JP2005505577A

JP2005505577A - イソソルビド誘導体

Info

Publication number: JP2005505577A
Application number: JP2003530707A
Authority: JP
Inventors: ヨハンルブ; ヨーストピーエイフォゲルス; レネティーウェハ; ウィルヘルムスピーエムネイッセン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2005-02-24
Also published as: EP1432716A1; KR20040035864A; WO2003027119A1; US20040232383A1; CN1556812A; US7311948B2

Abstract

本発明は、少なくとも1つの重合可能基を有するイソソルビド誘導体において、当該イソソルビド誘導体のヘリカルツイスティングパワーを調整するための少なくとも1つの光変換可能基を更に有することを特徴とするイソソルビド誘導体に関する。好適な実施例によれば、このイソソルビドは、図の化学式を有し、式中で、Aは、結合又はp−フェニレン基を表し、B及びB'は、独立して、O_x−C_oH_2oO−CO−CR'=CH₂であり、xは0又は1、oは2〜12、R'はH又はCH₃であり、Pは、CH₂又はC=O基を表し、Q及びQ'は、独立して、H、C1〜C3アルキル、C1〜C3アルコキシ、ハロゲン及びCNから選ばれ、nは1から3の整数であり、mは0から2の整数である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つの重合可能基を持つイソソルビド誘導体、その調製方法、前記イソソルビド誘導体を有するコレステリック組成物及び光学素子、並びにイソソルビド誘導体の光学素子への使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
重合可能基を持つイソソルビド誘導体は、当技術分野において知られている。例えば、国際特許出願第98/00428号において、イソソルビド基及びエステル基を有するキラルドーパントが開示されている。この参考文献において、これらのキラルドーパントが、コレステリックカラーフィルタ(CCF)液晶媒体の分子の螺旋のねじれを誘導又は強化するのに用いられることが説明されている。
【０００３】
重合可能基を有する他の対応するイソソルビド誘導体が、ドイツ特許第4,342,280号及びヨーロッパ特許第773,250号から知られている。これらの誘導体は、重合可能であり、また、コレステリックネットワーク中でキラルドーパントとして用いられることができる。
【０００４】
これら従来技術のイソソルビド誘導体の全ては、通常、高いヘリカルツイスティングパワー(HTP)値を有するが、液晶分子の螺旋のピッチは、ドーパントの濃度を変更することによってのみ調整可能である。同じ濃度のキラルドーパントで異なった螺旋のピッチを得ることができたら、大いに有利である。国際特許出願第00/34808号において、他のキラルドーパント、即ち、重合可能な基及び光異性化可能な基の両方を有するメントン誘導体が開示されており、ピッチに変化を与える種々の方法が議論されている。これらのキラルドーパントは、反射型、透過型のLCD(液晶ディスプレイ)のためのCCFにおいて用いられることができる。このようなフィルタは、ネマティック化合物(たとえばジアクリレート)、感光性のキラル化合物及び光重合開始剤の混合物の溶液をスピンコーティング等のコーティング技術を用いて基板上に塗布することによって作製される。マスクを通じた放射によって色形成が実行され、その後、光重合により色が固定され、安定な架橋膜としてカラーフィルムが得られる。分子の螺旋のピッチpは、キラルドーパントの濃度に依存し、ヘリカルツイスティングパワー(HTP)と呼ばれる係数に比例する。螺旋のピッチ及び螺旋の方向(右回り又は左回りの螺旋)が、光がコレステリック液晶から反射する波長と、反射された光が右回りに偏光するか左回りに偏光するかとを決定する。低い濃度のキラルドーパントの使用を可能にするのには高いHTP値が必要であり、このことは、これらのドーパントが高価であり作製が困難であるため、重要である。更に、ときには短いピッチが要求され、他のアプリケーションには長いピッチが必要であることが説明される。これは、キラルドーパントの濃度を適応させることによって実現可能である。たとえば、異なった濃度を有する又は異なった程度のドーパント光異性化を有するサイトを用いることにより、高い放射強度及び低い放射強度の位置を用いることによって、異性化プロセスの最中にフリーモノマーの濃度勾配が形成されることができる。この方法は、光異性化可能キラル化合物(好適にはキラルアクリレート)の導入によって改良された。変換の程度は、放射強度によって決定され、コレステリックな秩序を持つ物質のピッチは、光異性化可能化合物の変換されていない又は変換された状態によって決定される。これらの条件を満たす特定のキラルドーパントは、メントン誘導体であると開示されており、これは、スペーサによってアクリル基から隔てられたエーテル基を備えると共に光異性化可能なシクロヘキシリデン基を有するエステル基をパラ位置に有するベンゼン誘導体である。国際特許出願第00/34808号で概説される原理は、当該技術に対して大きな進歩であるように見えるが、用いられた光異性化可能なメントン誘導体は理想からは程遠いものである。なぜならこれは、低いツイスティングパワーを持つため、比較的高い濃度を必要とし、更に重要なことに、限られた熱安定性しか持たないからである。LCD(液晶ディスプレイ)を作製するには加熱ステップが必要であるので、これらのメントン誘導体を有するカラーフィルタは、光学的性質を失ってしまう。更に、従来技術のメントン誘導体の整列性を改良することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、高いHTP値並びに改良された熱安定性及び整列性を持つキラルドーパントを提供することである。現在、驚くことにイソソルビド誘導体に光変換可能基を与えることにより、極めて良い熱安定性、高いHTP値及び優れた整列性を有する誘導体を与えることができるということが、分かっている。従って、本発明は、少なくとも1つの重合可能基を有するイソソルビド誘導体において、当該イソソルビド誘導体のヘリカルツイスティングパワーを調整するのに適した少なくとも1つの光変換可能基を更に有することを特徴とするイソソルビド誘導体に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光変換可能基は、放射すると、環化、切断、又は転位される基であってよい。しかし、好適には、光変換可能基は、光異性化可能基である。適切な光異性化可能基は、放射するとシストランス異性化を経ることができるオレフィン基を有する。このような基の例は、スチレン及びスチルベンに類した化合物から誘導される。
【０００７】
本発明のイソソルビド誘導体は、更に、重合可能基を有する。適切な重合可能基は、アクリレート(メタクリレート)基である。
【０００８】
イソソルビド分子は、2つのヒドロキシ基を含んでおり、少なくともその1つが置換基によってエステル化又はエーテル化される。置換基は、光変換可能及び光異性化可能基を有する。光変換可能及び光異性化可能基は、同一の置換基又は異なった置換基に含まれていてよい。また、異なった置換基が、同一の又は異なった光変換可能及び／又は光異性化可能基を有してもよい。あるいは、光変換可能及び光異性化可能基は、エステル又はエーテル置換基の1つにしか含まれない一方で、イソソルビドの他のヒドロキシ基が、遊離ヒドロキシ基であるか、又は、光変換可能及び／又は光異性化可能基を有しない置換基でエステル化若しくはエーテル化されてもよい。
好適なイソソルビド誘導体は、以下の化学式を持つことが分かった。
【化３】

式中で、
Aは、結合又はp−フェニレン基を表し、
B及びB'は、独立して、O_x−C_oH_2oO−CO−CR'=CH₂(xは0又は1、oは2〜12)であり、R'はH又はCH₃であり、
Pは、CH₂又はC=O基を表し、
Q及びQ'は、独立して、H、C1〜C3アルキル基、C1〜C3アルコキシ基、ハロゲン及びCNから選ばれ、
nは1から3の整数であり、
mは0から2の整数である。
【０００９】
C1〜C3アルキルという用語は、1〜3の炭素原子を有するアルキル基(即ちメチル、エチル、プロピル及びイソプロピル)を意味する。C1〜C3アルコキシル基という用語は、これらのアルキル基を有するアルコキシル基を意味する。ハロゲンという用語は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素等のハロゲン原子を意味する。
【００１０】
他の好適な例においてイソソルビドは以下の式を有する。
【化４】

式中で、
Aは、結合又はp−フェニレン基を表し、
Bは、O_x−C_oH_2oO−CO−CR'=CH₂(xは0又は1、oは2〜12)であり、R'はH又はCH₃であり、
Pは、CH₂又はC=O群を表し、
Qは、H、C1〜C3アルキル、C1〜C3アルコキシル基、ハロゲン及びCNから選ばれ、
mは0から2の整数である。
【００１１】
合成の観点からは、これらの化合物において2−及び5−ヒドロキシ置換基が同一であることが好ましい。重合前の結晶化を防止するには、2つの置換基が異なっている化合物、即ち、A、B、P、Q、o及び/又はmが2つの置換基から異なって選択される化合物を用いるのが好ましい。両方の置換基が同じであると、合成は、最初に5−ヒドロキシ基を選択的に保護することなくイソソルビドの直接のエーテル化又はエステル化を用いることによって簡略化されることができる。
本発明によるイソソルビド誘導体の例は、以下の通りである。
【化５】

(イソソルビドA)
【化６】

(イソソルビドB)
【００１２】
本発明によるイソソルビド誘導体は、他のキラル化合物(例えば以下の式を持つ異性化不可能なイソソルビド誘導体(イソソルビドC))と混合されたコレステリック組成物として用いられてもよい。
【化７】

(イソソルビドC)
【００１３】
本発明のイソソルビド誘導体は、ヨーロッパ特許出願公開第980,868号のページ7で説明された方法を修正した方法で調製可能である。この修正された合成法は、2−及び5−ヒドロキシ基で選択的に異なった置換基を有するイソソルビドを作製することを可能にする。ヨーロッパ特許出願公開第980,868号の方法と比較すると、追加の一時的な保護ステップ、即ち、選択的に一時的に2−ヒドロキシ基を保護するステップが追加され、このステップの後、5−ヒドロキシ基は選択的にエーテル化されることができる。従って、この方法は、a) i) イソソルビドの2−ヒドロキシ基の、低級有機酸によるイソソルビド2−カルボキシレートへのエステル化と、ii) エーテル保護基(ether−protecting group)によるイソソルビド2−カルボキシレートの5−ヒドロキシ基のエーテル化と、iii) 5−ヒドロキシエーテル保護(5−hydroxy ether−protected)イソソルビド2−カルボキシレートの2−カルボキシレート基のけん化と、による5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビドの合成ステップと、b) 引き続きの、5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビドの2−ヒドロキシ基のエーテル化又はエステル化ステップであって、それぞれ、随意に重合可能及び/又は光変換可能基を有するアルコール(若しくはその誘導体)又は酸によって行われる、ステップと、c) 次の、遊離した5−ヒドロキシ基を有するイソソルビド誘導体を得るための、エーテルにより保護された基(ether−protective group)の切断ステップと、随意に、d) 随意に1つ以上の重合可能な及び／又は光変換可能基を有する酸による遊離した5−ヒドロキシ基のエステル化ステップとを有する。
【００１４】
この修正された方法は、5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビドを、2−ヒドロキシエーテル保護イソソルビド、2,5−ジヒドロキシエーテル保護イソソルビド及び保護されていないイソソルビドと分離することが必要でないという点で有利である。エーテル保護基は、エーテル結合を通じたヒドロキシ基の保護のために従来技術において知られているいかなる一般的な基であってもよい。好適な、エーテルにより保護された基は、THP(テトラヒドロピラニル)エーテル及びエトキシエチルエーテル基であり、これらはそれぞれ、ヒドロキシ基が3,4−ジヒドロ−2H−ピラン及びエチルビニルエーテルと反応すると形成され、酸性条件で容易に切断されてヒドロキシ基を放出する。
【００１５】
上記の方法のステップi)において用いられる低級有機酸は、好適には、酢酸又はハロ置換酢酸である。
【００１６】
本発明のイソソルビド誘導体は、国際特許出願第00/34808号の従来技術のメントン誘導体よりも大きいHTPを示し、よって、青色反射層を得るのにより少ない原料を必要とする。これらのイソソルビド誘導体に基づくCCFの整列は大幅に改善され、従って、反射強度も大幅に改善される。最も重要なことに、熱安定性は、メントン誘導体に基づいたCCFの熱安定性よりも大幅に高い。放射の際に、色を青から赤に変化させるのに十分なHTP変化を導く光変換、特に光異性化が起こる。キラル光変換可能化合物の濃度は、非キラル化合物と混合物を作製することにより放射の前に青色反射層が得られるような濃度に選択される。次に、特定の期間の放射の後に、赤色層が得られる。光変換可能キラルドーパント及び光変換不可能キラルドーパントが両方用いられ(例えば、イソソルビドA又はBがCと共に用いられ)、且つ、濃度が適切に選択されたら、放射前に青を反射し、光定常状態で赤を反射する層が得られる。これは、緑色の形成だけが合計のUV線量によって決まることを意味し、これは、ピクセル化された放射のためのマスクの製造を非常に簡単にする。これにより、光学素子において、好適には光学カラーフィルタにおいて、イソソルビド誘導体を使用することを適切にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、以下の非限定的な例によって更に説明される。
【００１８】
例1
(E)−4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)安息香酸 6−(S)−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)シンナモイルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R) −イルエステル(1)(イソソルビドB) の合成
【化８】

【００１９】
A: 4−(4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(5)
【００２０】
11.62g(0.05mol)の6−(S)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−オル(4)、20.81g(0.05mol)の4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)安息香酸(3)、0.61g(5mmol)の4−N,N−ジメチルアミノピリジン及び250mlのジクロロメタンの混合物が、窒素雰囲気下で氷水浴中で攪拌された。次に、10.31g(0.05mol)のN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。混合物は、室温で一晩撹拌された。混合物はシリカを通じて濾過され、溶媒は蒸発させられた。150mlのエタノール中で1時間撹拌した後に28.1g(90%)の固体が得られた。
【００２１】
B: 4−(4−(6−アクリロイルオキシーヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(6)
【００２２】
28.1g(45mmol)の4−(4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(5)、0.85g(3.38mmol)のピリジニウム4−トルエンサルフォネート及び100mgの4−メトキシフェノールの混合物が150mlのエタノール中で窒素雰囲気下で55℃で7時間加熱された。0℃に冷却した後に析出物が現れ、この析出物はフィルタに集められてデシケータで乾燥させられた。20g(81%)の固体が得られた。
【００２３】
C:(E)−4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)(シンナモイルオキシ))−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(1)
【００２４】
2.70g(5mmol)の4−(4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(6)、1.59g(5mmol)の(E)−4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ケイ皮酸(7)及び61mgの4−N,N−ジメチルアミノピリジンの混合物が、40mlのジクロロメタン中で攪拌しながら窒素下で氷水浴中で冷却された。次に、1.03g(5mmol)のN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。混合物は、室温で一晩撹拌された。混合物はシリカを通じて濾過され、溶媒は蒸発して厚い白色ペーストを与えた。このペーストは、放置中に結晶化した。これは、エタノールで2回洗浄され、デシケータで乾燥させられた。融点62℃の白色粉末2.9g(70％)が得られた。
【００２５】
例2
(E)−4−[6(S)−(4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)ベンゾイルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2b]フラン−3(R)−イルオキシカルボニル]−4'−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−スチルベン(2)(イソソルビド)の合成
【化９】

【００２６】
1.35g(2.5mmol)の4−(4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸6−(S)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3−(R)−イルエステル(6)を30mlのジクロロメタンに溶かした溶液に、0.98g(2.5mmol)の(E)−4−カルボキシ−4'−[6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ]−スチルベン(8)及び0.03g(0.25mmol)の4−N,N−ジメチルアミノピリジンが窒素雰囲気下で加えられた。
【００２７】
混合物は、氷水浴中で冷却された。数分後、0.51g(0.25mmol)のN, N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。次に、混合物は、室温で一晩撹拌された。混合物は、濾過されて、フラッシュクロマトグラフィ(SiO₂、ジクロロメタン/酢酸エチル95/5;v/v))によって精製された。1.5g(65％)の化合物(2)が、融点139℃の白色粉末として得られた。
【００２８】
例3
3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2b]フラン−6(S)−オール(4)の合成
【化１０】

【００２９】
A: 酢酸6(S)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3(R)−イルエステル(9)
【００３０】
292g(2mol)のイソソルビドを700mlのトルエンに溶かした溶液に、112ml(2mol)の酢酸及び2g(10.4mmol)のp−トルエンスルホン酸が加えられた。混合物は、水を常に除去しながら(Dean−Stark装置で) 6時間加熱還流された。次に、溶媒は蒸発させられた。4gのK₂CO₃が加えられ、混合物が150℃で1時間加熱され、次に、減圧下で分留が行われた。約110℃で0.4mbarで収集された残留分は、300mlのイソプロパノールから0℃で結晶化した。得られた固体は、160mlのイソプロパノールから更に2回結晶化され、最後にデシケータで乾燥させられた。
【００３１】
137gの化合物(9)(収率37％)が融点78℃の白い結晶として得られた。
【００３２】
B: 酢酸ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−6(S)−イルエステル(10)
【００３３】
9.14g(36.4mmol)のピリジニウムp−トルエンスルホナートが、137g(727.5mmol)の酢酸6(S)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3(R)−イルエステル(9)を650mlのジクロロメタンに溶かした溶液に窒素雰囲気下で加えられた。次に、100ml(1091mmol)の3,4−ジヒドロ−2H−ピランが、液滴で加えられ、溶液は一晩撹拌された。混合物は、水で2回、更に、炭酸水素ナトリウム水溶液(5%)で2回、抽出された。有機層は、濾紙を通され、硫酸マグネシウムで乾燥され、シリカパッドで濾過され、溶媒は蒸発され、194.27gの透明な油が得られた(収率98％)。
【００３４】
C: 3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2b]フラン−6(S)−オール(4)
【００３５】
194.3g(713.8mmol)の酢酸ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−6(S)−イルエステル(10)が、31g(773.4mmol)の水酸化ナトリウムを36mlの水及び444mlメタノールに溶かした溶液に加えられ、溶液は直ちに黄色になった。混合物は、1時間加熱還流された。溶媒は減圧下で除去され、800mlのジクロロメタンが残留分に加えられ、混合物はブライン(800ml)によって抽出され、析出した塩を溶かすために少量の水が加えられた。水層は、ジクロロメタン(500ml)によって再び抽出された。混合された有機層は、濾紙を通され、硫酸マグネシウムで乾燥させられ、溶媒は蒸発させられ154gの黄色い粘性の油が得られた(収率94％)。
【００３６】
例4
4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)安息香酸(3)の合成
【化１１】

【００３７】
A: 4−ヒドロキシ安息香酸エトキシメチルエステル(11)
【００３８】
36.7ml(0.26mol)のトリエチルアミンが、36.1g(0.26mol)の4−ヒドロキシ安息香酸を200mlのジクロロメタンに溶かした溶液に窒素雰囲気下で加えられた。混合物は、氷水浴で冷却され、24.5ml(0.26mol)のクロロメチルエチルエーテルを100mlのジクロロメタンに溶かした溶液に液滴で加えられた。
【００３９】
1.5時間撹拌した後に、混合物は150mlの水で1回洗浄され、150mlの水中で13mlの塩酸(2.4M)で洗浄された。最後に、溶液は150mlのNaHCO₃飽和溶液によって洗浄されて、濾紙を通じて濾過された。溶媒は蒸発させられた。油は、500mlのジエチルエーテル中に溶解され、250mlの水で1回洗浄され、250mlのNaHCO3飽和溶液で1回洗浄され、最後に250mlのブラインで洗浄された。有機層はMgSO₄で乾燥させられ、溶媒は蒸発させられた。
【００４０】
42.2gの透明な油(77%)が得られ、これは数分後白色結晶になった。
【００４１】
B: エトキシメチル4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸塩(12)
【００４２】
42.2 g(0.20mol)の4−ヒドロキシ安息香酸エトキシメチルエステル(11)を520mlのジクロロメタンに溶かした溶液に、58.3 g(0.2mol)の4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−安息香酸及び2.4g(0.02mol)の4−N,N−ジメチルアミノピリジンが窒素雰囲気下で加えられた。混合物は、氷水浴中で冷却された。数分後41.15g(0.2mol)のN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。次に、氷水浴が除去された。これは、窒素下で室温で一晩攪拌された。次に、混合物は濾過されて、300mlの塩酸(2.4M)で2回抽出された。有機層は濾紙を通され、溶媒が蒸発させられて、98.5gの澄んだ油(100%)が得られた。
【００４３】
C: 4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸(3)
【００４４】
98.5g(0.2mol)のエトキシメチル4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−安息香酸塩(12)が400mlのエタノールに溶解され、5g(0.02mol)のピリジニウム4−トルエンサルフォネート及び20mgの4−メトキシフェノールが加えられた。混合物は、60℃で15時間加熱された。室温に冷却された後生成物は結晶化した。これは集められ、300mlのエタノールで洗浄され、デシケータで乾燥され、その後55.3gの白い粉末(67％)が得られた。
【００４５】
例5
4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ケイ皮酸(7)の合成
【化１２】

【００４６】
A: 4−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)−ケイ皮酸(13)
【００４７】
24.62 g(0.15mol)の4−ヒドロキシケイ皮酸及び0.29g(1.65mmol)のヨウ化カリウムの混合物を60mlのエタノールに溶かした溶液に、20.72g(0.314mol)の水酸化カリウムを60mlの水に溶かした溶液が、窒素雰囲気下で、滴下ロートを用いて10分間で加えられた。得られた溶液は30〜40℃に加熱され、次に、約10分間で6−クロロヘキサノール(22.54g、0.165mol)が加えられた。次に、溶液は一晩還流された。冷却後、70mlの水が固相反応の混合物に加えられ、エタノールはロータリーエバポレータを用いて除去された。残留分は氷水浴で冷却され、撹拌しながら70mlの濃塩酸が加えられた。固体は、集められて、水で洗浄された。次に、固体は50℃で250mlのアセトン中で撹拌された。真空中で100℃で乾燥した後に、24.5g(62%)の生成物13が得られた。
【００４８】
B: 4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ケイ皮酸(7)
【００４９】
21.15g(0.08mol)の4−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ケイ皮酸(13)、11.63g(0.096mol)のN,N−ジメチルアニリン、8.69
g(0.096mol)のアクリロイル塩化物、0.05gの2,6−ジ−t−ブチル4−メチルフェノール及び60mlの1,4−ジオキサンの混合物が窒素雰囲気下で60℃で加熱された。60℃で2時間加熱した後、混合物は、濾過されて、1000mlの水、400gの氷及び10mlの2.4N塩酸の混合物に攪拌しながら滴下された。固体析出物は、濾過されて、350mlのエタノールから再結晶させられた。固体は、デシケータ中でシリカゲルにより乾燥させられた。19.7g得られた(77.3％)。
【００５０】
例6
(E)−4−カルボキシ−4'−[6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ]−スチルベン(8)の合成
【化１３】

【００５１】
A: (4−カルボキシ−ベンジル)−トリフェニルホスホニウム臭化物(14)
【００５２】
10.7g(50mmol)のα−ブロモ4−トルイル酸及び13.1 g(50mmol)のトリフェニルホスフィンが、窒素雰囲気の下で105mlのトルエンに溶解された。混合物は、115℃で5時間加熱された。冷却した後に、混合物は濾過されて、真空乾燥器で60℃で乾燥され、22.6gの白色個体が得られた(収率94.5％)。
【００５３】
B: 4−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)−ベンズアルデヒド(15)
【００５４】
40g(1mol)の水酸化ナトリウムを60mlの水及び400mlのエタノールに溶かした溶液に、122.12 g(1mol)の4−ヒドロキシベンズアルデヒド、30gのヨウ化ナトリウム及び136.62g(1mol)の1−クロロ−6−ヒドロキシヘキサンが加えられた。混合物は、窒素雰囲気下で24時間加熱還流された。冷却後、混合物は濾過され、溶媒は減圧下で除去された。残留分に水(400ml)が加えられ、混合物は400mlの酢酸エチルで2回抽出された。酢酸エチル層は、200mlの5%水酸化ナトリウム水溶液で2回抽出され、200mlのブラインで1回抽出され、硫酸マグネシウムで乾燥させられ、溶媒は蒸発させられた。茶色の油(202g、91%)が得られ、これはゆっくり結晶化した。
【００５５】
C: (E)−4−カルボキシ−4'−[6−ヒドロキシヘキシルオキシ]−スチルベン(16)
【００５６】
0.43g(62mmol)のLiが、窒素雰囲気下で180mlのエタノールに溶解された。次に、6.9g(31mmol)の4−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)−ベンズアルデヒド(15)及び14.8g(31mmol)の(4−カルボキシ−ベンジル)−トリフェニルホスホニウム臭化物(14)が加えられた。混合物は、室温で2時間撹拌された。析出物は、フィルタに集められ、50mlのエタノールで洗浄された。次に、この固体は1.5mlの濃塩酸及び35mlのエタノールと混合された。これは、30分間撹拌され、生成物はフィルタに収集された。50mlのエタノールで洗浄して、デシケータで乾燥した後に、4.1gの生成物が得られた(収率38%)。
【００５７】
D: (E)−4−カルボキシ−4'−[6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ]スチルベン(8)
【００５８】
4.38 g(12.8mmol)の(E)−4−カルボキシ−4'−[6−ヒドロキシヘキシルオキシ]スチルベン(16)1.87 g(15.4mmol)のN,N−ジメチルアニリン、1.38 g(15.4mmol)のアクリロイル塩化物、8mgの2,6−ジ−t−ブチル4−メチルフェノール及び9mlの1,4−ジオキサンの混合物が、窒素雰囲気下で60℃で加熱された。3時間後、混合物は冷却され、10mlの1,4−ジオキサンが加えられた。生成物は、フィルタに収集されて、40mlのエタノールで洗浄された。デシケータでシリカにより乾燥した後3.6gの生成物が得られた(71％)。
【００５９】
例7
(E)
4−(3(R)−(4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ベンゾイルオキシ)−ベンゾイルオキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−6(S)−イルオキシ−メチル)4'−ヘキシルオキシスチルベン(17)の合成
【化１４】

【００６０】
A: (E) 4−{3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−6(S)−イルオキシメチル}−4'−ヘキシルオキシスチルベン(19)
【００６１】
6.2g(27mmol)の3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2b]フラン−6(S)−オール(4)が3.2g(49mmol)の粉末水酸化カリウムを5mlのジメチルスルホキシドに溶かした溶液に加えられた。10分間の攪拌の後、8g(24mmol)の(E)−4−クロロメチル−4'−ヘキシルオキシスチルベン(18)が、少量ずつ加えられた。反応は、室温で、窒素雰囲気下で一晩撹拌されて実行された。水(50ml)が加えられ、生成物が析出した。粉末は、濾過されて、25mlの水で洗浄されて、乾燥させないで次のステップで用いられた。
【００６２】
B: (E) 4−[3(R)−ヒドロキシヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−6(S)−イルオキシメチル]−4'−ヘキシルオキシスチルベン(20)
【００６３】
精製していない(E)4−{3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−6(S)−イルオキシメチル}−4'−ヘキシルオキシスチルベン(19)が10mlのエタノールに溶解され、0.5mlの濃塩酸が加えられた。次に、混合物は10分間加熱還流された。生成物は、室温で結晶化した。この生成物は、エタノールで洗浄されて、デシケータで乾燥させられた。8.7gの白色固体が得られた(全体収率80%)。
【００６４】
C: (E) 4−(3(R)−(4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)ベンゾイルオキシ−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−6(S)−イルオキシ−メチル)4'−ヘキシルオキシスチルベン(17)
【００６５】
0.65g(1.9mmol)の4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)安息香酸(3)及び0.023 g(0.19mmol)の4−N,N−ジメチルアミノピリジンが、0.82 g(1.9mmol)の(E) 4−[3(R)−ヒドロキシヘキサヒドロフロ[3,2−b ]フラン−6(S)−イルオキシメチル]−4'−ヘキシルオキシスチルベン(20)を10mlのジクロロメタンに加えた縣濁液に加えられた。混合物は、氷水浴で冷却された。次に、0.39g(1.9mmol)のN, N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。氷浴は除去され、混合物は、室温で窒素雰囲気下で一夜撹拌された。次に、混合物はシリカパッドを通じて濾過され、溶媒は蒸発した。生成物は、15mlの酢酸エチルから結晶化して、デシケータで乾燥させられた。1.106gの白色粉末(融点127℃)が得られた(収率76％)。
【００６６】
例8
(E)−4−クロロメチル−4'−ヘキシルオキシスチルベン(18)の合成
【化１５】

【００６７】
A: (E)−4−ヒドロキシメチル−4'ヘキシルオキシスチルベン(21)
【００６８】
115mg(16.5mmol)のLiが窒素雰囲気下で75mlのエタノールに溶解された。次に、2.05g(15mmol)のアルデヒド4−ヒドロキシメチルベンズアルデヒドが加えられ、混合物は、氷浴中で冷却された。次に、5.148g(15mmol)の(4−ヘキシルオキシ−ベンジル)−トリフェニルホスホニウム臭化物が加えられた。混合物は、窒素下で氷浴中で0.5時間撹拌され、次に、室温で3時間撹拌された。2.5mlの水が加えられ、析出物がフィルタに集められ、10mlのエタノールで洗浄された。デシケータ中でシリカで乾燥させた後、1.75gの白色粉末が得られた(収率37％)。
【００６９】
B: (E)−4−クロロメチル−4'−ヘキシルオキシスチルベン(18)
【００７０】
1.7g(5.5mmol)の(E)−4−ヒドロキシメチル−4'−ヘキシルオキシスチルベン(21)を12mlのジクロロメタンに溶かした窒素雰囲気下で氷浴で冷却された溶液に、0.5mlの塩化チオニルを3mlのジクロロメタンに加えた溶液が、液滴で加えられた。1.5時間後、16mlの水が加えられ、有機層は分離された。これは、12mlのブラインで洗浄され、MgSO₄で乾燥され、溶媒は蒸発させられた。80mlの1:1ヘキサン及びエタノールの混合物から再結晶した白い固体が得られた。1.1gの白色固体が得られた(収率60％)。
【００７１】
例9
4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)−ケイ皮酸6−(S)−[4−(6−アクリロイルオキシ−ヘキシルオキシ)−シンナモイルオキシ｝−ヘキサヒドロフロ[3,2−b]フラン−3(R)−イルエステル(22)の合成
【化１６】

【００７２】
3.18 g(0.01mol)の4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−ケイ皮酸(7)、0.73g(5mmol)のイソソルビド及び122mg(1mmol)の4−N,N−ジメチルアミノピリジンの混合物を40mlのジクロロメタンに溶かした溶液が、窒素下で氷水浴中で攪拌しながら冷却された。次に、2.06g(0.01mol)のN, N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが混合物に加えられた。混合物は、一晩撹拌された。混合物は、シリカを通じて濾過され、ジクロロメタンが蒸発させられ、3.06gの半固体が得られた。この固体は、10mlのジクロロメタンに溶解され、20mlのエタノールが加えられ、真空(40℃、500mbar)でジクロロメタンが除去された。濁った溶液(14.2g)は、冷蔵庫に保管された。形成した固体は、濾過され、シリカによりデシケータ中で乾燥させられた。2.12gの融点77℃の白色固体(56％)が得られた。
【００７３】
例10
3−(R)−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−ヘキサヒドロ−フロ[3,2−b]フラン−6−(S)−イル4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)ケイ皮酸塩(23)の合成
【化１７】

【００７４】
A: 4−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)ケイ皮酸(24)
【００７５】
14mlのジヒドロピランが、17.8gの4−メトキシケイ皮酸、0.34gの4−トルエンスルホン酸及び100mlのジエチルエーテルの混合物に、窒素雰囲気下で液滴で加えられた。1時間の攪拌の後、溶液は透明になった。150mlのエーテルが加えられ、これは、5%の水酸化ナトリウム溶液200mlで抽出されて、ロータリーエバポレータを用いて蒸発させられた。残留分は、50mlのエタノール及び、8gのKOHを50mlの水に溶かした溶液と混合され、1時間還流され、透明な溶液が得られた。この溶液は、150gの砕いた氷で冷却された。次に、50mlのHCl(2.5N)が、pH=4で固体が析出するまで液滴で溶液に加えられた。これは、濾過されて、水で洗浄された。生成物は、デシケータでシリカにより乾燥された。19.59g(収率79%)の白色固体が得られた。
【００７６】
B: 3−(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロ−フロ[3,2−b] フラン−6−(S)−イル4−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)ケイ皮酸塩(25)
【００７７】
4.9gの3−(R)−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−ヘキサヒドロ−フロ［3,2−b］フラン−6−(S)−イル4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)ケイ皮酸塩(23)、4.6gの3(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロフロ[3,2b]フラン−6(S)−オール(4)及び0.24gの4−N, N'−ジメチルアミノピリジンの混合物を50mlのジクロロメタンに加えた溶液が、窒素雰囲気下で攪拌された。溶液は、氷水浴中で冷却された。続いて、4.1g(20mmol)のN, N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドが加えられた。次に、氷水浴は除去され、混合物は室温で一晩撹拌された。混合物はシリカを通じて濾過され、溶媒は蒸発させられた。9.1gの透明な粘性液体が得られた(収率99%)。
【００７８】
C: 3−(R)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロ−フロ［3,2−b］フラン−6−(S)−イル4−ヒドロキシケイ皮酸塩(26)
【００７９】
9.1gの3−(R)−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−ヘキサヒドロ−フロ［3,2−b］フラン−6−(S)−イル4−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)ケイ皮酸塩(25)、0.48gのピリジニウム4−トルエンサルフォネート及び60mlの無水エタノールの混合物が、窒素雰囲気下で60℃で3時間加熱された。透明溶液が得られ、50gの氷及び100gの水に、激しく攪拌しながら液滴で加えられた。白色固体が析出した。この固体は濾過され、水洗され、デシケータ中でシリカで乾燥された。3.7gの白色粉末が得られた(収率：66％)。
【００８０】
D: 3−(R)−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)−ヘキサヒドロ−フロ［3,2−b］フラン−6−(S)−イル4−(4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ)ケイ皮酸塩(23)
【００８１】
40mlのジクロロメタンに溶かした3.3gの4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイル塩化物が、液滴で、2.4mlのトリエチルアミン、0.3gの4−N,N'−ジメチルアミノピリジン及び1.8gの3−(R)−ヒドロキシ−ヘキサヒドロ−フロ［3,2−b］フラン−6−(S)−イル 4−ヒドロキシケイ皮酸塩(26)を40mlのジクロロメタンに溶かした溶液に加えられた。反応は、室温で一晩撹拌されて行われた。溶液は、80mlの2.5N HClによって抽出された。有機層は、水洗されて、MgSO4で乾燥させられ、シリカパッドを通過させられた。溶媒は、蒸発させられた。粗生成物は、酢酸エチルから2回再結晶させられた。2.8gの白色結晶が得られた(収率：61％)。この化合物の融解温度は142℃であった。
【００８２】
例11
清潔なガラス表面に、ポリイミドがスピンコーティングによって塗布され、その後ベーキング及びラビングが続いた。抑制剤として100ppmの4−メトキシフェノールを含む、0.14gの化合物B、1.47gのアクリレートI、0.37gのアクリレートII及び0.02gのDarocur(R)4265(元Ciba Geigy)の均一な混合物を2.65gのキシレンに加えたものが濾過されて、Convacスピンコータによって、ポリイミド表面上に800rpmで30秒間スピンコーティングされた。空気中でのフォトマスクを通じての365nmのUV放射による色形成の後、薄膜は、窒素下で10分間の405nmでの放射によって光重合された。150℃での90分間のポストキュアリングの後CCFが得られた。
アクリレートI及びIIの化学構造は：
【化１８】

アクリレートI
【化１９】

アクリレートII
【００８３】
例12
例11と類似した態様で、放射前は450nm(青)で反射し放射後は650nm(赤)で反射するカラーフィルタが、0.09gの化合物B、0.05gのイソソルビドC、1.47gのアクリレートI、0.37gのアクリレートII及び0.02gのDarocur(R) 4265(元Ciba Geigy)の混合物を、抑制剤として100ppmの4−メトキシフェノールを含む2.65gのキシレンに加えたものが、濾過されて、Convacスピンコータによってポリイミド表面上に800rpmで30秒間スピンコーティングされたことにより作製された。
【００８４】
例13(比較)
例12の混合物の代わりに0.28gの国際特許出願第 98/00428号(図2Bの化合物)のメントン誘導体、1.36gのアクリレートI0.34gのアクリレートII、及び0.02gのDarocur(R) 4265(元Ciba Geigy)の混合物を用いて例12が繰り返された。
【００８５】
図1−A及びBのスペクトラムは、新しいイソソルビドドーパントで得られた改良を示す。図1−Aは、示された回数200℃で空気中で加熱する前及び後の、(本発明による)例12のCCFの透過スペクトラムを示す。図1−Bは、示された回数200℃で空気中で加熱する前及び後の、例13(比較例)のCCFの透過スペクトラムを示す。いずれの場合においても、反射帯域(即ち最小透過)は、450nm周辺に位置している、言い換えれば、両方の層は青色光を反射する。図1−Aにおいて、反射帯域の強度は大きく(最小透過5%)、反射帯域以外の波長領域の透過は高い(〜90%)。これは分子の良い整列を示しており、ほぼ完璧なヘリカル構造を生じている。図1−Bにおいて、反射帯域の強度は小さく(最小透過30%)、反射帯域以外の波長領域における透過は低い(長波長での〜80%が短波長での〜30%に落ちている)。これは分子の悪い整列を示しており、不完全なヘリカル構造を生じている。
【００８６】
200℃での加熱したとき、図1−Aの反射帯域のシフトは、図1−Bの反射帯域のシフトより非常に小さい(21時間後でそれぞれ<1%及び6%)。更に、加熱すると図1−Bの反射帯域の強度は減少する一方、図1−Aの反射帯域の強度は減少しない。従って、ドーパントとしてイソソルビド誘導体を有するCCFの熱的安定性はドーパントとしてメントン誘導体を有するCCFの熱安定性よりも明らかに良い。
【００８７】
上記の結果は、青い反射層について得られたものである。他の色を反射するCCFについて、結果は類似している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１−Ａ】示された回数200℃で空気中で加熱する前及び後の、本発明によるコレステリックカラーフィルタの透過スペクトラムを示す。
【図１−Ｂ】示された回数200℃で空気中で加熱する前及び後の、本発明によらないコレステリックカラーフィルタの透過スペクトラムを示す。

Claims

少なくとも1つの重合可能基を持つイソソルビド誘導体において、当該イソソルビド誘導体のヘリカルツイスティングパワーを調整するのに適した少なくとも1つの光変換可能基を更に有することを特徴とするイソソルビド誘導体。
前記光変換可能基は光異性化可能基である請求項1に記載のイソソルビド誘導体。
前記光異性化可能基はオレフィン基である請求項2に記載のイソソルビド誘導体。
前記重合可能基はアクリレート基又はメタクリレート基である請求項1乃至3の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体。
請求項1乃至4の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体において、当該イソソルビドは

の化学式を有し、式中で、
Aは、結合又はp−フェニレン基を表し、
B及びB'は、独立して、O_x−C_oH_2oO−CO−CR'=CH₂であり、xは0又は1であり、oは2〜12であり、R'はH又はCH₃であり、
Pは、CH₂又はC=O基を表し、
Q及びQ'は、独立して、H、C1〜C3アルキル、C1〜C3アルコキシ、ハロゲン及びCNから選択され、
nは1から3の整数であり、
mは0から2の整数である、
イソソルビド誘導体。
請求項1乃至5の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体において、当該イソソルビドは

の化学式を有し、式中で、
Aは、結合又はp−フェニレン基を表し、
Bは、O_x−C_oH_2oO−CO−CR'=CH₂であり、xは0又は1であり、oは2〜12であり、R'はH又はCH₃であり、
Pは、CH₂又はC=O基を表し、
Qは、H、C1〜C3アルキル、C1〜C3アルコキシ、ハロゲン及びCNから選択され、
mは0から2の整数である、
イソソルビド誘導体。
請求項1に記載のイソソルビドの調製方法であって、
a) i) イソソルビドの2−ヒドロキシ基の、低級有機酸によるイソソルビド2−カルボキシレートへのエステル化と、ii)好適には3,4−ジヒドロ−2H−ピラン又はエチルビニルエーテルであるエーテル保護基によるイソソルビド2−カルボキシレートの5−ヒドロキシ基のエーテル化と、iii) 5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビド2−カルボキシレートの2−カルボキシレート基のけん化とによる5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビドの合成ステップと、
b) 引き続きの、5−ヒドロキシエーテル保護イソソルビドの2−ヒドロキシ基のエーテル化又はエステル化ステップであって、それぞれ、随意に重合可能及び/又は光変換可能基を有するアルコール(若しくはその誘導体)又は酸によって行われる、ステップと、
c) 次の、遊離した5−ヒドロキシ基を有するイソソルビド誘導体を得るための、エーテルにより保護された基の切断ステップと、随意に、
d) 随意に1つ以上の重合可能な及び／又は光変換可能基を有する酸による遊離した5−ヒドロキシ基のエステル化ステップと、
による調製方法。
請求項1乃至6の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体を有するコレステリック組成物。
重合した請求項1乃至6の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体。
重合した請求項1乃至6の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体を有する、好適には光学カラーフィルタである光学素子。
請求項1乃至6の何れか1項に記載のイソソルビド誘導体の光学素子での使用。