ES2341036T3 - Espiro-dihidrofenantropiranos fotocromicos. - Google Patents

Espiro-dihidrofenantropiranos fotocromicos. Download PDF

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ES2341036T3 ES06818364T ES06818364T ES2341036T3 ES 2341036 T3 ES2341036 T3 ES 2341036T3 ES 06818364 T ES06818364 T ES 06818364T ES 06818364 T ES06818364 T ES 06818364T ES 2341036 T3 ES2341036 T3 ES 2341036T3
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Manfred Melzig
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/78Ring systems having three or more relevant rings

Abstract

Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos de fórmula general (I): **(Ver fórmula)** donde los restos R1, R2, R3 y R4 constituyen cada uno, independientemente entre si, un sustituyente, elegido dentro del grupo α, que consta de un átomo de hidrógeno, un resto (C1-C6)-alquilo, un resto (C1-C6)-tioalquilo, un resto (C3-C7)-cicloalquilo, que puede presentar uno o varios heteroátomos, como por ejemplo O o S, un resto (C1-C8-alcoxi, un grupo hidroxi, un grupo trifluormetilo, bromo, cloro y flúor, un resto fenilo, fenoxi, bencilo, benciloxi, naftilo o naftoxi, no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, donde los sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo α; o los restos R1 y R2 o R3 y R4 forman cada vez un grupo -A-(CH2)k-D- o un grupo -A-(C(CH3)2)k-D, unido a un anillo aromático con k = 1 ó 2, donde A y D se eligen, independientemente entre si, dentro del grupo formado por oxígeno, azufre, CH2;C(CH3)2 o C(C6H5)2, y donde a este grupo -A-(CH2)k-D- se puede anillar a su vez un anillo benzo; o los restos R1 y R2 o R3 y R4 representan, independientemente entre si, un anillo benzo o pirido no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, anillado a la unidad fenantreno, cuyos sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo α; los restos R5 y R6, o R7 y R8 se eligen, independientemente entre si, dentro del grupo α, con la salvedad de que por los menos los restos R5 y R6, o los restos R7 y R8 forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo o hétero-monocíclico de 3 a 8 miembros, que lleva a su vez uno o varios sustituyentes del grupo α, al que se pueden anillar de uno a tres sistema anulares aromáticos o hétero-aromáticos; el sistema anular se elige, independientemente entre si, dentro del grupo β, formado por benzol, naftalina, fenantreno, piridina, quinolina, furano, tiofeno, pirrol, benzofurano, benzotiofeno, indol o carbazol, que pueden ser sustituidos a su vez por uno o varios sustituyentes del grupo α, pudiendo estar también unidos por un puente orto, orto'', dos sistemas anulares contiguos anillados, o con la salvedad de que por los menos los restos R5 y R6, o los restos R7 y R8 forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo bicíclico de 7 a 12 miembros, o un espiro anillo carbo tricíclico de 7 a 12 miembros, que puede llevar a su vez uno o varios sustituyentes del grupo α. B y B'' se eligen, independientemente entre si, de uno de los grupos siguientes a), b), o c), donde a) son restos arilo mono sustituido, di sustituidos y tri sustituidos, siendo el resto arilo un fenilo, un naftilo o un fenantrilo; b) son restos heteroarilos no sustituidos, mono sustituidos y di sustituidos, siendo el resto heteroarilo: piridilo, furanilo, benzofuranilo, tienilo, benzotienilo, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo o juliolidimilo; donde los sustituyentes de los restos arilo o heteroarilo en a) y b) son los elegidos dentro del grupo definido anteriormente α o el grupo χ, formado por hidroxi, 2-feniletenilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilimino) metileno no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilmetileno)imino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, amino, mono-(C1-C6)-alquilamino, di-(C1-C6)-alquilamino, mono- y difenilamino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, piperidinil, piperazinilo N-sustituido, pirrolidinilo, imidazolidinilo, pirazolidinilo, indolinilo, morfolinilo, 2,6-dimetilmorfolinilo, tiomorfolinilo, azacicloheptilo, azaciclooctilo, fenoltiazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 2,3-dihidro-1,4-benzoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroisoquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, carbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido y 10,11-dihidrodibenz[b,f]azepinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, donde el o los sustituyentes, independientemente entre si, se pueden elegir nuevamente entre (C1-C6)-alquilo, (C1-C6)-alcoxi. bromo, cloro o flúor; o donde dos sustituyentes directamente contiguos representan una agrupación Y-(CX2)p, donde p = 1, 2 o 3, X puede ser hidrógeno, CH3 o C6H5 e Y y Z, independientemente entre sí, pueden ser oxígeno, azufre, N-(C1-C6)-alquilo, N-C6-H5, CH2, C(CH3)2 o C(C6H5)2, donde dos o más átomos de carbono contiguos de esta agrupación Y-(CX2)p-Z, también independientemente entre sí, pueden ser parte de un sistema anular benzo, anillado a la misma, que puede presentar a su vez uno o varios sustituyentes, elegidos dentro del grupo α o el grupo χ; o c) B y B'' forman, junto con el átomo de carbono contiguo del anillo de pirano, un resto de 9,10-dihidroantraceno, fluoreno, tioxanteno, xanteno, benzo[b] fluoreno, 5H-dibenzo[a,d] ciclo hepteno o dibenzosuberona o un resto de hidrocarburo saturado, que es (C3-C12)-espiro-monocíclico, (C7-C12)-espiro-bicíclico o (C7-C12)-espiro-tricíclico, donde los ciclos insaturados se pueden elegir, independientemente entre sí, dentro del grupo α o dentro del grupo χ.

Description

Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos.
La presente invención se refiere a espiro-dihidro-fenantro-piranos fotocrómicos específicos, así como a su utilización en plásticos de todo tipo, en particular para fines oftálmicos. Los compuestos según la presente invención son compuestos fotocrómicos de pirano, derivados del 9,10-dihidro-fenantreno, donde por lo menos uno de los dos átomos de carbono, en posición 9 o 10 pertenece a otro sistema anular y forma, por lo tanto, un punto de enlace espiro.
Se conocen, desde hace ya mucho tiempo, diversas clases de colorantes que cambian de color, de forma reversible, al recibir la radiación luminosa de determinadas longitudes de onda, en particular rayos solares. Esto es debido a que estas moléculas de colorante, debido a la aportación de energía en forma de luz, pasan a un estado excitado, que vuelven a abandonar al interrumpirse la aportación de energía, regresando a su estado inicial. A estos colorantes fotocrómicos pertenecen varios sistemas de piranos, que ya han sido descritos en el estado de la técnica, con diversos sistemas básicos y sustituyentes.
Los piranos, y en particular los naftopiranos y los mayores sistemas anulares derivados de éstos son los compuestos fotocrómicos que más han sido objeto de estudios intensivos. Pese a que se solicitó ya la patente en el año 1966 (US 3.567.605), no fue hasta los años 90 que se desarrollaron compuestos que parecían adecuados para su utilización para cristales de gafas. Una clase adecuada de compuestos de pirano la constituyen por ejemplo los 2,2-diaril-2H-nafto[1,2-b]piranos o los 3,3-diaril-3H-nafto[2,1-b]piranos que presentan, cuando son excitados, diversas coloraciones como el amarillo, naranja o naranja-rojizo.
Otra de las clases de compuestos fotocrómicos de interés, son los piranos anillados superiores que, debido a su mayor sistema anular absorben ondas más largas y ofrecen tonos rojos, violetas y azules. Pueden ser sistemas derivados de los 2H-naftol[1,2-b]piranos o de los 3H-naftol[2,1-b]piranos, obtenidos por anidación en el lado f a partir de los sistemas nafotpirano correspondientes.
Los compuestos fotocrómicos más prometedores actuales son los diaril cromenos, en particular, los naftopiranos o benzopiranos heterocíclicamente anillados, sustituidos en posición 6 del benzopirano por un anillo fenilo o, en general, un anillo aromático o heteroaromático puenteado además sobre la posición 5 de benzopirano, por lo menos por un átomo de carbono, de oxígeno o de nitrógeno.
Si este puente se genera solamente sobre un átomo, se obtiene un penta anillo anillado al benzopirano. Ejemplos de átomo de carbono se pueden ver en las patentes US 5.645.767, US 5.723.072 así como US 5.955.520, y de átomo de oxígeno en la patente US 6.018.059.
En la patente US 5.723.072, puede encontrarse anillado a este sistema básico un anillo heterocíclico no-sustituido, mono-sustituido o di-sustituido en el lado g, h, i, n, o, o p del indeno-nafto-pirano. Se ofrecen por lo tanto indeno[1,2-f]nafto[1,2-b]piranos con una gama de variación de posibles sustituyentes muy grande.
En las patentes WO 96/14596, WO 99/15518, US 5.645.767, WO 98/32037 y US 5.698.141 se mencionan colorantes a base de naftopiranos indeno-anillados fotocrómicos derivados de 2H-nafto[1,2-b]pirano, las composiciones que los contienen así como un método para su producción. En la patente US 5.698.141 puede estar además anillado a este sistema básico un anillo heterocíclico no-sustituido, mono-sustituido o di-sustituido en el lado g, h, i, n, o, ó p del indeno-naftopirano. La amplísima relación de sustituyentes incluye también espiro-compuestos muy especiales, como los sistemas que tienen un grupo espiro-hetéro-cíclico, en el que además del espiro-átomo en posición 13 del sistema básico, hay un anillo de 5 a 8 miembros. En la solicitud japonesa 344762/2000 se encuentra otra forma de realización del espiro-anillo.
Si se genera este compuesto sobre dos átomos, se obtiene un anillo hexagonal anillado con múltiples posibilidades sólo para C, O y N. En la patente US 6.379.591 se describen compuestos con C=O y N-R (puente de lactama). En la patente US 6.426.023 se mencionan compuestos con un puente CH_{2}-CH_{2} insustituido así como un heterociclo anillado en posición 7,8 del benzopirano subyacente.
La patente US 6.506.538 describe los compuestos análogos carbocíclicos, en los cuales los átomos de H pueden ser sustituidos en el puente por CH, (C_{1}-C_{6}) alcoxi o dos átomos H en un átomo C por = O.
Si este compuesto se genera sobre tres átomos, se obtiene un hepta-anillo anillado con muchísimas posibilidades de variación, insertando hetero-átomos. En la patente US 6.558.583 se describen compuestos con un puente CH_{2}-CH_{2}- CH_{2}. También aquí pueden sustituirse los átomos H en el puente por OH, (C_{1}-C_{6}) alcoxi o dos átomos de hidrógeno en un átomo C por = O. Con el mismo modelo de sustitución absorben longitudes de onda más cortas que los hexa-anillos anillados.
La patente US 2004/0094753 describe también compuestos con puente de 2 y 3 átomos. El puente de dos átomos (carbono) está además anillados con un carbo- o un hetéro-ciclo. El puente de tres átomos contiene tres átomos C o dos átomos C y un átomo O sin anillado adicional. Ambos anillos pueden llevar sustituyentes múltiples.
No obstante, los diversos colorantes fotocrómicos disponibles en el estado de la técnica, presentan la desventaja de que, cuando se utilizan en cristales protectores contra el sol, inciden negativamente en la comodidad del usuario de las gafas. Los colorantes, por una parte, presentan una absorción de las ondas largas insuficiente, en estado excitado como no excitado. Por otra parte, suele producirse un sensibilidad muy elevada del oscurecimiento a la temperatura, pudiéndose presentar, al mismo tiempo, un aclaramiento demasiado lento. Además, los colorantes disponibles en el estado de la técnica suelen poseer una vida útil insuficiente, con la consiguiente disminución de la resistencia de los cristales de protección contra el sol, lo cual se traduce en una menor utilidad y/o en una coloración fuertemente amarillenta.
Lo que se pretende por lo tanto con la presente invención es ofrecer una clase de compuesto fotocrómico que - limitado a sistemas con un puente de dos átomos - posea propiedades sustancialmente mejoradas respecto de las estructuras descritas en el estado de la técnica. Se pueden encontrar en la combinación de máximo de absorción de onda larga, elevada capacidad de oscurecimiento, reacción de aclaramiento muy rápida y muy buena solidez a la luz.
Este problema se resuelve con los objetos mencionados en las reivindicaciones.
En particular se presentan espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos de fórmula general (I):
1
donde
los restos R_{1}, R_{2}, R_{3} y R_{4} constituyen cada uno, independientemente entre sí, un sustituyente, elegido dentro del grupo \alpha, que consta de un átomo de hidrógeno, un resto (C_{1}-C_{6})-alquilo, un resto (C_{1}-C_{6})-tioalquilo, un resto (C_{3}-C_{7})-cicloalquilo, que puede presentar uno o varios heteroátomos, como por ejemplo O o S, un resto (C_{1}-C_{8})-alcoxi, un grupo hidroxi, un grupo trifluormetilo, bromo, cloro y flúor, un resto fenilo, fenoxi, bencilo, benciloxi, naftilo o naftoxi, no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, donde los sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo \alpha; o
los restos R_{1} y R_{2} o R_{3} y R_{4} forman cada vez un grupo -A-(CH_{2})_{k}-D- o un grupo -A-(C(CH_{3})_{2})_{k}-D, unido a un anillo aromático con k = 1 ó 2, donde A y D se eligen, independientemente entre sí, dentro del grupo formado por oxígeno, azufre, CH_{2}; C(CH_{3})_{2} o C(C_{6}H_{5})_{2}, y donde a este grupo -A-(CH_{2})_{k}-D- se puede anillar a su vez un anillo benzo; o
los restos R_{1} y R_{2} o R_{3} y R_{4} representan, independientemente entre si, un anillo benzo o pirido no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, anillado a la unidad fenantreno, cuyos sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo \alpha;
los restos R_{5} y R_{6}, o R_{7} y R_{8} se eligen, independientemente entre si, dentro del grupo \alpha, con la salvedad de que por los menos los restos R_{5} y R_{6} o los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo o hétero-monocíclico de 3 a 8 miembros, que lleva a su vez uno o varios sustituyentes del grupo \alpha, al que se pueden anillar de uno a tres sistema anulares aromáticos o hétero-aromáticos; el sistema anular se elige, independientemente entre sí, dentro del grupo \beta, formado por benzol, naftalina, fenantreno, piridina, quinolina, furano, tiofeno, pirrol, benzofurano, benzotiofeno, indol o carbazol, que pueden ser sustituidos a su vez por uno o varios sustituyentes del grupo \alpha, pudiendo estar también unidos por un puente orto, orto', dos sistemas anulares contiguos anillados, o
con la salvedad de que por los menos los restos R_{5} y R_{6}, o los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbobicíclico de 7 a 12 miembros, o un espiro anillo carbo tricíclico de 7 a 12 miembros, que puede llevar a su vez uno o varios sustituyentes del grupo \alpha.
B y B' se eligen, independientemente entre si, de uno de los grupos siguientes a), b), o c), donde
a) son restos arilo mono sustituido, di sustituidos y tri sustituidos, siendo el resto arilo un fenilo, un naftilo o un fenantrilo;
b) son restos heteroarilos no sustituidos, mono sustituidos y di sustituidos, siendo el resto heteroarilo: piridilo, furanilo, benzofuranilo, tienilo, benzotienilo, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo o juliolidimilo;
donde los sustituyentes de los restos arilo o heteroarilo en a) y b) son los elegidos dentro del grupo definido anteriormente \alpha o el grupo \chi, formado por hidroxi, 2-feniletenilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilimino) metileno no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilmetileno)imino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, amino, mono-(C_{1}-C_{6})-alquilamino, di-C_{1}-C_{6})-alquilamino, mono- y difenilamino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, piperidinil, piperazinilo N-sustituido, pirrolidinilo, imidazolidinilo, pirazolidinilo, indolinilo, morfolinilo, 2,6-dimetilmorfolinilo, tiomorfolinilo, azacicloheptilo, azaciclooctilo, fenoltiazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 2,3-dihidro-1,4-benzoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroisoquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, carbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido y 10,11-dihidrodibenz[b,f]azepinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, donde el o los sustituyentes, independientemente entre sí, se pueden elegir nuevamente entre (C_{1}-C_{6})-alquilo, (C_{1}-C_{6})-alcoxi. bromo, cloro o flúor;
o donde dos sustituyentes directamente contiguos representan una agrupación Y-(CX_{2})_{p}, donde p = 1, 2 o 3, X puede ser hidrógeno, CH_{3} o C_{6}H_{5} e Y y Z, independientemente entre sí, pueden ser oxígeno, azufre, N-(C_{1}-C_{6})-alquilo, N-C_{6}-H_{5}, CH_{2}, C(CH_{3})_{2} o C(C_{6}H_{5})_{2}, donde dos o más átomos de carbono contiguos de esta agrupación Y-(CX_{2})_{p}-Z, también independientemente entre sí, pueden ser parte de un sistema anular benzo, anillado a la misma, que puede presentar a su vez uno o varios sustituyentes, elegidos dentro del grupo \alpha o el grupo \chi; o
c) B y B' forman, junto con el átomo de carbono contiguo del anillo de pirano, un resto de 9,10-dihidroantraceno, fluoreno, tioxanteno, xanteno, benzo[b]fluoreno, 5H-dibenzo[a,d]ciclo hepteno o dibenzosuberona o un resto de hidrocarburo saturado, que es (C_{3}-C_{12})-espiro-monocíclico, (C_{7}-C_{12})-espiro-bicíclico o (C_{7}-C_{12})-espiro-tricíclico, donde los ciclos insaturados se pueden elegir, independientemente entre sí, dentro del grupo \alpha o dentro del grupo \chi.
Los compuestos fotocrómicos de la invención, derivados de espiro-dihidrofen-antropiranos presentan, comparados con los sistemas disponibles en el estado de la técnica con un puente de dos átomos, un perfil de características esencialmente mejoradas, en particular una mejora en la combinación de una vida útil muy buena así como una mayor velocidad de aclaramiento. Además, los compuestos según la invención muestran, con respecto a los que poseen un puente de un solo átomo, una menor solvatocromía además de una mayor velocidad de aclaramiento. Los compuestos según la invención presentan una combinación equilibrada de máximo de absorción de onda larga, elevada capacidad de oscurecimiento, rapidísima reacción de aclaramiento y muy buena solidez a la luz.
Los compuestos fotocrómicos preferidos de la presente invención, derivados de espiro-dihidrofen-antropiranos presentan la siguiente fórmula general (II):
2
donde B, B', R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{7} y R_{8} se definen como se ha hecho anteriormente, R_{9} se elige dentro del grupo \alpha y n es 0,1, 2, 3 o 4.
Según la invención, los restos R_{5} y R_{6}, o los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo o hétero-monocíclico de 3 a 8 miembros o un espiro anillo carbo bicíclico de 7 a 12 miembros, o un espiro anillo carbo tricíclico de 7 a 12 miembros, como se ha definido anteriomente. Los restos R_{5} y R_{6}, así como los restos R_{7} y R_{8} pueden formar también juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo o hétero-monocíclico de 3 a 8 miembros o un espiro anillo carbo bicíclico de 7 a 12 miembros, o un espiro anillo carbo tricíclico de 7 a 12 miembros, de modo que en la posición 9 y 10 haya dos anillos espirocíclicos.
Los sistemas espiro-bicíclicos C_{7}-C_{12} son bien conocidos por los expertos. Se pueden mencionar aquí, a modo de ejemplo, el norbornano, norborneno, 2,5-norbornadieno, norcarano y pinano. Como ejemplo de sistema espiro-tricíclicos C_{7}-C_{12} se puede citar el adamantano.
De preferencia, los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un anillo carbo o hétero-cíclico de 3 a 8 miembros, al que se pueden anillar de uno a tres sistemas anulares aromático o heteroaromáticos, donde el sistema anular se elige dentro del grupo \beta, formado por benzol, naftalina, fenantreno, piridina, quinolina, furano, tiofeno, pirrol, benzofurano, benzotiofeno, indol o carbazol, que pueden ser sustituidos a su vez por uno o varios sustituyentes del grupo \alpha. Pueden estar también unidos por un puente orto, orto', dos sistemas anulares contiguos anillados, o de preferencia, unidos entre sí, un puente etileno o un puente 1,2-etendiilo, de modo que, por ejemplo, en el último caso, se tiene la siguiente unidad estructural, es decir una unidad espiro-(fenantren-4,5-diilo):
3
Cuando B o B' es un resto de hidrocarburo saturado, que es C_{3}-C_{12} espiro-monociclíco, C_{7}-C_{12} espiro-biciclíco o C_{7}-C_{12} espiro-triciclíco, se entiende por C_{3}-C_{12} espiro-monociclíco, un anillo de 3 a 12 elementos, bien conocido por los expertos. Lo mismo ocurre con los sistemas C_{7}-C_{12} espiro-biciclícos. Se pueden mencionar aquí, a modo de ejemplo, el norbornano, norborneno, 2,5-norbornadieno, norcarano y pinano. Como ejemplo de sistema espiro-tricíclico C_{7}-C_{12} se puede citar el adamantano.
En una forma de realización preferida, los restos R_{7} y R_{8}, con la incorporación del espiro átomo de carbono constituyen un anillo carbo monocíclico de 5 a 7 miembros, que puede presentar, a su vez, uno, dos, tres o cuatro sustituyentes del grupo \alpha, pudiendo tener anillados al anillo carbocíclico de uno a tres benzo-anillos, que puede presentar, a su vez, uno o dos sustituyentes del grupo \alpha.
En otra forma de realización preferida, los restos R_{7} y R_{8}, con la incorporación del espiro átomo de carbono constituyen un anillo carbo bicíclico de 7 a 8 miembros (es decir, un sistema anular bicicloheptano o biciclooctano) o un anillo adamantilo, que pueden presentar, a su vez, uno, dos, tres o cuatro sustituyentes del grupo \alpha.
En otra forma de realización preferida, los restos B y B' se eligen, independientemente entre sí, del grupo a), tal como se define anteriormente.
Los sustituyentes del grupo \chi, que presentan átomos de nitrógeno o llevan grupos amino, están unidos por éstos al resto fenilo, naftilo o fenantrilo del grupo a).
Cuando, en lo que concierne los sustituyentes del grupo \chi, que pueden estar unidos al resto fenilo, naftilo o fenantrilo del grupo a) para los restos B o B', dos o más átomos de carbono contiguos de esta agrupación Y-(CX_{2})_{p}-Z pueden ser, independientemente entre sí, parte de un sistema anular benzo anillados a la misma, esto significa que entonces los dos átomos de metilen-carbono(-CH_{2}-CH_{2}-) se convierten en parte de un sistema anular anillado. Cuando por ejemplo dos o tres anillos benzo están anillados, pueden darse por ejemplos las siguientes unidades estructurales, indicadas a continuación.
4
Pero, como es natural, sólo puede haber un anillo benzo anillado por dos átomos contiguos de carbono de esta agrupación Y-(CX_{2})_{p}-Z.
Los compuestos según la invención pueden utilizarse en materiales de plástico u objetos de plástico de cualquier tipo y forma, para una diversidad de aplicaciones, en las que el comportamiento fotocrómico es importante. Se puede utilizar para ello un colorante según la presente invención o una mezcla de estos colorantes. Así por ejemplo, los colorantes fotocrómicos de espiro-dihidrofenantro-pirano según la invención se pueden utilizar en lentes, particularmente en lentes oftálmicas, cristales para gafas de todo tipo, como por ejemplo gafas para esquiar, gafas de sol, gafas para moto, ventanas de cascos protectores y similares. Los colorantes fotocrómicos de de espiro-dihidrofenantro-pirano según la invención se pueden utilizar por ejemplo también como protección contra el sol en vehículos y viviendas, en forma de ventanas, paneles de protección, cubiertos, tejados o similares.
Para la fabricación de dichos objetos fotocrómicos, se pueden aportar los colorantes fotocrómicos de de espiro-dihidrofenantro-pirano según la invención, utilizando diversos métodos descritos en el estado de la técnica, como ya se indicó en WO 99/15518, a un material polímero, como material sintético orgánico, o se puede incrustar en el mismo.
Se distinguen aquí los denominados métodos de coloración de masa y de superficie. Un método de coloración de masa comprende, por ejemplo, la disolución o dispersión del compuesto o de los compuestos fotocrómicos según la presente invención en un material de plástico, añadiendo por ejemplo el o los compuestos fotocrómicos a un material polímero, antes de realizar la polimerización. Otra posibilidad de fabricar un objeto fotocrómico consiste en hacer penetrar el o los compuestos fotocrómicos en el o los materiales de plástico, sumergiendo el material de plástico en una solución caliente de los colorantes fotocrómicos según la invención o también utilizando un método de transferencia térmica. Los compuestos fotocrómicos pueden preverse también en forma de, por ejemplo, una capa separada entre capas contiguas del material de plástico, por ejemplo como parte de una lámina polímera. Además, también es posible aportar el compuesto fotocrómico como parte de un revestimiento que se encuentra sobre la superficie del material de plástico. La expresión "penetración" se refiere a la migración de los compuestos fotocrómicos en el material de plástico, por ejemplo por transferencia reforzada por disolvente de los compuestos fotocrómicos a una matriz polímera, transferencia en fase de vapor u otros procesos de difusión superficial. Estos objetos fotocrómicos, como por ejemplo cristales para gafas, se pueden fabricar ventajosamente, no solamente con la coloración habitual de masa, sino de la misma forma, con la coloración de superficie, pudiéndose obtener en la última variante una tendencia a la migración sorprendentemente inferior. Esto resulta sobre todo ventajoso en las etapas ulteriores de acabado ya que, por ejemplo, en el caso de un revestimiento anti-reflexivo, debido a la menor difusión en el sentido inverso en el vacío - se reducen drásticamente los desprendimientos de capa y defectos similares.
En general, sobre la base de los espiro-dihidrofenantro-piranos fotocrómicos según la invención, se pueden aplicar sobre el material plástico o incrustar en el mismo, todo tipo de coloraciones, es decir de colorantes compatibles, desde el punto de vista químico y de color, con el objeto de satisfacer tanto puntos de vista estéticos como aspectos médicos o de moda. El o los colorantes específicos elegidos pueden variar en función de los efectos deseados así como de los requisitos.
\newpage
Los compuestos fotocrómicos según la invención se pueden sintetizar haciendo reaccionar derivados de espiro-dihidro-fenantreno con derivados de 2-propin-1-ol adecuadamente sustituidos, en la forma conocida (Véase WO 02/22594). A continuación se explica la fabricación de los compuestos según la invención, tomando como ejemplo un esquema de reacción (véase figura 1).
En una primera etapa, se somete anhídrido metilidensuccinico a una reacción Friedel-Crafts con 1,2-etilenen adecuadamente sustituido (Etapa (i)), El grupo COOH del intermedio resultante se protege a continuación y se somete dicho intermedio a una adición Michael apoyada en cuprato con derivados de benzilo sustituidos (Etapa (ii)).
Después de la eliminación del grupo de protección - ácido carboxílico, se producen por ciclización intramolecular derivados adecuadamente sustituidos de espiro-dihidrofenantreno (Etapa (iii)). Seguidamente, se hace reaccionar estos derivados de espiro-dihidrofenantreno con derivados adecuadamente sustituidos de 2-propin-1-ol según la etapa iv) obteniéndose los compuestos según la invención.

Claims (9)

1. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos de fórmula general (I):
5
donde los restos R_{1}, R_{2}, R_{3} y R_{4} constituyen cada uno, independientemente entre si, un sustituyente, elegido dentro del grupo \alpha, que consta de un átomo de hidrógeno, un resto (C_{1}-C_{6})-alquilo, un resto (C_{1}-C_{6})-tioalquilo, un resto (C_{3}-C_{7})-cicloalquilo, que puede presentar uno o varios heteroátomos, como por ejemplo O o S, un resto (C_{1}-C_{8}-alcoxi, un grupo hidroxi, un grupo trifluormetilo, bromo, cloro y flúor, un resto fenilo, fenoxi, bencilo, benciloxi, naftilo o naftoxi, no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, donde los sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo \alpha; o
los restos R_{1} y R_{2} o R_{3} y R_{4} forman cada vez un grupo -A-(CH_{2})_{k}-D- o un grupo -A-(C(CH_{3})_{2})_{k}-D, unido a un anillo aromático con k = 1 ó 2, donde A y D se eligen, independientemente entre si, dentro del grupo formado por oxígeno, azufre, CH_{2};C(CH_{3})_{2} o C(C_{6}H_{5})_{2}, y donde a este grupo -A-(CH_{2})_{k}-D- se puede anillar a su vez un anillo benzo; o
los restos R_{1} y R_{2} o R_{3} y R_{4} representan, independientemente entre si, un anillo benzo o pirido no sustituido, mono-sustituido o di-sustituido, anillado a la unidad fenantreno, cuyos sustituyentes se pueden elegir dentro del grupo \alpha;
los restos R_{5} y R_{6}, o R_{7} y R_{8} se eligen, independientemente entre si, dentro del grupo \alpha, con la salvedad de que por los menos los restos R_{5} y R_{6}, o los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo o hétero-monocíclico de 3 a 8 miembros, que lleva a su vez uno o varios sustituyentes del grupo \alpha, al que se pueden anillar de uno a tres sistema anulares aromáticos o hétero-aromáticos; el sistema anular se elige, independientemente entre si, dentro del grupo \beta, formado por benzol, naftalina, fenantreno, piridina, quinolina, furano, tiofeno, pirrol, benzofurano, benzotiofeno, indol o carbazol, que pueden ser sustituidos a su vez por uno o varios sustituyentes del grupo \alpha, pudiendo estar también unidos por un puente orto, orto', dos sistemas anulares contiguos anillados, o con la salvedad de que por los menos los restos R_{5} y R_{6}, o los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un espiro anillo carbo bicíclico de 7 a 12 miembros, o un espiro anillo carbo tricíclico de 7 a 12 miembros, que puede llevar a su vez uno o varios sustituyentes del grupo \alpha.
B y B' se eligen, independientemente entre si, de uno de los grupos siguientes a), b), o c), donde
a) son restos arilo mono sustituido, di sustituidos y tri sustituidos, siendo el resto arilo un fenilo, un naftilo o un fenantrilo;
b) son restos heteroarilos no sustituidos, mono sustituidos y di sustituidos, siendo el resto heteroarilo: piridilo, furanilo, benzofuranilo, tienilo, benzotienilo, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo o juliolidimilo;
donde los sustituyentes de los restos arilo o heteroarilo en a) y b) son los elegidos dentro del grupo definido anteriormente \alpha o el grupo \chi, formado por hidroxi, 2-feniletenilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilimino) metileno no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, (fenilmetileno)imino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, amino, mono-(C_{1}-C_{6})-alquilamino, di-(C_{1}-C_{6})-alquilamino, mono- y difenilamino no sustituido, mono sustituido o di sustituido en el anillo de fenilo, piperidinil, piperazinilo N-sustituido, pirrolidinilo, imidazolidinilo, pirazolidinilo, indolinilo, morfolinilo, 2,6-dimetilmorfolinilo, tiomorfolinilo, azacicloheptilo, azaciclooctilo, fenoltiazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 2,3-dihidro-1,4-benzoxazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidroisoquinolinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, fenazinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, carbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, 1,2,3,4-tetrahidrocarbazolilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido y 10,11-dihidrodibenz[b,f]azepinilo no sustituido, mono sustituido o di sustituido, donde el o los sustituyentes, independientemente entre si, se pueden elegir nuevamente entre (C_{1}-C_{6})-alquilo, (C_{1}-C_{6})-alcoxi. bromo, cloro o flúor;
o donde dos sustituyentes directamente contiguos representan una agrupación Y-(CX_{2})_{p}, donde p = 1, 2 o 3, X puede ser hidrógeno, CH_{3} o C_{6}H_{5} e Y y Z, independientemente entre sí, pueden ser oxígeno, azufre, N-(C_{1}-C_{6})-alquilo, N-C_{6}-H_{5}, CH_{2}, C(CH_{3})_{2} o C(C_{6}H_{5})_{2}, donde dos o más átomos de carbono contiguos de esta agrupación Y-(CX_{2})_{p}-Z, también independientemente entre sí, pueden ser parte de un sistema anular benzo, anillado a la misma, que puede presentar a su vez uno o varios sustituyentes, elegidos dentro del grupo \alpha o el grupo \chi; o
c) B y B' forman, junto con el átomo de carbono contiguo del anillo de pirano, un resto de 9,10-dihidroantraceno, fluoreno, tioxanteno, xanteno, benzo[b] fluoreno, 5H-dibenzo[a,d] ciclo hepteno o dibenzosuberona o un resto de hidrocarburo saturado, que es (C_{3}-C_{12})-espiro-monocíclico, (C_{7}-C_{12})-espiro-bicíclico o (C_{7}-C_{12})-espiro-tricíclico, donde los ciclos insaturados se pueden elegir, independientemente entre sí, dentro del grupo \alpha o dentro del grupo \chi.
2. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según la reivindicación 1 que tienen la siguiente fórmula general (II):
6
donde B, B', R_{3}, R_{4}, R_{5}, R_{6}, R_{7} y R_{8} se definen como se ha hecho anteriormente, R_{9} se elige dentro del grupo \alpha y n es 0, 1, 2, 3 o 4.
3. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según la reivindicación 1 o 2, donde los restos R_{7} y R_{8} forman juntos, con la incorporación del espiro átomo de carbono un anillo carbo o hétero-cíclico de 3 a 8 miembros, al que se pueden anillar de uno a tres sistemas anulares aromático o heteroaromáticos, donde el sistema anular se elige dentro del grupo \beta, formado por benzol, naftalina, fenantreno, piridina, quinolina, furano, tiofeno, pirrol, benzofurano, benzotiofeno, indol o carbazol, que pueden ser sustituidos a su vez por uno o varios sustituyentes del grupo \alpha, donde pueden estar también unidos por un puente orto, orto', dos sistemas anulares contiguos anillados.
4. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según la reivindicación 3, donde el puente orto, orto' es un puente etileno o un puente 1,2-etendiilo.
5. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según la reivindicación 1 o 2, donde los restos R_{7} y R_{8}, con la incorporación del espiro átomo de carbono constituyen un anillo carbo monocíclico de 5 a 7 miembros, que puede presentar, a su vez, uno, dos, tres o cuatro sustituyentes del grupo \alpha, pudiendo tener anillados al anillo carbocíclico de uno a tres benzo-anillos, que pueden presentar, a su vez, uno o dos sustituyentes del grupo \alpha.
6. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según la reivindicación 1 o 2, donde los restos R_{7} y R_{8}, con la incorporación del espiro átomo de carbono constituyen un anillo carbo bicíclico de 7 a 8 miembros o un anillo adamantilo, que pueden presentar, a su vez, uno, dos, tres o cuatro sustituyentes del grupo \alpha.
7. Espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según una de las reivindicaciones 1 a 6, donde B y B' se eligen, independientemente entre sí, del grupo a).
8. Aplicación de los espiro-dihidrofenantropiranos fotocrómicos según una de las reivindicaciones 1 a 7 en los materiales plásticos.
9. Aplicación según la reivindicación 8, donde el material plástico es una lente oftálmica.
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