JP2000256662A - 磁化率を光制御できるフォトクロミック分子材料 - Google Patents
磁化率を光制御できるフォトクロミック分子材料Info
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Abstract
制御され得るような新しい材料を提供する。 【解決手段】 少なくとも2つのラジカル置換基を有す
るジへテロ5員環からなるヘテロアリール部をもつジヘ
テロアリールエテン系化合物、好ましくは下記の式[I]
で表わされる化合物からなるフォトクロミック分子材
料。式[I]中、AおよびBはヘテロ5員環であり、これに
少なくとも2つのラジカル置換基が存在する。 【化1】
Description
材料に関し、特に、フォトクロミック反応を利用して磁
化率が光制御され得る新規な材料に関する。
より色の異なる2つの異性体を可逆的に生成する分子ま
たは分子集合体を含む材料を言う。このフォトクロミッ
ク材料は、光照射により、色のみならず立体構造、屈折
率、誘電率、酸化/還元電位など様々の物性が可逆に変
化することから、光機能材料としての応用が期待されて
いる。これまで、高分子の様々の物性(M. Irie, Ad. P
olym. Sci. 94 (1990) 27)、液晶の配向(K. Ichimur
a, Y. Suzuki-et al. Langmuir, 4 (1988) 1214)、ホ
ストーゲスト相互作用(S. Shinkai, Pure,. Appl. Che
m. 59 (1987) 425)などを、フォトクロミック分子を用
いて光制御することが報告されてきているが、磁化率を
光制御した例はない。
事情に鑑みなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、フォトクロミック反応を利用して磁化率が光制御
され得るような新しい材料を提供することにある。
は、熱不可逆性、繰り返し耐久性に優れたフォトクロミ
ック反応をする(M. Irie, K. Uchida, Bull. Chem. So
c. Jpn., 71 (1998) 985)。ジヘテロアリールエテン
は、フォトクロミック反応により色が変化するのみなら
ず、π−共役長と分子平面性が変化する。このような光
物性変化する分子に複数のラジカル置換基を化学結合す
れば、それらラジカル置換基間の相互作用に基づく磁化
率が、光照射により誘起されるフォトクロミック反応に
より変化すると期待される。
様々の置換位置、置換基を検討した結果、ニトロニルニ
トロキシド、tert−ブチルニトロキシドなどの安定ラジ
カル基をヘテロアリール基に導入するのが有効であるこ
とを見出だし本発明を導き出した。
つのラジカル置換基を有するジヘテロ5員環からなるヘ
テロアリール部をもつジヘテロアリールエテン系化合物
からなる磁化率が光変化するフォトクロミック分子材
料、より好ましくは該へテロ5員環がピロール環、チオ
フェン環、チアゾール環、オキサゾール環、セレノフェ
ン環のいずれかであり、該ラジカル基がニトロニルニト
ロキシド、tert−ブチルニトロキシドTENPO、フェノキ
シル、トリアリールメチル、ベルダジル、ジチアジアゾ
リル、ホスフェニル、カルベン、ナイトレン、トリアリ
ールアミンカチオンラジカル、フェノチアジンカチオン
ラジカル、トリチアゾリチウムのいずれかである前述の
フォトクロミック分子材料、さらに好ましくは、該ジヘ
テロアリールエテン系化合物が一般式[I]で表わされる
磁化率が光変化するフォトクロミック分子材料に関す
る。
は[ii](置換基[i]および[ii]において、R1はアルキル
基、アルコキシル基、ハロゲン原子、トリフルオロメチ
ル基、シアノ基または置換されていてもよいアリール基
を表わし、R2およびR3それぞれ独立して水素原子、アル
キル基、アルコキシル基、ハロゲン原子、トリフルオロ
メチル基、シアノ基または置換されていてもよいアリー
ル基を表わすか、またはR2とR3とは互いに連結して置換
されてもよい炭素環もしくは置換されていてもよい複素
環を形成してもよい。Yは‐O‐、‐S‐または‐NR4‐
(R4は水素原子,置換されていてもよいアルキル基、置
換されていてもよいアリール基または置換されていても
よいシクロアルキル基を表わす)を表わす)を表わし、
および[iv]において、R5はアルキル基、アルコキシ基、
ハロゲン原子またはトリフルオルロメチル基を表わし、
R6およびR7はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、
アルコキシル基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル
基、シアノ基または置換されていてもよいアリール基を
表わすか、またはR6とR7とが互いに連結して置換されて
いてもよい炭素環もしくは置換されてもよい複素環を形
成してもよい。Zは‐O‐、‐S‐または‐NR4‐(R4は水
素原子,置換されていてもよいアルキル基、置換されて
いてもよいアリール基または置換されていてもよいシク
ロアルキル基を表わす)を表わす)を表わし、上記R1
‐R7の少なくとも2つにラジカル置換基が含まれる。)
本発明は、少なくとも2つのラジカル置換基をヘテロア
リール部にもつジヘテロアリールエテン系化合物が、光
照射により誘起されるフォトクロミック反応に伴い、磁
化率が変化することを見出したことに基づくものであ
る。このような本発明のフォトクロミック材料を構成す
るジヘテロアリールエテン系化合物とは、一般に、図1
に示すようなエテン構造に、2個のヘテロ5員環が結合
した化合物を指称する。
フェン環、チアゾール環、オキサゾール環、セレノフェ
ン環のいずれかが好ましく、これらのヘテロ5員環の2
つからなるヘテロアリール部に少なくとも2つのラジカ
ル置換基を有するものを用いる。ラジカル基としては、
ニトロニルニトロキシド、tert−ブチルニトロキシドカ
ルボキシル基、TENPO、フェノキシル、トリアリールメ
チル、ベルダジル、ジチアジアゾリル、ホスフェニル、
カルベン、ナイトレン、トリアリールアミンカチオンラ
ジカル、フェノチアジンカチオンラジカル、またはトリ
チアゾリチウムなどが好ましい。また、エテン構造とし
て好ましいのは図1の(a)に示すようなフッ素を含むも
のである。かくして、本発明のフォトクロミック材料を
構成するのに好ましいジヘテロアリールエテン系化合物
は上述の一般式[I]で表わされるものであり、具体例と
して下記の化合物[II]、[III]などが挙げられる([II]
および[III]において、Rはラジカル基を表わす)。
磁化率が光照射により変化し、したがって、この性質を
利用して、例えば、光スイッチング素子などに応用でき
る。本発明のフォトクロミック分子材料は、感度の点か
らそのまま(バルク)使用されることが好ましいが、適
当な高分子材料(ポリマー)に分散させて用いることも
できる。
明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれら実
施例に限定されるものではない。実施例1 図2に示すようなルートに従い、ニトロニルニトロキシ
ドラジカルを2つ有するジベンゾチエニルエテン2aを次
のように合成した。
−メチルベンゾ[b]チオフェン−3−イル)ヘキサフル
オロシクロペンテンの合成:ニトロベンゼン(25ml)中
に1,2‐ビス(6−ホルミル−2−メチルベンゾ[b]
チオフェン−3−イル)ヘキサフルオロシクロペンテン
(2.35g、5.02mmol)を溶解し、ジクロロメチルメチル
エーテル(7.5ml)、無水塩化アルミニウム(2.8g)を0
℃で加え、15時間アルゴン雰囲気下で室温攪拌した。水
を反応混合物に加え、酢酸エチルで抽出し、水洗後、無
水硫酸マグネシウムで乾燥し減圧濃縮した。シリカゲル
カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:エーテル=3:
1〜1:1)により精製した。目的物の生成を元素分析
により確認した。 融点 183.0〜184.0℃ 収量 2.16g(4.12mmol)、収率 82%
ル−3−オキシド−4,4,5,5−テトラメチルイミ
ダゾリン−2−イル)−2−メチルゼンゾ[b]−チオフ
ェン−3−イル]ヘキサフルオロシクロペンテンの合
成:メタノール(40ml)に1,2‐ビス(6−ホルミル
−2−メチルゼンゾ[b]チオフェン−3−イル)ヘキサ
フルオロシクロペンテン(2.0g、3.8mmol)、2,3−
ジメチルブタン硫酸塩(4.75g、19.3mmol)、炭酸カリ
ウム(2.85g、20.6mmol)を混合し、24時間過熱還流し
た。反応液を水にあけ、酢酸エチルで抽出し、水洗後、
無水硫酸マグネシウムで乾燥し減圧濃縮し、ヒドロキシ
ルアミンの粗製物を得た。
ン(300ml)に溶解し、過ヨウ素酸ナトリウム(2.45g、
11.5mmol)を水500mlに溶かした水溶液を加え、1時間攪
拌した。有機層を分離し、水洗後硫酸マグネシウムで乾
燥し減圧濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー(ヘキサン:エーテル=1:1〜0:1)で精製し、
ジクロロメタン・ヘキサン混合溶媒から再結晶した。目
的物の生成をHRMS,ESRにより確認した。 HRMS 779.2160(理論値)、779.2173(実測値)、0.001
3(差) ESR(ベンゼン)1:4:10:16:19:16:1
0:4:1の9本線、g=2.007、aN=3.7G 融点 231.0〜232.0℃ 収量 470mg(0.61mmol)、収率 16%
照射により生成した閉環体の結晶をそれぞれ作製し、そ
れらの磁化率の温度依存性を測定した。結果を図3に示
す〔2aはa);その閉環体はb〕〕。この結果から光照射
により2J/KBが−2Kから−11Kに変化し、低温部にお
いて磁化率が光変化することが認められた。
タクリレート)に分散させ、磁化率の温度依存性を測定
した。この場合も同様に2J/KBが−2Kから−12.5
Kへと変化し、低温部における磁化率の光変化が認めら
れた。
テロアリールエテン系化合物におけるエテン構造を例示
する。
を合成するルートを概示する。
磁性を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも2つのラジカル置換基を有す
るジへテロ5員環からなるヘテロアリール部をもつジヘ
テロアリールエテン系化合物からなる磁化率が光変化す
るフォトクロミック分子材料。 - 【請求項2】 該へテロ5員環がピロール環、チオフェ
ン環、チアゾール環、オキサゾール環、フラン環、セレ
ノフェン環のいずれかである請求項1記載の磁化率が光
変化するフォトクロミック分子材料。 - 【請求項3】 該ラジカル置換基がニトロニルニトロキ
シド、tert−ブチルニトロキシド、TENPO、フェノキシ
ル、トリアリールメチル、ベルダジル、ジチアジアゾリ
ル、ホスフェニル、カルベン、ナイトレン、トリアリー
ルアミンカチオンラジカル、フェノチアジンカチオンラ
ジカル、またはトリチアゾリチウムである請求項1また
は請求項2に記載の磁化率が光変化するフォトクロミッ
ク分子材料。 - 【請求項4】 該ジヘテロアリールエテン系化合物が一
般式[I]で表わされる請求項1、2または3に記載の磁
化率が光変化するフォトクロミック分子材料。 【化1】 (一般式[I]において、Aは置換基[i]または[ii](置換
基[i]および[ii]において、R1はアルキル基、アルコキ
シル基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ
基または置換されていてもよいアリール基を表わし、R2
およびR3それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アル
コキシル基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シ
アノ基または置換されていてもよいアリール基を表わす
か、またはR2とR3とは互いに連結して置換されてもよい
炭素環もしくは置換されていてもよい複素環を形成して
もよい。Yは‐O‐、‐S‐または‐NR4‐(R4は水素原
子,置換されていてもよいアルキル基、置換されていて
もよいアリール基または置換されていてもよいシクロア
ルキル基を表わす)を表わす)を表わし、 Bは置換基[iii]または[iv](置換基[iii]および[iv]に
おいて、R5はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子
またはトリフルオルロメチル基を表わし、R6およびR7は
それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシル
基、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基ま
たは置換されていてもよいアリール基を表わすか、また
はR6とR7とが互いに連結して置換されていてもよい炭素
環もしくは置換されてもよい複素環を形成してもよい。
Zは‐O‐、‐S‐または‐NR4‐(R4は水素原子,置換さ
れていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリ
ール基または置換されていてもよいシクロアルキル基を
表わす)を表わす)を表わし、 上記R1‐R7の少なくとも2つにラジカル置換基が含ま
れる。) - 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
フォトクロミック分子を含む高分子材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6445399A JP3710314B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 磁化率を光制御できるフォトクロミック分子材料 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009081460A1 (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Nec Corporation | スピロオキサジンラジカル誘導体及び可逆的異性化反応 |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP6445399A patent/JP3710314B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2009081460A1 (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Nec Corporation | スピロオキサジンラジカル誘導体及び可逆的異性化反応 |
US8329896B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-11 | Nec Corporation | Spirooxazine radical derivatives and reversible isomerization reaction |
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