JP2012514620A

JP2012514620A - インドレニンベースのスピロピランを含んでなる時間−温度インジケーター

Info

Publication number: JP2012514620A
Application number: JP2011544838A
Authority: JP
Inventors: ライヒャートハンス; ヒューギンマクス; デュゲリマティアス; ファイラーレオンハート
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-06-28
Also published as: AU2009336646A1; EP2385947A1; US20110269242A1; MX2011007123A; WO2010079114A1; BRPI0924204A2; KR20110106433A; RU2011132941A; IL213744A0; CN102272137A

Abstract

本発明は、式（Ｉ）で示されるシクロヘキシル基を有するインドレニンベースのスピロピランを含んでなる時間−温度インジケーター（ＴＴＩ）システム、前記時間−温度インジケーターシステムの製造方法、及び前記システムを用いて腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定する方法に関する。さらに、本発明は、前記システムを含んでなる印刷インキ又は印刷インキ濃縮物、ペイント、ワニス、ラベル、包装材料及びポリマー材料から選択されるマトリックスに関する。

Description

本発明は、シクロヘキシル基を有するインドレニンベースのスピロピランを含んでなる時間−温度インジケーター（ＴＴＩ）システムに関する。本発明は、前記時間−温度インジケーターシステムの製造方法及び前記システムを用いて特に低温での腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定する方法にも関する。さらに、本発明は、前記システムを含んでなるマトリックスに関する。最後に、本発明は、ＴＴＩ自体として／ＴＴＩにおいて使用されるシクロヘキシル基を有するスピロピランに関する。

温度酷使(temperature abuse)は、実際の日付より早い(predated)品物腐敗の最も頻繁に観察される原因の１つである。故に、そのような腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を、好ましくは安価でかつ消費者にやさしい手段を用いて、監視することは重要であり、かつ望ましい。時間−温度インジケーターは、物質の、ひいてはそれが付属した腐敗しやすい品物の時間−温度履歴の概要を視覚的に報告することができる物質である。エンドユーザー用に設計される場合には、時間−温度インジケーターは、通常、明瞭で視覚的なイエス／ノー信号を報告するように設計される。

国際公開(WO)第99/39197号には、ＴＴＩｓ用の活性材料としての、結晶質状態で埋め込まれた、移動反応に基づくフォトクロミック染料の使用が記載されている。

国際公開(WO)第2005/075978号には、フォトクロミックインジケーター化合物をベースとするＴＴＩｓが記載されている。国際公開(WO)第2005/075978号に教示されたＴＴＩｓのフォトクロミック反応は、前記インジケーター化合物が備えた原子又は化学基の移動を伴わない、時間及び温度に依存した、原子価異性化反応である。好ましいインジケーター化合物は、ジアリールエテン及びスピロ芳香族化合物を含む。国際公開(WO)第2005/075978号において使用されるスピロ芳香族化合物はスピロピランを含んでなるが、しかしながら、これらのスピロピランは、シクロヘキシル置換基を有するインドレニンベースの構造を示さない。

スピロピランは当業界に知られている。それらは、共通のスピロ炭素中心を介して他のヘテロ環に結合したピラン環からなる。無色のスピロピランへのＵＶ光の照射は、Ｃ−Ｏ結合のヘテロリティック開裂を引き起こして、開環した着色化学種を形成させる。前記スピロピラン環へ戻る時間と温度とに依存した脱色は、インジケーターシステム（ＴＴＩ）として使用されることができる。

ＴＴＩｓとして適したスピロピランは、例えば国際公開(WO)第08/083925号、国際公開(WO)第08/090045号及び欧州特許(EP)第08 156 605号明細書に開示されている。やはり、これらのスピロピランも、シクロヘキシル置換基を有するインドレニンベースの構造を示さない。

前記スピロピランを顔料型で使用することが好ましい、なぜなら、顔料型は、ＴＴＩシステムにおいて使用される場合に、全体的により良好な性質を提供するからである。特に、顔料型の退色（脱色）の速度は、溶液型と比較すると減少され、すなわち室温で溶液型の数秒〜数分の期間から、顔料型の数時間ないし数日の期間に減少される。

しかしながら、顔料型の当業界において知られたスピロピランは、低温で極めてゆっくりとした脱色を示す（２℃で数日）。故に、これらのスピロピランは、低温（例えば０℃未満）でのＴＴＩｓとして、例えば冷凍された腐敗しやすい品物用に使用されるのにあまり適していない。特に、脱色の速度は極めて遅いので、これらのスピロピランは、前記品物のコールドチェーンにおける中断（タイムギャップ）を適正に示すことができない。

本発明の基礎となる課題は、故に、顔料型でさえも迅速な脱色を示す時間−温度インジケーター（ＴＴＩ）システムを提供することである。そのようなシステムは、低温ＴＴＩとして使用されることができ、例えば冷凍品用に使用されることができる。これは、薬剤学的な分野において、特に短期ロジスティクスにおいて、例えば冷却された血液保存／血液ボトル用に、使用されることもできる。

活性材料としてシクロヘキシル置換基を有しかつＮ−フェニル成分を有するインドレニンベースのスピロピランをベースとする新規な時間−温度インジケーター（ＴＴＩ）システムは、上記で参照された課題を解決する。この種類の特殊な化合物は、先行技術に開示されていない。

故に本発明は、式（Ｉ）

［式中、
Ｒは、ハロゲン、アミノ、−ＣＯＯＨ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル及び−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシであり、
ｎは、０〜１０であり、
Ｒ₁は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルチオ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル−ＳＯ−、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル−ＳＯ₂−、フェニルチオ、フェニル、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル又は−ＮＯ₂であり；
Ｒ₂は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシであり；
Ｒ₃は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、ＮＯ₂又はハロゲンであり；
Ｒ₄は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ又はハロゲンであり；
Ｒ₅は、水素、ハロゲン又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルであり；
Ｒ₆は、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−ＣＦ₃又はフェニルであり；
Ｒ₇及びＲ₈は独立して、水素、ハロゲン又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルであるか、又は一緒になって、非置換又はハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、ＮＯ₂又はアミノで置換されていてよいアリール環を形成し；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃は独立して、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、ＮＯ₂、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−ＣＦ₃、フェニル及びアミノから選択されるか、又はＲ₉〜Ｒ₁₃のうちの２つの隣接した基は一緒になって、芳香環を形成することができる］で示される少なくとも１つのスピロピラン化合物を含んでなる経時温度変化を示すための時間−温度インジケーターに関する。

本明細書における"アルキル"という用語は、置換されていてもよい、線状又は分枝鎖状又は環状のアルキル基に関し、かつ通常、炭素原子１〜１８個、好ましくは１〜６個を含んでなると理解される。相応する定義は、"アルコキシ"という用語に当てはまる。"アリール環／芳香環"という用語は、ホモアリール環及びヘテロアリール環を含んでなり、そしてフェニルが好ましい。ヘテロ原子として、Ｎ、Ｓ及びＯを挙げることができる。"アミノ"という用語は、第一級、第二級及び第三級のアミノ基並びに第四級アンモニウム基を含んでなる。これらの"アミノ"基は、１〜４個のアルキル基を含有することができる。"ハロゲン"という用語は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含んでなり、そして塩素及び臭素が本明細書において好ましい。

本発明は、前記スピロピラン化合物自体並びに前記ＴＴＩとして又はＴＴＩの製造におけるそれらの使用にも関する。

好ましい実施態様において、
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ、ハロゲン又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₂が水素又は−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシであり、
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ又はハロゲンであり；
Ｒ₅が水素であり；
Ｒ₆が水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−ＣＯＯＨであり；
Ｒ₇が水素であり；
Ｒ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が独立して、水素、ハロゲン及び−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルから選択される。

より好ましい実施態様において、
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素、メトキシ又はメチルチオであり；
Ｒ₂が水素又はメトキシであり；
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素又はメトキシであり；
Ｒ₅が水素であり；
Ｒ₆が水素、ハロゲン、メトキシ又は−ＣＯＯＨであり；
Ｒ₇及びＲ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が独立して、水素、ハロゲン及びメチルから選択される。

よりいっそう好ましい実施態様において、
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素又はメトキシであり；
Ｒ₂が水素又はメトキシであり；
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素又はメトキシであり；
Ｒ₅〜Ｒ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が水素である。

好ましいのは、
ｎが０、１又は２、例えば好ましくは０であり、
ＲがＣ₁〜Ｃ₆アルキル、例えば好ましくはメチルであり、
Ｒ₁が水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ（例えば好ましくはＣ₁〜Ｃ₂アルコキシ、例えばメトキシ）、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ、例えば好ましくはメチルチオ、又はハロゲン、例えば好ましくはクロロ又はブロモであり、
Ｒ₂及びＲ₄〜Ｒ₁₃が水素であり、かつ
Ｒ₃がＮＯ₂である、
式Ｉのスピロピラン化合物である。

実施例によれば最も好ましいのは、
ｎが０であり；
Ｒ₁がメトキシであり；
Ｒ₂が水素であり；
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素であり；
Ｒ₅〜Ｒ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が水素である、
式（Ｉ）による化合物である。

この化合物は、ＴＴＩ１１８８と呼ばれる（実施例参照）。

本発明は、通常無色である前記スピロピランのいわゆる"当初の安定な"スピロ芳香族型に関するだけでなく、本発明は、着色された状態のいわゆる"準安定な"又は"活性化された"型自体も含んでなる。通常、"準安定な"又は"活性化された"状態は、光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスにより達成される。これは本明細書において以下により詳細に説明される。

本発明によるスピロピランは、最も好ましくは顔料型のものである。"顔料型"という用語は、本明細書において、そのよく知られた、当業者により完璧に理解される意味で使用される。例えば電子顕微鏡法により測定されるような前記顔料の典型的な粒度は、１μmまでである。好ましくは粒度は、２０〜２００nm、より好ましくは５０〜２００nm及び最も好ましくは８０〜１８０nmの範囲内である。これらの範囲内で、前記ＴＴＩを含有するマトリックス（例えばペイント又はワニス）は透明なままである。

本発明によるスピロピラン化合物は、"低温"ＴＴＩｓにおいて／"低温"ＴＴＩｓとして適している、なぜなら、それらは意外なことに、シクロヘキシル環を含有しない当業界において知られた他のスピロピランよりもはるかに速い（顔料型でさえも）脱色を示すからである。意外であるのは、本発明によるスピロピラン化合物が、はるかに少ないエネルギーで、例えば、シクロヘキシル基を有しない構造上最も密接に関連した化合物の場合の同じＬ値を得るために必要なエネルギーの約３〜５％のみでチャージされるので十分であるという事実でもあり、それにより、例えばラベルのより迅速な印刷を可能にする。故に、本発明による化合物は、ＴＴＩにおいて／ＴＴＩとして、低温で、例えば−３０〜＋５℃、好ましくは−２０〜０℃、より好ましくは−１５〜−５℃の温度範囲内で、材料の時間−温度履歴を決定するために使用されることができる。その結果、それらは、冷凍された腐敗しやすい品物又は前記低温で貯蔵された医薬のような材料用のＴＴＩｓとして適格になる。材料の例は、いずれの種類の食品材料、例えば果物、野菜及び肉、医薬、化粧品等である。それらは、短期ロジスティクスにおいて、例えば冷却された血液保存／血液ボトル用に使用されることもできる。特殊な例は、４℃（貯蔵温度）から室温（使用温度）への血液保存又は血液試料の温度の増加についての最大３０分の期間を示すためのそれらの使用であり、その期間は安定性の理由のために大いに重要である。

前記化合物は、以下の図式に記載された二段階合成により調製されることができる（ＴＴＩ１１８８について例示）：
第一段階：

第二段階：

この合成は、ＴＴＩ１１８８について例示されてはいるが、本発明のスピロピランの製造に一般的に適用可能である。適した出発製品は、商業的に入手可能であるか又は当業者により調製されることができる。適した反応条件への適合は、当業者により容易に行われることができる。

本発明によるＴＴＩは、可逆的にフォトクロミックであるスピロ芳香族化合物に基づく。そのフォトクロミック特性のために、前記インジケーター化合物は、特定のエネルギー範囲の光子の照射により光誘導されて（又は以下に説明されるような他の種類の誘導により）着色されることができ（第二の異性型から第一の異性型への転化）、その着色に続き、時間と温度とに依存して脱色される（第一の異性型から第二の異性型の転化）。前記インジケーター化合物の着色は、定義された時点で、好ましくは、例えば、腐敗しやすい材料の特に包装である基体上に印刷した直後に、行われることができる。前記脱色に続き、少なくとも１つ、すなわち通常１〜６つの、基準色又は基準色のスケールと比較されることができる。

例えば、初期に無色のインジケーター化合物に、ＵＶ光又は近ＵＶ光が照射され、その後、前記インジケーター化合物内での異性化（第二の異性型から第一の異性型への転化）及び付随したインジケーター化合物の着色が行われる。そのような光誘導された異性化はついで、時間及び温度の関数として他の方向へ再び進行するので、前記インジケーターは順次脱色される。

各スピロピラン化合物には、少なくとも２つの別個の異性型、すなわち少なくとも１つの開環型及び少なくとも１つの環状異性型が存在し、これらは、原子価異性化により相互に転化されることができる：

着色された状態でのごくわずかに過ぎない作用は、温度以外のいずれの刺激に見出される。

本発明は、好ましくは顔料型の、本明細書において定義されるような式（Ｉ）の少なくとも１つのスピロピラン化合物を、前記スピロピラン化合物のその活性化後の脱色に続き、少なくとも１つの基準色との比較により可能にする少なくとも１つの基準色又は基準色のスケールを有する適した媒体（例えばラベル、包装材料及びポリマー材料から選択されるマトリックス又は支持体）上に含んでなる時間−温度インジケーターに特に関する。本発明は、より詳細には、前記スピロピラン化合物の活性化後に紫外放射及び／又は他の潜在的な（再）活性化放射から保護するために適用されるフィルターをさらに含んでなる時間−温度インジケーターに関する。

本発明のさらなる態様において、式（Ｉ）のスピロピラン化合物の少なくとも１つを含んでなる時間−温度インジケーターを製造する方法が提供され；前記方法は、
（ａ）支持体マトリックス中へ又は支持体マトリックス上へ式（Ｉ）のスピロピラン化合物を導入し、かつ
（ｂ）前記スピロピラン化合物を、当初の安定状態から準安定状態へ、光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスにより転化させ、
（ｃ）場合により、保護材（例えば前記インジケーターの光再チャージ及び／又は光退色を回避するか又は再度光誘導された着色を防止するため）を適用する
工程を含んでなる。

本発明のＴＴＩｓで使用される化合物の準安定状態は、上記で挙げた多様な刺激の１つにより達成されることができる。一実施態様において、準安定状態は、光子誘導により発生され、その際に、前記物質が埋め込まれたマトリックスは、ＵＶのような光励起に適した波長及び強度の光を放出する光源の下へ置かれるか又は通過される。前記光への暴露は、埋め込まれた物質がその色を変化させて、予め固定された量での準安定状態の形成の色を示している場合に停止される。

さらなる実施態様において、準安定状態は、圧力誘導により達成される。この手順において、前記物質が埋め込まれた及び／又は前記物質上のマトリックスは、圧力を前記マトリックスの表面上へ適用する２つの物体、例えば金属ロールの間を通過され、それにより準安定状態の形成が誘導される。前記物体により前記活性材料に付与される時間及び圧力を調節することにより、ＴＴＩ活性マトリックス中での安定状態から準安定状態への転化度を制御することが可能である。

さらに別の実施態様において、準安定状態は、熱誘導により達成される。この特別な誘導プロセスにおいて、誘導されるべき前記物質が埋め込まれたマトリックスは、前記物質の融点を通常下回る温度に加熱される。熱は、限定されるものではないが、例えば熱転写印刷ヘッドのようないずれの知られた方法により適用されることができる。特殊な１つの場合に、熱は、２つの加熱された金属ロールを通過する間に、前記マトリックスに適用される。この場合に、前記表面に適用される圧力は、それ自体が準安定状態の形成を誘導することはできないが、しかし、前記ヒータと前記試料との間で制御された熱接触を保証することのみに役立つ。準安定状態は、前記ヒータ、すなわちマトリックスと接触している金属ロール及びマトリックス自体からの熱転写の結果として達成される。

しかしながら、圧力誘導、光誘導及び熱誘導のいずれの組合せの使用が望ましくありうるか又は必要でありうる場合の例がありうる。故に、本発明のさらなる実施態様は、刺激の組合せにより、本発明のＴＴＩを用いて使用されるべき前記物質の準安定状態を達成することである。

本発明において使用される支持体マトリックスは、ポリマー、例えばＰＶＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＯ、ポリプロピレン又はポリエチレン；ラベル、全ての種類の紙、全ての種類の印刷媒体等又はいずれのガラス様フィルムであることができる。前記活性インジケーターは、マトリックス基体、例えばポリマー、ガラス、金属、紙等中へ及び／又はそれらの上へ導入されることができ、かつ誘導されたクロミックプロセスの可逆性を可能にしうるマトリックス中のいずれの形でも行われることができる。そのような形は、前記マトリックスのインジケータードープ、前記マトリックス中の前記インジケーターのゾル−ゲル埋込み、小さなクリスタリットとしての前記インジケーターの埋込み、固溶体等でありうるか又はそれらから生じうる。

他の実施態様において、本発明は、腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定する方法にも関するものであり、前記方法は、次の工程：
ａ）基体上へ、式（Ｉ）の少なくとも１つのスピロピラン化合物を含んでなる時間−温度インテグレーターを印刷し；
ｂ）前記スピロピラン化合物を、好ましくは光誘導された着色により、活性化し、
ｃ）場合により、前記インジケーターの再度光誘導された着色を防止する保護材を適用し、かつ
ｄ）時間及び／又は温度で誘導された脱色度、及び前記脱色度を考慮して、前記製品の品質を決定すること
を含んでなる。

さらなる実施態様において、本発明は、式（Ｉ）のスピロピラン化合物又はＴＴＩを含んでなるマトリックスに関する。"マトリックス"という用語は本明細書の範囲内で、印刷インキ又は印刷インキ濃縮物、ペイント、ワニス、包装材料及びポリマー材料を含んでなると理解されるべきである。

故に、本発明の好ましい実施態様において、前記時間−温度インジケーターの活性材料としての前記インジケーター化合物は、当業界において知られたいずれの印刷方法、例えばインクジェット印刷、フレキソ印刷、レーザー印刷、オフセット印刷、凹版印刷、スクリーン印刷等を用いて、前記包装材料又はラベル上へ直接印刷されるマトリックスとしてのインキ配合物中で提供される。

さらなる実施態様において、前記インジケーター化合物は、熱転写（ＴＴＲ）インキ組成物の一部であり、かつ熱を前記ＴＴＲ層に適用することにより、印刷された表面に転写される。

インクジェット印刷が使用される場合には、手順は、有利には次のとおりである：
工程ａ）において、上記で定義されたような少なくとも１つのスピロ芳香族インジケーター化合物を含んでなる時間−温度インテグレーターは、インクジェット印刷を用いて、前記基体、特に老化感受性及び温度感受性の製品の前記包装又は前記包装に適用されるラベルに適用される。

好ましい実施態様において、工程ａ）において、インクジェット印刷を用いて、時間の関数としての前記インジケーターの色の変化を再現する基準スケールを適用することが付加的に可能であり、かつ好ましくは黒色インキで、さらなるテキスト（又は情報）、例えば消費期限、製品識別、質量、成分等を適用することが可能である。

工程ａ）に続き、工程ｂ）の前記インジケーター化合物の活性化、特に光誘導された着色が行われる。結合剤の光誘導された硬化は有利には、前記インジケーターの光誘導された着色を含む。

所望の場合には、工程ｂ）に続き、不可逆的な光感受性インジケーターが、前記時間−温度インテグレーターをカバーする形のいたずら防止として適用されることができる。適した不可逆的なインジケーターは、例えば、ピロール誘導体、例えば２−フェニル−ジ（２−ピロール）メタンを含む。そのような材料は、ＵＶ光に暴露される場合に不可逆的に赤に変わる。

工程ｃ）に続き、可逆的なインジケーターの再度光誘導された着色を防止する保護材、特にカラーフィルターが適用される。ＵＶ感受性インジケーターの場合に、４３０nmよりも長い典型的な波長を有する光に対してのみ透過性である黄色のフィルターが考慮に値する。有利に、カラーフィルターとも呼ばれる保護フィルムは、同様に、インクジェット印刷を用いて適用されることができる。

適したフィルターは、国際出願EP2007/060987号、2007年10月16日提出に開示されている。前記明細書には、紫外光及び／又は可視光を吸収する少なくとも１つの層を含んでなる組成物が開示されており、前記層は、フォトクロミックな着色剤を含有する下にある層に接着されており、前記のフォトクロミックな着色剤は、ＵＶ光への暴露により活性化されて可逆的な色変化を受け、その色戻りが温度に依存する速度で起こり、その際に、光を吸収する前記層が、結合剤を、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、ベンズオキサゾン、α−シアノアクリラート、オキサニリド、トリス−アリール−ｓ−トリアジン、ホルムアミジン、シンナマート、マロナート、ベンジリデン、サリチラート及びベンゾアート紫外線吸収剤からなる群から選択される紫外線吸収剤の層の全質量を基準として、１〜６０質量％含んでなる。

前記時間−温度タイマーは、定義された所望の時点で開始されることができる。脱色は、本発明による考慮のためには好ましいが、しかし着色プロセスが時間−温度タイマーの基礎を形成するインジケーターの使用も考えられる。

老化感受性又は温度感受性の製品の品質の実際の決定の前に、工程ｂ）における前記インジケーターの活性化が先行する。後の時点で、時間又は温度で誘導された脱色度がついで測定され、かつ前記製品の品質はそれから推論される。評価がヒトの目で行われる場合には、例えば前記基体に並んで又はその下に、特定の品質等級、特定の脱色度への特定の時点等を割り当てる基準スケールを配置することが有利でありうる。前記製品の品質が、脱色度又は着色度を評価することにより決定される場合には、故に、基準スケールを使用することが好ましい。

前記基体は、腐敗しやすい製品用の包装材料を同時に形成することができるか、又は前記包装材料に、例えばラベルの形で、適用されることができる。

前記時間−温度インテグレーターとともに印刷された基準スケールを用いて、品質等級の絶対的な決定が可能である。前記時間−温度インテグレーター及び前記基準スケールは有利には、読み取るのを容易にするために光着色された基体上に配置される。

本発明による適した基体材料は、無機及び有機の材料、好ましくは常用の積層技術及び包装技術から知られているものである。一例としてポリマー、ガラス、金属、紙、厚紙等を挙げることができる。

前記基体は、知られたいずれの方法による、前記品物用及び／又はそれらの付属物用の包装材料としての使用に適している。本発明のインジケーターが、食品工業において適用可能であり、かつ使用されることができ、かつ本質的に、薬剤学的な分野又は医学分野において使用されることができる他の品物に類似して有効であることが理解されるべきである。

本発明のさらなる実施態様は、上記で記載されたような時間−温度インジケーターを含んでなるマトリックスとしての前記包装材料又はラベルに関する。

さらに他の実施態様において、本発明は、上記で記載されたような少なくとも１つのスピロ芳香族インジケーターを含んでなる前記マトリックスとしての高分子量材料にも関する。

前記高分子量有機材料は、天然又は合成の由来であることができ、かつ一般的に１０³〜１０⁸g/molの範囲内の分子量を有する。例えば、天然樹脂又は乾性油、ゴム又はカゼイン、又は変性された天然材料、例えば塩素化ゴム、油変性アルキド樹脂、ビスコース、セルロースエーテル又はセルロースエステル、例えば酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、アセト酪酸セルロース又はニトロセルロース、しかし特に、重合、重縮合又は重付加により得られるような、全合成有機ポリマー（熱硬化性プラスチック及び熱可塑性プラスチック）、例えばポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン又はポリイソブチレン、置換ポリオレフィン、例えば塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステル又はブタジエンの重合生成物、及び前記のモノマーの共重合生成物、特にＡＢＳ又はＥＶＡであることができる。前記重付加樹脂及び重縮合樹脂の群からは、ホルムアルデヒドとフェノール類との縮合生成物、いわゆるフェノール樹脂、及びホルムアルデヒドと尿素、チオ尿素及びメラミンとの縮合生成物、いわゆるアミノ樹脂、表面コーティング樹脂として使用されるポリエステル、飽和の、例えばアルキド樹脂、又は不飽和の、例えばマレイン樹脂、また線状のポリエステル及びポリアミド又はシリコーンを挙げることができる。挙げた高分子量化合物は、個々にか又は混合物で、プラスチック組成物又はメルトの形で存在することができる。それらは、それらのモノマーの形で又は重合された状態で溶解された形で表面コーティング又は印刷インキ用の塗膜形成剤又は結合剤、例えば煮あまに油、ニトロセルロース、アルキド樹脂、メラミン樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂又はアクリル樹脂として存在することもできる。

本発明をより良く理解するため、かつどのように実地において実施されるかをわかるようにするために、好ましい実施態様が実施例により説明されるが、これらに限定されるものではない。

例１：ＴＴＩ１１８８：
工程１．１）Ｎ−フェニル−スピロ［シクロヘキサン−１，３′−［３Ｈ］インドール］、２′−メチル−（出発物質）の合成
エタノール（９９％）５００mlを、１．５リットルの５つ口フラスコに入れ、これに硫酸４９．７５mlをゆっくりと添加する。１，１−ジフェニルヒドラジン塩酸塩（９７％）２２７．５２gをゆっくりと添加し、反応混合物を８０℃に加熱する。スミレ色溶液に、シクロヘキシルメチルケトン７３．８７gを４５分間滴加する。反応混合物を８０℃で２４時間撹拌する。室温に冷却した後、白色沈殿（硫酸アンモニウム）をろ別し、エタノール１２５mlで洗浄する。溶剤を、ロータリーエバポレーターを用いてろ液から蒸発させる。生じた暗色油に、水（脱イオン）７５０ml及び水酸化ナトリウム（３０％）９５mlを添加し、その後褐色乳濁液が形成される。有機層を、トルエン５００ml、引き続きトルエン１５０mlを用いて抽出する。合一した有機相を、脱イオン水１０００mlで３回洗浄し、その後硫酸ナトリウムを用いて乾燥させる。ろ過後に、溶剤を蒸発させ、かつ生じた暗色油をその後蒸留する。沸点：１９５℃／０．１mbarを有する淡黄色油９６．５g（７１％）が得られる。

工程１．２）ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−シクロヘキサン］、８−メトキシ−１′−フェニル−６−ニトロ−（ＴＴＩ１１８８）、８−メトキシ−１′−フェニル−６−ニトロ−１′Ｈ−ジスピロ［クロメン−２，２′−インドール−３′，１′′−シクロヘキサン］ともよばれる、の合成
トルエン１．２リットルを５つ口フラスコ中に窒素下に入れ、かつ５−ニトロ−ｏ−バニリン１９７．１５gを強力に撹拌しながら添加する。暗灰色懸濁液に、トルエン１．２リットル中の溶液としてＮ−フェニル−スピロ［シクロヘキサン−１，３′−［３Ｈ］インドール］、２′−メチル− ２２９．６４gを、撹拌しながら５分かけてゆっくりと添加する。生じた懸濁液を４０℃に４０分間加熱し、その後、赤褐色溶液が形成される。室温に冷却した後に、溶液を、シリカゲル(32-63、60Å)で吸引漏斗を用いてろ過し、これをトルエンを用いて数回洗浄する。緑色溶液が得られ、それから溶剤を蒸発させて緑色油にし、その後、何回かの貯蔵により結晶化させて黄色粉末を形成させる。黄色粉末をヘキサン４００ml中に懸濁させ、３０分間撹拌し、ろ過し、かつ６０℃で１００mbar下に乾燥させ、その後、僅かに黄色の粉末１９９．５５g（６７％）が得られる。

例２：ＴＴＩ１２８３
ＴＴＩ１２８３の合成を、前記の手順に類似して、しかしニトロ−ｏ−バニリンの代わりに５−ニトロ−２−ヒドロキシベンズアルデヒドを用いて実施する。

例３：ＴＴＩ１１６６（比較のための参考例）
ＴＴＩ１１６６の合成を、前記の手順に類似して、Ｎ−フェニル−スピロ［シクロヘキサン−１，３′−［３Ｈ］インドール］、２′−メチル−の代わりに１Ｈ−インドール、２，３−ジヒドロ−３，３−ジメチル−２−メチレン−１−フェニル−を用いて実施する。

例４：退色挙動
以下に、本発明の２つの化合物のＬ値、すなわちＣ．Ｉ．Ｅ．明度値（Ｌ*値とも呼ばれる；０が黒であり、１００が白である）を、本発明の化合物中に存在するシクロヘキシル成分の代わりに２つのメチル基を有する構造的に密接に関連した化合物ＴＴＩ１１６６と比較する。実験を２℃で実施する。全ての化合物は、ハンドチャージャー、すなわちハンドチャージャーＡ又はハンドチャージャーＢのいずれかを用いて、３６５nmのＵＶ光でチャージされる。ハンドチャージャーＡは、前記ラベルの箇所で、５０mW/cm²の光出力を有し、かつハンドチャージャーＢは、２０mW/cm²の光出力を有する。双方のチャージャーにはタイマーが設けられており、このタイマーはそれぞれ、ハンドチャージャーＡの場合に１秒毎に又はハンドチャージャーＢの場合に０．１秒毎に調節されることができる。データを比較する際に、次のことが留意されるべきである：ＴＴＩ１１８８について得られた２８．９のＬ値は、前記化合物が、ハンドチャージャーＩで１０秒間チャージすることによりオーバーチャージ（過負荷）されたことを意味する。ＴＴＩ１１６６について得られたような８８．０及び８８．１のＬ値は、前記化合物が事実上無色であることを意味する。これらの理由のために、ＴＴＩ１１８８についての３９．０と２８．９とのＬ値の差をＴＴＩ１１６６についての８０．８と６９．６とのＬ値の差と単に比較することは有意義ではない。有意義な比較を可能にするために、ＴＴＩ１１８８をかなり短時間にチャージすることが必要である。こうするために、他のハンドチャージャー、すなわちハンドチャージャーＢが使用される、なぜなら、ハンドチャージャーＡは、１秒未満のチャージ時間にできないからである。

上記で示したように、８８．０又はそれ以上のＬ値は、前記化合物が事実上無色であることを意味する。これは、ＴＴＩ１１８８の"Ｌ値未チャージ"が以下の表中で８８．２並びに９５．５であると示されていることに注目した場合に留意しなければならない。８８．２の値は、ＴＴＩ１１８８の製造の間に起こった僅かなチャージを反映するように思われる。９５．５の値は、暗所で長時間にわたって貯蔵されたＴＴＩ１１８８を用いた場合に測定される。

上記の表から明らかであるように、はるかに少ないエネルギー、すなわち１４mJ/cm²（平方センチメートルあたりのミリジュール）が、ＴＴＩ１１８８をＴＴＩ１１６６（６９．６）とほぼ同じＬ値（６９．２）にチャージするのに必要され、すなわち、ＴＴＩ１１６６をチャージするのに必要とされるエネルギー（５００mJ/cm²）の約３％に過ぎない。そのうえ、退色は、はるかに迅速に起こる。ＴＴＩ１１８８の場合に６９．２のＬ値から８０．５のＬ値へ退色するのに単に１／２時間かかるのに対して、ＴＴＩ１１６６の場合に６９．６の類似の出発Ｌ値から８０．８の概ね匹敵しうるＬ値へ退色するのに３時間かかる。

例５：さらなるＴＴＩ化合物の製造
例５ａ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−（３，３−ジメチルシクロヘキサン］、１′−フェニル−８−メトキシ−６−ニトロ−（すなわちＲがメチルであり、ｎが２であり、Ｒ₁がメトキシであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様にして、工程１．１においてシクロヘキシル−メチルケトンの代わりに３，３−ジメチル−シクロヘキシル−メチルケトンを使用することにより、製造する。

例５ｂ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−（４−メチルシクロヘキサン］、１′−フェニル−８−メトキシ−６−ニトロ−（すなわちＲがメチルであり、ｎが１であり、Ｒ₁がメトキシであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様にして、それぞれ、工程１．１においてシクロヘキシル−メチルケトンの代わりに４−メチル−シクロヘキシル−メチルケトンを使用することにより、製造する。

例５ｃ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−シクロヘキサン］、１′−フェニル−８−メチルチオ−６−ニトロ−（すなわちｎが０であり、Ｒ₁がメチルチオであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様して、工程１．２において５−ニトロ−ｏ−バニリンの代わりに５−ニトロ−３−チオメチル−２−ヒドロキシベンズアルデヒドを使用することにより、製造する。

例５ｄ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−シクロヘキサン］、１′−フェニル−８−エトキシ−６−ニトロ−（すなわちｎが０であり、Ｒ₁がエトキシであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様にして、工程１．２において５−ニトロ−ｏ−バニリンの代わりに５−ニトロ−３−エトキシ−２−ヒドロキシベンズアルデヒドを使用することにより、製造する。

例５ｅ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−シクロヘキサン］、１′−フェニル−８−クロロ−６−ニトロ−（すなわちｎが０であり、Ｒ₁がクロロであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様にして、工程１．２において５−ニトロ−ｏ−バニリンの代わりに５−ニトロ−３−クロロ−２−ヒドロキシベンズアルデヒドを使用することにより、製造する。

例５ｆ：ジスピロ［２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２′−［２Ｈ］インドール−３′（１′Ｈ），１′′−シクロヘキサン］、１′−フェニル−８−ブロモ−６−ニトロ−（すなわちｎが０であり、Ｒ₁がブロモであり、Ｒ₃がニトロであり、かつ残りの置換基が水素である式Ｉの化合物）を、例１に記載されたのと同様にして、工程１．２における５−ニトロ−ｏ−バニリンの代わりに５−ニトロ−３−ブロモ−２−ヒドロキシベンズアルデヒドを使用することにより、製造する。

Claims

次の式（Ｉ）

［式中、
Ｒは、ハロゲン、アミノ、−ＣＯＯＨ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル及び−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシであり；
ｎは、０〜１０であり；
Ｒ₁は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルチオ、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル−ＳＯ−、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル−ＳＯ₂−、フェニルチオ、フェニル、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル又は−ＮＯ₂であり；
Ｒ₂は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシであり；
Ｒ₃は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、ＮＯ₂又はハロゲンであり；
Ｒ₄は、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ又はハロゲンであり；
Ｒ₅は、水素、ハロゲン又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルであり；
Ｒ₆は、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−ＣＦ₃又はフェニルであり；
Ｒ₇及びＲ₈は独立して、水素、ハロゲン又は−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキルであるか、又は一緒になって、非置換又はハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、ＮＯ₂又はアミノで置換されていてよいアリール環を形成し；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃は独立して、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈ アルキル、−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、−ＣＯＯＨ、ＮＯ₂、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキル、−ＣＦ₃、フェニル及びアミノから選択されるか、又はＲ₉〜Ｒ₁₃のうちの２つの隣接する基は一緒になって芳香環を形成することができる］で示されるスピロピラン化合物。
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ、ハロゲン又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₂が水素又は−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシであり、
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ又はハロゲンであり；
Ｒ₅が水素であり；
Ｒ₆が水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−ＣＯＯＨであり；
Ｒ₇が水素であり；
Ｒ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が独立して、水素、ハロゲン及び−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルから選択される、請求項１記載のスピロピラン化合物。
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素、メトキシ又はメチルチオであり；
Ｒ₂が水素又はメトキシであり；
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素又はメトキシであり；
Ｒ₅が水素であり；
Ｒ₆が水素、ハロゲン、メトキシ又は−ＣＯＯＨであり；
Ｒ₇及びＲ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が独立して、水素、ハロゲン及びメチルから選択される、請求項１又は請求項２記載のスピロピラン化合物。
ｎが０であり；
Ｒ₁が水素又はメトキシであり；
Ｒ₂が水素又はメトキシであり；
Ｒ₃がＮＯ₂であり；
Ｒ₄が水素又はメトキシであり；
Ｒ₅〜Ｒ₈が水素であり；
Ｒ₉〜Ｒ₁₃が水素である、請求項１から３までのいずれか１項記載のスピロピラン化合物。
ｎが０、１又は２であり、
ＲがＣ₁〜Ｃ₆アルキルであり、
Ｒ₁が水素、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ又はハロゲンであり、
Ｒ₂及びＲ₄〜Ｒ₁₃が水素であり、かつ
Ｒ₃がＮＯ₂である、請求項１記載のスピロピラン化合物。
ｎが０であり、
Ｒ₁がメトキシであり、
Ｒ₂及びＲ₄〜Ｒ₁₃が水素であり、かつ
Ｒ₃がＮＯ₂である、請求項１記載のスピロピラン化合物。
光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスにより誘導された準安定状態の、請求項１から６までのいずれか１項記載のスピロピラン化合物。
請求項１から７までのいずれか１項に定義された式（Ｉ）の少なくとも１つのスピロピラン化合物を好ましくは顔料型で、前記スピロピラン化合物のその活性化後の脱色に続き少なくとも１つの基準色との比較を可能にする少なくとも１つの基準色又は基準色のスケールを有する適した媒体又はマトリックス上に含んでなる、時間−温度インジケーター。
紫外放射及び／又は他の潜在的な（再）活性化放射から保護するために、前記スピロピラン化合物の活性化後に適用されるフィルターをさらに含んでなる、請求項８記載の時間−温度インジケーター。
マトリックスが、ラベル、包装材料及びポリマー材料から選択される、請求項８又は９記載の時間−温度インジケーター。
腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定するための、時間−温度インジケーターとしての、請求項１から７までのいずれか１項に定義されたスピロピラン化合物の使用。
時間−温度インジケーターが、−３０〜＋５℃、好ましくは−２０〜０℃、より好ましくは−１５〜−５℃の温度範囲内の前記材料の時間−温度履歴を決定するためである、請求項１１記載の使用。
式（Ｉ）のスピロピラン化合物の少なくとも１つを含んでなる時間−温度インジケーターを製造する方法であって、前記方法が、
（ａ）支持体マトリックス中へ又は支持体マトリックス上へ、請求項１から７までのいずれか１項に定義された式（Ｉ）のスピロピラン化合物を導入し、かつ
（ｂ）前記スピロピラン化合物を当初の安定状態から準安定状態へ、光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導、又は化学誘導から選択されるプロセスにより転化させ、
（ｃ）場合により保護材を適用する
工程を含んでなる、時間−温度インジケーターを製造する方法。
腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定する方法であって、前記方法が、次の工程：
ａ）基体上へ、請求項１から７までのいずれか１項に定義された少なくとも１つのスピロピラン化合物を含んでなる時間−温度インテグレーターを印刷し；
ｂ）前記スピロピラン化合物を、好ましくは光誘導された着色により、活性化し、
ｃ）場合により、前記インジケーターの再度光誘導された着色を防止する保護材を適用し、かつ
ｄ）時間及び／又は温度で誘導された脱色度、及び前記脱色度を考慮して、前記製品の品質を決定すること
を含んでなる、腐敗しやすい品物の時間−温度履歴を決定する方法。
請求項１から７までのいずれか１項に定義された式（Ｉ）の少なくとも１つのスピロピラン化合物を含んでなる、印刷インキ又は印刷インキ濃縮物、ペイント又はワニスから選択される、マトリックス。