯单体、和0.0064g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶度形成。随后在140℃下聚合10小时。此后，将该高度粘性的混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为1800和3100/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面的通式23表示的一般性结构，其中‘a’是1到228的整数。
通式23
实施例8：实例光致变色材料“PM-8”的制备
部分A：光致变色引发剂的制备
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.32表示)。步骤1：在氮气气氛下，将美国专利6,296,785实施例4步骤2的产物(4-(3，4-二甲氧基苯基)-4-苯基-3-甲氧基羰基-3-丁烯酸的E和Z异构体的混合物，225克)和乙酸酐(900ml)添加到反应烧瓶中。将反应混合物加热到回流5小时。将反应混合物冷却到室温并通过真空过滤收集所得的沉淀并用冷甲醇洗涤，获得211克1-苯基-2-甲氧基羰基-4-乙酰氧基-6，7-二甲氧基萘。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤2：在反应烧瓶中将得自步骤1的1-苯基-2-甲氧基羰基-4-乙酰氧基-6，7-二甲氧基萘(100克)、水(675ml)、甲醇(35ml)和氢氧化钠(75克)合并并加热到回流1小时。将反应混合物冷却到室温并缓慢地倒入1.5L 4N HCl/冰混合物中。添加附加的4N HCl直到反应混合物的pH值为3。通过真空过滤收集所得的白色沉淀并用水洗涤，获得96克1-苯基-2-羟基羰基-4-羟基-6，7-二甲氧基-萘。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤3：在反应烧瓶中将得自步骤2的1-苯基-2-羟基羰基-4-羟基-6，7-二甲氧基-萘(105克)、乙酸酐(420ml)、乙酸(630ml)和氯化锌(7克)合并并加热到回流10小时。冷却该反应混合物并通过真空过滤收集所得的沉淀和用乙酸接着用水洗涤，获得橙色固体。在饱和碳酸氢钠水溶液将这一固体淤浆化15分钟，通过真空过滤收集并用水洗涤，获得橙色固体。在热甲醇中将该橙色固体淤浆化，冷却到室温，通过真空过滤收集，并用冷甲醇洗涤，获得84.2克2，3-二甲氧基-5-乙酰氧基-7H-苯并[C]芴-7-酮。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤4：在氮气气氛下，将得自步骤3的2，3-二甲氧基-5-乙酰氧基-7H-苯并[C]芴-7-酮加入反应烧瓶。将无水四氢呋喃(1250ml)添加到该反应烧瓶中。在冰浴中冷却该反应混合物并于30分钟内逐滴添加178ml溴化乙基镁溶液(3.0M在二乙醚中)。让反应混合物缓慢地回暖到室温，随后倒入饱和的氯化铵水溶液和冰混合物(1.3L)中。使层相分离并用两个750ml的乙酸乙酯部分萃取水层。将有机部分合并并用饱和碳酸氢钠水溶液(800ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在热叔丁基甲醚中将该橙色固体淤浆化，冷却到室温，通过真空过滤收集，并用冷叔丁基甲醚洗涤，获得41.3克2，3-二甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤5：在反应烧瓶中将得自步骤4的2，3-二甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴(30g)、吗啉(46.7ml)和无水四氢呋喃(900ml)合并。在冰浴中冷却该反应混合物并于30分钟内逐滴添加正丁基锂溶液(2.5M，在己烷中，178ml)。除去冰浴并将该反应混合物加热到回流3小时。将反应混合物冷却到室温，然后倒入饱和的氯化铵水溶液和冰混合物(1L)中。使层相分离并用乙酸乙酯的两个350ml部分萃取水层。将有机部分合并并用饱和碳酸氢钠水溶液(500ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在热叔丁基甲醚中将该橙色固体淤浆化，冷却到室温，通过真空过滤收集，并用冷叔丁基甲醚洗涤，获得26.6克2-吗啉代-3-甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤6：在反应烧瓶中将得自步骤5的2-吗啉代-3-甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴(20克)、美国专利5,458,814实施例1步骤1的产物(1，1-双(4-甲氧基苯基)-2-炔丙-1-醇，17.8克)、十二烷基苯磺酸(1.7克)和氯仿(用戊烯保存，600ml)合并并在室温下搅拌2小时。用饱和的碳酸氢钠水溶液(300ml)洗涤反应混合物并在无水硫酸钠上干燥有机层。通过旋转蒸发浓缩有机层。将热甲醇添加到所得残余物中然后冷却到室温。通过真空过滤收集所获得的沉淀并用冷甲醇洗涤，获得26.8克3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃。在没有进一步纯化下将产物用于随后的反应。
步骤7：在反应烧瓶中将得自步骤6的3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃(12克)、二甘醇(120ml)、甲苯(120ml)和对甲苯磺酸一水合物(0.36克)合并并加热到85℃保持4小时。将该反应混合物冷却到室温并用甲苯(120ml)稀释。用饱和的碳酸氢钠水溶液(100ml)和四个部分的饱和的氯化钠水溶液(每部分100ml)洗涤该反应混合物。在无水硫酸钠上干燥有机层并浓缩成暗色油。在硅胶柱上色谱分离该油，用40％乙酸乙酯在己烷中的混合物洗脱。收集光致变色级分并通过旋转蒸发浓缩。在40％己烷在叔丁基甲醚中的混合物中将所得的残余物再结晶而获得5克灰白色固体。NMR分析表明产物具有与3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-8”：在氮气下，将1.695g上面部分A给出的光致变色引发剂、4.6440gε-己内酯单体和0.0062g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶度形成。在140℃下聚合6小时。此后，将该高度粘性的混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2000和3100/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面的通式24表示的一般性结构，其中‘a’是1到166的整数。
通式24
实施例9：实例光致变色材料“PM-9”的制备
部分A：光致变色引发剂的制备
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.31表示)。步骤1：在反应烧瓶中将茴香醚(27.5克)、4-氟代苯酰氯(35克)和二氯甲烷(250ml)合并。于20分钟内缓慢地将氯化铝(30.8克)添加到该反应混合物中。在室温下搅拌该反应混合物两小时然后将其倒入70ml浓盐酸和500ml水的混合物中。使层相分离并且用两个部分的二氯甲烷(300ml每部分)萃取水层。将有机部分合并并用饱和碳酸氢钠水溶液(400ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥有机层并蒸发，获得为白色固体的48.0克4-氟-4′-甲氧基-二苯甲酮。不进一步纯化这一材料直接用于下一个步骤。
步骤2：在反应烧瓶中将得自步骤1的4-氟-4′-甲氧基-二苯甲酮(126.7克)和乙炔饱和的N，N-二甲基甲酰胺(380ml)合并。于45分钟内将乙炔钠溶液(9wt％在甲苯中，343克)逐滴添加到反应混合物中。在室温下搅拌该反应混合物1小时然后倒入冰水中(600ml)。使层相分离并用三个部分的二乙醚(200ml)萃取水层。合并有机层并用饱和的氯化铵水溶液(200ml)、饱和的氯化钠水溶液(200ml)和饱和的碳酸氢钠水溶液(200ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥有机层并蒸发而获得136.6克1-(4-氟苯基)-1-(4-甲氧基苯基)-2-炔丙-1-醇的淡黄色油。不进一步纯化这一材料直接用于下一个步骤。
步骤3：在反应烧瓶中将得自步骤2的1-(4-氟苯基)-1-(4-甲氧基苯基)-2-炔丙-1-醇(26.3克)、得自实施例8部分A步骤4的2，3-二甲氧基-5，7-二羟基-7-乙基-7H-苯并[C]芴(30.0克)、十二烷基苯磺酸(2.9克)和氯仿(用戊烯保存，600ml)合并并在室温下搅拌1小时。用饱和的碳酸氢钠水溶液(300ml)洗涤反应混合物并在无水硫酸钠上干燥有机层。将有机层蒸发成暗色油，向其中添加暖的甲醇。通过真空过滤收集所获得的沉淀并用冷甲醇洗涤，获得34.5克3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃。在没有进一步纯化下将这一材料直接地用于下一个步骤。
步骤4：在反应烧瓶中将得自步骤7的3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃(35.0克)、二甘醇(350ml)、甲苯(350ml)和对甲苯磺酸一水合物(1.73克)合并并加热到85℃保持6小时。将该反应混合物冷却到室温并用甲苯(350ml)稀释。用饱和的碳酸氢钠水溶液(300ml)和四个部分的饱和的氯化钠水溶液(300ml每部分)洗涤该反应混合物。在无水硫酸钠上干燥有机层并浓缩成暗色油。在硅胶上色谱分离该油，用25％乙酸乙酯在己烷中的混合物洗脱。收集光致变色级分并通过旋转蒸发浓缩。在10％己烷在叔丁基甲醚中的混合物中将所得的残余物再结晶而获得16.6克白色固体。NMR分析表明产物具有与3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-9”：在氮气下，将1.6577g上面部分A给出的光致变色引发剂、5.0002gε-己内酯单体和0.0067g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶液形成。随后在140℃下聚合8小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2200和3700/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面的通式25表示的一般性结构，其中‘a’是1到382的整数。
通式25
实施例10：实例光致变色材料“PM-10”的制备
使用实施例8(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-10”：在氮气下，将1.6310g实施例8部分A的光致变色引发剂、8.9370gε-己内酯单体和0.0120g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶液形成。在140℃下聚合10小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为3100和7200/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由的通式25(上面)表示的一般性结构，其中‘a’是1到665的整数。
实施例11：实例光致变色材料“PM-11”的制备
使用实施例7(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-11”：在氮气下，将1.8334g实施例7部分A给出的光致变色引发剂、3.080gε-己内酯单体和0.0041g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶液形成，并在140℃下聚合7小时。此后，将该非常粘的混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为1300和1900g/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由的通式25(上面)表示的一般性结构，其中‘a’是1到117的整数。
实施例12：实例光致变色材料“PM-12”的制备
使用实施例9(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-12”：在氮气下，将1.2358g上面实施例9部分A给出的光致变色引发剂、7.4580gε-己内酯单体和0.0100g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶液形成。随后在140℃下聚合10小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为3100和8100/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由的通式25(上面)表示的一般性结构，其中‘a’是1到853的整数。
实施例13：实例光致变色材料“PM-13”的制备
部分A：光致变色引发剂的制备
如下制备光致变色引发剂(由上表1中的结构1.18表示)：在300ml圆底烧瓶中，将9.4g(0.02摩尔)2，2-双(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-羟基-[2H]-萘并[1，2-b]吡喃溶于100ml DMF二甲基甲酰胺(DMF)中。添加粉末无水碳酸钾(13.8g，0.1摩尔)并将该混合物搅拌和加热到80℃，同时逐滴添加5g(0.04摩尔)2-溴乙醇。通过TLC(薄层色谱法)监测反应且在4小时之后其中不再存在起始材料，通过倒入一升水将反应骤冷。将产物萃取入氯仿中，浓缩并在二氧化硅上色谱分离，使用2∶1乙酸乙酯∶己烷作为洗脱液。收集红色的光致变色级分并从二乙醚∶己烷混合物将该产物结晶。所得的材料是由上表1中结构1.18表示的2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-(2-羟基乙氧基)-[2H]-萘并[1，2-b]吡喃。
部分B：
使用部分A(上面)给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-13”：在氮气下，将1.4580g上面部分A给出的光致变色引发剂、3.0340gε-己内酯、2.6613gδ-戊内酯和0.0179g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。在室温下搅拌该反应混合物直到暗匀质溶液形成。随后在120℃下聚合7小时。此后，将该高粘性混合物冷却到大约80℃并转移至玻璃瓶中。产物在室温下是液体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2900和3400/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面通式26表示一般性结构，其中“无规共聚物”是ε-己内酯和δ-戊内酯的无规共聚物。
通式26
实施例14：实例光致变色材料“PM-14”的制备
如下制备光致变色材料PM-14：在搅拌下，将6.5g上面实施例2中描述的光致变色材料PM-2溶于50ml氯仿中。然后添加摩尔过量的三乙胺以及催化量的4-二甲基氨基吡啶(DMAP)，接着添加五滴4-甲氧基苯甲酰氯。反应过程由TLC监测。在两个小时之后，再添加五滴该苯甲酰氯。重复该过程直到TLC显示不再存在起始材料。此时，将反应混合物倒入250ml水中。分离有机部分，浓缩，然后在二氧化硅上使用己烷∶乙酸乙酯为2∶1的混合物进行色谱分离。收集光致变色部分，合并并浓缩而获得在静置后固化的油。所得的材料具有上面通式18给出的结构，不同在于羟基被对茴香酯基封端。
实施例15：实例光致变色材料“PM-15”的制备
使用实施例2(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-15”：在氮气下，将1.2475g实施例2(上面)部分A给出的光致变色引发剂、3.7128g三亚甲基碳酸酯(TMC)单体和0.0124g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为2700和4700g/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面的通式27表示的一般性结构，其中‘a’是1到402的整数。
通式27
实施例16：实例光致变色材料“PM-16”的制备
使用实施例2(上面)的部分A给出的光致变色引发剂如下制备实例光致变色材料“PM-16”：在氮气下，将2.1127g实施例2(上面)部分A给出的光致变色引发剂、6.2878g丙交酯(LT)单体和0.0210g2-乙基辛酸锡(II)加入装备有冷凝器、氮气进口和磁性搅拌棒的三颈烧瓶中。聚合程序与实施例2部分B(上面)给出的相同。产物在室温下是固体，相对于聚苯乙烯标准物，具有由GPC测定的分别为1756和3840g/mol的数均和重均分子量。产物认为是光致变色材料的混合物，该光致变色材料具有由下面的通式28表示的一般性结构，其中‘a’是1到209的整数。
通式28
测试
实施例17：
使用实施例1中给出的光致变色材料PM-1制备光致变色涂料组合物(表示为下表3中的“实例涂料1”)。此外，分别使用以下对比光致变色材料“CPM-A”和“CPM-B”制备两种对比光致变色涂料组合物，表示为表3中的“对比涂料A”和“对比涂料B”。如下制备对比实例光致变色材料CPM-A(其由下面的通式29表示)。将哌啶(1.5ml)和无水四氢呋喃(150ml)添加到烘干的反应烧瓶中。在冰浴中将反应混合物冷却。于20分钟内缓慢地逐滴向这一反应混合物中添加7ml丁基锂(2.5M，在己烷中)。允许反应混合物回暖到室温，然后加入美国专利6,296,785实施例4步骤6的所需产物(3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃，5.0克)。在室温下搅拌该反应混合物一整夜然后缓慢地倒入冰水中(250ml)。添加盐酸水溶液(10％v/v)直到pH值为4然后用乙酸乙酯(100ml)稀释。使层相分离并用三个100ml部分的乙酸乙酯萃取水层。将有机层合并并用饱和碳酸氢钠水溶液(200ml)洗涤。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在叔丁基甲醚中将所得的残余物再结晶，获得1.6克白色固体。NMR和质谱分析表明该产物具有与3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-哌啶子基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构和分子量。
通式29
对比实例光致变色材料CPM-B是实施例1部分A给出的光致变色材料。
每种涂料组合物如下制备：将合适的光致变色材料预溶解在N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)中，随后将表3给出的其余组分以所列量添加到这一溶液中。使用磁性搅拌棒搅拌所得混合物大约30分钟直到获得均质混合物。在混合之后，通过旋涂在1500rpm下将每种涂料组合物涂覆到Gentex PDQ硬涂层聚碳酸酯透镜(1.5×70mm)上6秒达到大约0.2g的湿重，该透镜预先经过等离子处理。在120℃下固化涂层1小时达到大约20微米的最终厚度。该涂料组合物的组分经调节使得三个涂层中的每一个具有基本相同的Fischer硬度(如表3显示)。涂覆透镜中的每一个的Fischer硬度和光致变色性能根据下面讨论进行测量。
表3
| 用量(克) | |||
| 组分 | 实例涂料1 | 对比涂料A | 对比涂料B |
| HDI Biuret B179601 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| HC-86-77262 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| PC-11223 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)4 | 1.0 | 0.94 | 0.94 |
| 二月桂酸二丁锡(“DBTDL”)5 | 0.015 | 0.015 | 0.015 |
| PM-1 | 0.08 | - | - |
| CPM-A | - | 0.031 | - |
| CPM-B | - | - | 0.031 |
| Fischer硬度(N/mm2) | 10 | 12 | 11 |
1HDI Biuret B17960是可以从Baxenden Chemical Co.，Lancashire，England获得的封端六亚甲基二异氰酸酯。
2HC-86-7776是可以从PPG Industries，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania获得的聚丙烯酸酯聚合物。
3PC-11 22是可从Stahl USA获得的脂族碳酸酯二醇。
4，5可以从Aldrich of Milwaukee，Wisconsin获得。NMP是生物技术级。
使用可以从Fischer Technology，Inc.获得的Fischerscope HCV，Model H-100进行Fischer微观硬度试验。在以下条件下测定涂层的Fischer显微硬度(或“Fischer硬度”)，单位为牛顿/mm2：100毫牛顿载荷、30个装载步骤和装载步骤之间0.5秒的停顿。本文报道的Fischer硬度数据在2μm的压头深度下测量。
上述涂料组合物中的每一个的光致变色性能如下进行。在由Essilor，Ltd.France制造的测量光致变色性的光具座(“BMP”)的光学台上测试上面制备的涂覆透镜的光致变色响应。在测试期间将该光具座维持在恒定的73.4(23℃)的温度下。
在光具座上测试之前，以大约14厘米的距离将涂覆透镜中的每一个暴露在365纳米紫外光下大约10分钟以激活光致变色材料。用LicorModel Li-1800分光辐射度计测量在透镜处的UVA(315到380nm)辐照度并发现是22.2瓦/平方米。然后以大约36厘米的距离将该透镜放置在500瓦高强度卤灯下大约10分钟以使该光致变色材料褪色(钝化)。用Licor分光辐射度计测量在透镜处的光照度并发现是21.4Klux。然后在室温(70到75，或21到24℃)下将该透镜保持在暗环境中至少1小时，之后在光具座上进行测试。在光具座测量之前，测量透镜在390和405纳米下的紫外吸光度。
该BMP光具座装备有彼此成直角的两个150瓦Oriel Model#66057氙弧灯。灯1的光路通过3mm Schott KG-2带通滤片和合适的中密度滤片引导，这些滤片有助于获得所需要的UV和部分可见光辐照度水平。灯2的光路通过3mm Schott KG-2带通滤片、Schott短波400nm截止滤片和合适的中密度滤片引导以提供补充的可见光光照度。使用与每个灯成45°的2英寸×2英寸50％圆点光束分裂器来混合该两个光束。中密度滤片和氙弧灯的电压控制的结合用来调节辐照度的强度。在BMP上使用专有软件来控制时间、辐照度、空气池(air cell)和样品温度、快门、滤片选择和响应测量。其中用于光传输的光缆穿过该透镜的Zeiss分光光度计(Model MCS 501)用于响应和颜色的测量。在每个透镜上收集光适应响应测量，以及在四个选择波长下的响应。
将光具座的功率输出，即透镜暴露在其下的光剂量调节到6.7瓦/平方米(W/m2)UVA，从315-380nm积分和50Klux光照度，从380-780nm积分。功率输出的测量使用BMP内部包含的测光计和软件进行。
响应测量，即从未激活或褪色的状态到激活或有色状态的光密度变化(ΔOD)如下测定：确立初始未激活的透光率，打开氙气灯的快门和在选择的时间间隔下测量到激活的透光率。光密度变化根据以下公式测定：ΔOD＝log10(％Tb/％Ta)，其中％Tb是褪色状态下的透光百分率，％Ta是活化态下的透光百分率。光密度测量基于光适应光密度。
这一测试的结果在下表4中给出，其中第一褪色半衰期(“T1/2”)值是在移除活化光源之后涂层中的活化形式的光致变色材料的ΔOD达到在73.4(23℃)下的十五分钟ΔOD的一半的时间间隔(秒)。第二褪色半衰期(“2T1/2”)值是在移除活化光源之后涂层中的活化形式的光致变色材料的ΔOD达到在73.4(23℃)下的十五分钟ΔOD的四分之一的时间间隔(秒)。第三半衰期(“3T1/2”)值是在移除活化光源之后涂层中的活化形式的光致变色材料的ΔOD达到在73.4(23℃)下的十五分钟ΔOD的八分之一的时间间隔(秒)。另外，“AT3/4”值是在暴露在活化光源下之后涂层中的褪色形式的光致变色材料的ΔOD达到在73.4(23℃)下的十五分钟ΔOD的四分之三的时间间隔(秒)。
表4
| 响应 | 实例涂料1 | 对比涂料A | 对比涂料B |
| T1/2(秒) | 207 | 245 | 375 |
| 2T1/2(秒) | 453 | 551 | 894 |
| 3T1/2(秒) | 727 | 968 | 1743 |
| AT3/4(秒) | 42 | 43 | 63 |
从表4中的结果可以获知，实例涂料1(其包含实施例1的光致变色材料PM-1)的T1/2、2T1/2和3T1/2值小于对比涂料A或对比涂料B(它们分别包含对比光致变色材料CPM-A和CPM-B)的那些(即，实例涂料1的褪色速率比任一对比涂料快)。此外，实例涂料1的AT3/4值小于对比涂料B的AT3/4激活率并且基本与对比涂料A的AT3/4激活率相同。
实施例18：
使用实施例2给出的实例光致变色材料PM-2和实施例4给出的实例光致变色材料PM-4制备两个光致变色的涂料组合物(在下表5中表示为“实例涂料2”和“实例涂料4”)。此外，分别使用对比光致变色材料CPM-C和CPM-D制备两个对比实例光致变色涂料组合物(在下表5中表示为“对比涂料C”和“对比涂料D”)。
对比光致变色材料CPM-C(其由下面的通式30表示)是3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃，它如美国专利号5,645,767实施例5所制备。
通式30
对比光致变色材料CPM-D是实施例2部分A给出的光致变色材料。如上面实施例17所述，每个涂料组合物通过将表5给出的组分按所列量混合而制备。在制备之后，如上面实施例15所述，将每个涂料涂覆到等离子处理过的Gentex PDQ硬涂层扁平聚碳酸酯透镜上并固化，不同在于在1500rpm下进行旋涂5秒。实例涂料2和对比涂料的组分经调节使得三个涂层中的每一个具有基本相同的Fischer硬度(如下表5显示)。实例涂料4具有更高的Fischer硬度。
表5
| 用量(克) | ||||
| 组分 | 实例涂料2 | 对比涂料C | 对比涂料D | 实例涂料4 |
| HDI biuretB17960 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 |
| HC-86-7726 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.64 |
| PC-1122 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.19 |
| NMP | 1.0 | 0.94 | 0.94 | 1.74 |
| DBTDL | 0.015 | 0.015 | 0.015 | 0.12 |
| PM-2 | 0.15 | - | - | - |
| CPM-C | - | 0.031 | - | - |
| CPM-D | - | - | 0.031 | - |
| PM-4 | - | - | - | 0.78 |
| Fischer硬度(N/mm2) | 11 | 14 | 12 | 27 |
如上面实施例17所讨论的那样，对涂层透镜中的每一个进行Fischer硬度测试和光致变色性能测试。此外，对具有实例涂料2和两个对比涂料的透镜进行NMP浸泡测试以测定可以从该涂层浸出的光致变色材料的量。更具体地说，在NMP浸泡测试中，将每个涂料施加到硬涂层聚碳酸酯透镜上并固化。此后，每个透镜在NMP中浸泡1小时。在NMP浸泡前后测量在390nm下的UV吸光度。通过测量在浸泡之后UV吸光度的损失％测定光致变色损失％。因为光致变色材料可以萃取进入溶剂中，所以在这一测试中使用NMP。
上述测试的结果在下表6中给出。
表6
| 响应 | 实例涂料2 | 对比涂料C | 对比涂料D | 实例涂料4 |
| T1/2(秒) | 37 | 54 | 63 | 31 |
| 2T1/2(秒) | 94 | 152 | 222 | 67 |
| 3T1/2(秒) | - | - | - | 145 |
| AT3/4(秒) | 4.6 | 5.9 | 6.6 | 4.3 |
| NMP浸泡(光致变色损失％) | 0 | 90 | 10 | -* |
*没有测试
从表6中的结果可以获知，实例涂料1和4(它们分别包含实例光致变色材料PM-2(实施例2)和PM-4(实施例4))的AT3/4、T1/2和2T1/2值小于任一对比涂料组合物的AT3/4、T1/2和2T1/2值(即，实例涂层的激活和褪色速率比对比涂层的那些快)。另外，实例涂层4具有比对比涂料小的T1/2、2T1/2和AT3/4值，该实例涂料4的Fischer硬度是对比涂料组合物的至少两倍。此外，在NMP浸泡期间，在NMP浸泡之后检测到基本上没有光致变色材料从实例涂料2中浸出，然而，光致变色材料从对比涂料的浸出被检测到。
实施例19：
使用实施例5中给出的实例光致变色材料PM-5制备实例光致变色涂料组合物(在下表7中，表示为“实例涂料5”)。此外，使用对比光致变色材料“CPM-H′”(该光致变色材料在下面实施例20中给出)制备对比实例光致变色涂料组合物(在下表7中表示为“对比涂料H′”)。
如上面实施例17所述，每个涂料组合物通过将表7给出的组分按所列量混合而制备。如上面实施例18所述，在制备之后，将每个涂层施加到等离子处理过的Gentex PDQ硬涂层扁平聚碳酸酯透镜上并固化。实例涂料5和对比涂料H′的组分经调节使得涂层中的每一个具有基本相同的Fischer硬度(如下表7显示)。
表7
| 用量(克) | ||
| 组分 | 实例涂料5 | 对比涂料H′ |
| HDI biuret B17960 | 1.23 | 1.66 |
| HC-86-7726 | 0.71 | 0.71 |
| PC-1122 | - | 0.74 |
| NMP | 1.15 | 1.2 |
| DBTDL | 0.04 | 0.05 |
| PM-5 | 0.74 | - |
| CPM-H | - | 0.11 |
| Fischer硬度(N/mm2) | 18 | 18 |
如实施例17所讨论的那样，对涂层透镜中的每一个进行Fischer硬度测试和光致变色性能测试。此外，如上面实施例18所讨论的那样，进行NMP浸泡测试。
上述测试的结果在下表8中给出。
表8
| 响应 | 实例涂料5 | 对比涂料E |
| T1/2(秒) | 72 | 70 |
| 2T1/2(秒) | 173 | 168 |
| AT3/4 | 46 | 49 |
从表8中的结果可以获知，实例涂料5(其包含实例光致变色材料PM-5(实施例5))的T1/2、2T1/2和AT3/4与对比涂料H′的那些相似，该涂层H′包含对比光致变色材料CPM-H。
实施例20：
以下光致变色材料的迁移性能如下测试：通过混合表9中给出的组分制备了两个涂料组合物(“实例涂料789”和“对比涂料FGH”)。实例涂料789包含三种实例光致变色材料PM-7、PM-8和PM-9，它们分别如上面实施例7、8和9所述。对比涂料FGH包含三种对比实例光致变色材料(CPM-F、-G和-H)，它们没有与聚合物涂层键接。
对比实例光致变色材料CPM-F如下制备：将得自实施例7部分A步骤4的7，7-二甲基-5-羟基-7H-苯并[C]芴(2.6g，0.01摩尔)连同3.5g(稍微摩尔过量)1-(4-甲氧基苯基-1-(4-吗啉代苯基)-2-炔丙-1-醇一起溶解在100ml甲苯中。在40℃下搅拌该混合物并逐滴添加十二烷基苯磺酸直到获得一致的暗色。在2小时之后，TLC显示反应基本上完成。此后，将300ml水添加到搅拌的混合物中。分离有机层并在旋转蒸发器上除去溶剂。在二氧化硅柱上使用己烷∶乙酸乙酯为2∶1的混合物色谱分离该粗产物。收集光致变色级分，合并并在旋转蒸发器上除去溶剂。从甲醇中将残余物结晶，获得1.8g白色晶体，它的NMR与结构3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吗啉代苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致。
对比实例光致变色材料CPM-G如下制备：在反应烧瓶中将得自实施例8部分A步骤6的3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃(68.7克)、无水甲醇(685ml)、甲苯(685ml)和对甲苯磺酸一水合物(5.1克)结合并加热到回流。在回流四小时之后，和在回流八小时之后以两个0.5克部分加入附加的对甲苯磺酸一水合物。然后回流反应混合物一整夜。随后，将该反应混合物冷却到室温并用甲苯(400ml)稀释。用50％饱和的碳酸氢钠水溶液(800ml)洗涤反应混合物。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在硅胶(1,300克)上色谱分离所得的残余物，用25％在己烷中的乙酸乙酯洗脱。将光致变色级分合并并通过旋转蒸发浓缩。在20％在叔丁基甲醚中的己烷中将所得的残余物再结晶，获得62.6克黄褐色固体。质谱分析和NMR谱表明产物具有与3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-甲氧基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
对比实例光致变色材料CPM-H如下制备：在反应烧瓶中将得自实施例9部分A步骤3的3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-羟基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃(14.9克)、二甘醇单甲醚(150ml)、甲苯(150ml)和对甲苯磺酸一水合物(0.495克)合并并加热到95℃保持6小时。将该反应混合物冷却到室温并用甲苯(150ml)稀释。用50％饱和的碳酸氢钠水溶液(200ml)和四个部分的饱和氯化钠水溶液(175ml每部分)洗涤该反应混合物。在无水硫酸钠上干燥该有机层并通过旋转蒸发浓缩。在硅胶上色谱分离所得的残余物，用25％在己烷中的乙酸乙酯洗脱。收集光致变色级分并通过旋转蒸发浓缩。在20％的在叔丁基甲醚中的己烷中将所得的残余物再结晶，获得9.3克白色结晶固体。NMR质谱分析和NMR谱表明产物具有与3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃一致的结构。
如上面实施例18所述，然后将每个涂料组合物旋涂到两个等离子处理过的Gentex PDQ硬涂层扁平聚碳酸酯透镜中的每一个上并固化。将每对涂覆透镜中的一个涂覆透镜进一步用等离子处理，并在光致变色涂层上旋涂具有下表10中给出的组成的保护性涂层，达到大约0.6克的湿膜重量并通过UV在氮气气氛中固化而达到大约10-12微米的厚度。然后将保护性涂层透镜中的每一个在105℃下后烘烤3小时以模拟在典型的硬度涂层固化工艺中所见的条件。
表9
| 用量(克) | ||
| 组分 | 对比涂层789 | 实例涂层FHG |
| HDI biuret B17960 | 1.0 | 1.5 |
| PC-1122 | 0.5 | - |
| HC-86-7726 | 0.5 | 0.6 |
| NMP | 0.94 | 1.4 |
| DBTDL | 0.015 | 0.09 |
| PM-7 | - | 0.44 |
| PM-8 | - | 0.12 |
| PM-9 | - | 0.24 |
| CPM-F | 0.057 | - |
| CPM-G | 0.032 | - |
| CPM-H | 0.019 | - |
表10
| 组分 | 用量(wt％) |
| SR-3996 | 5 |
| SR-3507 | 30 |
| SR-3488 | 35 |
| 部分甲基丙烯酸酯化双酚A二环氧化物9 | 30 |
| SILQUESTTM A-18710 | 20 |
| Irgacure 81911 | 0.1 |
| CD-101112 | 4 |
6SR-399是可以从Sartomer Company，Exton，Pennsylvania获得的二季戊四醇五丙烯酸酯。
7SR-305是可以从Sartomer Company获得的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
8SR-348是可以从Sartomer Company获得的乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
9从Echo Resins and Laboratories，Versailles，Missouri以ADME#302获得。
10SILQUEST A-187是可以从Osi Specities，Paris，France获得的γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。
11Irgacure 819是可以从Ciba-Geigy，Basel，Switzerland获得的双丙烯酰基氧化膦光引发剂。
12CD-1011是可以从Sartomer Company获得的六氟磷酸三芳基锍阳离子光引发剂。
如上面实施例17所述，对涂覆透镜对中的每个透镜(即，有和没有保护性涂层)进行光致变色性能测试。这一测试的结果在下表11中给出。
表11
| 光致变色涂层 | 保护性涂层 | T1/2(秒) | T1/2(秒) | t＝70％(分钟) | t＝75％(分钟) | 390nm下的吸光度 |
| 实例涂料789 | 无 | 36 | 84 | 2.67 | 3.9 | 1.97 |
| 有 | 32 | 74 | 2.56 | 4.0 | 2.30 | |
| 对比涂料FGH | 无 | 41 | 98 | 2.87 | 4.0 | 1.55 |
| 有 | 41 | 110 | 4.3 | 12.3 | 1.54 |
从上表11可以获知，实例涂料789涂层(有该保护性涂层和没有该保护性涂层)的T1/2和2T1/2值小于分别有和没有保护性涂层的对比涂料FGH的那些。另外，如表11所示，在有保护涂层和没有保护涂层的情况下，实例涂料789的2T1/2值、t＝70％和t＝75％值(即，透镜分别达到70％和75％透光率的时间间隔(分钟))基本上一样。这表明：在实例涂料789中与涂料组合物键接的光致变色材料向较硬保护性涂层中的迁移较低。相反，对比涂料FGH的t＝70％和t＝75％值在有保护性涂层时要比没有该保护性涂层时长。这表明：对比涂层FGH的对比光致变色材料的某些部分迁移进入了较硬保护性涂层，这导致对比涂层FGH的光致变色性能恶化。
实施例21：
如上面实施例17所述制备下表12给出的实例涂料和对比涂料并如上面实施例18所述涂覆在透镜上。每个光致变色涂覆经配制具有大约15N/mm2的Fischer硬度。
表12
| 光致变色涂层 | HDIbiuretB17960 | PC-1122 | HC-86-7726 | NMP | DBTDL | BYK3331 | 光致变色材料 |
| 对比涂料F | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.08gCPM-F |
| 对比涂料I | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.084gCPM-I2 |
| 实例涂料11 | 1.25 | 0.39 | 0.45 | 0.92 | 0.04 | 0.002 | 0.219gPM-11 |
| 实例涂料7 | 1.25 | 0.04 | 0.45 | 0.92 | 0.04 | 0.002 | 0.183gPM-7 |
| 对比涂料H | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.0914gCPM-H |
| 对比涂料J | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.0895gCPM-J3 |
| 实例涂料9 | 1.25 | 0.425 | 0.45 | 0.92 | 0.04 | 0.002 | 0.19gPM-9 |
| 实例涂料12 | 1.25 | 0.39 | 0.45 | 0.92 | 0.04 | 0.002 | 0.219gPM-12 |
| 对比涂料G | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.0887gCPM-G |
| 对比涂料K | 2.5 | 1.25 | 1.25 | 2 | 0.08 | 0.003 | 0.0986gCPM-K4 |
| 实例涂料8 | 2.5 | 0.85 | 0.9 | 1.84 | 0.08 | 0.003 | 0.388gPM-8 |
| 实例涂料10 | 1.25 | 0.39 | 0.45 | 0.92 | 0.04 | 0.002 | 0.232gPM-10 |
1BYK 333是可以从BYK-Chemie，Wallingford，Connecticut获得的聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物。
2实施例7部分A的光致变色材料。
3实施例9部分A的光致变色材料。
4实施例8部分A的光致变色材料。
表12中所列的光致变色涂料中所使用的光致变色材料中的每一种的数均分子量使用GPC或通过理论计算(根据说明)来测定。表12中列出的光致变色涂料中的每一个的T1/2和2T1/2褪色速率如上面实施例17所讨论的那样来进行测量。这些结果在下表13中给出。
表13
| 光致变色涂料 | MW(g/mol) | T1/2(秒) | T1/2(秒) |
| 对比涂料F | 565* | 34 | 78 |
| 对比涂料I | 595* | 70 | 225 |
| 实例涂料11 | 1300 | 37 | 95 |
| 实例涂料7 | 1800 | 30 | 70 |
| 对比涂料H | 677* | 61 | 150 |
| 对比涂料J | 663* | 97 | 315 |
| 实例涂料9 | 2200 | 54 | 130 |
| 实例涂料12 | 3100 | 50 | 117 |
| 对比涂料G | 656* | 49 | 120 |
| 对比涂料K | 730* | 77 | 265 |
| 实例涂料8 | 2000 | 34 | 78 |
| 实例涂料10 | 3100 | 32 | 75 |
*通过理论计算测定并舍入的MW。
从表13可以获知，包含根据本文公开的各种非限制性实施方案的光致变色材料的实例涂料通常具有比包含对比光致变色材料的光致变色涂料更短的T1/2和2T1/2值(即，更快的褪色速率)。
实施例22：
使用实施例13中给出的实例光致变色材料PM-13制备实例光致变色涂料组合物(在下表14中，表示为“实例涂料13”)。此外，使用下面给出的对比光致变色材料CPM-L和对比光致变色材料CPM-M(其是上面实施例13部分A给出的光致变色材料)制备两个对比实例光致变色涂料组合物(在下表14中表示为“对比涂料L”和“对比涂料M”。另外，光致变色材料PM-13和CPM-M各自与它们各自的涂料(实例涂料13和对比涂料M)的聚合物材料键接；然而光致变色材料CPM-L没有这样。
如美国专利号5,458,814第13栏第55行到第14栏第7行的实施例2中所述制备对比光致变色材料CPM-L，其具有下面通式31表示的结构，该实施例特别在此引入作为参考。
通式31
如上面实施例17所述，每个涂料组合物通过将表14给出的组分按所列量混合而制备。如上面实施例18所述，在制备之后，将每个涂料施加到等离子处理过的Gentex PDQ硬涂层扁平聚碳酸酯透镜上并固化。如下表14中所示，实例涂料13和对比涂料L和M的组分经调节使得涂层中的每一个具有基本上相同的Fischer硬度。
表14
| 用量(克) | |||
| 组分 | 实例涂料5 | 对比涂料L | 对比涂料M |
| HDI biuret B17960 | 1.83 | 1 | 1 |
| HC-86-7726 | 0.60 | 0.5 | 0.5 |
| PC-1122 | - | 0.5 | 0.5 |
| NMP | 1.67 | 0.91 | 0.91 |
| DBTDL | 0.025 | 0.015 | 0.015 |
| PM-13 | 1 | - | - |
| CPM-L | - | 0.14 | - |
| CPM-M | - | - | 0.076 |
| Fischer硬度(N/mm2) | 12 | 12 | 12 |
如实施例17所述，对上面讨论的涂层进行光致变色性能测试。光致变色的测试的结果在下表15中给出。
表15
| 响应 | 实例涂料13 | 对比涂料L | 对比涂料M |
| T1/2(秒) | 75 | 100 | 160 |
| 2T1/2(秒) | 230 | 350 | 1100 |
从表15中的结果可以获知，实例涂料13具有比对比涂料L或者对比涂料M更短的T1/2和2T1/2值(即，更快的褪色速率)。
实施例23：
使用实施例14中给出的实例光致变色材料PM-14制备实例光致变色涂料组合物(在下表16中，表示为“实例涂料14”)。使用上面实施例2中给出的实例光致变色材料PM-2制备第二个实例光致变色涂料组合物(在下表16中，表示为“实例涂料2′”)。此外，如上面实施例18所述，使用对比光致变色材料CPM-C制备对比实例光致变色涂料组合物(在下表14中表示为“对比涂料C′”)。
如上面实施例17所述，每个涂料组合物通过将表16给出的组分按所列量混合而制备。如上面实施例17所述，在制备之后，将每种涂料施加到等离子处理过的Gentex PDQ硬涂层扁平聚碳酸酯透镜上并固化。如下表16所示，每个涂料组合物的组分经调节使得涂层中的每一个具有基本相同的Fischer硬度。将两种光致变色材料PM-14和CPM-C在它们各自的光致变色涂料组合物(即实例涂料14和对比涂料C′)的聚合物材料中共混而不是键接到该聚合物材料。光致变色材料PM-2与实例涂料2′的聚合物材料键接。
表16
| 用量(克) | |||
| 组分 | 实例涂层14 | 实例涂层2′ | 对比涂层C′ |
| HDI biuret B17960 | 1 | 1.5 | 1 |
| HC-86-7726 | 0.5 | 0.7 | 0.5 |
| PC-1122 | 0.5 | 0.56 | 0.5 |
| NMP | 0.91 | 1.4 | 0.91 |
| DBTDL | 0.015 | 0.02 | 0.015 |
| PM-14 | 0.31 | - | - |
| PM-2 | - | 0.12 | - |
| CPM-C | - | - | 0.05 |
| Fischer硬度(N/mm2) | 12 | 12 | 13 |
如实施例18所述，对上面讨论的涂层进行光致变色性能和NMP浸泡测试。这些测试的结果在下表17中给出。
表17
| 响应 | 实例涂料14 | 对比涂料2′ | 对比涂料C′ |
| T1/2(秒) | 31 | 35 | 64 |
| 2T1/2(秒) | 120 | 95 | 177 |
| NMP浸泡中的损失％ | 61 | 0 | 55 |
从表17中的结果可以获知，两个实例涂料14和2′具有比对比涂料C′更低的T1/2和2T1/2值(即，更快的褪色速率)。此外，在NMP浸泡之后检测到没有光致变色材料从实例涂料2′中浸出，然而，光致变色材料从对比涂料C′和实例涂料14浸出被检测到。另外，实例涂料14，其中光致变色材料没有与聚合物涂层键接，在固化之后显示起霜。
应该理解的是，本说明书举例说明了与本发明的清楚理解有关的本发明方面。为了简化本说明书，对本领域普通技术人员显而易见且因此不促进对本发明更好理解的本发明的某些方面没有给出。虽然已连同某些实施方案描述了本发明，但是本发明不限于所公开的特定实施方案，而是旨在覆盖由所附权利要求书限定的本发明精神和范围内的修改。
Claims (83)
1.包含以下物质的反应产物的光致变色材料：
(a)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(b)光致变色引发剂。
2.权利要求1的光致变色材料，其中至少一种开环环状单体是由以下通式表示的环状酯：
其中c和d是1到8的整数；每个碳单元(即每个(C)c和(C)d单元)的R3、R4、R5和R6独立地选自-H、-CH3、C2-C16烷基、C(CH3)2和HO-CH2-；e是0或1；D选自-O-或-O-C(O)；或其中c是1；D是-C(R3′)(R4′)-；R3′和R4′与R3和R4一起形成稠合芳基、稠合杂环芳基或稠合环脂族基。
3.权利要求1的光致变色材料，其中至少一种开环环状单体是选自以下物质的环状酯：ε-己内酯；叔丁基己内酯；ζ-庚内酯；δ-戊内酯；单烷基δ-戊内酯；壬烷基-、二烷基、或三烷基-ε-己内酯；β-内酯；γ-内酯；二内酯和酮二烷酮。
4.权利要求1的光致变色材料，其中至少一种开环环状单体是由以下通式表示的环状碳酸酯：
其中f和g是1到3的整数；每个碳单元的R7、R8、R9和R10各自独立地选自-H、-CH3、C2-C16烷基、C(CH3)2、HO-CH2-、或-OC6H5；h是0或1；E是-O-。
5.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色材料包含多种开环环状单体的反应产物。
6.权利要求5的光致变色材料，其中该多种开环环状单体中的每一种独立地选自ε-己内酯和δ-戊内酯。
7.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色引发剂包括选自吡喃、嗪和俘精酸酐的光致变色材料。
8.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色引发剂包括选自苯并吡喃、萘并吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、荧蒽并吡喃(fluoroanthenopyran)和螺吡喃的吡喃。
9.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色引发剂包括选自萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃、茚并萘并吡喃和杂环稠合萘并吡喃的萘并吡喃。
10.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色引发剂包含适于将至少一种开环环状单体的开环引发的至少一种官能团，该至少一种官能团选自醇、胺、羧酸、硅醇、硫醇和它们的结合物、盐和配合物。
11.权利要求10的光致变色材料，其中该至少一种官能团选自伯醇基、仲醇基和它们的盐和配合物。
12.权利要求1的光致变色材料，其中该光致变色引发剂选自：
(1)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-甲基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(2)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-((3-羟甲基)哌啶基)-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(3)3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-3-(4-氟苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(4)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6-甲氧基-7-(3-甲基哌啶基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(5)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-氟苯基)-6-甲氧基-7-(哌啶子基)-13-丁基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(6)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6-甲氧基-7-哌啶子基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(7)3-苯基-3-(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧-13-(2-羟乙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(8)3-苯基-3-(4-吗啉代苯基)-6，7-二甲氧基-13-羟甲基-13-(2-羟乙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(9)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吗啉代苯基)-6-甲氧基-7-吡咯烷基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(10)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-氟苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(11)3，3-二(4-甲氧基苯基)-13-丙基-13-羟甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(12)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-11-氟-13-丁基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(13)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，11-二甲氧基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(14)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-羟甲基-13-(2-羟乙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(15)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，11-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(16)3-苯基-3-(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(17)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2，2-二(羟甲基)丁氧基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(18)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-(2-羟基乙氧基)-[2H]-萘并[1，2-b]吡喃；
(19)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，11-二甲氧基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(20)3-苯基-3-(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-((3-羟甲基)哌啶子基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(21)3-(4-甲氧基苯基)-3(4-吗啉-1-基-苯基)-6，11-二甲基-13-丁基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(22)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6-甲氧基-7-(吗啉代)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(23)3-苯基-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-6，7-二甲氧基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(24)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-氟苯基)-6-甲氧基-7-((4-羟甲基)哌啶子基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(25)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-(哌啶-1-基)-13-丁基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(26)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲基-13-羟甲基-13-(2-羟丙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(27)3-苯基-3-(4-吗啉代苯基)-6-甲氧基-7-((3-羟甲基)哌啶子基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(28)3-(4-甲氧基苯基)-3-(4-氟苯基)-6-甲氧基-7-(吗啉-1-基)-13-丁基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(29)3-(4-氟苯基)-3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(30)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基羰基)-6-苯基-[2H]-萘并[1，2-b]吡喃；
(31)3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(32)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-吗啉代-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(33)3-(4-吗啉代苯基)-3-苯基-6，7-二甲氧基-13-丁基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(34)3-(4-氟苯基)-3-(4-(3-羟甲基)哌啶子基苯基)-6-甲氧基-7-羟基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(35)3-(4-吗啉代苯基)-3-苯基-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(36)2，2-二苯基-5-羟甲基-8-甲基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(37)3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-3-(4-吗啉代苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(38)3-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-3-苯基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(39)2，2-二苯基-5-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基羰基)-8，9-二甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(40)3，3-二(4-氟苯基)-6，7-二甲氧基-13-丁基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(41)3-(4-氟苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(42)2，2-二苯基-5-甲氧基羰基-6-苯基-9-(2-羟基乙氧基)-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(43)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，7-二甲氧基-13-乙基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(44)3-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-6，11-二甲氧基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(45)3-(4-(2-羟乙基)哌嗪基苯基)-3-苯基-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(46)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-(2-羟基乙氧基)羰基-6-苯基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(47)2，2-二苯基-5-羟甲基-6-甲基-9-甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(48)3-(4-吗啉代苯基)-3-苯基-13-乙基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(49)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6-甲氧基-7-(3-羟甲基)哌啶子基苯基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(50)2，2-二苯基-5-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基羰基)-7，8-二甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(51)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(52)2，2-二苯基-5-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基羰基)-6-(4-甲氧基)苯基-9-甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(53)2，2-二苯基-5-羟甲基-7，8-二甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(54)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13(10-羟基癸氧基(hydroxydecoxy))-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(55)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-(4-(2-羟基乙氧基)苯基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(56)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-(2-羟基乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(57)3-苯基-3-(4-吗啉代苯基)-6，11-二甲氧基-13-(2-羟基乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(58)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-苯基-9-(2-羟基乙氧基)-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(59)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲基-13-羟基-13-(2-羟乙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(60)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(5-羟基戊氧基hydroxypentoxy)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(61)3，3-二(4-甲氧基苯基)-11-(2-羟基乙氧基)-13，13-二甲基-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(62)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲基-13-羟基-13-(3-羟丙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(63)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲基-13-(2-羟基乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(64)3-苯基-3-(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-甲基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(65)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲基-13-羟基-13-羟甲基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(66)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(67)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-甲基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(68)2，2-二苯基-5-(2，3-二羟基)丙氧基羰基-8-甲基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(69)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-羟基-13-(4-羟丁基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(70)5，5-二(4-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)苯基)-8-(3-氯代丙氧基)羰基-5H-荧蒽并[3，2-b]吡喃；
(71)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-丁基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(72)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-羟基-13-(3-羟丙基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(73)3-苯基-3-(4-吗啉代苯基)-13-甲基-13-(2，3-二羟基丙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(74)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2，3-二羟基丙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(75)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11-二甲氧基-13-甲基-13-(2，3-二羟基丙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(76)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-羟基乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(77)2-(4-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)苯基-2-苯基-5-甲氧基羰基-6-甲基-9-甲氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(78)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2，2-双[2-羟基乙氧基)甲基]-3-羟基丙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(79)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2-(2-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(80)2，2-二苯基-5-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基羰基)-8-甲基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(81)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(82)3，3-二(4-甲氧基苯基)-6，11，13-三甲基-13-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)-3H，13H-茚并[2，1-f]萘并[1，2-b]吡喃；
(83)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基羰基)-6-苯基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(84)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-甲氧基羰基-6-(2-羟基乙氧基)乙氧基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(85)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-(2-(2-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基羰基)-6-苯基-2H-萘并[1，2-b]吡喃；
(86)2，2-二(4-甲氧基苯基)-5-羟基-6-(2-羟苯基)-2H-萘并[1，2-b]吡喃。
13.包含以下物质的反应产物的光致变色组合物：
(a)包含以下物质的反应产物的光致变色材料：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂；和
(b)包含至少一个反应性基团的有机材料。
14.权利要求13的光致变色组合物，其中该光致变色组合物包含有机材料，该有机材料包含与该光致变色材料键接的至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。
15.由下式表示的光致变色材料：
其中：
(a)PC是光致变色基；
(b)n是1到8的整数；和
(c)每个S′在每次出现时独立地选自由下式表示的基团：
其中：
(1)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；
(2)a是每次出现时独立地选自1到500的整数；
(3)R1是每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；
(4)R2是每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料；和
(5)b是每次出现时独立地选自1到20的整数。
16.权利要求15的光致变色材料，其中PC选自吡喃、嗪和俘精酸酐。
17.权利要求15的光致变色材料，其中PC是选自苯并吡喃、萘并吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、荧蒽并吡喃和螺吡喃的吡喃。
18.权利要求15的光致变色材料，其中PC是选自萘并[1，2-b]吡喃、萘并[2，1-b]吡喃、茚并萘并吡喃和杂环稠合萘并吡喃的萘并吡喃。
19.权利要求15的光致变色材料，其中n为1到4。
20.权利要求15的光致变色材料，其中n为1到2。
21.权利要求15的光致变色材料，其中n是1。
22.权利要求15的光致变色材料，其中L选自：C1-C10烷氧基、C1-C10烷氨基、C1-C10烷硫基、C2-C20β-氧聚(乙氧基)、C3-C30β-氧聚(丙氧基)、C4-C40β-氧聚(丁氧基)、C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、C2-C20β-硫聚(乙氧基)、C3-C30β-硫聚(丙氧基)、C4-C40β-硫聚(丁氧基)、芳基C1-C10烷氧基、芳基C1-C10烷氨基、芳基C1-C10烷硫基、芳基C2-C20β-氧聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氧聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氧聚(丁氧基)、芳基C2-C20β氨基聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-硫聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-硫聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-硫聚(丁氧基)、杂环C1-C10烷氧基、杂环C1-C10烷氨基、杂环C1-C10烷硫基、杂环C2-C20β-氧聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氧聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氧聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-硫聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-硫聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-硫聚(丁氧基)和它们的结合。
23.权利要求22的光致变色材料，其中该杂环基团选自氮杂吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、噻吩基、呋喃基、二烷基(dioxano)、二氧戊环基(dioxolano)、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、咪唑基、吲唑基、异苯并唑基、异唑基、异吲哚基、异唑基、异喹啉基、异噻唑基、吗啉基、二唑基、噻唑基、哌啶子基、嘌呤基(purinyl)、吩嗪基、哌嗪基、吡嗪基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、吡咯烷基、喹啉基、异喹啉基、噻唑基、三嗪基、硫代吗啉基、噻二唑基、四氢喹啉基和四氢异喹啉基。
24.权利要求22的光致变色材料，其中该芳基选自苯基和萘基。
25.权利要求15的光致变色材料，其中b为1到10。
26.权利要求15的光致变色材料，其中b为1到3。
27.权利要求15的光致变色材料，其中b是2，L是包含两个连接基的线型或支化有机桥连基。
28.权利要求15的光致变色材料，其中R1选自开环ε-己内酯单体和开环δ-戊内酯单体。
29.权利要求15的光致变色材料，其中a是至少2，至少一个R1是开环ε-己内酯单体，和至少一个R1是开环δ-戊内酯单体。
30.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，a是选自1到100的整数。
31.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，a是选自1到60的整数。
32.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，a是选自10到100的整数。
33.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，a是选自20到60的整数。
34.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，每个-[R1]a-链段具有100到22,000g/mol的数均分子量。
35.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，每个-[R1]a-链段具有2000到6000g/mol的数均分子量。
36.权利要求15的光致变色材料，其中对于每个S′，每个-[R1]a-链段具有100到500g/mol的数均分子量。
37.权利要求15的光致变色材料，其中R2包含此种有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。
38.权利要求37的光致变色材料，其中该包含至少一个反应性基团的残基的有机材料还包含至少一个未反应的反应性基团。
39.由下式表示的光致变色材料：
其中：
(a)Y选自C和N；
(b)A选自萘并、苯并、菲并、荧蒽并、antheno、喹啉并、噻吩并、呋喃并、吲哚并、二氢吲哚并、茚并、苯并呋喃并、苯并噻吩并、噻吩并、茚并萘并、杂环稠合萘并和杂环稠合苯并；
(c)n′是选自0到8的整数，条件是如果n′是0，则B和B′中至少一个包含基S′；
(d)S′由以下通式表示：
其中：
(1)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；
(2)a每次出现时独立地选自1到500的整数；
(3)R1每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；
(4)R2每次出现时独立地选自氢和下述有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。
(5)b每次出现时独立地选自1到20的整数；和
(e)B和B′独立地选自：
(1)基团S′；
(2)单-R17-取代的苯基，其中R17由以下通式中的一个表示：
-G[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J和
-[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)S]J，
其中-G选自-C(O)-和-CH2-，J选自C1-C12烷氧基和可聚合的基团；q、r和s各自是0和50之间的数值，且q、r和s的总和为2到50；
(3)未取代的，单、二或三取代的芳基；
(4)9-久洛里定基，未取代的，单或二取代的杂芳族基，该杂芳族基选自吡啶基呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并吡啶基、二氢吲哚基和芴基，(3)和(4)中的每个芳基和杂芳族取代基独立地选自：
(i)羟基，
(ii)基团-C(O)R18，其中R18选自-OR19、-N(R20)R11、哌啶子基和吗啉代，其中R19选自烯丙基、C1-C6烷基、苯基、单(C1-C6)烷基取代的苯基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基和C1-C6卤代烷基；R20和R21各自选自C1-C6烷基、C5-C7环烷基、苯基、单取代的苯基和二取代的苯基，该苯基取代基选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，和所述卤取代基选自氯和氟；
(iii)芳基、单(C1-C12)烷氧基芳基、二(C1-C12)烷氧基芳基、单(C1-C12)烷基芳基、二(C1-C12)烷基芳基、卤代芳基、C3-C7环烷基芳基、C3-C7环烷基、C3-C7环烷氧基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷氧基、芳基(C1-C12)烷基、芳基(C1-C12)烷氧基、芳氧基、芳氧基(C1-C12)烷基、芳氧基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基、氨基、单(C1-C12)烷基氨基、二(C1-C12)烷基氨基、二芳基氨基、哌嗪基、N-(C1-C12)烷基哌嗪基、N-芳基哌嗪基、氮丙啶基、二氢吲哚并、哌啶子基、吗啉基、硫代吗啉基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、吡咯烷基、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基、单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和卤素；
(5)选自吡唑基、咪唑基、吡唑啉基、咪唑啉基、吡咯啉基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩嗪基和吖啶基的未取代或单取代的基团，所述取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、苯基和卤素；
(6)单取代的苯基，所述苯基具有位于对位的取代基，其中该取代基选自-(CH2)t-和-O-(CH2)t-，其中t是选自1、2、3、4、5和6的整数，该取代基与另一种光致变色材料上的芳基连接；
(7)由以下通式中的一个表示的基团：
其中每个通式中的K独立地选自亚甲基和氧，每个通式中的M独立地选自氧和取代的氮，条件是当M是取代的氮时，K是亚甲基；该取代的氮的取代基选自氢、C1-C12烷基和C1-C12酰基；每个R22在每个通式中每次出现时独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、羟基和卤素；每个通式中的R23和R24各自独立地选自氢和C1-C12烷基；u是选自0、1和2的整数；
(8)C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷基，单(C1-C12)烷氧基(C3-C7)环烷基、单(C1-C12)烷基(C3-C7)环烷基、卤代(C3-C7)环烷基和C4-C12双环烷基，条件是B和B′都不选自选自(8)；和
(9)由以下通式表示的基团：
其中R25选自氢和C1-C12烷基，R26是选自萘基、苯基、呋喃基和噻吩基的未取代的，单或二取代的基团，其中该取代基独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基和卤素；或
(10)B和B′一同形成芴-9-叉基、单或二取代的芴-9-叉基或选自饱和C3-C12螺单环烃环、饱和C7-C12螺二环烃环或饱和C7-C12螺三环烃环的螺环基，条件是所述螺环基不是降冰片叉基或二环[3.3.1]9-壬叉基，所述芴-9-叉基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、卤素或基团S′。
40.权利要求39的光致变色材料，其中L包含至少一个选自以下基团的基团：C1-C10烷氧基、C1-C10烷氨基、C1-C10烷硫基、C2-C20β-氧聚(乙氧基)、C3-C30β-氧聚(丙氧基)、C4-C40β-氧聚(丁氧基)、C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、C2-C20β-硫聚(乙氧基)、C3-C30β-硫聚(丙氧基)、C4-C40β-硫聚(丁氧基)、芳基C1-C10烷氧基、芳基C1-C10烷氨基、芳基C1-C10烷硫基、芳基C2-C20β-氧聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氧聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氧聚(丁氧基)、芳基C2-C20β氨基聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-硫聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-硫聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-硫聚(丁氧基)、杂环C1-C10烷氧基、杂环C1-C10烷氨基、杂环C1-C10烷硫基、杂环C2-C20β-氧聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氧聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氧聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-硫聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-硫聚(丙氧基)和杂环C4-C40β-硫聚(丁氧基)。
41.权利要求39的光致变色材料，其中Y是C，A是茚并萘并，且该光致变色材料是由以下通式表示的茚并萘并吡喃：
其中v和v′是独立地选自0到可利用的位置的总数的整数，条件是R30基团、B和B′中的至少一个包含基团S′。
42.权利要求41的光致变色材料，其中该光致变色材料由以下通式表示：
其中在6-位中的R30取代基、在7-位中的R30、在10-位中的R30取代基、在11-位中的R30取代基、在13-位中的R30取代基、B和B′中的至少一个包含基团S′。
43.权利要求39的光致变色材料，其中Y是C，A是衍生自α-萘酚的萘并，且该光致变色材料是由以下通式表示的2H-萘并[1，2-b]吡喃：
其中w是0到可利用的位置的总数的整数，条件是R31基、B和B′中至少一个包含基团S′。
44.权利要求43的光致变色材料，其中该光致变色材料由以下通式表示：
其中在5-位中的R31取代基、在6-位中的R31取代基、在7-位中的R31取代基、在8-位中的R31取代基、在9-位中的R31取代基、B和B′中的至少一个包含基团S′。
45.权利要求39的光致变色材料，其中Y是C，A是衍生自β-萘酚的萘并，且该光致变色材料是由以下通式表示的3H-萘并[2，1-b]吡喃：
其中x是0到可利用的位置的总数的整数，条件是R32基、B和B′中至少一个包含基团S′。
46.权利要求45的光致变色材料，其中该光致变色材料由以下通式表示：
其中在5-位中的R32取代基、在6-位中的R32取代基、在8-位中的R32取代基、在9-位中的R32取代基、B和B′中的至少一个包含基团S′。
47.权利要求39的光致变色材料，其中R2是有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自丙烯酸酯、烷基、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、硫醇、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合。
48.权利要求47的光致变色材料，其中该包含至少一个反应性基团的残基的有机材料还包含至少一个未反应的反应性基团。
49.由下式表示的光致变色材料：
其中：
(a)R34和R35独立地选自：
(1)基团S′，其中S′由以下通式表示：
其中：
(A)L包含至少一个选自以下基团的基团：C1-C10烷氧基、C1-C10烷氨基、C1-C10烷硫基、C2-C20β-氧聚(乙氧基)、C3-C30β-氧聚(丙氧基)、C4-C40β-氧聚(丁氧基)、C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、C2-C20β-硫聚(乙氧基)、C3-C30β-硫聚(丙氧基)、C4-C40β-硫聚(丁氧基)、芳基C1-C10烷氧基、芳基C1-C10烷氨基、芳基C1-C10烷硫基、芳基C2-C20β-氧聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氧聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氧聚(丁氧基)、芳基C2-C20β氨基聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、芳基C2-C20β-硫聚(乙氧基)、芳基C3-C30β-硫聚(丙氧基)、芳基C4-C40β-硫聚(丁氧基)、杂环C1-C10烷氧基、杂环C1-C10烷氨基、杂环C1-C10烷硫基、杂环C2-C20β-氧聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氧聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氧聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-氨基聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-氨基聚(丙氧基)、杂环C4-C40β-氨基聚(丁氧基)、杂环C2-C20β-硫聚(乙氧基)、杂环C3-C30β-硫聚(丙氧基)和杂环C4-C40β-硫聚(丁氧基)；
(B)a每次出现时独立地选自1到500的整数；
(C)R1每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；
(D)R2每次出现时独立地选自氢和下述有机材料，该有机材料包含至少一个反应性基团的残基，其中该至少一个反应性基团的残基选自丙烯酸酯、烷基、烷基膦酸酯、烷基二烷氧基甲硅烷基、烷氧基二烷基甲硅烷基、烯丙基碳酸酯、酰胺、胺、酸酐、芳基、氮丙啶、羧酸、氯甲酸酯、脂环族环氧化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、环氧化物、酯、卤素、羟基、甲基丙烯酸酯、丙烯基醚、开环环状单体的残基、三烷氧基甲硅烷基、硫杂丙环、硫醇、乙烯基碳酸酯、乙烯基醚、乙烯基苄基醚和它们的结合；
(E)b每次出现时独立地选自1到20的整数；和
(2)氢、羟基、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、烯丙基、苯基、单取代的苯基、苄基、单取代的苄基、氯、氟、基团-C(O)R40，其中R40是羟基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、苯基、单取代的苯基、氨基、单(C1-C6)烷基氨基或二(C1-C6)烷基氨；或
(3)R34和R35各自是基团-OR41，其中R41是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基、单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基、C1-C6氯代烷基、C1-C6氟代烷基、烯丙基、基团-CH(R42)R43，其中R42是氢或C1-C3烷基和R43是CN、CF3或COO44，R44是氢或C1-C3烷基；或R41是基团-C(O)R45，其中R45是氢，C1-C6烷基，C1-C6烷氧基，未取代的、单或二取代的芳基苯基或萘基，苯氧基，单或二(C1-C6)烷基取代的苯氧基，单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯氧基，氨基，单(C1-C6)烷基氨基，二(C1-C6)烷基氨基，苯基氨基，单或二(C1-C6)烷基取代的苯基氨基，或单或二(C1-C6)烷氧基取代的苯基氨基，所述苯基、苄基和芳基取代基中的每一个是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；或
(4)R34和R35一同形成氧基、含3到6个碳原子的螺碳环或含1或2个氧原子和包括螺碳原子在内3到6个碳原子的螺杂环基，所述螺碳环和螺杂环基与0、1或2个苯环稠合；
(b)y和y′是独立地选自0到可利用的位置的总数的整数；
(c)每个R36和R37独立地选自：基团S′、氢、C1-C6烷基、C3-C7环烷基、苯基、单取代的苯基、二取代的苯基和基团-OR50和-OC(O)R50，其中R50是C1-C6烷基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基、C3-C7环烷基或单(C1-C4)烷基取代的C3-C7环烷基，且所述苯基取代基是C1-C6烷基或C1-C6烷氧基；
(e)B和B′独立地选自：
(1)基团S′；
(2)单-R17-取代的苯基，其中R17由以下通式中的一个表示：
-G[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)s]J和
-[(OC2H4)q(OC3H6)r(OC4H8)S]J，
其中-G选自-C(O)-和-CH2-，J选自C1-C12烷氧基和可聚合的基团；q、r和s各自是0和50之间的数值，且q、r和s的总和为2到50；
(3)未取代的，单、二或三取代的芳基；
(4)9-久洛里定基，未取代的，单或二取代的杂芳族基，该杂芳族基选自吡啶基呋喃基、苯并呋喃-2-基、苯并呋喃-3-基、噻吩基、苯并噻吩-2-基、苯并噻吩-3-基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并吡啶基、二氢吲哚基和芴基，(3)和(4)中的每个芳基和杂芳族取代基独立地选自：
(i)羟基，
(ii)基团-C(O)R18，其中R18选自-OR19、-N(R20)R21、哌啶子基和吗啉代，其中R19选自烯丙基、C1-C6烷基、苯基、单(C1-C6)烷基取代的苯基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基、苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷基取代的苯基(C1-C3)烷基、单(C1-C6)烷氧基取代的苯基(C1-C3)烷基、C1-C6烷氧基(C2-C4)烷基和C1-C6卤代烷基；R20和R21各自选自C1-C6烷基、C5-C7环烷基、苯基、单取代的苯基和二取代的苯基，该苯基取代基选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，所述卤取代基选自氯和氟；
(iii)芳基、单(C1-C12)烷氧基芳基、二(C1-C12)烷氧基芳基、单(C1-C12)烷基芳基、二(C1-C12)烷基芳基、卤代芳基、C3-C7环烷基芳基、C3-C7环烷基、C3-C7环烷氧基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷氧基(C1-C12)烷氧基、芳基(C1-C12)烷基、芳基(C1-C12)烷氧基、芳氧基、芳氧基(C1-C12)烷基、芳氧基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷基、单或二(C1-C12)烷基芳基(C1-C12)烷氧基、单或二(C1-C12)烷氧基芳基(C1-C12)烷氧基、氨基、单(C1-C12)烷基氨基、二(C1-C12)烷基氨基、二芳基氨基、哌嗪基、N-(C1-C12)烷基哌嗪基、N-芳基哌嗪基、氮丙啶基、二氢吲哚并、哌啶子基、吗啉代、硫代吗啉代、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、吡咯烷基、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基、单(C1-C12)烷氧基(C1-C12)烷基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和卤素；
(5)选自吡唑基、咪唑基、吡唑基、咪唑啉基、吡咯啉基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩嗪基和吖啶基的未取代或单取代的基团，所述取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、苯基和卤素；
(6)单取代的苯基，所述苯基具有位于对位的取代基，其中该取代基选自-(CH2)t-和-O-(CH2)t-，其中t是选自1、2、3、4、5和6的整数，该取代基与另一种光致变色材料上的芳基连接；
(7)由以下通式中的一个表示的基团：
其中每个通式中的K独立地选自亚甲基和氧，每个通式中的M独立地选自氧和取代的氮，条件是当M是取代的氮时，K是亚甲基；该取代的氮的取代基选自氢、C1-C12烷基和C1-C12酰基；每个R22在每个通式中每次出现时独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、羟基和卤素；每个通式中的R23和R24各自独立地选自氢和C1-C12烷基；u是选自0、1和2的整数；
(8)C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12烷氧基(C1-C12)烷基、C3-C7环烷基、单(C1-C12)烷氧基(C3-C7)环烷基、单(C1-C12)烷基(C3-C7)环烷基、卤代(C3-C7)环烷基和C4-C12双环烷基，条件是B和B′都不选自选自(8)；和
(9)由以下通式表示的基团：
其中R25选自氢和C1-C12烷基，R26是选自萘基、苯基、呋喃基和噻吩基的未取代的、单或二取代的基团，其中该取代基独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基和卤素；或
(10)B和B′一同形成芴-9-叉基、单或二取代的芴-9-叉基或选自饱和C3-C12螺单环烃环、饱和C7-C12螺二环烃环或饱和C7-C12螺三环烃环的螺环基，条件是所述螺环基不是降冰片叉基或二环[3.3.1]9-壬叉基，所述芴-9-叉基取代基中的每一个独立地选自C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、卤素或基团S′；
条件是该光致变色材料包含至少一个基团S′。
50.光致变色组合物，包含：
(a)聚合物材料；和
(b)与该聚合物材料的至少一部分接触的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂。
51.权利要求50的光致变色组合物，其中该聚合物材料选自聚合物微颗粒；乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯和乙烯醇的共聚物；乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物；乙酸丁酸纤维素，聚(氨酯)；聚(丙烯酸酯)；聚(甲基丙烯酸酯)；环氧树脂类；氨基塑料官能化聚合物；聚(酸酐)；聚(脲-氨酯)；N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺官能化聚合物；聚(硅氧烷)和聚(硅烷)。
52.权利要求50的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分共混。
53.权利要求50的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分键接。
54.权利要求50的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率与相应的没有环状单体的残基的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率相等或更快。
55.权利要求54的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值不比与该聚合物材料键接的不包含环状单体的残基的相应光致变色材料的T1/2值大。
56.权利要求54的光致变色组合物，其中该至少一种光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值比与该聚合物材料键接的不包含环状单体的残基的相应光致变色材料的T1/2值小。
57.光致变色组合物，包含：
(a)聚合物材料；和
(b)与该聚合物材料的至少一部分接触的至少一种光致变色材料，其中该至少一种光致变色材料由以下通式表示：
其中：
(1)PC是光致变色基；
(2)n是1到8的整数；和
(3)每个S′在每次出现时独立地选自由下式表示的基团：
其中：
(A)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线型或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；
(B)a是每次出现时独立地选自1到500的整数；
(C)R1每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；
(D)R2每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料；和
(E)b是每次出现时独立地选自1到20的整数的a。
58.权利要求57的光致变色组合物，其中该聚合物材料选自聚合物微颗粒；乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯和乙烯醇的共聚物；乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯醇的共聚物；乙酸丁酸纤维素，聚(氨酯)；聚(丙烯酸酯)；聚(甲基丙烯酸酯)；环氧树脂类；氨基塑料官能化聚合物；聚(酸酐)；聚(脲-氨酯)；N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺官能化聚合物；聚(硅氧烷)；和聚(硅烷)。
59.权利要求57的光致变色组合物，其中该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率与相应的与该聚合物材料接触的由PC表示的光致变色材料或相应的由PC-L-H表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的褪色速率相等或更快。
60.权利要求59的光致变色组合物，其中该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值不比相应的与该聚合物材料接触的由PC表示的光致变色材料或相应的由PC-L-H表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值大。
61.权利要求59的光致变色组合物，其中该至少一种由PC-[S′]n表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值比相应的与该聚合物材料接触的由PC表示的光致变色材料或相应的由PC-L-H表示的光致变色材料当与该聚合物材料键接时的T1/2值小。
62.光致变色组合物，包含：
(a)聚合物材料；和
(b)与该聚合物材料的至少一部分键接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含：
(1)光致变色基团，和
(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量；和
其中该光致变色材料当与该聚合物材料键接时具有的T1/2值不比相应不存在包含多个开环环状单体的残基的链段的光致变色材料的T1/2值大。
63.光学元件，包括：
(a)基材；和
(b)与该基材的至少一部分连接的至少一种光致变色材料，该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂。
64.权利要求63的光学元件，其中该光学元件选自：眼科元件、显示元件、窗体、镜子、有源液晶池元件和无源液晶池元件。
65.权利要求63的光学元件，其中该光学元件是选自校正镜片、非校正镜片、接触镜片、眼内透镜、放大透镜、防护镜片和护目镜的眼科元件。
66.权利要求63的光学元件，其中该基材包括聚合物材料和该至少一种光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分共混。
67.权利要求63的光学元件，其中该基材包括玻璃。
68.权利要求63的光学元件，还包括与该基材的至少一部分连接的至少部分的涂层，其中该至少部分的涂层包含至少一种光致变色材料。
69.权利要求63的光学元件，还包括至少一种选自底漆涂层、保护性涂层、抗反射涂层和偏振涂层的至少部分的涂层，这些涂层与该基材的至少一个表面的至少一部分连接。
70.光学元件，包括：
(a)基材；和
(b)与该基材的至少一部分连接的至少一种光致变色材料，其中该至少一种光致变色材料由以下通式表示：
其中：
(1)PC是光致变色基；
(2)n是1到8的整数；和
(3)每个S′在每次出现时独立地选自由下式表示的基团：
其中：
(A)L是连接基，每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-，或者L包含线性或支化有机桥连基，该桥连基包含至少一个每次出现时独立地选自-O-、-N-和-S-的连接基；
(B)a是每次出现时独立地选自1到500的整数；
(C)R1每次出现时独立地选自开环环状酯单体和开环环状碳酸酯单体；
(D)R2每次出现时独立地选自氢和包含至少一个反应性基团的残基的有机材料；和
(E)b是每次出现时独立地选自1到20的整数。
71.权利要求70的光学元件，还包括与该基材的至少一部分连接的至少部分的涂层，其中该至少部分的涂层包含该至少一种光致变色材料。
72.光学元件，包括：
(a)基材；和
(b)与该基材的至少一部分连接的至少部分的涂层，该至少部分的涂层包含至少一种光致变色材料，该光致变色材料包含以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂。
73.权利要求72的光学元件，其中该至少部分的涂层包含聚合物材料和该至少一种光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分共混。
74.权利要求72的光学元件，其中该至少部分的涂层包含聚合物材料和该至少一种光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分键接。
75.光致变色组合物的制造方法，包括：将至少一种光致变色材料与聚合物材料的至少一部分连接，其中该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂。
76.光学元件的制造方法，包括：将至少一种光致变色材料与基材的至少一部分连接，其中该至少一种光致变色材料包含以下物质的反应产物：
(1)至少一种选自环状酯和环状碳酸酯的开环环状单体；和
(2)光致变色引发剂。
77.权利要求76的方法，其中将该光致变色材料与该基材的至少一部分连接包括浸润、就地浇注、模内铸塑，涂覆和层压中的至少一种。
78.抑制聚合物材料中光致变色材料的迁移的方法，该方法包括将该光致变色材料与该聚合物材料的至少一部分键接，其中该光致变色材料包含：(1)光致变色基团，和(2)包含与该光致变色基团键接的多个开环环状单体的残基的至少一种链段，该开环环状单体选自环状酯、环状碳酸酯、环醚、环状硅氧烷和它们的结合，其中该至少一种链段具有至少1000g/mol的数均分子量。
79.权利要求78的方法，其中该至少一种链段具有2000到6000g/mol的数均分子量。
80.光致变色材料的制造方法，包括：用光致变色引发剂引发选自环状酯、环状碳酸酯、环醚和环状硅氧烷的至少一种开环环状单体的开环，该光致变色引发剂包含适于引发至少一种开环环状单体的开环的至少一个官能团，该至少一个官能团选自醇、胺、羧酸、硅醇、硫醇和它们的结合物、盐和配合物。
81.权利要求80的方法，其中在至少一种催化剂的存在下引发开环聚合，该催化剂选自异丙醇铝、三乙基铝、2-乙基己酸锡(II)、三氟乙酸、酶、钾和其盐、和三氟甲烷磺酸酐。
82.权利要求80的方法，其中所述官能团选自伯醇、仲醇和它们的结合物、盐和配合物。
83.由权利要求80的方法制造的光致变色材料。
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