JP2007530682A - 光学材料用化合物及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
200mLのジエチルエーテル中に1,4−ジブロモベンゼン(80g、0.34モル)を含む溶液に、温度を30℃未満に保ちながら、活性化したばかりのマグネシウム(8.5g、0.35モル)を4時間かけてゆっくりと添加した。反応混合物を8時間攪拌し、次いでジエチルエーテル(50mL)中にテトラクロロシラン(100mL、0.87モル)を含む混合物に12時間以内にゆっくりと添加した。この混合物を12時間攪拌し、未反応テトラクロロシラン及びジエチルエーテルを真空中で除去した。残った液体を減圧下でVigreuxカラムに通して分別蒸留することで、4−ブロモフェニルトリクロロシランを油として得た(350μHg/85℃−37g/37%)。1HNMR(400MHz、CDCl3):δ7.69(4H、dd)。13CNMR(100MHz、CDCl3):δ134.6、131.9、130.4、128.2。GC−MS:290(M+)。
200mLのジエチルエーテル中に1,4−ジブロモベンゼン(80g、0.34モル)を含む溶液に、温度を30℃未満に保ちながら、活性化したばかりのマグネシウム(8.5g、0.35モル)を4時間かけてゆっくりと添加した。反応混合物を8時間攪拌し、次いでEt2O(50mL)中にテトラエトキシシラン(100mL、0.44モル)を含む混合物にゆっくりと添加した。この混合物を12時間攪拌し、未反応テトラエトキシシラン及びジエチルエーテルを真空中で除去した。残った液体を減圧下でVigreuxカラムに通して分別蒸留することで、4−ブロモフェニルトリエトキシシランを透明な油として得た(37g、37%、250μHgでbp80〜90℃)。1HNMR(400MHz、CDCl3):δ7.56(4H、dd)、3.89(6H、q)、1.27(9H、t)。13CNMR(100MHz、CDCl3):δ136.4、131.1、58.8、18.2。GC−MS:318(M+)。
4−ブロモフェニルトリクロロシラン(29g、0.1モル)を200mLのメタノール及び20mlの水に溶解し、36時間還流させる。液体をゲルからデカントし、ゲルをメタノール中で超音波処理することで白色粉末を得る。濾過及びカラムクロマトグラフィーを用いて生成物(即ち、オクタ(4−ブロモフェニル)シルセスキオキサン)を精製する。
Oakwook Products,Inc.から商業的に入手できる1−ブロモ−4−(トリフルオロビニルオキシ)ベンゼンを前駆体として使用した。添加漏斗、温度計、攪拌機及び窒素入口を備えた500mLの三つ口フラスコ内で、100mLのTHF(テトラヒドロフラン)に溶解した12.65g0.05モル)を、100mLのTHFに溶解した2.5g(0.1モル)の活性化したばかりのマグネシウムを滴下した。添加中、温度を30℃未満に保った。グリニャール中間体への完全な転化後、溶液を50mLのTHFに溶解した10.2g(1.1当量)の2−イソプロピル−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランに室温で滴下した。溶液を12時間還流させ、水で希釈し、ジクロロメタンで抽出し、MgSO4上で乾燥し、濃縮した。分別蒸留により、300μHg及び100℃で、所望の生成物が収率37%で透明な油として得られた。1HNMR(400MHz、アセトン−d6):δ7.83(2H、dd)、7.22(2H、dd)、1.34(12H)。13CNMR(100MHz、アセトン−d6):δ205.1、154.2、147(m)、136.9、133(m)、114.92、83.8、24.3。19FNMR(470MHz、アセトン−d6):δ−123.85(t)、−130.8(t)、−138.3(t)。GC−MS:300(M+)。
50mLのトルエン、10mLのNa2CO3及び2mLのエタノールを含む100mLの三つ口丸底フラスコに、1gのオクタ(4−ブロモフェニル)シルセスキオキサン、8当量の1−(トリフルオロビニルオキシ)−4−[4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン]ベンゼン及び0.5当量のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を窒素ブランケット下で添加する。混合物を24時間攪拌し、室温に冷却し、100mLの水で2回洗う。トルエン相をMgSO4上で乾燥し、濾過し、濃縮し、生成物をメタノール中に白色粉末として沈殿させる。19F−NMR(470MHz):δ−122.96(dd,1F)、−129.9(dd,1F)、−137.39(dd,1F)。
窒素及び攪拌棒を有する乾燥三つ口丸底フラスコに、予め−78℃に冷却したヨードトリフルオロエチレン(約9.5mL、−78℃で14.5g、0.12モル)及び200mLのジエチルエーテルを仕込む。sec−ブチルリチウム(89mL、1.4M溶液、0.12モル)を1時間かけて滴下する。溶液を−78℃で5分間攪拌する。クロロトリエトキシシラン(24.35mL、0.12モル)を−78℃で5分間かけて添加する。溶液をゆっくりと温め、1晩攪拌する。透明な黄色溶液が残る。分別蒸留を用いて生成物を精製する。
窒素及び攪拌棒を有する三つ口丸底フラスコに、活性化マグネシウム(7g、0.288モル)の削りくずを装入する。冷却後、フラスコに凝縮器を取り付け、200mLの乾燥エーテル及び2個のヨウ素結晶を添加する。4−トリフルオロビニルエーテル−1−ブロモベンゼン(全使用量、10g、0.039モル)の1/3を添加する。開始後、残りの4−トリフルオロビニルエーテル−1−ブロモベンゼンを添加する。溶液は徐々に褐色に変わり、温度は25℃未満に保つ。100mLのテトラヒドロフランに溶解したわずかに過剰のテトラクロロシラン(SiCl4)を、攪拌棒及び窒素ブランケットを有する1000mLの三つ口フラスコに移す。溶液を20℃に冷却し、濾過したグリニャール試薬を滴下する。分別蒸留を用いて生成物を精製する。
4−トリフルオロビニルオキシフェニルトリクロロシラン(31g、0.1モル)を200mLのメタノール及び20mlの水に溶解し、36時間還流させる。液体をゲルからデカントし、ゲルをメタノール中で超音波処理することで白色粉末を得る。濾過及びカラムクロマトグラフィーを用いて生成物のオクタ(4−トリフルオロビニルオキシフェニル)シルセスキオキサンを精製する。
窒素及び攪拌棒を有する三つ口丸底フラスコに、活性化マグネシウム(7g、0.288モル)の削りくずを装入する。冷却後、フラスコに凝縮器を取り付け、200mLの乾燥エーテル及び2個のヨウ素結晶を添加する。2−ブロモテトラフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル(全使用量、58g、0.209モル)の1/3を添加する。1mL以上のジブロモエタンを添加してグリニャール反応を開始させる。開始後、残りの2−ブロモテトラフルオロエチルトリフルオロビニルエーテルを添加する。溶液を窒素下で3日間加熱し、冷却し、無気濾過し、直ちに3種の物質の1種(即ち、テトラエトキシシラン、テトラクロロシラン又はクロロトリエトキシシラン)をわずかに過剰に添加することで使用する。分別蒸留を用いて生成物を精製する。
2−(トリエトキシシラン)テトラフルオロエチルトリフルオロビニルエーテルを200mLのメタノール及び20mlの水に溶解し、36時間還流させる。液体をゲルからデカントし、ゲルをメタノール中で超音波処理することで白色粉末を得る。濾過及びカラムクロマトグラフィーを用いて生成物のオクタ[テトラフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル]シルセスキオキサンを精製する。
250mlのペルフルオロテトラデカヒドロフェナントレンを含む1リットルの三つ口フラスコ内にモノマーとしてのオクタ[4−トリフルオロビニルオキシフェニル)ベンゼン]シルセスキオキサンを入れ、機械的に攪拌し、窒素雰囲気下で加熱還流させる。約3時間後、生成したポリマーが沈殿する。冷却したポリマーをフラスコから取り出し、高真空下で乾燥する。
25mLのペルフルオロテトラデカヒドロフェナントレンを含む石英アンプル内にモノマーとしてのオクタ[4−トリフルオロビニルオキシフェニル)ベンゼン]シルセスキオキサン及び1,6−ジビニルドデカフルオロヘキサンを封入し、高圧装置内で250℃に加熱する。約5時間後、反応混合物を冷却すると、生成したポリマーが沈殿する。冷却したポリマーをフラスコから取り出し、高真空下で乾燥する。
Claims (62)
- 前記脂肪族基がアルキル基、アルコキシ基、ペルハロアルキル基又は部分ハロゲン化アルキル基である、請求項1記載のペルフルオロビニル化合物。
- 前記芳香族基がアリール基、アリールオキシ基、ペルハロ芳香族基又は部分ハロゲン化芳香族基である、請求項1記載のペルフルオロビニル化合物。
- 前記Mがケイ素及びゲルマニウムの1種以上からなる、請求項1記載の単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物。
- 当該単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物がケイ素−酸素網目構造を有する、請求項1記載の単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物。
- 前記ケイ素−酸素網目構造がオリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項8記載の単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物。
- 前記オリゴシルセスキオキサンが多面体オリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項9記載の単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが八面体構造を有する、請求項10記載の単環式又は多環式ペルフルオロビニル化合物。
- 光学フィルムの形成方法であって、
(a)モノマーA及びモノマーBのブレンドを用意する段階であって、モノマーAが以下の式I及び式IIからなる群から選択される1種以上の構造単位を含み、かつ2以上のペルフルオロビニル基を含む多環式又は単環式ペルフルオロビニル化合物からなり、モノマーBが2以上のCF2=CF−単位を含む有機化合物である段階、
Rは各々独立に結合、水素、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。)
(b)前記ブレンドを光開始剤及び光硬化性モノマーCと混合して混合ブレンドを得る段階であって、前記光硬化性モノマーCがアクリレート、エポキシ化合物、ポリイミド、シリコーン、ビニル化合物、カーボネート及びジエンの1種以上からなる段階、
(c)ブレンド及び混合ブレンドの1以上を部分的に重合させる段階、
(d)前記混合ブレンドを基体上に付着させてフィルムを形成する段階、
(e)前記フィルムを放射に選択的に暴露してモノマーCを少なくとも部分的に重合させる段階、並びに
(f)前記フィルムを硬化させる段階
を含んでなる方法。 - 前記Mがケイ素及びゲルマニウムの1種以上からなる、請求項12記載の方法。
- 当該多環式又は単環式ペルフルオロビニル化合物がケイ素−酸素網目構造を有する、請求項12記載の方法。
- 前記ケイ素−酸素網目構造がオリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項14記載の方法。
- 前記オリゴマーシルセスキオキサンが多面体オリゴシルセスキオキサンからなる、請求項15記載の方法。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが八面体構造を有する、請求項16記載の方法。
- 前記モノマーBがさらにCF2=CF−Xm−R−Xm−CF=CF2(式中、Xは各々独立に結合、酸素結合、アミン結合、硫黄結合、含ケイ素結合、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であり、mは各々独立に0〜約100の整数であり、Rは結合、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。)を含む、請求項12記載の方法。
- Xが、1種以上のO、N、S、Si、−CH2−、−CF2−、CR2−(式中、Rは結合、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。)、アルキル基、アルコキシ基、部分ハロゲン化脂肪族基又は完全ハロゲン化脂肪族基からなる、請求項18記載の方法。
- 段階(c)がモノマーA及びBのブレンドの部分重合を含み、前記部分重合が混合ブレンドの形成前に実施される、請求項12記載の方法。
- 段階(f)での前記硬化が熱放射、露光及びこれらの組合せの1以上で実施される、請求項12記載の方法。
- 段階(c)が前記ブレンドを約100〜約200℃の温度で約2〜約60分間加熱することからなる、請求項12記載の方法。
- 段階(e)がさらに、前記フィルムを放射に選択的に暴露した後に前記フィルムの非暴露領域から暴露領域にモノマーCを拡散させることを含む、請求項12記載の方法。
- 選択的暴露及び拡散が、前記フィルムの暴露領域と非暴露領域との間に所望の屈折率コントラストを生み出すために実施される、請求項23記載の方法。
- 前記混合ブレンドが約10〜約10000cStの粘度を有する、請求項12記載の方法。
- スピンコート法、ドクターブレード塗布、漬け塗り、流延、押出し及びこれらの組合せの1以上からなる技術を用いて、前記混合ブレンドを基体上に付着させる、請求項12記載の方法。
- 段階(e)がさらに、ホトマスクを用いて前記フィルムを放射に選択的に暴露することを含む、請求項12記載の方法。
- 前記硬化が約150〜約300℃の温度に加熱することからなる、請求項21記載の方法。
- 前記電気活性部品が、有機発光ダイオード、光電池、発光ダイオード、エレクトロルミネセント材料、陰極ルミネセント材料、りん光材料、鏡、レーザー、光ファイバー、MEMS装置、光の集中又は放散装置、スプリッター及びこれらの組合せの1以上からなる、請求項29記載の電気光学装置。
- 当該電気光学装置が電源で作動し得るように構成されている、請求項29記載の電気光学装置。
- 前記Mがケイ素及びゲルマニウムの1種以上からなる、請求項29記載の電気光学装置。
- 前記多環式又は単環式ペルフルオロビニル化合物がケイ素−酸素網目構造を有する、請求項29記載の電気光学装置。
- 前記ケイ素−酸素網目構造がオリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項33記載の電気光学装置。
- 前記オリゴマーシルセスキオキサンが多面体オリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項34記載の電気光学装置。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが八面体構造を有する、請求項35記載の電気光学装置。
- 前記ポリマーが光学材料である、請求項29記載の電気光学装置。
- 前記光学材料が光学的傾斜材料からなる、請求項37記載の電気光学装置。
- 前記光学的傾斜材料が約1.0〜約2.42の間の屈折率を有する、請求項38記載の電気光学装置。
- 前記光学的傾斜材料が、約600〜約1600nmの波長範囲内で約0.05dB/cm未満の光損失を有する、請求項38記載の電気光学装置。
- 前記光損失が、約850nm、1310nm及び1550nmの波長で約0.05dB/cm未満である、請求項40記載の電気光学装置。
- さらに、前記電気光学部品及び前記ポリマーを支持する基体を含み、前記ポリマーが米国標準試験方法(ASTM)D3359で測定してクラス3Bより良好な高い基体密着性を有する、請求項29記載の電気光学装置。
- 前記基体が、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、有機物、無機物、半導体、電子装置、超小型電気機械系(MEMS)装置、センサー、屈折率変調装置及びこれらの組合せの1種以上からなる、請求項42記載の電気光学装置。
- 前記ポリマーが約250℃の温度までの高い熱安定性を有する、請求項29記載の電気光学装置。
- 下記の成分(a)、(b)及び(c)を反応させることで製造されるポリマー。
成分(a)はモノマーA及びモノマーBのブレンドであって、前記モノマーAは以下の式I及び式IIからなる群から選択される1種以上の構造単位を含み、かつ2以上のペルフルオロビニル基を含む多環式又は単環式ペルフルオロビニル化合物からなり、前記モノマーBは2以上のCF2=CF−単位を含む有機化合物である。
Rは各々独立に結合、水素、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。
成分(b)は1種以上の光硬化性モノマーCであって、前記光硬化性モノマーはアクリレート、エポキシ化合物、ポリイミド、シリコーン、ビニル化合物、カーボネート及びジエンの1種以上からなる。
成分(c)は1種以上の光開始剤である。 - 前記光開始剤が、ジブロモエタン、ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルフェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、フェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、N−ヒドロキシフタルイミドトリフレート、(4−ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、ベンゾインメチルエーテル及びジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェートの1種以上からなる、請求項45記載のポリマー。
- 前記Mがケイ素及びゲルマニウムの1種以上からなる、請求項45記載のポリマー。
- 前記多環式又は単環式ペルフルオロビニル化合物がケイ素−酸素網目構造を有する、請求項45記載のポリマー。
- 前記ケイ素−酸素網目構造がオリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項48記載のポリマー。
- 前記オリゴマーシルセスキオキサンが多面体オリゴマーシルセスキオキサンからなる、請求項49記載のポリマー。
- 前記多面体オリゴマーシルセスキオキサンが八面体構造を有する、請求項50記載のポリマー。
- 当該ポリマーが光学材料であり、前記材料が光画成可能な被覆材系である、請求項45記載のポリマー。
- 前記光学材料が光学的傾斜材料からなる、請求項52記載のポリマー。
- 前記光学的傾斜材料が約1.0〜約2.42の間の屈折率を有する、請求項53記載のポリマー。
- 前記光学的傾斜材料が、約600〜約1600nmの波長範囲内で約0.05dB/cm未満の光損失を有する、請求項53記載のポリマー。
- 前記光損失が、約850nm、1310nm及び1550nmの波長で約0.05dB/cm未満である、請求項55記載のポリマー。
- 前記ポリマーが米国標準試験方法(ASTM)D3359で測定してクラス3Bより良好な高い基体密着性を有する、請求項45記載のポリマー。
- 前記基体が、金属、セラミック、ガラス、プラスチック、有機物、無機物、半導体、電子装置、超小型電気機械系(MEMS)装置、センサー、屈折率変調装置及びこれらの組合せの1種以上からなる、請求項57記載のポリマー。
- 当該ポリマーが難燃剤である、請求項45記載のポリマー。
- 当該ポリマーが約250℃の温度までの高い熱安定性を有する、請求項45記載のポリマー。
- 前記モノマーBが、1,6−ジ(トリフルオロビニル)ドデカフルオロヘキサン、4,4’−ビス(4−トリフルオロビニル)オキシ)ビフェニル、1,1,1−トリス(4−トリフルオロビニルオキシフェニル)エタン、ビス(4−トリフルオロビニル)オキシ)ペルフルオロビフェニル及びこれらの組合せの1種以上からなる、請求項45記載のポリマー。
- 当該ポリマーが約10〜約10000cStの粘度を有する、請求項45記載のポリマー。
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