JP2015061884A - メソゲン含有化合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも1つのメソゲンサブ構造および少なくとも1つの長い柔軟な区域を含めた化合物、ならびにその合成方法を提供すること
【解決手段】
少なくとも1つのメソゲンサブ構造および少なくとも1つの長い柔軟な区域を含めた化合物、ならびにその合成方法を開示する。メソゲン含有化合物の様々な実施形態を含めた配合物、ならびに製品および眼の装置におけるその使用も開示されている。本開示の様々な態様は、新規メソゲン含有化合物およびそれから形成された配合物、光学素子、液晶ポリマーならびにその作製方法に関する。本明細書中に開示するメソゲン含有化合物は、たとえば、たとえば液晶ポリマー(「LCP」)、たとえば眼の要素、ディスプレイ要素、窓、および鏡を含めた光学素子において使用し得る配合物および組成物を含めた、様々な用途に使用し得る新規構造を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】
少なくとも1つのメソゲンサブ構造および少なくとも1つの長い柔軟な区域を含めた化合物、ならびにその合成方法を開示する。メソゲン含有化合物の様々な実施形態を含めた配合物、ならびに製品および眼の装置におけるその使用も開示されている。本開示の様々な態様は、新規メソゲン含有化合物およびそれから形成された配合物、光学素子、液晶ポリマーならびにその作製方法に関する。本明細書中に開示するメソゲン含有化合物は、たとえば、たとえば液晶ポリマー(「LCP」)、たとえば眼の要素、ディスプレイ要素、窓、および鏡を含めた光学素子において使用し得る配合物および組成物を含めた、様々な用途に使用し得る新規構造を提供する。
【選択図】図1
Description
(関連出願への相互参照)
本出願は、2009年6月23日に出願された米国特許出願第12/489811号および同第12/489843号、ならびに2008年6月27日に出願された米国特許出願第12/163116号および同第12/163180号の一部継続出願であり、これらの各々は本明細書において特に参照として援用される。
本出願は、2009年6月23日に出願された米国特許出願第12/489811号および同第12/489843号、ならびに2008年6月27日に出願された米国特許出願第12/163116号および同第12/163180号の一部継続出願であり、これらの各々は本明細書において特に参照として援用される。
(背景)
本発明は、一般に、メソゲン(mesogen)含有化合物、その配合物、光学素子、液晶ポリマーおよびその作製方法に関する。
本発明は、一般に、メソゲン(mesogen)含有化合物、その配合物、光学素子、液晶ポリマーおよびその作製方法に関する。
液晶(「LC」)の分子は、互いに好ましい方向で整列する傾向にあり、異方性の光学、電磁気、および機械特性を有する流体物質が得られる。メソゲンは、液晶中の構造的秩序を誘導するLCの基本単位である。
液晶ポリマー(「LCP」)とは、液相中で高度の秩序づけられた構造の領域を形成することができるポリマーである。LCPは、強硬なエンジニアリングプラスチックからLCディスプレイ用の繊細なゲルまでの範囲の、広範囲の使用を有する。LCPの構造は、ポリマーの融点近くまで自己強化をもたらす、高密度の繊維状ポリマー鎖からなり得る。
分子構造の光学的異方性または不純物の存在または二色性色素の存在のいずれかが原因で、LC中で二色性が起こり得る。本明細書中で使用する用語「二色性」とは、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収する能力を意味する。
サングラスおよび直線偏光フィルター用の直線偏光レンズなどの慣用の直線偏光要素は、典型的には二色性色素などの二色性材料を含有する延伸ポリマーシートから形成する。その結果、慣用の直線偏光要素は、単一の直線偏光状態を有する静的要素である。したがって、慣用の直線偏光要素が適切な波長のランダムに偏光された照射線または反射された照射線のいずれかに曝された場合、要素を通って透過した照射線のある程度の割合が直線偏光される。本明細書中で使用する用語「直線偏光する」とは、光波の電気ベクトルの振動を一方向または平面に限定することを意味する。
さらに、慣用の直線偏光要素は典型的には薄く色づけされている。すなわち、慣用の直線偏光要素は着色料(すなわち二色性材料)を含有し、光線照射に応答して変動しない吸収スペクトルを有する。本明細書中で使用する「光線照射」とは、応答を引き起こすことができる紫外線および可視光線などの電磁気線を意味する。慣用の直線偏光要素の色は、要素を形成するために使用した着色料に依存し、最も一般的には中和色(たとえば、茶色または灰色)である。したがって、慣用の直線偏光要素は、反射光のグレアの低下に有用である一方で、その色合いが原因で、特定の低光条件下では使用に適合しない。さらに、慣用の直線偏光要素は単一の色づいた直線偏光状態のみを有するため、情報を記憶または表示するその能力は限定される。
上述のように、慣用の直線偏光要素は、典型的には、二色性材料を含有する延伸ポリマーフィルムのシートを用いて形成する。本明細書中で使用する用語「二色性」とは、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収できることを意味する。したがって、二色性材料は、透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの1つを優先的に吸収できる一方で、二色性材料の分子が適切に配置または配列されていない場合は、透過線の正味の直線偏光が達成されない。すなわち、二色性材料の分子のランダム配置が原因で、個々の分子による選択的吸収が互いに相殺されて、正味または全体的な直線偏光効果が達成されない。したがって、一般に、正味の直線偏光を達成するためには、別の材料との整列によって二色性材料の分子を適切に配置または配列することが必要である。
上述の二色性要素とは対照的に、慣用の熱可逆性のフォトクロミック材料を用いて形成される、フォトクロミックレンズなどの慣用のフォトクロミック要素は、一般に、光線照射に応答して第1の状態、たとえば「透明状態」から第2の状態、たとえば「有色状態」へと変換し、その後、熱エネルギーに応答して第1の状態に戻ることができる。本明細書中で使用する用語「フォトクロミック」とは、少なくとも光線照射に応答して変動する少なくとも可視光線の吸収スペクトルを有することを意味する。したがって、慣用のフォトクロミック要素は、一般に、低光条件および明るい条件のどちらにおける使用にも十分に適している。しかし、直線偏光フィルターが含まれない慣用のフォトクロミック要素は、一般に、照射線を直線偏光することに適合していない。すなわち、どちらの状態の慣用のフォトクロミック要素の吸収比も、一般に2未満である。本明細書中で使用する用語「吸収比」とは、第1の平面で直線偏光された照射線の吸光度対第1の平面と直交する平面で直線偏光された同じ波長の照射線の吸光度の比をいい、第1の平面とは、最高の吸光度を有する平面とする。したがって、慣用のフォトクロミック要素は、慣用の直線偏光要素と同程度まで反射光のグレアを低下させることができない。したがって、フォトクロミック二色性材料が開発された。フォトクロミック二色性材料とは、フォトクロミック特性(すなわち、少なくとも光線照射に応答して変動する少なくとも可視光線の吸収スペクトルを有する)および二色性特性(すなわち、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収することができる)を示す材料である。
フォトクロミック材料およびフォトクロミック二色性材料は、基材または有機物質、たとえばLCP基材を含めたポリマー基材内に取り込まれ得る。フォトクロミック材料およびフォトクロミック二色性材料が1つの状態から別の状態に変化する際、フォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物の分子は、1つのコンホメーション状態から第2のコンホメーション状態にコンホメーションが変化し得る。このコンホメーション変化は、化合物が占有する空間の量の変化をもたらし得る。しかし、特定のフォトクロミック材料および特定のフォトクロミック二色性材料が1つの状態から別の状態に有効に移行するためには、たとえば、透明状態から有色状態に移行、有色状態から透明状態に移行、非偏光状態から偏光状態に移行、および/または偏光状態から非偏光状態に移行するためには、フォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物は、化合物が1つのコンホメーション状態から第2のコンホメーション状態に移行することを、許容される時間枠にわたって所望の応答を提供するために十分な速度で可能にするために十分に柔軟な化学的環境内になければならない。したがって、フォトクロミックおよびフォトクロミック二色性の材料および基材をさらに開発するために、新しいLCPなどの新しいポリマー材料、およびこれらの新しい材料を形成するための材料が必要である。
(開示の簡単な要旨)
本開示の様々な態様は、新規メソゲン含有化合物およびそれから形成された配合物、光学素子、液晶ポリマーならびにその作製方法に関する。
本開示の様々な態様は、新規メソゲン含有化合物およびそれから形成された配合物、光学素子、液晶ポリマーならびにその作製方法に関する。
本開示は、以下の構造のうちの1つによって表されるメソゲン含有化合物を提供する:
v)−(L)y−Pによって表される基、
b)それぞれのPは、水素、アリール、アルキル、アルコキシ、アルキルアルコキシ、アルコキシアルコキシ、ポリアルキルエーテル、(C1〜C6)アルキル(C1〜C6)−アルコキシ(C1〜C6)アルキル、ポリエチレンオキシおよびポリプロピレンオキシから独立して選択され、
c)それぞれのLは、同一または異なり、出現するごとに、単結合、あるいはアリーレン、(C1〜C30)アルキレン、(C1〜C30)アルキレンカルボニルオキシ、(C1〜C30)アルキレンアミノ、(C1〜C30)アルキレンオキシ、(C1〜C30)ペルフルオロアルキレン、(C1〜C30)ペルフルオロアルキレンオキシ、(C1〜C30)アルキレンシリル、(C1〜C30)ジアルキレンシロキシル、(C1〜C30)アルキレンカルボニル、(C1〜C30)アルキレンオキシカルボニル、(C1〜C30)アルキレンカルボニルアミノ、(C1〜C30)アルキレンアミノカルボニル、(C1〜C30)アルキレンアミノカルボニルオキシ、(C1〜C30)アルキレンアミノカルボニルアミノ、(C1〜C30)アルキレン尿素、(C1〜C30)アルキレンチオカルボニルアミノ、(C1〜C30)アルキレンアミノカルボニルチオ、(C2〜C30)アルケニレン、(C1〜C30)チオアルキレン、(C1〜C30)アルキレンスルホン、または(C1〜C30)アルキレンスルホキシドから独立して選択される、多置換、一置換、非置換または分枝状のスペーサーから独立して選択され、それぞれの置換基は、(C1〜C5)アルキル、(C1〜C5)アルコキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、シアノ、(C1〜C5)アルカノエートエステル、イソシアナト、チオイソシアナト、またはフェニルから独立して選択され、ここで、Lは、本説明のメソゲン含有化合物のいくつかの構造に示されている通り、三価であってもよいことに留意されたく、
d)R基は、水素、C1〜C18アルキル、C1〜C18アルコキシ、C1〜C18アルコキシカルボニル、C3〜C10シクロアルキル、C3〜C10シクロアルコキシ、ポリ(C1〜C18アルコキシ)、あるいは非置換、またはシアノ、フルオロ、クロロ、ブロモ、もしくはC1〜C18アルコキシで置換されている、またはフルオロ、クロロ、もしくはブロモで多置換されている、直鎖または分枝状のC1〜C18アルキル基から選択され、
e)メソゲン−1基およびメソゲン−2基は、それぞれ独立して、強固な直棒様の液晶基、強固な曲がった棒様の液晶基、または強固なディスク様の液晶基であり、
wは整数1〜26であり、yは整数2〜25であり、zは1または2であり、ただし:
(i)X基がRによって表される場合は、wは整数2〜25であり、zは1であり、
(ii)X基が−(L)y−Rによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、
(iii)X基が−(L)w−Rによって表される場合は、wは整数3〜26であり、zは2であり、
(iv)X基が
(v)X基が−(L)y−Pによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、−(L)y−は、メソゲンとPの間に少なくとも25個の結合、好ましくは少なくとも30個の結合の直鎖状配列を含み、−(L)y−および−(L)w−中で、どの2つのアリーレン基も、単結合によって連結されていない]。
本開示の態様は、図と併せて読んだ際により良好に理解される。図1〜7は、本明細書中に記載の特定の実施形態のメソゲン含有化合物を合成するための例示的な方法を例示する。
(実施形態の詳細な説明)
以下、メソゲン含有化合物ならびに本開示によるメソゲン含有化合物を含有する液晶組成物および配合物を記載する。本明細書中に開示するメソゲン含有化合物は、たとえば、たとえば液晶ポリマー(「LCP」)、たとえば眼の要素(ophthalmic element)、ディスプレイ要素、窓、および鏡を含めた光学素子において使用し得る配合物および組成物を含めた、様々な用途に使用し得る新規構造を提供する。本開示の特定の態様によれば、本開示のメソゲン含有化合物は、LCPを形成するための単量体として働き得る。
以下、メソゲン含有化合物ならびに本開示によるメソゲン含有化合物を含有する液晶組成物および配合物を記載する。本明細書中に開示するメソゲン含有化合物は、たとえば、たとえば液晶ポリマー(「LCP」)、たとえば眼の要素(ophthalmic element)、ディスプレイ要素、窓、および鏡を含めた光学素子において使用し得る配合物および組成物を含めた、様々な用途に使用し得る新規構造を提供する。本開示の特定の態様によれば、本開示のメソゲン含有化合物は、LCPを形成するための単量体として働き得る。
メソゲンとは、液晶中の構造的秩序を誘導する、液晶(「LC」)の基本単位である。LCのメソゲン部分は、典型的には、LC組成物中の他のメソゲン構成成分と整列する強固な部分を含み、それによりLC分子が一方向に整列される。メソゲンの強固な部分は、たとえば単環または多環の芳香環構造を含めた単環または多環の環構造などの、強固な分子構造からなり得る。潜在的なメソゲンの例を本明細書中にさらに詳述し、Demusら、「Flussige Kristalle in Tabellen」、VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie、Leipzig、1974年および「Flussige Kristalle in Tabellen II」、VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie、Leipzig、1984年に記載のメソゲン化合物が含まれる。また、LCには、LC分子中の1つまたは複数の柔軟な部分も含まれ得る。1つまたは複数の柔軟な部分は、LCに流動性を与え得る。LCは、非秩序状態または秩序(もしくは整列)状態で存在し得る。非秩序状態中のLC分子は本質的にランダムな配向をとる、すなわち、LC分子に全体的な配向はない。秩序または整列状態のLC分子は、一般に、LC分子のメソゲン部分が、LC材料の全体にわたって少なくとも部分的に整列している配向をとる。本明細書中で使用する用語「整列」または「整列した」とは、別の材料、化合物または構造との相互作用によって適切な配置または位置にすることを意味する。特定の実施形態では、LC分子のメソゲン部分は、平行の配向で少なくとも部分的に整列していてよい。他の実施形態では、LC分子のメソゲン部分は、反射偏光子においてなど、ヘリックスの配向で少なくとも部分的に整列していてよい。
本開示のメソゲン含有化合物は、LC組成物を含めた、様々な機能に使用し得る。本開示のメソゲン含有化合物は、非単量体のLC構成成分などの非単量体の構成成分として働き得る。本明細書中で使用する用語「化合物」とは、2つ以上の要素、構成成分、成分、または部分の結合によって形成された物質を意味し、2つ以上の要素、構成成分、成分、または部分の結合によって形成された分子および巨大分子(たとえば、ポリマーおよびオリゴマー)が含まれる。メソゲン含有化合物から形成された組成物は、基材に特定の所望の特徴を与え得る基材の少なくとも一部分上の硬化コーティングおよびフィルムなどの層として、ならびに成形品、組立品および注型品などの製品としての使用を含めた、様々な使用を有し得る。たとえば、メソゲン含有化合物から形成された組成物は、たとえば、光学的データ記憶装置用途で使用するため、フォトマスクとして、装飾用顔料として、化粧品中およびセキュリティ用途のため(たとえば米国特許第6,217,948号を参照)、医学、歯学、接着剤および光造形の用途のための硬化性樹脂として(たとえば米国特許第7,238,831号を参照)、前述の用途および様々な関連する装置で使用するための成形、組立、または注型品などの製品としてなどの、基材に特定の所望の特徴を与え得る基材の少なくとも一部分上の少なくとも部分的な層、コーティングまたはフィルムとして使用し得る。
メソゲン含有組成物は、光学素子、たとえば、眼の要素、ディスプレイ要素、窓、鏡、アクティブおよびパッシブの液晶セル、要素および装置、ならびに他のLCまたはLCP含有の目的品、たとえば、偏光子、光補償板(たとえば米国特許第7,169,448号を参照)、光抑制剤(たとえば米国再発行特許RE39,605 E号を参照)、色フィルター、および光波サーキット用の波長板(たとえば米国特許第7,058,249号を参照)で使用するか、またはそれ内に取り込まれ得る、LCおよび/またはLCPへと配合し得る。たとえば、LCPは、抑制剤、導波管、反射体、円偏光子、広視角フィルムなどの光学フィルムを形成するために使用し得る。メソゲン含有化合物の具体的な実施形態は、少なくとも1つのフォトクロミックまたはフォトクロミック二色性の材料または化合物をさらに含む眼の要素を形成するための、具体的な使用が見つかり得る。本明細書中にさらに詳述するように、本開示の様々な実施形態のメソゲン含有材料は、眼の要素および光学素子などの特定のフォトクロミックまたはフォトクロミック二色性材料に所望の動力学的特性を与えるために特に適切であり得る。他の実施形態では、LCPは、感光性および非感光性材料などの色素のホスト材料としても使用し得る。感光性材料には、熱的および非熱的に可逆性の材料やフォトクロミック/二色性材料などの有機フォトクロミック材料、無機フォトクロミック材料、蛍光またはリン光材料ならびに非線形光学材料(「NLO」)が含まれ得る。非感光性材料には、固定色色素、二色性材料、熱変色(thermochroic)材料、および顔料が含まれ得る。
本開示のメソゲン含有化合物は、一般に、たとえばLCPを形成するために、直鎖状の長さが1〜500個の原子結合であってよく、したがってLCとして作用してよく、LC特性を示すまたはLC単量体として使用し得る材料または組成物内に取り込まれてもよい、少なくとも1つのメソゲン単位、および少なくとも1つの柔軟な連結基を含む。
一実施形態によれば、本開示のメソゲン含有化合物は、式Iを有する化合物によって表され得る。
本明細書中に記載のように、式Iを参照して、L基、(L)yまたは(L)wは、2〜3個の基と接続し、典型的には1〜500個の原子結合の直鎖状の長さを有する連結基を表す。すなわち、一般構造F−L−Eについて、FおよびE基(式中、FおよびE基はそれぞれ、一般に、P、R、Xまたはメソゲン基のうちの任意のものを表し得る)の間の連結基の最長の直鎖状の長さは、1〜500個の結合(介在原子が含まれる)の範囲であり得る。連結基の直鎖状の長さを議論する場合、連結基の長さは、直鎖状配列中の結合のそれぞれの長さおよび連結基の直鎖状配列中の様々な介在原子によって占有される距離を決定し、値を合計することによって計算し得ることが当業者には理解されることが、理解される。特定の実施形態では、結合の最長の直鎖状配列は、連結された基間が少なくとも25個の結合であり得る。他の実施形態では、結合の最長の直鎖状配列は少なくとも30個の結合であり得る。さらに他の実施形態では、結合の最長の直鎖状配列は少なくとも50個の結合であり得る。特定の実施形態では、少なくとも25個の結合を有する連結基Lにより、生じるメソゲン含有化合物の様々な利点が改善されることが確認された。たとえば、少なくとも25個の結合の連結基は、メソゲン含有化合物を含む組成物中のフォトクロミック化合物などの添加剤の溶解度を改善させ得る、メソゲン含有化合物を含む組成物のより速いもしくは改善した整列特性を提供し得る、かつ/またはメソゲン含有化合物を含む組成物の粘度を下げ得る。
それぞれのL基は、同一または異なり、出現するごとに、単結合、多置換、上記定義した一置換または非置換のスペーサーから独立して選択され得る。「w」は整数1〜26によって表され、「y」は整数2〜25によって表され、「z」は1または2のどちらかである。複数のL基が連続して出現する場合、たとえば、「y」および/または「w」が1より大きな整数である構造(L)yまたは(L)w中では、隣接するL基は、同一の構造を有しても有さなくてもよいことを理解されたい。すなわち、たとえば、構造−(L)3−または−L−L−L−を有する連結基中では(すなわち、「y」または「w」が3である場合)、それぞれの−L−基は、上述のL基のうちの任意のものから独立して選択されてよく、隣接する−L−基は、同一の構造を有しても有さなくてもよい。たとえば、1つの例示的な実施形態では、−L−L−L−は、−(C1〜C30)アルキレン−(C1〜C30)アルキレン−(C1〜C30)アルキレン−を表し得る(すなわち、−L−が出現するごとに(C1〜C30)アルキレンによって表され、それぞれの隣接する(C1〜C30)アルキレン基はアルキレン基中に同一または異なる数の炭素を有し得る)。別の例示的な実施形態では、−L−L−L−は、−アリーレン−(C1〜C30)アルキルシリレン−(C1〜C30)アルケノキシ−を表し得る(すなわち、−L−が出現するごとに隣接する−L−基と異なる)。したがって、(L)yまたは(L)wの構造は、隣接する−L−基の一部またはすべてが同一であるもの、およびすべての隣接する−L−基が異なるもの(ただし、どの2つのアリーレン基も単結合によって連結されていない)を含めた、連結基−L−の様々な配列のすべての可能な組合せに及ぶとして理解されるべきである。Lはまた、他のL基ならびにP、R、X基および/またはメソゲン基と接続し得る基として働き得るように三価であり得る。
式Iをさらに参照して、メソゲン−1基およびメソゲン−2基は、それぞれ独立して、強固な直棒様の液晶基、強固な曲がった棒様の液晶、または強固なディスク様の液晶基である。メソゲン−1およびメソゲン−2の構造は、当分野で公知の任意の適切なメソゲン基、たとえば、Demusら、「Flussige Kristalle in Tabellen」、VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie、Leipzig、1974年または「Flussige Kristalle in Tabellen II」、VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie、Leipzig、1984年に記載されている任意のものであり得る。さらに、特定の実施形態によれば、メソゲン−1基およびメソゲン−2基は、独立して、以下によって表される構造を有し得る。
(A)−(CH2)g−、−(CF2)h−、−Si(CH2)g−、または−(Si(CH3)2O)h−であり、「g」は、出現するごとに1〜20から独立して選択され、「h」は1〜16(両端を含む)の整数である、
(B)−N(Z)−、−C(Z)=C(Z)−、−C(Z)=N−、−C(Z’)2−C(Z’)2−、または単結合であり、Zは、出現するごとに、水素、C1〜C6アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択され、Z’は、出現するごとに、C1〜C6アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択される、あるいは
(C)−O−、−C(O)−、−C≡C−、−N=N−、−S−、−S(O)−、−S(O)(O)−、−(O)S(O)O−、−O(O)S(O)O−または直鎖もしくは分枝状のC1〜C24アルキレン残基であり、前記C1〜C24アルキレン残基は、非置換であるか、シアノもしくはハロによって一置換されているか、またはハロによって多置換されている、
ただし、ヘテロ原子を含む2個のスペーサー単位が一緒に連結されている場合は、スペーサー単位は、ヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結されており、S1およびS5が別の基と連結している場合は、これらは、2個のヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結される。
本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、上記メソゲンの構造中、「c」、「d」、「e」、および「f」は、それぞれ、0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択されることができ、「d’」、「e’」および「f’」は、それぞれ、0、1、2、3、および4から独立して選択されることができる(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも1である)。本明細書中に開示する他の実施形態によれば、「c」、「d」、「e」、および「f」は、それぞれ、0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択されることができ、「d’」、「e’」および「f’」は、それぞれ、0、1、2、3、および4から独立して選択されることができる(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも2である)。本明細書中に開示するさらに他の実施形態によれば、「c」、「d」、「e」、および「f」は、それぞれ、0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択されることができ、「d’」、「e’」および「f’」は、それぞれ、0、1、2、3、および4から独立して選択されることができる(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも3である)。本明細書中に開示するさらに他の実施形態によれば、「c」、「d」、「e」、および「f」は、それぞれ、0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択されることができ、「d’」、「e’」および「f’」は、それぞれ、0、1、2、3、および4から独立して選択されることができる(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも1である)。
最後に、式Iに関して、メソゲン含有化合物の構造は以下を要する:
(i)X基がRによって表される場合は、wは整数2〜25であり、zは1であり、
(ii)X基が−(L)y−Rによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、
(iii)X基が−(L)w−Rによって表される場合は、wは整数3〜26であり、zは2であり、
(vi)X基が
(i)X基がRによって表される場合は、wは整数2〜25であり、zは1であり、
(ii)X基が−(L)y−Rによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、
(iii)X基が−(L)w−Rによって表される場合は、wは整数3〜26であり、zは2であり、
(vi)X基が
(v)X基が−(L)y−Pによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、−(L)y−は、メソゲンとPの間に少なくとも25個の結合、好ましくは少なくとも30個の結合の直鎖状配列を含み、−(L)y−および−(L)w−中で、どの2つのアリーレン基も、単結合によって連結されていない。
メソゲン含有化合物の特定の実施形態によれば、メソゲン含有化合物はモノメソゲン含有化合物であり得る(すなわち、1個のメソゲン構造を含有するメソゲン含有化合物)。一実施形態によれば、モノメソゲン含有化合物は式Iによって表される構造を有していてよく、式中、X基は−Rによって表され、「w」は整数2〜25であり、「z」は1である。別の実施形態によれば、モノメソゲン含有化合物は式Iによって表される構造を有していてよく、式中、X基は−(L)y−Rによって表され、「w」は1であり、「y」は整数2〜25であり、「z」は1である。
メソゲン含有化合物の他の実施形態によれば、メソゲン含有化合物はビメソゲン含有化合物であり得る(すなわち、2個のメソゲン構造(同一または異なり得る)を含有するメソゲン含有化合物)。様々な実施形態において、ビメソゲン含有化合物の構造は、2個のメソゲン単位の間に長鎖の連結基を有する。一実施形態によれば、ビメソゲン含有化合物は式Iによって表される構造を有していてよく、式中、X基は
様々な実施形態によれば、式Iによって表す本開示のメソゲン含有化合物は、液晶化合物であり得る。本明細書中で使用する用語「液晶化合物」とは、液晶特性を示し得る化合物を意味する。すなわち、液晶化合物は、それ自体で、および/またはポリマーもしくはコポリマーに加えられてLCPを形成させた後に、液晶特性を示し得る。
したがって、本開示の実施形態には、本明細書中に記載の様々な実施形態によるメソゲン含有化合物を含むポリマーまたはコポリマーも企図される。たとえば、一実施形態によれば、ポリマーまたはコポリマーは、ポリマーまたはコポリマー組成物中に懸濁または混合されたメソゲン含有化合物を含み得る。特定の実施形態によれば、本明細書中に記載のメソゲン含有化合物を含むポリマー組成物は、液晶ポリマーであり得る。たとえば、LCPは、異方性LCP、等方性LCP、サーモトロピックLCPまたはリオトロピックLCPであり得る。様々な実施形態では、LCPは、ネマチック相、スメクチック相、キラルネマチック相(すなわちコレステリック相)、ディスコチック相(キラルディスコチックが含まれる)、不連続立方相、六方晶、共連続立方相、ラメラ相、逆六方円柱相、または逆立方相のうちの少なくとも1つを示し得る。さらに、本開示の特定のLCPでは、LC単量体またはその残基は、たとえば、熱エネルギーまたは光線照射に応答して、1つの相から別の相に移行し得る。
特定の実施形態では、本開示は、式IIまたは式IIIによる構造によって表される液晶化合物を提供する。
他の実施形態では、本開示は、式IVまたは式Vによる構造によって表されるビメソゲン液晶化合物を提供する。
さらなる実施形態では、本開示は、式VIによる構造によって表される液晶化合物を提供し:
本明細書中に開示するメソゲン含有化合物の様々な実施形態によれば、メソゲン含有化合物の構造、たとえば、本明細書中に詳述する式I〜VIによって表されるものは、化合物の1つまたは複数の部分の間に長い柔軟な連結基が含まれるように設計し得る。たとえば、本明細書中に開示するメソゲン含有化合物の様々な構造中で、連結基−(L)y−および/または−(L)w−、ならびに特定の事例では−(L)−基(たとえば−(L)−が少なくとも25個の直鎖状の結合を含む場合)は、連結基によって連結された2または3個の基の間に、25〜500個の範囲の化学結合の長さの長い化学結合の直鎖状配列を含む、長い柔軟な連結基であり得る。特定の実施形態では、連結基は、2または3個の基の間に、30〜500個の範囲の化学結合の長さの長い化学結合の直鎖状配列を含み得る。他の実施形態では、連結基は、2または3個の基の間に、50〜500個の範囲の化学結合の長さの長い化学結合の直鎖状配列を含み得る。連結基に関して使用する、連結基によって連結される基の間の直鎖状配列中の化学結合は、共有または極性の共有の化学結合、たとえば共有または極性の共有のσ結合であってよく、1つまたは複数のπ結合も含まれ得る(ただし、直鎖状配列中の化学結合の長さを計算する際にπ結合は含まれない)。さらに、当業者には、連結基は、結合の直鎖状配列がそれを通して会合する介在原子も含むことが、理解される。
本明細書中にさらに詳述するように、本明細書中に開示するメソゲン含有化合物中の1つまたは複数の柔軟な連結基は、それから形成された化合物および組成物、たとえば硬化組成物に特定の望ましい特徴を与えると考えられている。たとえば、どの解釈にも制限されることを望まずに、メソゲン含有化合物またはその残基中の1つまたは複数の柔軟な連結基は、それから作製された硬化組成物が「より軟らかい」構造を有することをもたらし得ると考えられている。LCP、層、コーティング、および化合物から作製したコーティングした物品などの硬化組成物の特徴に関して本明細書中で使用する用語「より軟らかい」とは、典型的には150ニュートン/mm2未満、たとえば0〜149.9ニュートン/mm2のフィッシャー微小硬度を示す組成物をいう。より軟らかい構造を有する硬化組成物は、所望のまたは改善された特徴、たとえば、改善されたLC特徴、改善されたフォトクロミック性能、および改善された二色性性能を示し得る。たとえば、ポリマー、コポリマーまたは(コ)ポリマーの混合物などの硬化組成物では、ポリマー中に硬いおよび軟らかい区域または構成成分を有することが望ましい場合がある。硬化ポリマーが硬いおよび軟らかい区域または構成成分から構成され得るという概念は、当分野で公知である(たとえば、「Structure−Property−Relationship in Polyurethanes」、Polyurethane Handbook、G. Oertel編、第2版、Hanser Publishers、1994年、37〜53頁を参照)。典型的には、硬い区域または構成成分には、硬化ポリマー構造内に結晶性または半結晶性の領域が含まれる一方で、軟らかい区域または構成成分には、より非晶質、非結晶性またはゴム状の領域が含まれる。特定の実施形態では、ポリマー中の構成成分または単量体の残基の構造の、生じるポリマーの硬さまたは軟らかさのどちらかへの貢献は、たとえば、生じる硬化ポリマーのフィッシャー微小硬度を測定することによって決定し得る。ポリマーの物理特性はその分子構造に由来し、構成単位の選択、たとえば、単量体および他の反応物質の選択、添加剤、硬いおよび軟らかい区域の比、ならびにポリマー鎖間の原子相互作用によって引き起こされる超分子構造によって決定される。ポリウレタンなどのポリマーを調製するための材料および方法は、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第5版、1992年、第A21巻、665〜716頁に記載されている。
たとえば、本明細書中に記載のフォトクロミックおよび/または二色性の材料ならびに硬化層およびコーティングでは、ポリマー材料または硬化層およびコーティングの軟らかい区域または構成成分は、フォトクロミック、フォトクロミック二色性、および/または二色性の化合物が第1の状態から第2の状態へ可逆的に変換するための改善された可溶性環境を提供し得る一方で、ポリマー材料またはコーティングの硬い区域または構成成分は、材料もしくはコーティングの構造的完全性を提供する、および/または変換可能な化合物の移動を防止すると考えられている。フォトクロミックおよび/または二色性材料の一用途では、ポリマー中の軟らかいおよび硬い構成成分のバランスにより、適切な硬化材料または硬化層またはコーティングの所望の利点、すなわち、0〜150ニュートン/mm2の範囲のフィッシャー微小硬度を有し、良好なフォトクロミックおよび/または二色性の応答特徴も示す材料、層、またはコーティングが達成され得る。別の用途では、フォトクロミックおよび/または二色性材料を、60ニュートン/mm2未満、たとえば0〜59.9ニュートン/mm2、または5〜25N/mm2のフィッシャー微小硬度を有する硬化ポリマー材料中に配置し、構造的強度をもたらすより硬いポリマー材料でコーティングするまたはそれ内に含有させ得る。さらなる用途では、フォトクロミックおよび/または二色性材料は、硬いポリマーコーティングまたは材料、たとえば、150ニュートン/mm2を超える、たとえば200ニュートン/mm2またはそれ以上のフィッシャー微小硬度を有する材料内に取り込まれることができる、軟らかいポリマーシェルなどの軟らかいポリマー材料内に既に存在していてもよい。
本開示の他の実施形態は、本明細書中に詳述する式Iの構造によって表される少なくとも1つのメソゲン含有化合物を含む、組成物、製品、光学素子、LC組成物、LCセルなどを提供する。
特定の実施形態によれば、本開示は、本明細書中に記載のメソゲン含有化合物を含む液晶(LC)組成物を提供する。
LC組成物は、たとえば硬化LCPを含めた液晶ポリマーをさらに含み得る。液晶ポリマーは、本明細書中に定義した式Iの構造によって表されるメソゲン含有化合物を含むことができる。特定の実施形態では、LCPはコポリマーであってよく、コポリマーは、そのコポリマーに懸濁しているか、または混合しているメソゲン含有化合物を含む。
式I〜VIによって表されるメソゲン含有化合物の足場を合成するために、一般的な合成方法が開発されている。式の構造に至るまでの手法の例示的な実施形態を、図1〜7に例示する。たとえば、図1を参照すると、L基は、段階的なプロセスで、ウィリアムソン(Williamson)エーテル合成およびエステル化反応を使用して調製された。シュテークリヒ(Steglich)エステル化反応によって、得られた二酸を使用すると、zが2である場合の式I、または式IVおよび/もしくはVによって表されるビメソゲン含有化合物が形成された。類似のビメソゲン含有化合物を、図2および図3に提示されている通り、Lを形成するために使用した市販の材料からも調製した。図2のポリカプロラクトンジオールおよび図3のポリカーボネートジオールも市販されている。図2は、エーテル結合を形成するために使用した光延反応を例示している。図3は、エステル結合を形成するために使用したシュテークリヒ(Steglich)エステル化反応を例示している。
図4〜7は、zが1である場合の式I、または式II、IIIおよびVIによって表すことができる単一のメソゲン含有化合物の合成を例示している。図4は、過剰のカプロラクトンを使用するルイス酸触媒のプロセスまたは塩基触媒のプロセスのいずれかによって、メソゲンの1つの末端から出発して、軟らかいポリカプロラクトン鎖を形成することを示している。この生成物をプロピオニルクロリドと反応させて、非反応性末端基を形成した。この反応は、プロピオニルクロリドの使用に限定されないことを理解されたい。たとえば、使用できる他の材料には、それに限定されるものではないが、アルキルカルボン酸塩化物、アリールカルボン酸塩化物、クロロギ酸アルキル(alky)、クロロギ酸アリール、アルキルイソシアネートおよびアリールイソシアネートが含まれる。
図5は、過剰の環状カーボネートを使用するルイス酸触媒のプロセスによって、メソゲンの1つの末端から出発して、軟らかいポリカーボネート鎖を形成することを示している。この生成物をプロピオニルクロリドと反応させて、非反応性末端基を形成した。この反応は、前述の通り、プロピオニルクロリドに限定されない。
図6は、分子の両方の末端に2つの反応基を有するメソゲンを示している。過剰のカプロラクトンを使用するルイス酸触媒のプロセスまたは塩基触媒のプロセスのいずれかによって、メソゲンの両方の末端から軟らかい鎖を展開させた。次に、この生成物をプロピオニルクロリドと反応させて、非反応性末端基を形成した。この反応は、前述の通り、プロピオニルクロリドに限定されない。生成物は、zが1である場合の式I、または式IIIおよびVIによって表される。
図7は、分枝状の軟らかい鎖を形成する方法を示している。この手法では、市販されているトリオール由来の3つのヒドロキシルの1つを、シュテークリヒ(Steglich)エステル化を使用してメソゲンと反応させた。他の2つのヒドロキシルを使用して、過剰のカプロラクトンを使用するルイス酸触媒のプロセスによって、軟らかいポリカプロラクトン鎖を展開させた。この生成物をプロピオニルクロリドと反応させて、非反応性末端基を形成した。この反応は、前述の通り、プロピオニルクロリドに限定されない。得られた生成物は、Lの中に分枝状構造を有し、zが1である場合の式I、または式II、IIIおよびVIによって表される。
図1〜7に提示する合成スキームは、例示目的でのみ提示し、式I〜VIによって表されるメソゲン含有化合物を合成するいずれかの好ましい手法を暗示することを意味しないことに注意されたい。有機合成の技術者は、標的メソゲン含有化合物の構造に基づいて数々の他の合成手法が可能であることを理解する。そのような代替合成手法は本開示の範囲内にある。
特定の実施形態では、ポリマーは、メソゲン含有化合物を含むブロックまたは非ブロックコポリマーであり得る。特定の実施形態では、ブロックコポリマーは、硬いブロックおよび軟らかいブロックを含み得る。これらの実施形態によれば、メソゲン含有化合物は、硬いブロック、軟らかいブロック、または硬いブロックおよび軟らかいブロックの両方に溶解していてよい(ただし、取り込まれていない)。他の実施形態では、ポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期的コポリマー、および統計的コポリマーなどの、非ブロックコポリマー(すなわち、特定の単量体残基の大きなブロックを有していないコポリマー)であり得る。たとえば、メソゲン含有化合物は、非ブロックコポリマーに溶解していてよい(ただし、取り込まれていない)。また、本開示は、2つより多くの異なる種類のコモノマー残基のコポリマーに及ぶことも意図する。
特定の実施形態によれば、硬化LCPは、本明細書中に定義したように、「軟らかい」または「硬い」ポリマーであり得る。たとえば、特定の実施形態では、LCPは0〜200ニュートン/mm2未満のフィッシャー微小硬度を有し得る。他の実施形態では、LCPは、ポリマー主鎖上の隣接する鎖内または鎖間の架橋結合の間に平均数が少なくとも20個の結合を有し得る。すなわち、ポリマー主鎖上の結合の直鎖状配列中、1つの架橋結合と次の隣接する架橋結合との間に少なくとも20個の結合の直鎖状配列が存在する。どの解釈にも制限されることを望まずに、本明細書中に記載の硬化LCPなどのポリマーの主鎖上の鎖内または鎖間の架橋結合が遠く、たとえば少なくとも20個の結合が離れている場合、生じるポリマー鎖はより柔軟であり、生じるポリマーが「より軟らかい」特徴を有すると考えられている。本明細書中に記載のように、「軟らかい」特徴を有するポリマーが、眼の用途、たとえばフォトクロミック用途などの特定の用途において望ましい場合がある。
本開示のLC組成物の特定の実施形態では、LC組成物は、フォトクロミック化合物、二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および1つまたは複数の添加剤のうちの少なくとも1つをさらに含み得る。これらの実施形態によれば、1つまたは複数の添加剤は、液晶、液晶特性制御添加剤、非線形光学材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レベリング剤、フリーラジカル捕捉剤、カップリング剤、偏向制御添加剤(tilt control additive)、ブロックもしくは非ブロックポリマー材料、または接着促進剤であり得る。本明細書中で使用する用語「フォトクロミック化合物」には、一般に、光線照射に応答して第1の状態、たとえば「透明状態」から第2の状態、たとえば「有色状態」へと変換し、それぞれ熱エネルギーおよび光線照射に応答して第1の状態に戻ることができる、熱可逆性のフォトクロミック材料および非熱可逆性のフォトクロミック材料が含まれる。本明細書中で使用する用語「フォトクロミック」とは、少なくとも光線照射に応答して変動する少なくとも可視光線の吸収スペクトルを有することを意味する。本明細書中で使用する「光線照射」とは、応答を引き起こすことができる紫外線および可視光線などの電磁気線を意味する。本明細書中で使用する用語「二色性」とは、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収できることを意味する。本明細書中で使用する用語「感光性材料」には、電磁気線に物理的または化学的に応答する材料、たとえば、リン光材料または蛍光材料などが含まれる。本明細書中で使用する用語「非感光性材料」には、固定色色素または熱変色材料などの電磁気線に応答しない材料が含まれる。
LC組成物がフォトクロミック化合物、二色性化合物またはフォトクロミック二色性化合物のうちの少なくとも1つを含む実施形態によれば、フォトクロミック化合物は、熱もしくは非熱可逆性のピラン、熱もしくは非熱可逆性のオキサジン、または熱もしくは非熱可逆性のフルギドから選択されるフォトクロミック基を含み得る。また、無機フォトクロミック材料も含まれる。本明細書中で使用する用語「非熱可逆性」とは、光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、光線照射に応答して第1の状態に戻ることに適合していることを意味する。
以下からフォトクロミック化合物を選択してよく、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用し得る、熱可逆性のフォトクロミックピランの例には、ベンゾピラン、ナフトピラン、たとえば、ナフト[1,2−b]ピラン、ナフト[2,1−b]ピラン、インデノ縮合ナフトピラン、たとえば米国特許第5,645,767号の第2段、第16行〜第12段、第57行号に記載されているものなど、ならびに複素環縮合ナフトピラン、たとえば、米国特許第5,723,072号の第2段、第27行〜第15段、第55行、第5,698,141号の第2段、第11行〜第19段、第45行、第6,153,126号の第2段、第26行〜第8段、第60行、および第6,022,497号の第2段、第21行〜第11段、第46行に記載されているものなど、スピロ−9−フルオレノ[1,2−b]ピラン、フェナントロピラン、キノピラン、フルオロアンテノピラン、スピロピラン、たとえば、スピロ(ベンズインドリン)ナフトピラン、スピロ(インドリン)ベンゾピラン、スピロ(インドリン)ナフトピラン、スピロ(インドリン)キノピランおよびスピロ(インドリン)ピランが含まれる。ナフトピランおよび相補的な有機フォトクロミック物質のより具体的な例は、米国特許第5,658,501号の第1段、第64行〜第13段、第17行に記載されている。スピロ(インドリン)ピランも、文献Techniques in Chemistry、第III巻、「Photochromism」、第3章、Glenn H. Brown編、John Wiley and Sons, Inc.、ニューヨーク、1971年に記載されている。
以下からフォトクロミック化合物を選択してよく、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用し得る、熱可逆性のフォトクロミックオキサジンの例には、ベンゾオキサジン、ナフトオキサジン、ならびにスピロオキサジン、たとえば、スピロ(インドリン)ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンゾオキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ピリドベンゾオキサジン、スピロ(ベンズインドリン)ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ベンゾオキサジン、スピロ(インドリン)フルオランテンオキサジン(fluoranthenoxazine)、およびスピロ(インドリン)キノキサジン(quinoxazine)が含まれる。
以下からフォトクロミック化合物を選択してよく、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用し得る、熱可逆性のフォトクロミックフルギドの例には、フルギミド、3−フリルおよび3−チエニルフルギドおよびフルギミド(これらは米国特許第4,931,220号の第2段、第51行〜第10段、第7行に開示されている)、ならびに前述のフォトクロミック材料/化合物のうちの任意のものの混合物が含まれる。それからフォトクロミック化合物を選択してよく、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用し得る、非熱可逆性のフォトクロミック化合物の例には、米国特許出願公開第2005/0004361号の段落[0314]〜[0317]に開示されているフォトクロミック化合物が含まれる。
特定の実施形態では、フォトクロミック化合物は無機フォトクロミック化合物であり得る。適切なものの例には、ハロゲン化銀、ハロゲン化カドミウムおよび/またはハロゲン化銅の結晶子が含まれる。無機フォトクロミック材料の他の例は、ユーロピウム(II)および/またはセリウム(II)を、ソーダ−シリカガラスなどの鉱物ガラスに加えることによって調製し得る。一実施形態によれば、無機フォトクロミック材料を溶融ガラスに加え、粒子へと形成し、それを本開示の組成物内に取り込まれて、そのような粒子を含む微粒子を形成し得る。ガラス粒子は、当分野で公知のいくつかの様々な方法のうちの任意のものによって形成し得る。適切な無機フォトクロミック材料は、Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、第4版、第6巻、322〜325頁にさらに記載されている。
組成物の他の実施形態は、リン光色素または蛍光色素などの発光性色素を含めた感光性材料を含み得る。当業者には公知のように、活性化後、リン光色素および蛍光色素は、原子または分子がより高い電子状態からより低い電子状態へと移る際に可視光線を放出する。2つの色素種の差異の1つは、照射線に曝された後の蛍光色素からの発光が、リン光色素からのそれよりも早く起こることである。
当業者に公知の蛍光色素を、本開示の様々な実施形態における感光性材料として使用し得る。様々な蛍光色素のリストには、Haugland, R.P.、Molecular Probes Handbook for Fluorescent Probes
and Research Chemicals、第6版、1996年を参照されたい。蛍光色素の例には、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ローダミン、ベンゾフェノン、クマリン、フルオレセイン、ペリレン、およびその混合物が含まれる。
and Research Chemicals、第6版、1996年を参照されたい。蛍光色素の例には、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ローダミン、ベンゾフェノン、クマリン、フルオレセイン、ペリレン、およびその混合物が含まれる。
当業者に公知のリン光色素を、本開示の様々な実施形態における感光性材料として使用し得る。リン光色素の適切な例には、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム[Ir(ppy)3]および2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(platimum)(II)[PtOEP]などの金属−リガンド複合体、ならびにエオシン(2’,4’,5’,7’−テトラブロモフルオレセイン)、2,2’−ビピリジンおよびエリスロシン(erthrosin)(2’,4’,5’,7’−テトラヨードフルオレセイン)などの有機色素が含まれる。
本開示の組成物における使用に適した非感光性材料の例には、固定色色素が含まれる。適切な固定色色素の例には、ニトロベンゼン色素、アゾ色素、アンスラキノン色素、ナフトキノン色素、ベンゾキノン色素、フェノチアジン色素、インジゴイド色素、キサンテン色素、フェナントリジン(pheanthridine)色素、フタロシアニン色素およびトリアリールメタンに由来する色素が含まれ得る。これらの固定色色素は、単独で、または他の固定色色素もしくは他の発色化合物(フォトクロミック化合物など)との混合物として使用し得る。
熱変色材料を作製するために適切な他の化合物と共に使用する色素の適切な例には、置換フェニルメタンおよびフルオラン、たとえば3,3’−ジメトキシフルオラン(黄色)、3−クロロ−6−フェニルアミノフルオラン(オレンジ色)、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−クロロフルオラン(朱色)、3−ジエチル−7,8−ベンゾフルオラン(ピンク色)、クリスタルバイオレットラクトン(青色)、3,3’,3’’−トリス(p−ジメチルアミノフェニル)フタリド(紫がかった青色)、マラカイトグリーンラクトン(緑色)、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル(pdimethylaminophenyl))フタリド(緑色)、3−ジエチルアミノ(diethylmaino)−6−メチル−7−フェニルアミノフルオラン(黒色)、インドリルフタリド、スピロピラン、クマリン、フルギドなどが含まれる。さらに、熱変色材料には、コレステリック液晶ならびにコレステリック液晶およびネマチック液晶の混合物も含まれ得る。
具体的な一実施形態によれば、フォトクロミック化合物は少なくとも2つのフォトクロミック基を含んでいてよく、フォトクロミック基は、個々のフォトクロミック基上の連結基の置換基を介して互いに連結している。たとえば、フォトクロミック基は、重合可能なフォトクロミック基またはホスト材料と適合性があるように適合させたフォトクロミック基(「適合化したフォトクロミック基」)であることができる。選択することができ、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて有用な、重合可能なフォトクロミック基の例は、米国特許第6,113,814号の第2段、第24行〜第22段、第7行に開示されている。選択することができ、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて有用な、適合化したフォトクロミック基の例は、米国特許第6,555,028号の第2段、第40行〜第24段、第56行に開示されている。
他の適切なフォトクロミック基および相補的なフォトクロミック基は、米国特許第6,080,338号の第2段、第21行〜第14段、第43行、第6,136,968号の第2段、第43行〜第20段、第67行、第6,296,785号の第2段、第47行〜第31段、第5行、第6,348,604号の第3段、第26行〜第17段、第15行、第6,353,102号の第1段、第62行〜第11段、第64行、および第6,630,597号の第2段、第16行〜第16段、第23行に記載されている。
上述のように、特定の実施形態では、フォトクロミック化合物はフォトクロミックピランであり得る。これらの実施形態によれば、フォトクロミック化合物は、式IXによって表され得る。
メタロセニル基(米国特許出願公開第2007/0278460号の段落[0008]〜[0036]に記載されているものなど)、
反応性置換基または適合化置換基で一置換されているアリール基(米国特許出願公開第2007/0278460号の段落[0037]〜[0059]に記載されているものなど)、
9−ジュロリジニル、フェニルおよびナフチルから選択される非置換、一、二または三置換のアリール基、ピリジル、フラニル、ベンゾフラン−2−イル、ベンゾフラン−3−イル、チエニル、ベンゾチエン−2−イル、ベンゾチエン−3−イル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニル、カルバゾイル、ベンゾピリジル、インドリニルおよびフルオレニルから選択される非置換、一または二置換の芳香族複素環基、ただし、アリールおよび芳香族複素環の置換基は、それぞれ独立して以下である:
ヒドロキシ、アリール、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルコキシアリール、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルキルアリール、ハロアリール、C3〜C7シクロアルキルアリール、C3〜C7シクロアルキル、C3〜C7シクロアルキルオキシ、C3〜C7シクロアルキルオキシ(C1〜C12)アルキル、C3〜C7シクロアルキルオキシ(C1〜C12)アルコキシ、アリール(C1〜C12)アルキル、アリール(C1〜C12)アルコキシ、アリールオキシ、アリールオキシ(C1〜C12)アルキル、アリールオキシ(C1〜C12)アルコキシ、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルキルアリール(C1〜C12)アルキル、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルコキシアリール(C1〜C12)アルキル、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルキルアリール(C1〜C12)アルコキシ、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルコキシアリール(C1〜C12)アルコキシ、アミノ、モノ−もしくはジ−(C1〜C12)アルキルアミノ、ジアリールアミノ、ピペラジノ、N−(C1〜C12)アルキルピペラジノ、N−アリールピペラジノ、アジリジノ、インドリノ、ピペリジノ、モルホリノ、チオモルホリノ、テトラヒドロキノリノ、テトラヒドロイソキノリノ、ピロリジノ、C1〜C12アルキル、C1〜C12ハロアルキル、C1〜C12アルコキシ、モノ(C1〜C12)アルコキシ(C1〜C12)アルキル、アクリルオキシ、メタクリルオキシ、ハロゲンまたは−C(=O)R1であり、式中、R1は、−OR2、−N(R3)R4、ピペリジノまたはモルホリノなどの基を表し、R2は、アリル、C1〜C6アルキル、フェニル、モノ(C1〜C6)アルキル置換フェニル、モノ(C1〜C6)アルコキシ置換フェニル、フェニル(C1〜C3)アルキル、モノ(C1〜C6)アルキル置換フェニル(C1〜C3)アルキル、モノ(C1〜C6)アルコキシ置換フェニル(C1〜C3)アルキル、C1〜C6アルコキシ(C2〜C4)アルキルまたはC1〜C6ハロアルキルなどの基を表し、R3およびR4は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキル、C5〜C7シクロアルキルまたは置換もしくは非置換のフェニルなどの基を表し、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである、
ピラゾリル、イミダゾリル、ピラゾリニル、イミダゾリニル、ピロリジノ、フェノチアジニル、フェノキサジニル、フェナジニルおよびアクリジニルから選択される非置換または一置換の基であり、前記置換基は、それぞれ独立して、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ、フェニルまたはハロゲンである、
4−置換のフェニルであり、置換基は、ジカルボン酸残基もしくはその誘導体、ジアミン残基もしくはその誘導体、アミノアルコール残基もしくはその誘導体、ポリオール残基もしくはその誘導体、−(CH2)−、−(CH2)k−または−[O−(CH2)k]q−であり、「k」は2〜6の範囲の整数を表し、「q」は1〜50の範囲の整数を表し、置換基は別のフォトクロミック材料のアリール基と接続している、
さらに、式IXを参照して、R’は式IX中の環状の置換基であってよく、R’がsp3混成炭素上の置換基である場合は、それぞれのR’は、以下から独立して選択され得る:メタロセニル基;反応性置換基または適合化置換基;ペルハロ(C1〜C10)アルキル、ペルハロ(C2〜C10)アルケニル、ペルハロ(C3〜C10)アルキニル、ペルハロ(C1〜C10)アルコキシまたはペルハロ(C3〜C10)シクロアルキル;−O(CH2)a(CJ2)bCK3によって表される基[式中、Kはハロゲンであり、Jは水素またはハロゲンであり、「a」は1〜10の範囲の整数であり、「b」は1〜10の範囲の整数である]、
R’がsp2混成炭素上の置換基である場合は、それぞれのR’は独立して以下であり得る:水素;C1〜C6アルキル;クロロ;フルオロ;ブロモ;C3〜C7シクロアルキル;非置換、一または二置換のフェニル[式中、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである];−OR26または−OC(=O)R26[式中、R26は、水素、アミン、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、C1〜C6アルキル、フェニル(C1〜C3)アルキル、モノ(C1〜C6)アルキル置換フェニル(C1〜C3)アルキル、モノ(C1〜C6)アルコキシ置換フェニル(C1〜C3)アルキル、(C1〜C6)アルコキシ(C2〜C4)アルキル、C3〜C7シクロアルキル、モノ(C1〜C4)アルキル置換C3〜C7シクロアルキルまたは非置換、一もしくは二置換のフェニルであり、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである];反応性置換基または適合化置換基;4−置換のフェニル[式中、前記フェニル置換基は、ジカルボン酸残基もしくはその誘導体、ジアミン残基もしくはその誘導体、アミノアルコール残基もしくはその誘導体、ポリオール残基もしくはその誘導体、−(CH2)−、−(CH2)k−または−[O−(CH2)k]q−であり、「k」は2〜6の範囲の整数であり、「q」は1〜50の範囲の整数であり、置換基は別のフォトクロミック材料上のアリール基と接続している];−N(R27)R28[式中、R27およびR28は、それぞれ独立して、水素、C1〜C8アルキル、フェニル、ナフチル、フラニル、ベンゾフラン−2−イル、ベンゾフラン−3−イル、チエニル、ベンゾチエン−2−イル、ベンゾチエン−3−イル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニル、ベンゾピリジル、フルオレニル、C1〜C8アルキルアリール、C3〜C8シクロアルキル、C4〜C16ビシクロアルキル、C5〜C20トリシクロアルキルもしくはC1〜C20アルコキシ(C1〜C6)アルキルであるか、または、R27およびR28は、窒素原子と一緒になって、C3〜C20ヘテロ−ビシクロアルキル環もしくはC4〜C20ヘテロ−トリシクロアルキル環を形成する]、
あるいは、R’は、メタロセニル基;ペルフルオロアルキルまたはペルフルオロアルコキシ;−C(=O)R34または−SO2R34[式中、それぞれのR34は、独立して、水素、C1〜C6アルキル、−OR35または−NR36R37[式中、R35、R36およびR37は、それぞれ独立して、水素、C1〜C6アルキル、C5〜C7シクロアルキル、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコールまたは非置換、一もしくは二置換のフェニルであり、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである]である];−C(=C(R38)2)R39[式中、それぞれのR38は、独立して、−C(=O)R34、−OR35、−OC(=O)R35、−NR36R37、水素、ハロゲン、シアノ、C1〜C6アルキル、C5〜C7シクロアルキル、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコールまたは非置換、一もしくは二置換のフェニルであり、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシであり、R39は、水素、C1〜C6アルキル、C5〜C7シクロアルキル、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコールまたは非置換、一もしくは二置換のフェニルであり、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである];あるいは−C≡CR40または−C≡N[式中、R40は、−C(=O)R34、水素、C1〜C6アルキル、C5〜C7シクロアルキルまたは非置換、一もしくは二置換のフェニルであり、前記フェニル置換基は、それぞれ独立して、C1〜C6アルキルまたはC1〜C6アルコキシである]であり得る;あるいは、少なくとも一対の隣接するR’基は、一緒になって、
他の実施形態では、本開示のLC組成物は二色性化合物を含み得る。適切な二色性化合物は、特許第7,097,303号の第7段、第6〜60行に詳述されている。適切な慣用の二色性化合物の他の例には、アゾメチン、インジゴイド、チオインジゴイド、メロシアニン、インダン、キノフタロン(quinophthalonic)色素、ペリレン、フタロペリン、トリフェノジオキサジン、インドロキノキサリン、イミダゾ−トリアジン、テトラジン、アゾおよび(ポリ)アゾ色素、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントロキノンおよび(ポリ)アントロキノン、アントロピリミジノン、ヨウ素およびイオデートが含まれる。別の実施形態では、二色性材料は重合可能な二色性化合物であることができる。すなわち、この実施形態によれば、二色性材料は、重合させることができる少なくとも1つの基(すなわち、「重合可能な基」または「反応基」)を含むことができる。たとえば、一実施形態では、少なくとも1つの二色性化合物は、少なくとも1つの重合可能な基が末端にある、少なくとも1つのアルコキシ、ポリアルコキシ、アルキル、またはポリアルキル置換基を有することができる。本明細書中で使用する用語「二色性」とは、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収できることを意味する。本明細書中で使用する用語「直線偏光する」または「直線偏光」とは、光波の電気ベクトルの振動を一方向に限定することを意味する。したがって、二色性色素は、透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収することができ、したがって透過線の直線偏光をもたらす。しかし、二色性色素は、透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの1つを優先的に吸収できる一方で、二色性色素の分子が整列していない場合は、透過線の正味の直線偏光が達成されない。すなわち、二色性色素の分子のランダム配置が原因で、個々の分子による選択的吸収が互いに相殺されて、正味または全体的な直線偏光効果が達成されない場合がある。したがって、正味の直線偏光を達成するために二色性色素の分子を整列することが、一般に必要である。米国特許出願公開第2005/0003107号の段落[0008]〜[0126]に記載されているものなどの整列設備を用いて、二色性色素などの光学異方性色素の配置を促進し、それにより所望の光学特性または効果を達成し得る。
本明細書中のLC組成物のさらに他の実施形態は、フォトクロミック二色性化合物を含み得る。本明細書中で使用する用語「フォトクロミック二色性」とは、特定の条件下でフォトクロミックおよび二色性(すなわち直線偏光)の特性をどちらも示すことを意味し、特性は少なくとも計装によって検出可能である。したがって、「フォトクロミック二色性化合物」とは、特定の条件下でフォトクロミックおよび二色性(すなわち直線偏光)の特性をどちらも示す化合物であり、特性は少なくとも計装によって検出可能である。したがって、フォトクロミック二色性化合物は、少なくとも光線照射に応答して変動する少なくとも可視光線の吸収スペクトルを有し、少なくとも透過線の直交する平面で偏光された2つの構成成分のうちの一方を、他方よりも強力に吸収することができる。したがって、上述の慣用のフォトクロミック化合物と同様、本明細書中に開示するフォトクロミック二色性化合物は熱可逆性であることができる。すなわち、フォトクロミック二色性化合物は、光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の状態に戻ることができる。
さらに、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、メソゲン含有材料は、少なくとも1つのフォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物が所望の速度で第1の状態から第2の状態へ切り替わることを可能にするように、適合させることができる。一般に、慣用のフォトクロミック/二色性化合物は、光線照射に応答して1つの異性体から別の異性体へと変換することができ、それぞれの異性体は、特徴的な吸収スペクトルおよび/または偏光特徴を有する。本明細書中に開示する様々な実施形態によるフォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物は、同様の異性体変換を受ける。この異性体変換(および逆変換)が起こる速度またはスピードは、部分的に、フォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物を囲むメソゲン含有化合物を含む硬化層(すなわち「ホスト」)の特性に依存する。本発明者らは、フォトクロミック/二色性化合物の変換速度は、部分的に、ホストの鎖区域の柔軟性、すなわち、ホストの鎖区域の可動性または粘度に依存すると考える。具体的に、フォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物の変換速度は、一般に、堅いまたは強固な鎖区域を有するホストよりも柔軟な鎖区域を有するホストの方が速いと考えられている。したがって、メソゲン含有化合物を含む組成物を含む少なくとも部分的な層がホストである、本明細書中に開示する特定の実施形態によれば、組成物は、フォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物が所望の速度で様々な異性体状態間を変換することを可能にするように、適合させることができる。たとえば、組成物は、メソゲン含有化合物またはその残基の分子量および架橋結合密度のうちの1つまたは複数を調節することによって、適合させることができる。
たとえば、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、少なくとも1つのフォトクロミック二色性化合物は、第1の吸収スペクトルを有する第1の状態、第1の吸収スペクトルとは異なる第2の吸収スペクトルを有する第2の状態を有することができ、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の状態に戻るように適合させることができる。さらに、フォトクロミック二色性化合物は、第1の状態および第2の状態のうちの一方または両方で二色性(すなわち直線偏光)であることができる。たとえば、必要ではないが、フォトクロミック二色性化合物は、活性状態で直線偏光であり、漂白または退色(すなわち非活性)状態で非偏光であることができる。本明細書中で使用する用語「活性状態」とは、フォトクロミック二色性化合物の少なくとも一部分が第1の状態から第2の状態へ切り替わることを引き起こすために十分な光線照射に曝された際のフォトクロミック二色性化合物をいう。さらに、必要ではないが、フォトクロミック二色性化合物は、第1および第2の状態の両方で二色性であることができる。たとえば、フォトクロミック二色性化合物は、活性状態および漂白状態の両方で可視光線を直線偏光することができる。さらに、フォトクロミック二色性化合物は、活性状態で可視光線を直線偏光することができ、漂白状態でUV照射線を直線偏光することができる。本明細書中に記載のLC組成物中に含め得る適切なフォトクロミック二色性化合物の例には、米国特許出願公開第2005/0012998号の段落[0089]〜[0339]に開示されているものが含まれる。さらに、特定のフォトクロミック二色性化合物の一般構造は、米国特許第7,342,112号の第5段、第35行〜第31段、第3行および表Vの第97〜102段にわたって提示されている。
たとえば、本明細書中に開示するフォトクロミック化合物および/またはフォトクロミック二色性化合物は、単独で、あるいは別の慣用の有機フォトクロミック化合物(上述)と併せて、フォトクロミックもしくはフォトクロミック二色性化合物を取り込まれるLC組成物、またはLC組成物を塗布するもの(たとえば基材)が、所望の色または複数の色を、活性または「漂白」状態のどちらかで示すことができるような量または比で、使用できることが企図される。したがって、使用するフォトクロミックまたはフォトクロミック二色性化合物の量は、所望のフォトクロミック効果を生じるために十分な量が存在する限りは、重要でない。本明細書中で使用する用語「フォトクロミックな量」とは、所望のフォトクロミック効果を生じるために必要なフォトクロミックまたはフォトクロミック二色性化合物の量をいう。
本明細書中に開示する様々な実施形態によるLC組成物および他の物品は、フォトクロミック特性および二色性特性などの所望の光学特性を達成するために必要な任意の量のフォトクロミック化合物、二色性化合物および/またはフォトクロミック二色性を含むことができる。
LC組成物の具体的な実施形態によれば、組成物は、液晶、液晶特性制御剤、非線形光学材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤(紫外光吸収剤およびヒンダードアミン光安定剤(HALS)などの光安定剤等)、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レベリング剤(界面活性剤など)、フリーラジカル捕捉剤、または接着促進剤(ヘキサンジオールジアクリレートおよびカップリング剤など)から選択される添加剤をさらに含み得る。
本明細書中で使用する液晶材料は、液晶ポリマー、液晶プレポリマー、および液晶単量体から選択され得る。本明細書中で使用する用語「プレポリマー」とは、部分的に重合した材料を意味する。
本明細書中に開示する様々な実施形態と併せた使用に適した液晶単量体には、一官能性および多官能性の液晶単量体が含まれる。さらに、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、液晶単量体は、架橋結合可能な液晶単量体であることができ、さらに、光架橋結合可能な液晶単量体であることができる。本明細書中で使用する用語「光架橋結合可能」とは、光線照射に曝した際に架橋結合することができる、単量体、プレポリマーまたはポリマーなどの材料を意味する。
本明細書中に開示する様々な実施形態による使用に適した架橋結合可能な液晶単量体の例には、アクリレート、メタクリレート、アリル、アリルエーテル、アルキン、アミノ、酸無水物、エポキシド、水酸化物、イソシアネート、ブロックイソシアネート、シロキサン、チオシアネート、チオール、尿素、ビニル、ビニルエーテルおよびその混合物から選択される官能基を有する液晶単量体が含まれる。本明細書中に開示する様々な実施形態による使用に適した光架橋結合可能な液晶単量体の例には、アクリレート、メタクリレート、アルキン、エポキシド、チオール、およびその混合物から選択される官能基を有する液晶単量体が含まれる。他の適切な架橋結合官能基は当業者に公知である。
本明細書中に開示する様々な実施形態と併せた使用に適した液晶ポリマーおよびプレポリマーには、サーモトロピック液晶ポリマーおよびプレポリマー、ならびにリオトロピック液晶ポリマーおよびプレポリマーが含まれる。さらに、液晶ポリマーおよびプレポリマーは、主鎖ポリマーおよびプレポリマーまたは側鎖ポリマーおよびプレポリマーであることができる。したがって、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、液晶ポリマーまたはプレポリマーは架橋結合可能であることができ、さらに光架橋結合可能であることができる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による使用に適した適切な液晶ポリマーおよびプレポリマーの例には、アクリレート、メタクリレート、アリル、アリルエーテル、アルキン、アミノ、酸無水物、エポキシド、水酸化物、イソシアネート、ブロックイソシアネート、シロキサン、チオシアネート、チオール、尿素、ビニル、ビニルエーテル、およびその混合物から選択される官能基を有する主鎖および側鎖のポリマーおよびプレポリマーが含まれる。本明細書中に開示する様々な実施形態による使用に適した光架橋結合可能な液晶ポリマーおよびプレポリマーの例には、アクリレート、メタクリレート、アルキン、エポキシド、チオール、およびその混合物から選択される官能基を有するポリマーおよびプレポリマーが含まれる。
特定の実施形態では、1つまたは複数の界面活性剤を使用し得る。界面活性剤には、湿潤剤、消泡剤、乳化剤、分散剤、レベリング剤などとしても知られる材料が含まれる。界面活性剤は陰イオン性、陽イオン性および非イオン性であることができ、それぞれの種類の多くの界面活性剤が購入可能である。使用し得る非イオン性界面活性剤の例には、IGEPAL(登録商標)DM界面活性剤などのエトキシ化アルキルフェノールまたはTRITON(登録商標)X−100として販売されているオクチル−フェノキシポリエトキシエタノール、SURFYNOL(登録商標)104として販売されている2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールなどのアセチレンジオール、SURFYNOL(登録商標)400界面活性剤シリーズなどのエトキシ化アセチレンジオール、FLUORAD(登録商標)フルオロケミカル界面活性剤シリーズなどのフルオロ界面活性剤、およびTRITON(登録商標)CF87として販売されているベンジルキャップオクチルフェノールエトキシレートなどのキャップ非イオン性、PLURAFAC(登録商標)RAシリーズの界面活性剤として入手可能な酸化プロピレンキャップアルキルエトキシレート、オクチルフェノキシヘキサデシルエトキシベンジルエーテル、Byk ChemieからBYK(登録商標)−306添加剤として販売されている溶媒中のポリエーテル修飾ジメチルポリシロキサンコポリマー、ならびに言及したそのような界面活性剤の混合物が含まれる。
非線形光学(NLO)材料の実施形態には、現在利用可能であるか、または将来合成され得る、非線形光学特性を示し、結晶を形成する実質的に任意の有機物質が含まれ得る。例には以下の有機化合物が含まれる:N−(4−ニトロフェニル)−(L)−プロリノール(NPP)、4−N,N−ジメチルアミノ−4’−N’−メチル−スチルバゾリウムトシレート(DAST)、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)、2−アミノ−5−ニトロピリジン(2A5NP)、p−クロロフェニル尿素(PCPU)、および4−(N,N−ジメチルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼン(DAN)。適切なNLO材料のさらなる例は、米国特許第6,941,051号の第4段、第4〜37行に開示されている。
熱安定剤の例には、塩基性の窒素含有化合物、たとえば、ビウレア、アラントインまたはその金属塩、カルボン酸ヒドラジド、たとえば脂肪族または芳香族カルボン酸ヒドラジド、有機カルボン酸の金属塩、アルカリまたはアルカリ土類金属化合物、ヒドロタルサイト、ゼオライトならびに酸性化合物(たとえば、ホウ酸化合物、ヒドロキシル基を有する窒素含有環状化合物、カルボキシル基含有化合物、(ポリ)フェノール、ブチル化ヒドロキシトルエン、およびアミノカルボン酸)またはその混合物が含まれ得る。
離型剤の例には、長鎖脂肪酸とペンタエリスリトールなどのアルコールとのエステル、ゲルベアルコール、長鎖ケトン、シロキサン、α−オレフィンポリマー、長鎖アルカンおよび15〜600個の炭素原子を有する炭化水素が含まれる。
レオロジー制御剤とは、シリカなどの無機、結晶セルロースまたは粒子状ポリマー材料などの有機であり得る、典型的には粉末のシックナーである。ゲル化剤(gelator、gelling agent)は、多くの場合有機物質であり、やはりそれらを加える材料のチキソトロピーに影響を与えることができる。適切なゲル化剤の例には、天然ガム、デンプン、ペクチン、寒天、およびゼラチンが含まれる。ゲル化剤は、多くの場合、多糖またはタンパク質に基づき得る。
フリーラジカル捕捉剤には、塩酸カルシニンなどの加水分解に耐性のある合成擬ペプチド、L−リシンラウロイルメチオニンなどのリポアミノ酸、多酵素を含有する植物抽出物、天然トコフェロールおよび関連化合物、ならびに−OH、−SH、または−NRH基などの活性水素を含有する化合物が含まれる。フリーラジカル捕捉剤のさらなる例は、慣用の光保護剤とは異なり、照射した光の吸収または吸収された光の消光ではなく、本質的にポリマー材料および抗酸化剤の光分解中に形成されたフリーラジカルおよびヒドロペルオキシドを捕捉または置き換える能力に基づく、立体的に障害されたアミン(HALS=ヒンダードアミン光安定剤)の群から選択される。
接着促進剤には、米国特許出願公開第2004/0207809号の段落[0033]〜[0042]に記載されているアミノ有機シラン材料、シランカップリング剤、有機チタネートカップリング剤および有機ジルコネートカップリング剤などの接着促進有機シラン材料が含まれる。接着促進剤のさらなる例には、Rhone−Poulencから販売されているジルコ−アルミネート接着促進化合物が含まれる。アルミニウム−ジルコニウム複合体の調製は、米国特許第4,539,048号および第4,539,049号に記載されている。これらの特許は、以下の経験的な式に対応するジルコ−アルミネート複合体反応生成物を記載している:
(Al2(OR1O)aAbBc)X(OC(R2)O)Y(ZrAdBe)Z
[式中、X、Y、およびZは、少なくとも1であり、R2は、2〜17個の炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アミノアルキル、カルボキシアルキル、メルカプトアルキル、またはエポキシアルキル基であり、X:Zの比は約2:1〜約5:1である]。さらなるジルコ−アルミネート複合体は、米国特許第4,650,526号に記載されている。
(Al2(OR1O)aAbBc)X(OC(R2)O)Y(ZrAdBe)Z
[式中、X、Y、およびZは、少なくとも1であり、R2は、2〜17個の炭素原子を有するアルキル、アルケニル、アミノアルキル、カルボキシアルキル、メルカプトアルキル、またはエポキシアルキル基であり、X:Zの比は約2:1〜約5:1である]。さらなるジルコ−アルミネート複合体は、米国特許第4,650,526号に記載されている。
本明細書中に開示する様々な実施形態による少なくとも部分的なコーティング中に存在することができる色素の例には、少なくとも部分的なコーティングに所望の色または他の光学特性を与えることができる有機色素が含まれる。
本明細書中で使用する用語「整列促進剤」とは、それを加える材料の、整列の速度および均一性のうちの少なくとも1つを促進することができる添加剤を意味する。本明細書中に開示する様々な実施形態による少なくとも部分的なコーティング中に存在することができる整列促進剤の例には、米国特許第6,338,808号および米国特許公開第2002/0039627号に記載されているものが含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による少なくとも部分的なコーティング中に存在することができる動態増強添加剤の例には、エポキシ含有化合物、有機ポリオール、および/または可塑化剤が含まれる。そのような動態増強添加剤のより具体的な例は、米国特許第6,433,043号および米国特許公開第2003/0045612号に開示されている。
本明細書中に開示する様々な実施形態による少なくとも部分的なコーティング中に存在することができる光開始剤の例には、切断型光開始剤および引き抜き型光開始剤が含まれる。切断型光開始剤の例には、アセトフェノン、α−アミノアルキルフェノン、ベンゾインエーテル、ベンゾイルオキシム、アシルホスフィンオキシドおよびビスアシルホスフィンオキシドまたはそのような開始剤の混合物が含まれる。そのような光開始剤の市販の例は、Ciba Chemicals,Incから入手可能なDAROCURE(登録商標)4265である。引き抜き型光開始剤の例には、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、チオキサントン、アントラキノン、ショウノウキノン、フルオロン、ケトクマリンまたはそのような開始剤の混合物が含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態によるLC組成物中に存在することができる光開始剤の別の例は、可視光開始剤である。適切な可視光開始剤の例は、米国特許第6,602,603号の第12段、第11行〜第13段、第21行に記載されている。
熱開始剤の例には、有機ペルオキシ化合物およびアゾビス(有機ニトリル)化合物が含まれる。熱開始剤として有用な有機ペルオキシ化合物の具体的な例には、第三ブチルペルオキシイソプロピルカルボネートなどのペルオキシ一炭酸エステル、ジ(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカルボネート、ジ(第二ブチル)ペルオキシジカルボネートおよびジイソプロピルペルオキシジカルボネートなどのペルオキシ二炭酸エステル、2,4−ジクロロ過酸化ベンゾイル、イソブチリルペルオキシド、デカノイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、プロピオニルペルオキシド、アセチルペルオキシド、過酸化ベンゾイルおよびp−クロロ過酸化ベンゾイルなどのジアシルペルオキシド(diacyperoxide)、t−ブチルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシオクチレートおよびt−ブチルペルオキシイソブチレートなどのペルオキシエステル、メチルエチルケトンペルオキシドならびに、アセチルシクロヘキサンスルホニルペルオキシドが含まれる。一実施形態では、使用する熱開始剤は、生じるポリマー物(polymerizate)を変色させないものである。熱開始剤として使用することができるアゾビス(有機ニトリル)化合物の例には、アゾビス(イソブチロニトリル)、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)またはその混合物が含まれる。
重合阻害剤の例には、ニトロベンゼン、1,3,5,−トリニトロベンゼン、p−ベンゾキノン、クロラニル、DPPH、FeCl3、CuCl2、酸素、硫黄、アニリン、フェノール、p−ジヒドロキシベンゼン、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、および2,4,6−トリメチルフェノールが含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態によるLC組成物中に存在することができる溶媒の例には、LC組成物の固体構成成分を溶かすもの、LC組成物および要素や基材と適合性のあるもの、ならびに/またはLC組成物を塗布する表面の均一な被覆を保証できるものが含まれる。潜在的な溶媒には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートおよびその誘導体(DOWANOL(登録商標)工業用溶媒として販売)、アセトン、プロピオン酸アミル、アニソール、ベンゼン、酢酸ブチル、シクロヘキサン、エチレングリコールのジアルキルエーテル、たとえば、ジエチレングリコールジメチルエーテルおよびその誘導体(CELLOSOLVE(登録商標)工業用溶媒として販売)、ジエチレングリコールジベンゾエート、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメトキシベンゼン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピオン酸メチル、炭酸プロピレン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、2−メトキシエチルエーテル、3−プロピレングリコールメチルエーテル、ならびにその混合物が含まれる。
特定の実施形態では、本開示のLC組成物は、少なくとも1つの追加のポリマー材料をさらに含み得る。本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用し得る追加のポリマー材料の適切な例には、たとえば、米国特許第5,962,617号および米国特許第5,658,501号の第15段、第28行〜第16段、第17行に開示されている単量体および単量体の混合物から調製したホモポリマーおよびコポリマーが含まれる。たとえば、そのようなポリマー材料は、熱可塑性または熱硬化性のポリマー材料であることができ、透明または光学的に透明であることができ、任意の所要の屈折率を有することができる。そのような開示された単量体およびポリマーの例には、ポリオール(アリルカルボネート)単量体、たとえば、ジエチレングリコールビス(アリルカルボネート)などのアリルジグリコールカルボネート(単量体はPPG Industries,Inc.から商標CR−39の下で販売されている)、たとえばポリウレタンプレポリマーとジアミン硬化剤との反応によって調製される、ポリ尿素−ポリウレタン(ポリ尿素−ウレタン)ポリマー(そのような1つのポリマーの組成物はPPG Industries,Inc.から商標TRIVEXの下で販売されている)、ポリオール(メタ)アクリロイル末端のカルボネート単量体、ジエチレングリコールジメタクリレート単量体、エトキシ化フェノールメタクリレート単量体、ジイソプロペニルベンゼン単量体、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート単量体、エチレングリコールビスメタクリレート単量体、ポリ(エチレングリコール)ビスメタクリレート単量体、ウレタンアクリレート単量体、ポリ(エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ビスフェノールAおよびホスゲンに由来する炭酸結合樹脂などの熱可塑性ポリカーボネート(1つのそのような材料は商標LEXANの下で販売されている)、商標MYLARの下で販売されている材料などのポリエステル、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリビニルブチラール、商標PLEXIGLASの下で販売されている材料などのポリ(メチルメタクリレート)、ならびに、多官能性イソシアネートを、ホモ重合させた、またはポリチオール、ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネートおよび任意選択でエチレン不飽和単量体もしくはハロゲン化芳香族含有ビニル単量体と共重合および/もしくは三元重合させたポリチオールまたはポリエピスルフィド単量体と反応させることによって調製したポリマーが含まれる。また、たとえば、ブロックコポリマーまたは相互侵入網目生成物を形成するための、そのような単量体のコポリマーならびに記載したポリマーおよびコポリマーと他のポリマーとの混合物も企図される。
具体的な一実施形態によれば、追加のポリマー材料は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ(C1〜C12)アルキルメタクリレート、ポリオキシ(アルキレンメタクリレート)、ポリ(アルコキシル化フェノールメタクリレート)、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ((メタ)アクリルアミド)、ポリ(ジメチルアクリルアミド)、ポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ((メタ)アクリル酸)、熱可塑性ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリスチレン、ポリ(αメチルスチレン)、コポリ(スチレン−メチルメタクリレート)、コポリ(スチレン−アクリロニトリル)、ポリビニルブチラールならびにポリオール(アリルカルボネート)単量体、一官能性アクリレート単量体、一官能性メタクリレート単量体、多官能性アクリレート単量体、多官能性メタクリレート単量体、ジエチレングリコールジメタクリレート単量体、ジイソプロペニルベンゼン単量体、アルコキシル化多価アルコール単量体およびジアリリデンペンタエリスリトール単量体からなる群のメンバーのポリマーから選択される。
別の具体的な実施形態によれば、少なくとも1つの追加のポリマー材料は、アクリレート、メタクリレート、メチルメタクリレート、エチレングリコールビスメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、酢酸ビニル、ビニルブチラール、ウレタン、チオウレタン、ジエチレングリコールビス(アリルカルボネート)、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジイソプロペニルベンゼン、およびエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートから選択される単量体のホモポリマーまたはコポリマーであり得る。
本開示のさらに他の実施形態は、光学素子を提供する。光学素子は、基材および基材の少なくとも一部分上の少なくとも部分的な層を含む。本明細書中で使用する用語「層」には、硬化し得る層、コーティング、およびフィルムが含まれる。これらの実施形態によれば、少なくとも部分的な層は、式I、II、III、IV、V、VIによる構造を有するものまたはその混合物などの、本開示の様々な実施形態に従って記載したメソゲン含有化合物を含む。他の実施形態では、部分的な層は、本明細書中に記載の様々な実施形態によるLC組成物を含み得る。本明細書中で使用する用語「光学的」とは、光および/または視覚に付随するまたは関連することを意味する。たとえば、様々な実施形態によれば、光学素子または装置は、眼の要素および装置、ディスプレイ要素および装置、窓、鏡、ならびにアクティブおよびパッシブの液晶セルの要素および装置から選択することができる。
本明細書中で使用する用語「液晶セル」とは、秩序化されることができる液晶材料を含有する構造をいう。アクティブ液晶セルとは、電場または磁場などの外力を施用することによって、液晶材料が秩序および無秩序状態の間または2つの秩序状態の間を切り替わることができるセルである。パッシブ液晶セルとは、液晶材料が秩序状態を維持するセルである。アクティブ液晶セルの要素または装置の一例は、液晶ディスプレイである。
本明細書中で使用する用語「眼の」とは、眼および視覚に付随するまたは関連することを意味する。眼の要素の例には、分割または非分割の多焦点レンズ(二焦点レンズ、三焦点レンズおよび累進多焦点レンズなど)のいずれかであり得る単焦点または多焦点レンズを含めた矯正および非矯正レンズ、ならびに、コンタクトレンズ、眼内レンズ、拡大レンズ、および保護レンズまたはバイザーを含めた、視覚を矯正、保護、または増強する(美容上もしくは他の様式で)ために使用する他の要素が含まれ、また、部分的に形成されたレンズおよびレンズブランクも含まれ得る。本明細書中で使用する用語「ディスプレイ」とは、可視または機械で読取り可能な、単語、数、記号、デザインまたは図面の情報の提示を意味する。ディスプレイ要素および装置の例には、スクリーン、モニタ、ならびにセキュリティマークおよび認証マークを含めたセキュリティ要素が含まれる。本明細書中で使用する用語「窓」とは、それを通る照射線の透過を可能にするように適合した開口部を意味する。窓の例には、自動車および航空機の透明度、フィルター、シャッター、ならびに光スイッチが含まれる。本明細書中で使用する用語「鏡」とは、入射光の大部分を鏡面反射する表面を意味する。
光学素子の具体的な実施形態によれば、少なくとも部分的な層、たとえば硬化コーティング層は、フォトクロミック化合物、二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および/または1つまたは複数の添加剤のうちの少なくとも1つをさらに含み得る。1つまたは複数の添加剤は、液晶、液晶特性制御添加剤、非線形光学材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レべリング剤、フリーラジカル捕捉剤、および/または接着促進剤から選択され得る。眼の要素の様々な実施形態における使用に適したフォトクロミック化合物、二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および添加剤の具体的な例は、本開示中の他の箇所に詳述されている。
二色性化合物は、平面偏光の2つの直交する構成成分のうちの1つを優先的に吸収することができるが、一般に、正味の直線偏光効果を達成するために二色性化合物の分子を適切に配置または配列することが必要である。同様に、一般に、正味の直線偏光効果を達成するために、二色性またはフォトクロミック二色性化合物の分子を適切に配置または配列することが必要である。すなわち、一般に、活性状態にある二色性またはフォトクロミック二色性化合物の分子の長軸が一般に互いに平行であるように、二色性またはフォトクロミック二色性化合物の分子を整列させることが必要である。したがって、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、少なくとも1つの二色性またはフォトクロミック二色性化合物は、少なくとも部分的に整列している。さらに、二色性またはフォトクロミック二色性化合物の活性状態が材料の二色性状態に対応する場合、少なくとも1つの二色性またはフォトクロミック二色性化合物は、活性状態にある二色性またはフォトクロミック二色性化合物の分子の長軸が整列しているように、少なくとも部分的に整列していることができる。本明細書中で使用する用語「整列」とは、別の物質、化合物または構造との相互作用によって適切な配置または位置にすることを意味する。
特定の実施形態では、二色性化合物および/もしくはフォトクロミック二色性化合物または他の異方性材料(本明細書中に記載のメソゲン含有化合物の特定の実施形態など)は、少なくとも部分的に整列していてよい。二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物または他の異方性材料を含むものなどの、組成物の少なくとも部分的な整列は、組成物の少なくとも一部分を磁場に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を剪断力に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を電場に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を平面偏光された紫外線に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を赤外線に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を乾燥させること、組成物の少なくとも一部分をエッチングすること、組成物の少なくとも一部分を擦ること、および組成物の少なくとも一部分を、少なくとも部分的に秩序化された整列媒体などの別の構造または材料と整列させることのうちの少なくとも1つによってもたらし得る。また、二色性化合物および/もしくはフォトクロミック二色性化合物または他の異方性材料(本明細書中に記載のメソゲン含有化合物の特定の実施形態など)を定方向の表面と整列させることも可能である。すなわち、液晶分子を、たとえば、擦る、溝を掘る、または光整列方法によって配向された表面に塗布し、続いて、液晶分子のそれぞれの長軸が表面の配向の一般的な方向に一般に平行な配向をとるように整列させることができる。本明細書中に開示する様々な実施形態による整列媒体としての使用に適した液晶材料の例には、メソゲン含有化合物またはその残基、液晶ポリマー、液晶プレポリマー、液晶単量体、および液晶メソゲンが含まれる。本明細書中で使用する用語「プレポリマー」とは、部分的に重合した材料を意味する。
たとえば、光学素子が、フォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物を含む硬化層を含む実施形態によれば、コーティングは、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、さらに熱エネルギーに応答して第1の状態に戻ることができるように適合させ得る。他の実施形態では、コーティングは、第1の状態および第2の状態のうちの少なくとも1つ中の少なくとも透過線を直線偏光するように適合させ得る。特定の実施形態では、コーティングは、第1の状態および第2の状態の両方中の少なくとも透過線を直線偏光し得る。
上述のように、一実施形態は、部分的に、基材の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分と接続した、第1の状態および第2の状態を有する少なくとも部分的な層またはコーティングを含む光学素子を提供する。本明細書中で使用する用語「コーティング」とは、流動性組成物に由来する支持フィルムを意味し、これは均一の厚さを有しても有さなくてもよく、ポリマーシートは具体的に排除される。層またはコーティングは、光学素子の表面に塗布した後に硬化させて、硬化層またはコーティングを形成し得る。本明細書中で使用する用語「シート」とは、一般に均一の厚さを有し、自立が可能な、事前に形成したフィルムを意味する。さらに、本明細書中で使用する用語「と接続した」とは、その少なくとも1つが物体と直接接触している1つまたは複数の他の構造または材料を介した、物体との直接接触または物体との間接接触を意味する。したがって、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、少なくとも部分的なコーティングは、基材の少なくとも一部分と直接接触していることができるか、または、1つもしくは複数の他の構造もしくは材料を介して基材の少なくとも一部分と間接接触していることができる。たとえば、少なくとも部分的なコーティングは、その少なくとも1つが基材の少なくとも一部分と直接接触している1つまたは複数の他の少なくとも部分的なコーティング、ポリマーシートまたはその組合せと、接触していることができる。
特定の実施形態によれば、少なくとも部分的な層は、少なくとも部分的に整列していてよい。少なくとも部分的な層を少なくとも部分的に整列させるための適切な方法には、組成物の少なくとも一部分を磁場に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を剪断力に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を電場に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を平面偏光された紫外線に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を赤外線に曝すこと、組成物の少なくとも一部分を乾燥させること、組成物の少なくとも一部分をエッチングすること、組成物の少なくとも一部分を擦ること、および組成物の少なくとも一部分を、少なくとも部分的に秩序化された整列媒体などの別の構造または材料と整列させることのうちの少なくとも1つが含まれる。層の適切な整列方法は、米国特許第7,097,303号の第27段、第17行〜第28段、第45行にさらに詳述されている。
光学素子の特定の実施形態によれば、少なくとも部分的な層、たとえば硬化層またはコーティングは、フォトクロミック化合物、少なくとも部分的に整列している二色性化合物、少なくとも部分的に整列しているフォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および1つまたは複数の添加剤のうちの少なくとも1つをさらに含み得る。1つまたは複数の添加剤には、液晶、液晶特性制御添加剤、NLO材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レべリング剤、フリーラジカル捕捉剤、カップリング剤、偏向制御添加剤および接着促進剤が含まれ得る。これらの化合物、材料、および添加剤の適切な例は、本明細書中の他の箇所にさらに詳述されており、たとえば、本開示のLC組成物に関して記載したものである。
本明細書中に記載の光学素子の特定の実施形態によれば、少なくとも部分的な層は、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の状態に戻るように適合させ得る。たとえば、少なくとも部分的な層がフォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物を含む実施形態では、少なくとも部分的な層は、少なくとも光線照射に応答して第1の無色または透明状態から第2の有色状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の透明状態に戻るように適合させ得る。他の実施形態では、少なくとも部分的な層は、第1の状態および第2の状態のうちの少なくとも1つ中の少なくとも透過線を直線偏光するように適合させ得る。たとえば、二色性化合物またはフォトクロミック二色性化合物を含む特定の実施形態では、少なくとも部分的な層は直線偏光された照射線を透過し得る。
本開示の光学素子の具体的な実施形態によれば、少なくとも部分的な層は、本明細書中に記載の1つまたは複数のメソゲン含有化合物を含むポリマーまたはコポリマーを含み得る。メソゲン含有化合物を含むポリマーまたはコポリマーを含む少なくとも部分的な層は、硬化した少なくとも部分的な層であり得る。他の実施形態では、少なくとも部分的な層は液晶相を含み得る。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相、キラルネマチック相、またはディスコチック相であり得る。
別の実施形態によれば、本開示は、基材および基材の表面の少なくとも一部分上の少なくとも部分的な層を含む、眼の要素を提供する。少なくとも部分的な層は、二色性化合物、フォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物のうちの少なくとも1つ、1つまたは複数の添加剤、0ニュートン/mm2〜150ニュートン/mm2(特定の実施形態では50ニュートン/mm2〜150ニュートン/mm2)の範囲のフィッシャー微小硬度を有する第1のポリマー、および本明細書中に記載の式I、II、III、IV、V、またはVIのうちの任意のものによって著される液晶化合物を含み得る。具体的な実施形態によれば、二色性化合物および/またはフォトクロミック二色性化合物は、少なくとも部分的に整列していてよい。他の実施形態では、液晶化合物は、少なくとも部分的に整列していてよい。添加剤は、液晶、液晶特性制御添加剤、NLO材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レべリング剤、フリーラジカル捕捉剤、カップリング剤、偏向制御添加剤、および接着促進剤から選択され得る。適切な二色性化合物、フォトクロミック化合物、フォトクロミック二色性化合物および添加剤は、たとえば本開示の液晶組成物および光学素子を記載した際に、本明細書中に詳述されている。
用語「状態」を修飾するために本明細書中で使用する用語「第1」および「第2」とは、任意の特定の順番または時間順序をいうことを意図するのではなく、2つの異なる条件または特性をいう。たとえば、コーティングの第1の状態および第2の状態は、可視および/またはUV照射線の吸収または直線偏光などの少なくとも1つの光学特性に関して異なり得る。本明細書中に記載の眼の要素の特定の実施形態によれば、少なくとも部分的な層は、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の状態に戻るように適合させ得る。たとえば、少なくとも部分的な層がフォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物を含む実施形態では、少なくとも部分的な層は、少なくとも光線照射に応答して第1の無色または透明状態から第2の有色状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して第1の透明状態に戻るように適合させ得る。あるいは、少なくとも部分的なコーティングは、第1の状態において第1の色および第2の状態において第2の色を有するように適合させることができる。他の実施形態では、少なくとも部分的な層は、第1の状態および第2の状態のうちの少なくとも1つ中の少なくとも透過線を直線偏光するように適合させ得る。たとえば、二色性化合物またはフォトクロミック二色性化合物を含む特定の実施形態では、少なくとも部分的な層は直線偏光された照射線を透過し得る。他の実施形態では、少なくとも部分的な層は液晶相を含み得る。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相、キラルネマチック相、またはディスコチック相であり得る。さらに他の実施形態によれば、第1の状態および第2の状態を有する少なくとも部分的なコーティングは、第1の状態において第1の吸収スペクトルを有し、第2の状態において第2の吸収スペクトルを有し、第1および第2の状態の両方において直線偏光するように、適合させることができる。
本開示のさらに他の実施形態は、液晶セルを提供する。これらの実施形態によれば、液晶セルは、第1の表面を有する第1の基材、第2の表面を有する第2の基材、および本明細書中に記載の式I、II、III、IV、V、またはVIのうちの任意のものによって表されるメソゲン含有化合物を含み得る。さらに液晶セルに関して、第2の基材の第2の表面は、領域を定義するために、第1の基材の第1の表面とは反対かつ間隔があってよい。メソゲン含有化合物は、第1の基材と第2の基材の間の領域に配置され得る。あるいは、メソゲン含有化合物は、第1の基材の第1の表面、第2の基材の第2の表面のうちの少なくとも1つ、または第1および第2の表面の両方上の少なくとも部分的な層内に取り込まれ得る。液晶セルは、たとえば、スクリーン、モニタ、またはセキュリティ要素を含めたディスプレイ要素として利用し得る。
特定の実施形態によれば、液晶セルは、フォトクロミック化合物、二色性化合物またはフォトクロミック二色性化合物のうちの少なくとも1つをさらに含み得る。適切なフォトクロミック化合物、二色性化合物またはフォトクロミック二色性化合物は、本開示の液晶組成物および光学素子を記載した際に、本明細書中に詳述されている。他の実施形態では、液晶セルは、第1の基材および第2の基材のうちの少なくとも1つの表面の少なくとも一部分、たとえば第1の表面および/または第2の表面と接続した、少なくとも部分的な層をさらに含み得る。少なくとも部分的な層は、直線偏光層、円偏光層、楕円偏光層、フォトクロミック層、反射層、有色層、抑制剤層、および広視角層であり得る。
特定の実施形態によれば、液晶セルは画素化したセルであり得る。本明細書中で使用する用語「画素化した」とは、ディスプレイ要素または液晶セルなどの物品を、複数の個々の画素、すなわち、ディスプレイ、画像またはセル内の特定の位置を占有する単一の点へと分解し得ることを意味する。特定の実施形態では、液晶セルは、複数の領域または区画(すなわち画素)を含む、画素化した(pixilated)セルであり得る。色、偏光などの個々の画素の特徴は、ディスプレイ要素、液晶、または物品中の他の画素と相対的に制御し得る。
さらに他の実施形態によれば、本開示は、本明細書中に記載の式I、II、III、IV、V、またはVIのうちの任意のものによって表されるメソゲン含有化合物を含む組成物を含む製品を提供する。具体的な製品には、成形品、組立品および注型品が含まれる。
したがって、本開示は、本明細書中に記載されているものなどの、液晶組成物、光学素子、眼の要素、液晶セルおよび製品を形成する方法も提供する。
たとえば、一実施形態によれば、本開示は、眼の要素を含めた光学素子を形成する方法を提供する。この方法は、液晶組成物を形成するステップと、基材の少なくとも一部分を液晶組成物でコーティングするステップと、コーティング層中の液晶組成物の少なくとも一部分を少なくとも部分的に整列させるステップと、液晶コーティング層を硬化させるステップとを含む。液晶組成物は本明細書中に記載されているものであり得る。たとえば、一実施形態では、液晶は、少なくとも1つのメソゲン含有組成物、少なくとも1つのフォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物、および少なくとも1つの添加剤を含み得る。メソゲン含有組成物は、本明細書中に記載の式I、II、III、IV、V、またはVIのうちの任意のものによって表され得る。少なくとも1つのフォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物、および少なくとも1つの添加剤は、本明細書中に記載されているものである。
コーティング中の液晶組成物の少なくとも一部分を少なくとも部分的に整列させる方法は、本明細書中および米国特許第7,097,303号の第27段、第17行〜第28段、第45行に記載されている。
液晶コーティング層を硬化させることには、液晶組成物を少なくとも部分的に重合することが含まれ得る。液晶組成物を少なくとも部分的に重合する方法には、液晶組成物のうちの少なくとも一部分を、熱エネルギー(たとえば熱開始剤を活性化させるため)、触媒または開始剤を用いてまたは用いずに重合可能な構成成分の重合反応または架橋結合を開始させるための、赤外線、紫外線、可視光線、γ線、マイクロ波、電子線またはその組合せのうちの少なくとも1つに曝すことが含まれる。所望または所要する場合は、これに次いで加熱ステップを行なうことができる。特定の実施形態によれば、液晶コーティング層は、特定の硬さまで硬化させ得る。たとえば、特定の実施形態では、液晶コーティング層は、0〜150ニュートン/mm2の範囲のフィッシャー微小硬度を有し、良好なフォトクロミックおよび/または二色性の応答特徴も示すように硬化させ得る。別の実施形態では、液晶組成物は、60ニュートン/mm2未満、たとえば0〜59.9ニュートン/mm2、あるいは5〜25N/mm2のフィッシャー微小硬度まで硬化させ得る。さらに他の実施形態では、液晶コーティング層は、150N/mm2〜250N/mm2、あるいは150N/mm2〜200N/mm2の範囲のフィッシャー微小硬度を有するように硬化させ得る。
具体的な実施形態によれば、少なくとも1つの添加剤は、液晶組成物の液晶透明温度の調節、液晶組成物の粘度の低下、液晶組成物のネマチック相の相温度の拡幅、液晶組成物の相の安定化または液晶組成物の傾斜の制御など、液晶組成物の特性に影響を与えるように適合させ得る。
本明細書中に記載の液晶組成物を含む層などの少なくとも部分的な層を含む眼の要素などの光学素子を、基材の表面の少なくとも一部分上に形成するための具体的な方法は、米国特許第7,342,112号の第83段、第16行〜第84段、第10行に詳述されている。これらの開示された方法には、フォトクロミック化合物、二色性化合物、またはフォトクロミック二色性化合物のうちの少なくとも1つも含まれ得る光学素子および眼の要素などの物品を、膨潤、コーティング、オーバーモールディング、スピンコーティング、スプレーコーティング、スプレーおよびスピンコーティング、カーテンコーティング、流動コーティング、浸漬コーティング、注入モールディング、鋳込み、ロールコーティング、およびワイヤーコーティングなどの、当分野で公知の様々な方法によって形成する方法が含まれる。
一般に、本明細書中に開示する様々な実施形態と併せた使用に適した基材には、有機物質から形成された基材、無機物質、またはその組合せ(たとえば複合材料)が含まれる。本明細書中に開示する様々な実施形態に従って使用することができる基材の例を以下に詳述する。
本明細書中に開示する基材を形成するために使用し得る有機物質の具体的な例には、上記詳述したもの、たとえば、米国特許第5,962,617号および米国特許第5,658,501号の第15段、第28行〜第16段、第17行に開示されている単量体および単量体の混合物から調製したホモポリマーおよびコポリマーなどの、ポリマー材料が含まれる。たとえば、そのようなポリマー材料は、熱可塑性または熱硬化性のポリマー材料であることができ、透明または光学的に透明であることができ、任意の所要の屈折率を有することができる。そのような開示された単量体およびポリマーの例には、ポリオール(アリルカルボネート)単量体、たとえば、ジエチレングリコールビス(アリルカルボネート)などのアリルジグリコールカルボネート(単量体はPPG Industries,Inc.から商標CR−39の下で販売されている)、たとえばポリウレタンプレポリマーとジアミン硬化剤との反応によって調製される、ポリ尿素−ポリウレタン(ポリ尿素−ウレタン)ポリマー(そのような1つのポリマーの組成物はPPG Industries,Inc.から商標TRIVEXの下で販売されている)、ポリオール(メタ)アクリロイル末端のカルボネート単量体、ジエチレングリコールジメタクリレート単量体、エトキシ化フェノールメタクリレート単量体、ジイソプロペニルベンゼン単量体、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート単量体、エチレングリコールビスメタクリレート単量体、ポリ(エチレングリコール)ビスメタクリレート単量体、ウレタンアクリレート単量体、ポリ(エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ビスフェノールAおよびホスゲンに由来する炭酸結合樹脂などの熱可塑性ポリカーボネート(1つのそのような材料は商標LEXANの下で販売されている)、商標MYLARの下で販売されている材料などのポリエステル、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリビニルブチラール、商標PLEXIGLASの下で販売されている材料などのポリ(メチルメタクリレート)、ならびに、多官能性イソシアネートを、ホモ重合させた、またはポリチオール、ポリイソシアネート、ポリイソチオシアネートおよび任意選択でエチレン不飽和単量体もしくはハロゲン化芳香族含有ビニル単量体と共重合および/もしくは三元重合させたポリチオールまたはポリエピスルフィド単量体と反応させることによって調製したポリマーが含まれる。また、たとえば、ブロックコポリマーまたは相互侵入網目生成物を形成するための、そのような単量体のコポリマーならびに記載したポリマーおよびコポリマーと他のポリマーとの混合物も企図される。
本明細書中、本明細書中に開示する様々な実施形態によれば、基材は眼の基材であることができる。本明細書中で使用する用語「眼の基材」とは、レンズ、部分的に形成されたレンズ、およびレンズブランクを意味する。本明細書中に開示する様々な実施形態による眼の基材を形成するための使用に適した有機物質の例には、眼の基材、たとえば、眼のレンズなどの光学的用途のための光学的に透明な鋳込みを調製するために使用する有機光学樹脂として有用な、当分野で認識されているポリマーが含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による基材を形成するための使用に適した有機物質の他の例には、不透明または半透明のポリマー材料、天然および合成の織物、ならびに紙および木などのセルロース材料を含めた、合成および天然の有機物質がどちらも含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による基材を形成するための使用に適した有機物質の例には、ガラス、鉱物、セラミック、および金属が含まれる。たとえば、一実施形態では、基材はガラスを含むことができる。他の実施形態では、基材は、反射表面、たとえば、磨きセラミック基材、金属基材、または鉱物基材を有することができる。他の実施形態では、反射コーティングまたは層を無機または有機基材の表面上に堆積または他の様式で施用して、それを反射させるまたはその反射性を増強させることができる。
さらに、本明細書中に開示する特定の実施形態によれば、基材は、その外部表面上に「硬いコーティング」などの摩耗耐性コーティング等の保護コーティングを有し得る。たとえば、市販の熱可塑性ポリカーボネートの眼のレンズ基材は、その表面が容易に引っ掻かれる、摩耗するまたは擦れる傾向にあるため、多くの場合、摩耗耐性コーティングがその外部表面上に既に塗布されて販売されている。そのようなレンズ基材の一例は、GENTEX(商標)ポリカーボネートレンズ(Gentex Opticsから入手可能)である。したがって、本明細書中で使用する用語「基材」には、その表面上に摩耗耐性コーティングなどの保護コーティングを有する基材が含まれる。
さらに、本明細書中に開示する様々な実施形態による基材は、無色、有色、直線偏光、円偏光、楕円偏光、フォトクロミック、または有色フォトクロミック基材であることができる。基材に関して本明細書中で使用する用語「無色」とは、着色添加物(慣用の色素など)を本質的に含まず、光線照射に応答して顕著に変動しない可視光線の吸収スペクトルを有する基材を意味する。さらに、基材に関して、用語「有色」とは、着色添加物(慣用の色素など)および光線照射に応答して顕著に変動しない可視光線の吸収スペクトルを有する基材を意味する。
基材に関して本明細書中で使用する用語「直線偏光」とは、照射線を直線偏光すること(すなわち、光波の電気ベクトルの振動を一方向に限定すること)に適合している基材をいう。基材に関して本明細書中で使用する用語「円偏光」とは、照射線を円偏光することに適合している基材をいう。基材に関して本明細書中で使用する用語「楕円偏光」とは、照射線を楕円偏光することに適合している基材をいう。さらに、基材に関して本明細書中で使用する用語「有色フォトクロミック」とは、着色添加物およびフォトクロミック材料を含有し、少なくとも光線照射に応答して変動する可視光線の吸収スペクトルを有する基材を意味する。したがって、たとえば、有色フォトクロミック基材は、光線照射に曝された際に、着色料の第1の色特徴およびフォトクロミック材料の着色料の組合せの第2の色特徴を有することができる。
本明細書中に記載のように、特定の実施形態では、光学素子はセキュリティ要素であり得る。セキュリティ要素の例には、アクセスカードおよびパス、たとえば、チケット、バッジ、身分証明書または会員カード、デビットカードなど、譲渡可能証券および譲渡不能証券、たとえば、手形、小切手、債券、紙幣、預金証明書、株券など、公文書、たとえば、通貨、免許、身分証明書、福祉カード、ビザ、パスポート、公式証明書、証書など、消費財、たとえば、ソフトウェア、コンパクトディスク(「CD」)、デジタルビデオディスク(「DVD」)、家庭用器具、家電、スポーツ用品、車など、クレジットカード、ならびに商品タグ、ラベルおよび包装等の、基材の少なくとも一部分に接続されたセキュリティマークおよび認証マークが含まれる。
しかし、本明細書中、この実施形態によれば、セキュリティ要素は、透明基材および反射基材から選択される基材の少なくとも一部分と接続させることができる。あるいは、反射基材が必要な特定の実施形態によれば、基材が意図する用途に反射または十分に反射されない場合は、反射材料を最初に基材の少なくとも一部分に塗布した後、それにセキュリティマークを施用する。たとえば、反射アルミニウムコーティングを基材の少なくとも一部分に塗布した後、それ上にセキュリティ要素を形成することができる。さらに、セキュリティ要素は、無色基材、有色基材、フォトクロミック基材、有色フォトクロミック基材、直線偏光、円偏光基材、および楕円偏光基材から選択される基材の少なくとも一部分と接続させることができる。
さらに、前述の実施形態によるセキュリティ要素は、1つまたは複数の他のコーティングまたはシートをさらに含んで、米国特許第6,641,874号に記載の視角依存性の特徴を有する多層反射セキュリティ要素を形成することができる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による光学素子は、光学素子の基材と接続した様々なコーティングのうちの任意のものの結合、接着、または湿潤を促進することができる、少なくとも1つの追加の少なくとも部分的なコーティングをさらに含むことができる。たとえば、一実施形態によれば、光学素子は、第1の状態および第2の状態を有する少なくとも部分的なコーティングと基材の一部分との間に少なくとも部分的な下地コーティングを含むことができる。さらに、本明細書中に開示する一部の実施形態では、下地コーティングは、コーティング成分と要素または基材の表面およびその逆のバリヤーコーティングとして役割を果たすことができる。
本明細書中に開示する様々な実施形態と併せて使用することができる下地コーティングの例には、カップリング剤を含むコーティング、カップリング剤の少なくとも部分的な加水分解物、およびその混合物が含まれる。本明細書中で使用する「カップリング剤」とは、少なくとも1つの表面上の基と反応、結合および/または会合することができる少なくとも1つの基を有する材料を意味する。一実施形態では、カップリング剤は、類似または似ていない表面であることができる少なくとも2つの表面の境界において、分子橋として役割を果たすことができる。別の実施形態では、カップリング剤は、単量体、オリゴマー、プレポリマーおよび/またはポリマーであることができる。そのような材料には、シラン、チタネート、ジルコネート、アルミネート、ジルコニウムアルミネート、その加水分解物およびその混合物などの有機金属が含まれる。本明細書中で使用する語句「カップリング剤の少なくとも部分的な加水分解物」とは、カップリング剤上の加水分解基の少なくとも一部からすべてが加水分解されることを意味する。カップリング剤および/またはカップリング剤の加水分解物に加えて、下地コーティングは、他の接着増強成分を含むことができる。たとえば、下地コーティングは、接着を増強する量のエポキシ含有材料をさらに含むことができる。接着を増強する量のエポキシ含有材料は、カップリング剤含有コーティング組成物に加えた場合に、エポキシ含有材料を本質的に含まないカップリング剤含有コーティング組成物と比較して、続いて塗布するコーティングの接着を改善させることができる。本明細書中に開示する様々な実施形態と併せた使用に適した下地コーティングの他の例には、米国特許第6,602,603号および米国特許第6,150,430号に記載されているものが含まれる。
本明細書中に開示する様々な実施形態による光学素子は、慣用のフォトクロミックコーティング、非反射性コーティング、直線偏光コーティング、円偏光コーティング、楕円偏光コーティング、遷移コーティング、下地コーティング(上述のものなど)、および基材の少なくとも一部分と接続した保護コーティングから選択される、少なくとも1つの追加の少なくとも部分的なコーティングをさらに含むことができる。たとえば、少なくとも1つの追加の少なくとも部分的なコーティングは、第1の状態および第2の状態を有する少なくとも部分的なコーティング少なくとも一部分の上、すなわち、上塗りコーティングとして、または少なくとも部分的なコーティングの少なくとも一部分の下、すなわち、下塗りコーティングとしてのものであることができる。それに加えて、またはその代わりに、第1の状態および第2の状態を有する少なくとも部分的なコーティングは、基材の第1の表面の少なくとも一部分と接続させることができ、少なくとも1つの追加の少なくとも部分的なコーティングは、基材の第2の表面の少なくとも一部分と接続させることができ、第1の表面は第2の表面の反対である。
慣用のフォトクロミックコーティングの例には、以下に詳述する慣用のフォトクロミック化合物のうちの任意のものを含むコーティングが含まれる。たとえば、フォトクロミックコーティングは、米国特許第6,187,444号に記載されているものなどのフォトクロミックポリウレタンコーティング、米国特許第4,756,973号、第6,432,544号および第6,506,488号に記載されているものなどのフォトクロミックアミノプラスト樹脂コーティング、米国特許第4,556,605号に記載されているものなどのフォトクロミックポリシランコーティング、米国特許第6,602,603号、第6,150,430号および第6,025,026号、WIPO公開WO01/02449号に記載されているものなどのフォトクロミックポリ(メタ)アクリレートコーティング、米国特許第6,436,525号に記載されているものなどのポリ酸無水物フォトクロミックコーティング、米国特許第6,060,001号に記載されているものなどのフォトクロミックポリアクリルアミドコーティング、米国特許第4,756,973号および第6,268,055号に記載されているものなどのフォトクロミックエポキシ樹脂コーティング、ならびに米国特許第6,531,076号に記載されているものなどのフォトクロミックポリ(尿素−ウレタン)コーティングであることができる。
直線偏光コーティングの例には、上述のものなどの慣用の二色性化合物を含むコーティングが含まれる。
本明細書中で使用する用語「遷移コーティング」とは、2つのコーティング間の特性の勾配の作成を支援するコーティングを意味する。たとえば、遷移コーティングは、比較的硬いコーティングと比較的軟らかいコーティングの間の硬さの勾配の作成を支援することができる。遷移コーティングの例には、照射硬化アクリレート系の薄膜が含まれる。
保護コーティングの例には、有機シランを含む摩耗耐性コーティング、照射硬化アクリレート系の薄膜を含む摩耗耐性コーティング、シリカ、チタニアおよび/またはジルコニアなどの無機物質に基づく摩耗耐性コーティング、紫外光硬化性の種類の有機摩耗耐性コーティング、酸素バリヤーコーティング、UV遮蔽コーティング、ならびにその組合せが含まれる。たとえば、一実施形態によれば、保護コーティングは、照射硬化アクリレート系の薄膜の第1のコーティングおよび有機シランを含む第2のコーティングを含むことができる。市販の保護コーティング製品の例には、それぞれSDC Coatings,Inc.およびPPG Industries,Inc.から入手可能なSILVUE(登録商標)124およびHI−GARD(登録商標)コーティングが含まれる。
具体的な実施形態によれば、本開示は、表1に開示する以下の構造を有するメソゲン含有化合物を提供する。
実施例1〜3は、本発明の物質の調製を記載する。実施例4は、実施例1〜3の融点および液晶相転移温度を測定するために使用した方法を記載する。
実施例および図に記載した化合物には以下の略記を使用した:
Al(OiPr)3 − アルミニウムトリイソプロピレート
DHP − 3,4−ジヒドロ−2H−ピラン
DCC − ジシクロヘキシルカルボジイミド
DIAD − アゾジカルボン酸ジイソプロピル
DMAP − 4−ジメチルアミノピリジン
PPh3 − トリフェニルホスフィン
PPTS − p−トルエンスルホン酸ピリジン
NMP − N−メチルピロリドン
NMR − プロトン核磁気共鳴分光法
TBD − 1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン
THF − テトラヒドロフラン。
Al(OiPr)3 − アルミニウムトリイソプロピレート
DHP − 3,4−ジヒドロ−2H−ピラン
DCC − ジシクロヘキシルカルボジイミド
DIAD − アゾジカルボン酸ジイソプロピル
DMAP − 4−ジメチルアミノピリジン
PPh3 − トリフェニルホスフィン
PPTS − p−トルエンスルホン酸ピリジン
NMP − N−メチルピロリドン
NMR − プロトン核磁気共鳴分光法
TBD − 1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン
THF − テトラヒドロフラン。
(実施例1)
ステップ1
反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸(20g)、3−クロロ−1−プロパノール(34g)、N−メチルピロリドン(NMP)(200mL)および炭酸カリウム(50g)を加え、混合物を110℃で4時間、激しく攪拌した。得られた混合物を、1/1の体積比の酢酸エチル/ヘキサン(1L)および水(500mL)を使用して抽出した。分離した有機層を水で数回洗浄して、NMPを除去し、次に硫酸マグネシウムで乾燥させた。濃縮した後、回収された油(40g)を、次のステップで直接使用した。
ステップ1
反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸(20g)、3−クロロ−1−プロパノール(34g)、N−メチルピロリドン(NMP)(200mL)および炭酸カリウム(50g)を加え、混合物を110℃で4時間、激しく攪拌した。得られた混合物を、1/1の体積比の酢酸エチル/ヘキサン(1L)および水(500mL)を使用して抽出した。分離した有機層を水で数回洗浄して、NMPを除去し、次に硫酸マグネシウムで乾燥させた。濃縮した後、回収された油(40g)を、次のステップで直接使用した。
ステップ2
反応フラスコに、ステップ1の生成物(40g)、無水コハク酸(40g)、DMAP(0.5g)およびTHF(200mL)を加え、得られた混合物を4時間還流させた。酢酸エチル(1L)および水(1L)を使用して抽出を行なった。有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。得られた生成物を、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(8/2体積/体積(v/v))の混合物を使用して精製した。透明油(36.6g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−(3−((4−(3−((3−カルボキシプロパノイル)オキシ)プロポキシ)ベンゾイル)オキシ)プロポキシ)−4−オキソブタン酸に一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ1の生成物(40g)、無水コハク酸(40g)、DMAP(0.5g)およびTHF(200mL)を加え、得られた混合物を4時間還流させた。酢酸エチル(1L)および水(1L)を使用して抽出を行なった。有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。得られた生成物を、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(8/2体積/体積(v/v))の混合物を使用して精製した。透明油(36.6g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−(3−((4−(3−((3−カルボキシプロパノイル)オキシ)プロポキシ)ベンゾイル)オキシ)プロポキシ)−4−オキソブタン酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ3
反応フラスコに、6−クロロ−1−ヘキサノール(51g)、塩化メチレン(200mL)およびp−トルエンスルホン酸モノヒドリド(0.5g)を加えた。混合物を室温で攪拌した。DHP(33.5g)を、20分間隔で滴下漏斗を介して加えた。得られた混合物を室温で1時間攪拌し、次に濃縮した。回収された透明油(79g)を、次のステップで直接使用した。
反応フラスコに、6−クロロ−1−ヘキサノール(51g)、塩化メチレン(200mL)およびp−トルエンスルホン酸モノヒドリド(0.5g)を加えた。混合物を室温で攪拌した。DHP(33.5g)を、20分間隔で滴下漏斗を介して加えた。得られた混合物を室温で1時間攪拌し、次に濃縮した。回収された透明油(79g)を、次のステップで直接使用した。
ステップ4
ステップ3の生成物(78.2g)を入れた反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸エチル(65g)、炭酸カリウム(147g)およびNMP(700ml)を加えた。混合物を120℃で6時間攪拌し、次に水1.5Lに注いだ。混合物をヘキサン(1.5L)で抽出した。分離した有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。回収された透明油(126.7g)を、次のステップで直接使用した。
ステップ3の生成物(78.2g)を入れた反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸エチル(65g)、炭酸カリウム(147g)およびNMP(700ml)を加えた。混合物を120℃で6時間攪拌し、次に水1.5Lに注いだ。混合物をヘキサン(1.5L)で抽出した。分離した有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。回収された透明油(126.7g)を、次のステップで直接使用した。
ステップ5
ステップ4の生成物(126.7g)を入れた反応フラスコに、水酸化ナトリウム水溶液(溶液の総重量に対して50重量パーセントの溶液64g)、メタノール(300ml)および水(200ml)を加えた。混合物を2時間還流させ、ロータリーエバポレーターを使用してメタノールの大部分を除去した。水(1.5L)を得られた混合物に加えると、透明溶液が得られた。溶液のpHを、3MのHCl(約270mLを使用した)をゆっくり加えることによって約7に調節した。多量の望ましくない沈殿物が形成された。得られた混合物を酢酸エチルで2回(各回500mL)抽出した。分離した有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、固体が形成され始めるまで濃縮した。ヘキサン(1L)を加えて、生成物をさらに結晶化させた。得られた結晶を濾過によって収集し、真空オーブン内で乾燥させた。白色結晶が生成物(89.7g)として得られた。NMRにより、生成物は、4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ4の生成物(126.7g)を入れた反応フラスコに、水酸化ナトリウム水溶液(溶液の総重量に対して50重量パーセントの溶液64g)、メタノール(300ml)および水(200ml)を加えた。混合物を2時間還流させ、ロータリーエバポレーターを使用してメタノールの大部分を除去した。水(1.5L)を得られた混合物に加えると、透明溶液が得られた。溶液のpHを、3MのHCl(約270mLを使用した)をゆっくり加えることによって約7に調節した。多量の望ましくない沈殿物が形成された。得られた混合物を酢酸エチルで2回(各回500mL)抽出した。分離した有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、固体が形成され始めるまで濃縮した。ヘキサン(1L)を加えて、生成物をさらに結晶化させた。得られた結晶を濾過によって収集し、真空オーブン内で乾燥させた。白色結晶が生成物(89.7g)として得られた。NMRにより、生成物は、4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ6
反応フラスコに、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール(4.78g)、ステップ5の4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸(7.068g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(5g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.25g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。混合物を室温で4時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた溶液を濃縮し、エタノール(100ml)、1,2−ジクロロエタン(100ml)およびp−トルエンスルホン酸ピリジニウム(1g)を加えた。得られた混合物を2日間還流させ、次に濃縮した。生成物を、シリカカラム分離によって、塩化メチレン/アセトン(50/1v/v)を使用して精製した後、メタノールから再結晶化させた。白色結晶(6.47g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール(4.78g)、ステップ5の4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸(7.068g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(5g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.25g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。混合物を室温で4時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた溶液を濃縮し、エタノール(100ml)、1,2−ジクロロエタン(100ml)およびp−トルエンスルホン酸ピリジニウム(1g)を加えた。得られた混合物を2日間還流させ、次に濃縮した。生成物を、シリカカラム分離によって、塩化メチレン/アセトン(50/1v/v)を使用して精製した後、メタノールから再結晶化させた。白色結晶(6.47g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ7
反応フラスコに、ステップ6の4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾエート(1.47g)、ステップ2の4−(3−((4−(3−((3−カルボキシプロパノイル)オキシ)プロポキシ)ベンゾイル)オキシ)プロポキシ)−4−オキソブタン酸(0.76g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.72g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.03g)および塩化メチレン(20ml)を加えた。混合物を室温で4時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。溶液を濃縮し、生成物を、シリカカラム分離によって、塩化メチレン/アセトン(50/1v/v)を使用して精製した後、塩化メチレン/エタノールの混合物から再結晶化させた。白色固体(0.97g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、1−{3−(4−(3−(4−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)プロピルオキシ)ベンゾイルオキシ)プロピルオキシ}−4−{6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)ブタン−1,4−ジオンに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ6の4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾエート(1.47g)、ステップ2の4−(3−((4−(3−((3−カルボキシプロパノイル)オキシ)プロポキシ)ベンゾイル)オキシ)プロポキシ)−4−オキソブタン酸(0.76g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.72g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.03g)および塩化メチレン(20ml)を加えた。混合物を室温で4時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。溶液を濃縮し、生成物を、シリカカラム分離によって、塩化メチレン/アセトン(50/1v/v)を使用して精製した後、塩化メチレン/エタノールの混合物から再結晶化させた。白色固体(0.97g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、1−{3−(4−(3−(4−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)プロピルオキシ)ベンゾイルオキシ)プロピルオキシ}−4−{6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)ブタン−1,4−ジオンに一致する構造を有していたことが示された。
(実施例2)
ステップ1
反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸(90グラム(g)、0.65モル)、エチルエーテル(1000mL)およびp−トルエンスルホン酸(2g)を加えた。得られた懸濁液を室温で攪拌した。3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(DHP)(66g、0.8モル)を混合物に加えた。DHPを加えた直後に、懸濁液が透明に変化し、白色の結晶沈殿物が形成された。次に、混合物を終夜室温で攪拌した。得られた沈殿物を真空濾過によって収集し、エチルエーテルで洗浄した。白色結晶が生成物(90g)として回収された。NMRにより、生成物は、4−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)安息香酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ1
反応フラスコに、4−ヒドロキシ安息香酸(90グラム(g)、0.65モル)、エチルエーテル(1000mL)およびp−トルエンスルホン酸(2g)を加えた。得られた懸濁液を室温で攪拌した。3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(DHP)(66g、0.8モル)を混合物に加えた。DHPを加えた直後に、懸濁液が透明に変化し、白色の結晶沈殿物が形成された。次に、混合物を終夜室温で攪拌した。得られた沈殿物を真空濾過によって収集し、エチルエーテルで洗浄した。白色結晶が生成物(90g)として回収された。NMRにより、生成物は、4−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)安息香酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ2
反応フラスコに、ステップ1の4−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)安息香酸(17g)、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール(15.1g)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)(15.7g)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)(0.8g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。得られた混合物を、室温で2時間攪拌した。得られた固体副生成物を濾別した。溶液を濃縮し、メタノール(100mL)、1,2−ジクロロエタン(100mL)およびp−トルエンスルホン酸ピリジン(PPTS)(2g)を加えた。得られた混合物を加熱還流し、6時間還流を維持した。溶媒を除去し、得られた生成物を、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(2/8v/v)の混合物を使用して精製した。白色固体が生成物(16g)として得られた。NMRにより、生成物は、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル−4−ヒドロキシベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ1の4−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)安息香酸(17g)、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール(15.1g)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)(15.7g)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)(0.8g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。得られた混合物を、室温で2時間攪拌した。得られた固体副生成物を濾別した。溶液を濃縮し、メタノール(100mL)、1,2−ジクロロエタン(100mL)およびp−トルエンスルホン酸ピリジン(PPTS)(2g)を加えた。得られた混合物を加熱還流し、6時間還流を維持した。溶媒を除去し、得られた生成物を、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(2/8v/v)の混合物を使用して精製した。白色固体が生成物(16g)として得られた。NMRにより、生成物は、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル−4−ヒドロキシベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ3
反応フラスコに、ステップ2の生成物(4.98g)、ポリカプロラクトンジオール(2.6g、Aldrichカタログ番号189405)、トリフェニルホスフィン(3.86g)、THF(40mL)およびアゾジカルボン酸ジイソプロピル(2.98g)を加えた。得られた混合物を、室温で20時間攪拌した。濃縮した後、酢酸エチルヘキサン混合物を使用するシリカゲルフラッシュカラム分離を使用して、生成物の主成分を収集した。白色固体が生成物(3.2g)として回収された。NMRにより、生成物は、2,2’−ビス(6−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキサノイルオキシ)−6−ヘキサノイルオキシ)ジエチルエーテルに一致する構造を有しており、それぞれのnは2.2の平均分布を有することが示された。
反応フラスコに、ステップ2の生成物(4.98g)、ポリカプロラクトンジオール(2.6g、Aldrichカタログ番号189405)、トリフェニルホスフィン(3.86g)、THF(40mL)およびアゾジカルボン酸ジイソプロピル(2.98g)を加えた。得られた混合物を、室温で20時間攪拌した。濃縮した後、酢酸エチルヘキサン混合物を使用するシリカゲルフラッシュカラム分離を使用して、生成物の主成分を収集した。白色固体が生成物(3.2g)として回収された。NMRにより、生成物は、2,2’−ビス(6−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキサノイルオキシ)−6−ヘキサノイルオキシ)ジエチルエーテルに一致する構造を有しており、それぞれのnは2.2の平均分布を有することが示された。
(実施例3)
ステップ1
4−ノニルベンゾイルクロリド(15g)を、ピリジン(110ml)およびヒドロキノン(33.2g)の混合物を入れた反応フラスコにゆっくり加え、得られた混合物を4時間攪拌し、水(3L)に注ぎ、12NのHClをゆっくり加えることによって、pHを約3に調節した。得られた溶液をヘキサン(200ml)で抽出した。得られたヘキサン溶液を水で洗浄し、乾燥させ、濃縮した。メタノール(100ml)を加え、形成された望ましくない固体副生成物を濾別した。メタノール溶液を収集し、濃縮し、乾燥させた。白色固体(17g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−ヒドロキシフェニル4−ノニルベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ1
4−ノニルベンゾイルクロリド(15g)を、ピリジン(110ml)およびヒドロキノン(33.2g)の混合物を入れた反応フラスコにゆっくり加え、得られた混合物を4時間攪拌し、水(3L)に注ぎ、12NのHClをゆっくり加えることによって、pHを約3に調節した。得られた溶液をヘキサン(200ml)で抽出した。得られたヘキサン溶液を水で洗浄し、乾燥させ、濃縮した。メタノール(100ml)を加え、形成された望ましくない固体副生成物を濾別した。メタノール溶液を収集し、濃縮し、乾燥させた。白色固体(17g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−ヒドロキシフェニル4−ノニルベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ2
反応フラスコに、ステップ1の4−ヒドロキシフェニル4−ノニルベンゾエート(9.22g)、実施例1のステップ5の4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸(7.94g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(6.1g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.3g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。混合物を室温で24時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた溶液を、固体が形成され始めるまで濃縮した。メタノール(100ml)を加えて、生成物をさらに結晶化させた。白色結晶を真空濾過によって収集し、乾燥させた(13.41g)。NMRにより、生成物は、4−((4−ノニルベンゾイル)オキシ)フェニル4−((6−((テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イル)オキシ)ヘキシル)オキシ)ベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ1の4−ヒドロキシフェニル4−ノニルベンゾエート(9.22g)、実施例1のステップ5の4−(6−(テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸(7.94g)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(6.1g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.3g)および塩化メチレン(100ml)を加えた。混合物を室温で24時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた溶液を、固体が形成され始めるまで濃縮した。メタノール(100ml)を加えて、生成物をさらに結晶化させた。白色結晶を真空濾過によって収集し、乾燥させた(13.41g)。NMRにより、生成物は、4−((4−ノニルベンゾイル)オキシ)フェニル4−((6−((テトラヒドロ−2H−ピラン−2−イル)オキシ)ヘキシル)オキシ)ベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ3
反応フラスコに、ステップ2の生成物(13.41g)、メタノール(80ml)、クロロホルム(200ml)およびp−トルエンスルホン酸ピリジニウム(0.52g)を加えた。混合物を6時間還流させ、次に濃縮した。メタノール(200ml)を加えた。得られた白色固体(11g)が、生成物として収集された。NMRにより、生成物は、4−((4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル−4−ノニルベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ2の生成物(13.41g)、メタノール(80ml)、クロロホルム(200ml)およびp−トルエンスルホン酸ピリジニウム(0.52g)を加えた。混合物を6時間還流させ、次に濃縮した。メタノール(200ml)を加えた。得られた白色固体(11g)が、生成物として収集された。NMRにより、生成物は、4−((4−((6−ヒドロキシヘキシル)オキシ)ベンゾイル)オキシ)フェニル−4−ノニルベンゾエートに一致する構造を有していたことが示された。
ステップ4
反応フラスコに、ステップ3の生成物(5.56g)、無水コハク酸(1.98g)、DMAP(0.04g)およびTHF(100mL)を加えた。得られた混合物を4時間還流させ、水(1L)に注いだ。形成された沈殿物を収集し、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(5/5v/v)の混合物を使用して精製した。白色固体(5.77g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−((6−(4−((4−((4−ノニルベンゾイル)オキシ)フェノキシ)カルボニル)フェノキシ)ヘキシル)オキシ)−4−オキソブタン酸に一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ3の生成物(5.56g)、無水コハク酸(1.98g)、DMAP(0.04g)およびTHF(100mL)を加えた。得られた混合物を4時間還流させ、水(1L)に注いだ。形成された沈殿物を収集し、シリカカラム分離によって、酢酸エチル/ヘキサン(5/5v/v)の混合物を使用して精製した。白色固体(5.77g)が生成物として得られた。NMRにより、生成物は、4−((6−(4−((4−((4−ノニルベンゾイル)オキシ)フェノキシ)カルボニル)フェノキシ)ヘキシル)オキシ)−4−オキソブタン酸に一致する構造を有していたことが示された。
ステップ5
反応フラスコに、ステップ4の生成物(4g)、ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール(1.7g、Mn860、Aldrichカタログ番号461172)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(1.26g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.06g)および塩化メチレン(20ml)を加えた。混合物を室温で24時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた混合物を、水(3L)および重炭酸ナトリウム(10g)の混合物に注ぎ、さらに24時間攪拌した。塩化メチレン(200ml)を加えた。分離した有機層を収集し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。回収された固体を、メタノール中で2時間攪拌した。白色固体を収集し、生成物(3g)として乾燥させた。NMRにより、生成物は、1−{6−(6−(6−(6−(6−(6−(6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)ヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ}−4−{6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ}ブタン−1,4−ジオンに一致する構造を有していたことが示された。
反応フラスコに、ステップ4の生成物(4g)、ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール(1.7g、Mn860、Aldrichカタログ番号461172)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボ−ジイミド(1.26g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.06g)および塩化メチレン(20ml)を加えた。混合物を室温で24時間攪拌した。形成された固体副生成物を濾別した。得られた混合物を、水(3L)および重炭酸ナトリウム(10g)の混合物に注ぎ、さらに24時間攪拌した。塩化メチレン(200ml)を加えた。分離した有機層を収集し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濃縮した。回収された固体を、メタノール中で2時間攪拌した。白色固体を収集し、生成物(3g)として乾燥させた。NMRにより、生成物は、1−{6−(6−(6−(6−(6−(6−(6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)ヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ}−4−{6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ}ブタン−1,4−ジオンに一致する構造を有していたことが示された。
(実施例4)
融点および液晶相転移温度の測定
実施例1〜3のそれぞれの約0.1〜5mgの試料を、VWR Vista Vision(商標)顕微鏡スライドに塗布した。FISHERFINEST(登録商標)プレミアムカバーガラスを試料に施用した。生じた顕微鏡スライドを、試料スポットが顕微鏡の光路中にあるように、OLYMPUS(登録商標)BX51偏光顕微鏡の試料ステージ上に取り付けたINSTEC(登録商標)HCS302のホットステージ上に置いた。また、顕微鏡は、ホットステージ温度が制御されるようにINSTEC(登録商標)STC200温度制御装置を備えており、相転移がコンピュータディスプレイから観察できるようにDIAGNOSTIC INSTRUMENTS11.2色モザイクカメラを備えていた。非液晶材料の融点および液晶材料の相転移温度は、25℃から開始して、1℃/分の速度で加熱中の試料を観察することによって測定した。示さない限りは、融点および25℃未満の相は決定しなかった。一部の例では、表2に示すように、冷却プロセス中の相転移温度を決定するために、試料を等方性の相に達するまで加熱し、その後、1℃/分で冷却した。液晶の相は、加熱および冷却プロセス中に現れたテクスチャーに従って決定した。Textures of Liquid Crystals、Dietrich DemusおよびLothar Richter、Verlag Chemie出版、ワインハイムおよびニューヨーク、1978年を使用して、表2に記載の様々な液晶相を同定した。
融点および液晶相転移温度の測定
実施例1〜3のそれぞれの約0.1〜5mgの試料を、VWR Vista Vision(商標)顕微鏡スライドに塗布した。FISHERFINEST(登録商標)プレミアムカバーガラスを試料に施用した。生じた顕微鏡スライドを、試料スポットが顕微鏡の光路中にあるように、OLYMPUS(登録商標)BX51偏光顕微鏡の試料ステージ上に取り付けたINSTEC(登録商標)HCS302のホットステージ上に置いた。また、顕微鏡は、ホットステージ温度が制御されるようにINSTEC(登録商標)STC200温度制御装置を備えており、相転移がコンピュータディスプレイから観察できるようにDIAGNOSTIC INSTRUMENTS11.2色モザイクカメラを備えていた。非液晶材料の融点および液晶材料の相転移温度は、25℃から開始して、1℃/分の速度で加熱中の試料を観察することによって測定した。示さない限りは、融点および25℃未満の相は決定しなかった。一部の例では、表2に示すように、冷却プロセス中の相転移温度を決定するために、試料を等方性の相に達するまで加熱し、その後、1℃/分で冷却した。液晶の相は、加熱および冷却プロセス中に現れたテクスチャーに従って決定した。Textures of Liquid Crystals、Dietrich DemusおよびLothar Richter、Verlag Chemie出版、ワインハイムおよびニューヨーク、1978年を使用して、表2に記載の様々な液晶相を同定した。
本説明は、本発明の明確な理解に関連する本発明の態様を例示するものであることを理解されたい。当業者にとって明らかであり、したがって本発明のより良好な理解を促進しない本発明の特定の態様は、本説明を簡略化するために提示されていない。本発明を、特定の実施形態に関連して記載してきたが、本発明は、開示されている特定の実施形態には限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される通り、本発明の趣旨および範囲に含まれる改変形態を包含することを意図される。
好ましい実施形態によれば、本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
以下の構造のうちの1つによって表されるメソゲン含有化合物:
[式中、
a)それぞれのXは、独立して以下であり:
i)R基、
ii)−(L) y −Rによって表される基、
iii)−(L)−Rによって表される基、
iv)
によって表される基、または
v)−(L) y −Pによって表される基、
b)それぞれのPは、水素、アリール、アルキル、アルコキシ、アルキルアルコキシ、アルコキシアルコキシ、ポリアルキルエーテル、(C 1 〜C 6 )アルキル(C 1 〜C 6 )−アルコキシ(C 1 〜C 6 )アルキル、ポリエチレンオキシおよびポリプロピレンオキシから独立して選択され、
c)それぞれのLは、同一または異なり、出現するごとに、単結合、あるいは、アリーレン、(C 1 〜C 30 )アルキレン、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニルオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンオキシ、(C 1 〜C 30 )ペルフルオロアルキレン、(C 1 〜C 30 )ペルフルオロアルキレンオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンシリル、(C 1 〜C 30 )ジアルキレンシロキシル、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンオキシカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレン尿素、(C 1 〜C 30 )アルキレンチオカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルチオ、(C 2 〜C 30 )アルケニレン、(C 1 〜C 30 )チオアルキレン、(C 1 〜C 30 )アルキレンスルホン、または(C 1 〜C 30 )アルキレンスルホキシドから独立して選択される、多置換、一置換、非置換または分枝状のスペーサーから独立して選択され、それぞれの置換基は、(C 1 〜C 5 )アルキル、(C 1 〜C 5 )アルコキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、シアノ、(C 1 〜C 5 )アルカノエートエステル、イソシアナト、チオイソシアナト、またはフェニルから独立して選択され、
d)R基は、水素、C 1 〜C 18 アルキル、C 1 〜C 18 アルコキシ、C 1 〜C 18 アルコキシカルボニル、C 3 〜C 10 シクロアルキル、C 3 〜C 10 シクロアルコキシ、ポリ(C 1 〜C 18 アルコキシ)、あるいは非置換、またはシアノ、フルオロ、クロロ、ブロモ、もしくはC 1 〜C 18 アルコキシで置換されている、またはフルオロ、クロロ、もしくはブロモで多置換されている、直鎖または分枝状のC 1 〜C 18 アルキル基から選択され、
e)メソゲン−1基およびメソゲン−2基は、それぞれ独立して、強固な直棒様の液晶基、強固な曲がった棒様の液晶基、または強固なディスク様の液晶基であり、
wは整数1〜26であり、yは整数2〜25であり、zは1または2であり、ただし:
(i)X基がRによって表される場合は、wは整数2〜25であり、zは1であり、
(ii)X基が−(L) y −Rによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、
(iii)X基が−(L) w −Rによって表される場合は、wは整数3〜26であり、zは2であり、
(iv)X基が
によって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、ただし、−(L) y −は、単結合とは異なる少なくとも2つのL基を含み、zは1であり、
(v)X基が−(L) y −Pによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、−(L) y −は、メソゲンとPの間に少なくとも25個の結合の直鎖状配列を含み、−(L) y −および−(L) w −中で、どの2つのアリーレン基も、単結合によって連結されていない]。
(項目2)
前記メソゲン−1基およびメソゲン−2基が、独立して、以下によって表される構造を有する、項目1に記載のメソゲン含有化合物:
[式中、
(i)それぞれのG 1 、G 2 、およびG 3 は、出現するごとに、非置換または置換の芳香族基、非置換または置換の脂環基、非置換または置換の複素環基、およびその混合物から選択される二価の基から独立して選択され、置換基は、チオール、ヒドロキシ(C 1 〜C 18 )アルキル、イソシアナト(C 1 〜C 18 )アルキル、アクリロイルオキシ、アクリロイルオキシ(C 1 〜C 18 )アルキル、ハロゲン、C 1 〜C 18 アルコキシ、ポリ(C 1 〜C 18 アルコキシ)、アミノ、アミノ(C 1 〜C 18 )アルキレン、C 1 〜C 18 アルキルアミノ、ジ−(C 1 〜C 18 )アルキルアミノ、C 1 〜C 18 アルキル、C 2 〜C 18 アルケニル、C 2 〜C 18 アルキニル、C 1 〜C 18 アルキル(C 1 〜C 18 )アルコキシ、C 1 〜C 18 アルコキシカルボニル、C 1 〜C 18 アルキルカルボニル、C 1 〜C 18 アルキルオキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、ペルフルオロ(C 1 〜C 18 )アルキルアミノ、ジ−(ペルフルオロ(C 1 〜C 18 )アルキル)アミノ、C 1 〜C 18 アセチル、C 3 〜C 10 シクロアルキル、C 3 〜C 10 シクロアルコキシ、イソシアナト、アミド、シアノ、ニトロ;ならびに、シアノ、ハロ、もしくはC 1 〜C 18 アルコキシで一置換されているまたはハロで多置換されている、直鎖または分枝状のC 1 〜C 18 アルキル基、ならびに式−M(T) (t−1) および−M(OT) (t−1) のうちの1つを含む基[式中、Mは、アルミニウム、アンチモン、タンタル、チタン、ジルコニウムおよびケイ素から選択され、Tは、有機官能基、有機官能性炭化水素基、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基から選択され、tはMの原子価である]から選択され、
(ii)c、d、e、およびfは、それぞれ0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択され、d’、e’およびf’は、それぞれ独立して、0〜4の整数であり(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも2である)、それぞれのS 1 、S 2 、S 3 、S 4 、およびS 5 は、出現するごとに、以下から選択されるスペーサー単位から独立して選択され:
(A)−(CH 2 ) g −、−(CF 2 ) h −、−Si(CH 2 ) g −、または−(Si(CH 3 ) 2 O) h −であり、gは、出現するごとに1〜20から独立して選択され、hは、1〜16の整数(両端を含む)である、
(B)−N(Z)−、−C(Z)=C(Z)−、−C(Z)=N−、−C(Z’) 2 −C(Z’) 2 −、または単結合であり、Zは、出現するごとに、水素、C 1 〜C 6 アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択され、Z’は、出現するごとに、C 1 〜C 6 アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択される、あるいは
(C)−O−、−C(O)−、−C≡C−、−N=N−、−S−、−S(O)−、−S(O)(O)−、−(O)S(O)O−、−O(O)S(O)O−または直鎖もしくは分枝状のC 1 〜C 24 アルキレン残基であり、前記C 1 〜C 24 アルキレン残基は、非置換であるか、シアノもしくはハロによって一置換されているか、またはハロによって多置換されている、
ただし、ヘテロ原子を含む2個のスペーサー単位が一緒に連結されている場合は、前記スペーサー単位は、ヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結されており、S 1 およびS 5 が別の基と連結している場合は、これらは、2個のヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結される]。
(項目3)
以下の化合物の群から選択される、項目1に記載のメソゲン含有化合物:
a)1−{3−(4−(3−(4−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)プロピルオキシ)ベンゾイルオキシ)プロピルオキシ}−4−{6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)ブタン−1,4−ジオン;
b)2,2’−ビス(6−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキサノイルオキシ)−6−ヘキサノイルオキシ)ジエチルエーテル;および
c)1−{6−(6−(6−(6−(6−(6−(6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)ヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ}−4−{6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ}ブタン−1,4−ジオン。
(項目4)
液晶化合物である、項目1に記載のメソゲン含有化合物。
(項目5)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含むコポリマー組成物。
(項目6)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含むポリマー組成物。
(項目7)
−項目1に記載のメソゲン含有化合物、および
−任意選択で液晶ポリマー
を含む液晶組成物。
(項目8)
前記液晶ポリマーが存在し、前記メソゲン含有化合物を含むブロックまたは非ブロックコポリマーである、項目7に記載の組成物。
(項目9)
フォトクロミック化合物、二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および1つまたは複数の添加剤のうちの少なくとも1つをさらに含み、前記1つまたは複数の添加剤が、液晶、液晶特性制御添加剤、非線形光学材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レべリング剤、フリーラジカル捕捉剤、カップリング剤、傾斜制御添加剤、ブロックまたは非ブロックポリマー材料、および接着促進剤からなる群から選択される、項目7のいずれかに記載の組成物。
(項目10)
前記少なくとも1つのフォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物が、インデノ縮合ナフトピラン、ナフト[1,2−b]ピラン、ナフト[2,1−b]ピラン、スピロフルオロエノ[1,2−b]ピラン、フェナントロピラン、キノリノピラン、フルオロアンテノピラン、スピロピラン、ベンゾオキサジン、ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンゾオキサジン、スピロ(インドリン)フルオランテンオキサジン、スピロ(インドリン)キノオキサジン、フルギド、フルギミド、ジアリールエテン、ジアリールアルキルエテン、ジアリールアルケニルエテン、非熱可逆性のフォトクロミック化合物、およびその混合物からなる群から選択される、項目9に記載の組成物。
(項目11)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含む製品。
(項目12)
基材、および
前記基材の少なくとも一部分上の少なくとも部分的な層
を含む光学素子であり、前記層は前記メソゲン含有化合物を含む、項目11に記載の製品。
(項目13)
前記少なくとも部分的な層が、前記層の少なくとも一部分を磁場、電界、直線偏光された照射線、および剪断力のうちの少なくとも1つに曝すことによって少なくとも部分的に整列している、項目12に記載の光学素子。
(項目14)
前記少なくとも部分的な層が、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して前記第1の状態に戻ることに適合している、項目12に記載の光学素子。
(項目15)
前記少なくとも部分的な層が、前記第1の状態および前記第2の状態のうちの少なくとも1つ中の少なくとも透過線を直線偏光するように適合している、項目14に記載の光学素子。
(項目16)
前記少なくとも部分的な層が、ネマチック相、スメクチック相、またはキラルネマチック相のうちの少なくとも1つを有する液晶相を含む、項目12に記載の光学素子。
(項目17)
前記光学要素が、眼の要素、ディスプレイ要素、窓、鏡、ならびにアクティブおよびパッシブの液晶セル要素から選択される、項目12に記載の光学素子。
(項目18)
前記眼の要素が、矯正レンズ、非矯正レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、拡大レンズ、保護レンズ、およびバイザーから選択される、項目17に記載の光学素子。
(項目19)
−第1の表面を有する第1の基材、
−第2の表面を有する第2の基材であって、前記第2の基材の前記第2の表面が、領域を定義するために、前記第1の基材の前記第1の表面とは反対かつ間隔がある第2の基材、および
−前記第1の表面および前記第2の表面によって定義される前記領域内に位置する、前記メソゲン含有化合物
を含む液晶セルである、項目11に記載の製品。
(項目20)
前記第1の基材および前記第2の基材のうちの少なくとも1つの表面の少なくとも一部分と接続した、直線偏光層、円偏光層、楕円偏光層、フォトクロミック層、反射層、有色層、抑制剤層、および広視角層から選択される少なくとも部分的な層をさらに含む、項目19に記載の液晶セル。
(項目21)
前記セルが、複数の領域または区画を含む画素化したセルである、項目19に記載の液晶セル。
(項目22)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含む液晶組成物を配合するステップと、
基材の少なくとも一部分を前記液晶組成物でコーティングするステップと、
前記コーティング内の前記液晶組成物の少なくとも一部分を少なくとも部分的に整列させるステップと、
前記液晶コーティング層を硬化させるステップと
を含む、眼の要素を形成する方法。
好ましい実施形態によれば、本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
以下の構造のうちの1つによって表されるメソゲン含有化合物:
a)それぞれのXは、独立して以下であり:
i)R基、
ii)−(L) y −Rによって表される基、
iii)−(L)−Rによって表される基、
iv)
v)−(L) y −Pによって表される基、
b)それぞれのPは、水素、アリール、アルキル、アルコキシ、アルキルアルコキシ、アルコキシアルコキシ、ポリアルキルエーテル、(C 1 〜C 6 )アルキル(C 1 〜C 6 )−アルコキシ(C 1 〜C 6 )アルキル、ポリエチレンオキシおよびポリプロピレンオキシから独立して選択され、
c)それぞれのLは、同一または異なり、出現するごとに、単結合、あるいは、アリーレン、(C 1 〜C 30 )アルキレン、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニルオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンオキシ、(C 1 〜C 30 )ペルフルオロアルキレン、(C 1 〜C 30 )ペルフルオロアルキレンオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンシリル、(C 1 〜C 30 )ジアルキレンシロキシル、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンオキシカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニル、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルオキシ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレン尿素、(C 1 〜C 30 )アルキレンチオカルボニルアミノ、(C 1 〜C 30 )アルキレンアミノカルボニルチオ、(C 2 〜C 30 )アルケニレン、(C 1 〜C 30 )チオアルキレン、(C 1 〜C 30 )アルキレンスルホン、または(C 1 〜C 30 )アルキレンスルホキシドから独立して選択される、多置換、一置換、非置換または分枝状のスペーサーから独立して選択され、それぞれの置換基は、(C 1 〜C 5 )アルキル、(C 1 〜C 5 )アルコキシ、フルオロ、クロロ、ブロモ、シアノ、(C 1 〜C 5 )アルカノエートエステル、イソシアナト、チオイソシアナト、またはフェニルから独立して選択され、
d)R基は、水素、C 1 〜C 18 アルキル、C 1 〜C 18 アルコキシ、C 1 〜C 18 アルコキシカルボニル、C 3 〜C 10 シクロアルキル、C 3 〜C 10 シクロアルコキシ、ポリ(C 1 〜C 18 アルコキシ)、あるいは非置換、またはシアノ、フルオロ、クロロ、ブロモ、もしくはC 1 〜C 18 アルコキシで置換されている、またはフルオロ、クロロ、もしくはブロモで多置換されている、直鎖または分枝状のC 1 〜C 18 アルキル基から選択され、
e)メソゲン−1基およびメソゲン−2基は、それぞれ独立して、強固な直棒様の液晶基、強固な曲がった棒様の液晶基、または強固なディスク様の液晶基であり、
wは整数1〜26であり、yは整数2〜25であり、zは1または2であり、ただし:
(i)X基がRによって表される場合は、wは整数2〜25であり、zは1であり、
(ii)X基が−(L) y −Rによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、
(iii)X基が−(L) w −Rによって表される場合は、wは整数3〜26であり、zは2であり、
(iv)X基が
(v)X基が−(L) y −Pによって表される場合は、wは1であり、yは整数2〜25であり、zは1であり、−(L) y −は、メソゲンとPの間に少なくとも25個の結合の直鎖状配列を含み、−(L) y −および−(L) w −中で、どの2つのアリーレン基も、単結合によって連結されていない]。
(項目2)
前記メソゲン−1基およびメソゲン−2基が、独立して、以下によって表される構造を有する、項目1に記載のメソゲン含有化合物:
(i)それぞれのG 1 、G 2 、およびG 3 は、出現するごとに、非置換または置換の芳香族基、非置換または置換の脂環基、非置換または置換の複素環基、およびその混合物から選択される二価の基から独立して選択され、置換基は、チオール、ヒドロキシ(C 1 〜C 18 )アルキル、イソシアナト(C 1 〜C 18 )アルキル、アクリロイルオキシ、アクリロイルオキシ(C 1 〜C 18 )アルキル、ハロゲン、C 1 〜C 18 アルコキシ、ポリ(C 1 〜C 18 アルコキシ)、アミノ、アミノ(C 1 〜C 18 )アルキレン、C 1 〜C 18 アルキルアミノ、ジ−(C 1 〜C 18 )アルキルアミノ、C 1 〜C 18 アルキル、C 2 〜C 18 アルケニル、C 2 〜C 18 アルキニル、C 1 〜C 18 アルキル(C 1 〜C 18 )アルコキシ、C 1 〜C 18 アルコキシカルボニル、C 1 〜C 18 アルキルカルボニル、C 1 〜C 18 アルキルオキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、ペルフルオロ(C 1 〜C 18 )アルキルアミノ、ジ−(ペルフルオロ(C 1 〜C 18 )アルキル)アミノ、C 1 〜C 18 アセチル、C 3 〜C 10 シクロアルキル、C 3 〜C 10 シクロアルコキシ、イソシアナト、アミド、シアノ、ニトロ;ならびに、シアノ、ハロ、もしくはC 1 〜C 18 アルコキシで一置換されているまたはハロで多置換されている、直鎖または分枝状のC 1 〜C 18 アルキル基、ならびに式−M(T) (t−1) および−M(OT) (t−1) のうちの1つを含む基[式中、Mは、アルミニウム、アンチモン、タンタル、チタン、ジルコニウムおよびケイ素から選択され、Tは、有機官能基、有機官能性炭化水素基、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基から選択され、tはMの原子価である]から選択され、
(ii)c、d、e、およびfは、それぞれ0〜20(両端を含む)の範囲の整数から独立して選択され、d’、e’およびf’は、それぞれ独立して、0〜4の整数であり(ただし、d’+e’+f’の合計は少なくとも2である)、それぞれのS 1 、S 2 、S 3 、S 4 、およびS 5 は、出現するごとに、以下から選択されるスペーサー単位から独立して選択され:
(A)−(CH 2 ) g −、−(CF 2 ) h −、−Si(CH 2 ) g −、または−(Si(CH 3 ) 2 O) h −であり、gは、出現するごとに1〜20から独立して選択され、hは、1〜16の整数(両端を含む)である、
(B)−N(Z)−、−C(Z)=C(Z)−、−C(Z)=N−、−C(Z’) 2 −C(Z’) 2 −、または単結合であり、Zは、出現するごとに、水素、C 1 〜C 6 アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択され、Z’は、出現するごとに、C 1 〜C 6 アルキル、シクロアルキルおよびアリールから独立して選択される、あるいは
(C)−O−、−C(O)−、−C≡C−、−N=N−、−S−、−S(O)−、−S(O)(O)−、−(O)S(O)O−、−O(O)S(O)O−または直鎖もしくは分枝状のC 1 〜C 24 アルキレン残基であり、前記C 1 〜C 24 アルキレン残基は、非置換であるか、シアノもしくはハロによって一置換されているか、またはハロによって多置換されている、
ただし、ヘテロ原子を含む2個のスペーサー単位が一緒に連結されている場合は、前記スペーサー単位は、ヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結されており、S 1 およびS 5 が別の基と連結している場合は、これらは、2個のヘテロ原子が互いに直接連結しないように連結される]。
(項目3)
以下の化合物の群から選択される、項目1に記載のメソゲン含有化合物:
a)1−{3−(4−(3−(4−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)プロピルオキシ)ベンゾイルオキシ)プロピルオキシ}−4−{6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)ブタン−1,4−ジオン;
b)2,2’−ビス(6−(6−(4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキサノイルオキシ)−6−ヘキサノイルオキシ)ジエチルエーテル;および
c)1−{6−(6−(6−(6−(6−(6−(6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ)−4−オキソブタノイルオキシ)ヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ)−6−カルボニルオキシヘキシルオキシ}−4−{6−(4−(6−(4−(4−(4−ノニルベンゾイルオキシ)フェノキシカルボニル)フェノキシ)ヘキシルオキシ}ブタン−1,4−ジオン。
(項目4)
液晶化合物である、項目1に記載のメソゲン含有化合物。
(項目5)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含むコポリマー組成物。
(項目6)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含むポリマー組成物。
(項目7)
−項目1に記載のメソゲン含有化合物、および
−任意選択で液晶ポリマー
を含む液晶組成物。
(項目8)
前記液晶ポリマーが存在し、前記メソゲン含有化合物を含むブロックまたは非ブロックコポリマーである、項目7に記載の組成物。
(項目9)
フォトクロミック化合物、二色性化合物、フォトクロミック二色性化合物、感光性材料、非感光性材料、および1つまたは複数の添加剤のうちの少なくとも1つをさらに含み、前記1つまたは複数の添加剤が、液晶、液晶特性制御添加剤、非線形光学材料、色素、整列促進剤、動態増強剤、光開始剤、熱開始剤、界面活性剤、重合阻害剤、溶媒、光安定剤、熱安定剤、離型剤、レオロジー制御剤、ゲル化剤、レべリング剤、フリーラジカル捕捉剤、カップリング剤、傾斜制御添加剤、ブロックまたは非ブロックポリマー材料、および接着促進剤からなる群から選択される、項目7のいずれかに記載の組成物。
(項目10)
前記少なくとも1つのフォトクロミック化合物またはフォトクロミック二色性化合物が、インデノ縮合ナフトピラン、ナフト[1,2−b]ピラン、ナフト[2,1−b]ピラン、スピロフルオロエノ[1,2−b]ピラン、フェナントロピラン、キノリノピラン、フルオロアンテノピラン、スピロピラン、ベンゾオキサジン、ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ナフトオキサジン、スピロ(インドリン)ピリドベンゾオキサジン、スピロ(インドリン)フルオランテンオキサジン、スピロ(インドリン)キノオキサジン、フルギド、フルギミド、ジアリールエテン、ジアリールアルキルエテン、ジアリールアルケニルエテン、非熱可逆性のフォトクロミック化合物、およびその混合物からなる群から選択される、項目9に記載の組成物。
(項目11)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含む製品。
(項目12)
基材、および
前記基材の少なくとも一部分上の少なくとも部分的な層
を含む光学素子であり、前記層は前記メソゲン含有化合物を含む、項目11に記載の製品。
(項目13)
前記少なくとも部分的な層が、前記層の少なくとも一部分を磁場、電界、直線偏光された照射線、および剪断力のうちの少なくとも1つに曝すことによって少なくとも部分的に整列している、項目12に記載の光学素子。
(項目14)
前記少なくとも部分的な層が、少なくとも光線照射に応答して第1の状態から第2の状態へ切り替わり、熱エネルギーに応答して前記第1の状態に戻ることに適合している、項目12に記載の光学素子。
(項目15)
前記少なくとも部分的な層が、前記第1の状態および前記第2の状態のうちの少なくとも1つ中の少なくとも透過線を直線偏光するように適合している、項目14に記載の光学素子。
(項目16)
前記少なくとも部分的な層が、ネマチック相、スメクチック相、またはキラルネマチック相のうちの少なくとも1つを有する液晶相を含む、項目12に記載の光学素子。
(項目17)
前記光学要素が、眼の要素、ディスプレイ要素、窓、鏡、ならびにアクティブおよびパッシブの液晶セル要素から選択される、項目12に記載の光学素子。
(項目18)
前記眼の要素が、矯正レンズ、非矯正レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、拡大レンズ、保護レンズ、およびバイザーから選択される、項目17に記載の光学素子。
(項目19)
−第1の表面を有する第1の基材、
−第2の表面を有する第2の基材であって、前記第2の基材の前記第2の表面が、領域を定義するために、前記第1の基材の前記第1の表面とは反対かつ間隔がある第2の基材、および
−前記第1の表面および前記第2の表面によって定義される前記領域内に位置する、前記メソゲン含有化合物
を含む液晶セルである、項目11に記載の製品。
(項目20)
前記第1の基材および前記第2の基材のうちの少なくとも1つの表面の少なくとも一部分と接続した、直線偏光層、円偏光層、楕円偏光層、フォトクロミック層、反射層、有色層、抑制剤層、および広視角層から選択される少なくとも部分的な層をさらに含む、項目19に記載の液晶セル。
(項目21)
前記セルが、複数の領域または区画を含む画素化したセルである、項目19に記載の液晶セル。
(項目22)
項目1に記載のメソゲン含有化合物を含む液晶組成物を配合するステップと、
基材の少なくとも一部分を前記液晶組成物でコーティングするステップと、
前記コーティング内の前記液晶組成物の少なくとも一部分を少なくとも部分的に整列させるステップと、
前記液晶コーティング層を硬化させるステップと
を含む、眼の要素を形成する方法。
Claims (1)
- 本願明細書または図面に記載の発明。
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