JP3899964B2 - Novel photochromic compound, its production method and its use - Google Patents

Novel photochromic compound, its production method and its use Download PDF

Info

Publication number
JP3899964B2
JP3899964B2 JP2002065403A JP2002065403A JP3899964B2 JP 3899964 B2 JP3899964 B2 JP 3899964B2 JP 2002065403 A JP2002065403 A JP 2002065403A JP 2002065403 A JP2002065403 A JP 2002065403A JP 3899964 B2 JP3899964 B2 JP 3899964B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
compound
arylbutadiene
ring
substituent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002065403A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002348285A (en
Inventor
泰 横山
哲行 雑賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Soda Co Ltd
Original Assignee
Daiso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daiso Co Ltd filed Critical Daiso Co Ltd
Priority to JP2002065403A priority Critical patent/JP3899964B2/en
Publication of JP2002348285A publication Critical patent/JP2002348285A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3899964B2 publication Critical patent/JP3899964B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なホトクロミック材料である1-アリールブタジエン化合物とその製法、用途に関する。さらに詳しくは、光閉環反応により熱安定な着色閉環体を与える1-アリールブタジエン化合物とその合成法、並びに、光発色材料、調光材料および光記録材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
光により色が変わる化合物はホトクロミック化合物と呼ばれ、光発色材料、調光材料および光記録材料としての利用価値がある。そのなかで光による着色が熱安定な化合物は特に光記録材料として好ましい。
現在まで光反応によりヘキサトリエンからシクロヘキサジエンへとウッドワード・ホフマン則に従った閉環・開環反応を示すホトクロミック化合物としてフルギドやジアリールエテンのホトクロミック化合物が知られている(Photochromism, p489 (1990). Heinz Durr, Henri Bouas-Laurent著、Elsever社、特開平3-135977等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
フルギドはアルキリデン基を立体障害の大きな縮環系のアダマンチリデン基とすることによって副反応である転移反応や酸化反応を押さえ、熱安定な閉環体が得られる。しかしながら、フルギドでは無水コハク酸部位が酸塩基に対して不安定であり、ホトクロミック特性の長期安定性に問題があった。
また、ジアリールエテンはパーフルオロシクロペンテン環が化学的に非常に安定であること、アリール基の導入が容易であるという利点があるが、酸化を受けやすく、耐久性が十分とはいえなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するものとしてパーフルオロシクロペンテンの1位にアリール基を、そして2位に立体障害の大きなアリールビニル基を導入することにより、合成が容易で化学的にも安定な新規の熱安定ホトクロミックな1-アリールブタジエン化合物を得た。
【0005】
即ち、本発明は次式[I]で示される新規ホトクロミック化合物である1-アリールブタジエン化合物に関する。
【化4】

Figure 0003899964
【0006】
はじめに、1-アリールブタジエン化合物を構成するアリール基について説明する。
Xは硫黄原子、酸素原子またはアルキル置換窒素原子である。アルキル置換窒素原子のアルキル基を構成する炭素数は1から18が好ましく、さらに好ましくは1から6が最も望ましい。メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、ter-ブチル基が例示される。
【0007】
1は置換基を有していても良いアルキル基であって、炭素数が1から6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、ter-ブチル基が好ましく例示される。この場合メトキシメチル基のように修飾基が結合していてもよい。
【0008】
2およびR3は各々独立してアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基もしくはニトロ基、または置換基を有していてもよい芳香族基もしくは複素環式芳香族基であるか、あるいは共同して形成される芳香環を意味する。アルキル基の炭素数は1から6が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましく例示される。また、アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基が、アミノ基としてはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基が、置換基を有していてもよい芳香族としてはフェニル基、メトキシフェニル基、ニトロフェニル基、シアノフェニル基がそれぞれ好ましい。またR2およびR3が共同して芳香環を形成する場合としては、アリール基全体としてベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドールを基本骨格に有するアリール基が好ましく例示される。
【0009】
アリール基の具体例としては2,4,5-トリメチルチオフェン、 2,4-ジメチル-5-フェニルチオフェン、2,4-ジメチル-5-(p-ジメチルアミノフェニル)チオフェン、2,4-ジメチル-5-(p-メトキシフェニル)チオフェン、2,4-ジメチル-5-(4'-ピリジル)チオフェン、2,4-ジメチル-5-ナフチルチオフェン、2,4,5-トリメチルフラン、1,2,4,5-テトラメチルピロール、1,2-ジメチル-5-シアノピロール、2-メチルベンゾチオフェン、1,2-ジメチルインドール、1,2-ジメチル-5-メトキシインドール、2-メチル-6-ニトロベンゾチオフェンなどが挙げられる。
【0010】
次に、1-アリールブタジエン化合物を構成するビニル基について説明する。
4は置換基を有していてもよい芳香族基である。置換基はアミノ基、アルコキシ基、シアノ基、ニトロ基等であってよく、また、芳香族基は多環式であってよい。
【0011】
具体例としてはベンゼン、p-ジメチルアミノベンゼン、p-シアノベンゼン、p-メトキシベンゼン、m-ニトロベンゼン、p-ニトロベンゼン、ナフタレン、3-ニトロナフタレン、4-シアノナフタレンなどが挙げられる。
【0012】
5およびR6は、置換基を有していてもよいアルキル基であるか、または共同して単環もしくは多環を形成する脂肪族環を意味し、1-アリールブタジエン化合物の分子内部において大きな立体障害を発現させるものが望ましい。アルキル基の炭素数は1から6が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましく例示される。また、脂肪族環の炭素数はR5およびR6 に直結する二重結合炭素を含めて5から15が好ましく、単環式の脂肪族環としてはシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンが特に好ましく例示され、一方、多環式の脂肪族環としてはアダマンチル、ノルボルニリルが特に好ましく例示される。。
【0013】
ところで、式[I]で示される1-アリールブタジエンに紫外光照射すると、下記式[II]で示される1-アリールブタジエンの閉環体が得られる。
【化5】
Figure 0003899964
ここで、R1ないしR6は前掲と同じ基を表す。但しR5およびR6が共同して脂肪族環を形成する場合には、シクロヘキサジエン環と合わせ全体としてスピロ環を形成する。
【0014】
当該閉環体は一定の着色を有し、可視光を照射することでもとの開環体、即ち1-アリールブタジエンに戻すことができる。熱安定な化合物であるので、暗所で保存する限り、もとの開環体に戻ることはない。
【0015】
開環体と閉環体は両者間において下記のような熱不可逆なホトクロミズムを示す。
【化6】
Figure 0003899964
【0016】
次に本発明である1-アリールブタジエン化合物の製造法について説明する。
1-アリールブタジエン化合物は、下記式で示されるビニルハライド[IV]およびアリールハライド[V]を予めブチルリチウムによりリチオ化して得られたアニオンと、オクタフルオロシクロペンテン[III]とを逐次反応させることにより製造される。
【化7】
Figure 0003899964
【化8】
Figure 0003899964
【0017】
反応順序は問わないが、ビニルハライドのアニオンを先に反応させ、次いでアリールハライドのアニオンを反応させるのが好ましい。下記式は先にビニルハライドを反応させている場合である。
【化9】
Figure 0003899964
【0018】
ここで、オクタフルオロシクロペンテンは市販品を利用することができる。また、ビニルハライド、アリールハライドにブチルリチウムを反応させてアニオンとする方法は公知である。例えば、ビニルハライド、アリールハライドを適当な溶媒に溶かし込み、そこへヘキサン等の溶媒に溶かしたブチルリチウムを加えることで調製できる。ブチルリチウムとしては通常n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウムが用いられる。反応は好ましくは無水THFなどエーテル系無水溶媒中において低温で行うことができる。
【0019】
本発明の1-アリールブタジエンは透明な光学用樹脂に混合してフィルム化すれば、光発色材料、調光材料、光記録材料とすることが可能である。好適な樹脂の例としてはポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、ポリウレタン、アートン、ゼオネックスなどが挙げられる。このような樹脂と混合したフィルムにおいても着色体である光閉環体は熱安定である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を挙げてこの発明を具体的に説明する。この1-アリールブタジエン[I]および閉環体[II]の化学構造は核磁気共鳴スペクトル(H-NMR、 分解能400 MHzおよび、270MHz使用、内部標準としてトリメチルシリルエーテル使用)、高分解能質量分析スペクトル(HRMS)、低分解能質量分析スペクトル(LRMS)、赤外吸収スペクトル(IR)、紫外-可視吸光スペクトルにより決定した。
【0021】
【実施例1】
1-(アダマンチリデンベンジル)ヘプタフルオロシクロペンテンの合成
100ml二つ口ナシ型フラスコにアダマンチリデンブロモベンジル465 mg (1.54 mmol)を入れて窒素置換し、無水THF30mlに溶かした。溶液をドライアイス/イソプロパノール浴で−78℃以下に冷却し、n-ブチルリチウムのヘキサン溶液 1.2 ml(1.84 mmol)を加えた。 この溶液オクタフルオロシクロペンテン 0.6 ml (4.60 mmol)を加え15時間攪拌した。
反応溶液に水を加えて反応を終了させ、酢酸エチルステルで3回抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫化ナトリウムで乾燥したのちに溶媒を減圧留去した。残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラムで精製して1-(アダマンチリデンベンジル)ヘプタフルオロシクロペンテン 513 mgを収率92%で得た。
1H-NMR (270 MHz,CDCl3, TMS) δ/ppm: 1.57-2.00 (12H,m), 2.50 (1H,s), 2.73 (1H, s), 7.13-7.35 (5H,m)
IR (KBr) ν/cm-1: 3028 (Ph-H), 2903 (C-H), 1447 (C-H), 713 (C-H)
【0022】
【実施例2】
1-(アダマンチリデンベンジル)-2-(2',5'-ジメチルチエ-3'-ニル)ヘキサフルオロシクロペンテンの合成
100ml二つ口ナシ型フラスコに3-ブロモ-2,5-ジメチルチオフェン 274 mg (1.43 mmol)を入れて窒素置換し、THF10mlに溶かした。溶液をドライアイス/イソプロパノール浴で−78℃以下に冷却し、n-ブチルリチウムのヘキサン溶液 1 ml(1.57 mmol)を加えた。この溶液を別に調整した1-(アダマンチリデンベンジル)ヘプタフルオロシクロペンテン 560 mg (1.34 mmol)のTHF(15 ml)溶液が入っている100 ml二つ口フラスコに滴下して24時間攪拌した。
反応溶液に水を加えて反応を終了させ、酢酸エチルステルで3回抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫化ナトリウムで乾燥したのちに溶媒を減圧留去した。残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラムで精製して1-(アダマンチリデンベンジル)-2-(2',5'-ジメチルチエ-3'-ニル)ヘキサフルオロシクロペンテン 194 mgを収率28%で得た。
この化合物はトルエン中で313nmに紫外吸収極大を示した。この溶液に313 nmの紫外光を照射すると新たに450 nmに吸収極大をもつ吸収が現れるホトクロミズムを示した。
1H-NMR(400 MHz,CDCl3, TMS)δ/ppm: 1.62-1.92 (12H,br),2.05 (3H,s), 2.34 (3H,s), 2.62 (2H,br), 6.33 (1H,s), 6,95-6.98 (2H,m), 7.21-7.24 (3H,m)
m.p.=103-105 ℃
【0023】
実施例1および実施例2の双方を通した反応式を次に示す。
【化10】
Figure 0003899964
【0024】
【実施例3】
アリールブタジエンのポリメチルメタクリレートフィルム
ポリメチルメタクリレート(PMMA)ペレット 0.216 gをジクロロメタン4 mlに溶解し、実施例2で合成した1-(アダマンチリデンベンジル)-2-(2',5'-ジメチリチエ-3-ニル)ヘキサフルオロシクロペンタン1.27 mgを溶かしてキャステイングフィルムを得た。
このフィルムに波長313 nmの紫外光を30分照射したところ、赤色に着色し455 nmに吸収極大を示した。この着色フィルムに波長455 nmの光を照射したところ速やかに消色した。同様にこのフィルムに波長313 nmの紫外光を30分照射して赤色に着色させたフィルムを暗所において80℃に保った場合には消色は起こらなかった。図1にこのフィルムを80℃に保った場合の455 nmにおける吸光度変化を示した。
【0025】
【実施例4】
1-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)ヘプタフルオロペンテンの合成
100 ml二つ口ナシ型フラスコに1-ブロモ-2-メチル-1-pヘニルプロペン 506 mg (2.36 mmol)を入れて窒素置換し、無水THF 30 mlに溶かした。溶液をドライアイス/イソプロパノール浴で-78℃以下に冷却し、1.56 mol/dm3 n-ブチルリチウムのヘキサン溶液 1.82 ml (2.84 mmol)を加え30分攪拌した。この反応液にオクタフルオロシクロペンテン 0.79 ml (5.65 mmol)を加えて15時間攪拌した。
反応溶液に水を加えて反応を終了させ、酢酸エチルエステルで3回抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫化ナトリウムで乾燥した後に溶媒を減圧留去した。残査をシリカゲルクロマトグラムで精製して1-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)ヘプタフルオロペンテン 503 mg を収率66%で得た。
1H-NMR (270MHz, CDCl3, TMS) δ/ppm: 1.78 (3H, s), 1.84 (3H, s), 7.13 (2H, d, J/Hz=6.27), 7.32-7.45 (3H, m).
【0026】
【実施例5】
2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテンの合成
100 ml二つ口ナシ型フラスコに4-ブロモ-2,3,5-トリメチルチオフェン 306 mg (1.54 mmol)を入れて窒素置換し、無水THF 10 mlに溶かした。溶液をドライアイス/イソプロパノール浴で-78℃以下に冷却し、1.56 mol/dm3 n-ブチルリチウムのヘキサン溶液 1.1 ml (1.72 mmol)を加え30分攪拌した。この反応液を100 ml二つ口ナシ型フラスコに調整した 1-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)ヘプタフルオロペンテン 500 mg (1.54 mmol)の無水THF溶液 15 mlに滴下し、5時間反応させた。
反応溶液に水を加えて反応を終了させ、酢酸エチルエステルで3回抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫化ナトリウムで乾燥した後に溶媒を減圧留去した。残査をシリカゲルクロマトグラムで精製して2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテン 160 mgを収率24%で得た。
1H-NMR (270MHz, CDCl3, TMS) δ/ppm: 1.43 (3H, s), 1.59 (3H, s), 1.73 (3H, s), 1.90 (3H, s), 2.19 (3H, s), 6.69 (2H, m), 7.13-7.16 (3H, m).
【0027】
実施例4および実施例5の双方を通した反応式を次に示す。
【化11】
Figure 0003899964
【0028】
【実施例6】
2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテンのホトクロミズム
2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテンはトルエン中350 nm以下に末端吸収を示すのみであるが、313 nm光照射により6π電子系環化反応を示し450 nmに吸収極大を示す着色体となる。313 nm光照射時の開環体から閉環体への光反応量子収率(ψ)は0.42、閉環体から開環体への量子収率は0.14であった。閉環体は熱安定であり、405 nm光照射により開環体に異性化した。その量子収率は0.16であった。
【0029】
【実施例7】
2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテンのPMMAフィルム
2-(2-メチル-1−フェニルプロペニル)-1-(2,4,5-トリメチル-3-チエニル)-ヘキサフルオロペンテンのトルエン溶液にPMMAを溶かしキャスティングにより膜厚約50 μmのフィルムを得た。フィルムに313 nmの紫外光を照射して着色体とした後、暗所において80℃に30日間保ったが吸光度に変化はなく、閉環体は極めて熱安定であることが示された。また、着色・消色のサイクルを10回繰り返したが、着・消色物性の劣化は観測されなかった。
【0030】
【発明の効果】
本発明の1-アリールブタジエン化合物の光閉環体は熱安定であり室温では開環せず、光応答が長期に渡って極めて安定であることが大きな特徴である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1-アリールブタジエン/PMMAフィルムのホトクロミック着色の熱安定性を示す。
(313 nmの紫外光を30分照射した直後の455 nmの吸光度をA0として規格化して、測定日の吸光度をA/A0で示した。)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a 1-arylbutadiene compound which is a novel photochromic material, a method for producing the same, and use thereof. More specifically, the present invention relates to a 1-arylbutadiene compound that gives a thermally stable colored ring closure by a photocyclization reaction, a synthesis method thereof, a photochromic material, a light control material, and an optical recording material.
[0002]
[Prior art]
A compound whose color is changed by light is called a photochromic compound, and has utility as a photochromic material, a light control material and an optical recording material. Among them, a compound that is thermally stable by coloring is particularly preferable as an optical recording material.
To date, photochromism compounds such as fulgide and diarylethene have been known as photochromic compounds that exhibit ring-closing and ring-opening reactions from hexatriene to cyclohexadiene according to the Woodward-Hoffman rule (Photochromism, p489 (1990)). Heinz Durr, Henri Bouas-Laurent, Elsever, JP 3-135977, etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Frugide uses an alkylidene group as a condensed adamantylidene group having a large steric hindrance to suppress side reactions such as a transfer reaction and an oxidation reaction, thereby obtaining a thermally stable ring-closed product. However, in fulgide, the succinic anhydride site is unstable with respect to the acid base, and there is a problem in the long-term stability of the photochromic properties.
In addition, diarylethene has the advantage that the perfluorocyclopentene ring is chemically very stable and the introduction of an aryl group is easy, but it is susceptible to oxidation and is not sufficiently durable.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention introduces an aryl group at the 1-position of perfluorocyclopentene and an arylvinyl group having a large steric hindrance at the 2-position, which makes it easy to synthesize and chemically stable. A heat-stable photochromic 1-arylbutadiene compound was obtained.
[0005]
That is, the present invention relates to a 1-arylbutadiene compound which is a novel photochromic compound represented by the following formula [I].
[Formula 4]
Figure 0003899964
[0006]
First, the aryl group constituting the 1-arylbutadiene compound will be described.
X is a sulfur atom, an oxygen atom or an alkyl-substituted nitrogen atom. The number of carbon atoms constituting the alkyl group of the alkyl-substituted nitrogen atom is preferably 1 to 18, more preferably 1 to 6. Examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group and ter-butyl group.
[0007]
R 1 is an alkyl group which may have a substituent, and is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group. And iso-butyl group and ter-butyl group are preferred. In this case, a modifying group may be bonded like a methoxymethyl group.
[0008]
R 2 and R 3 are each independently an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, a cyano group or a nitro group, or an optionally substituted aromatic group or heterocyclic aromatic group, or An aromatic ring formed jointly. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable. Further, the alkoxy group is a methoxy group, an ethoxy group, the amino group is a dimethylamino group, a diethylamino group, a pyrrolidino group, an imidazolyl group, and the aromatic group that may have a substituent is a phenyl group, a methoxyphenyl group , A nitrophenyl group, and a cyanophenyl group are preferable. In the case where R 2 and R 3 together form an aromatic ring, an aryl group having benzothiophene, benzofuran, and indole in the basic skeleton as the whole aryl group is preferably exemplified.
[0009]
Specific examples of the aryl group include 2,4,5-trimethylthiophene, 2,4-dimethyl-5-phenylthiophene, 2,4-dimethyl-5- (p-dimethylaminophenyl) thiophene, 2,4-dimethyl- 5- (p-methoxyphenyl) thiophene, 2,4-dimethyl-5- (4'-pyridyl) thiophene, 2,4-dimethyl-5-naphthylthiophene, 2,4,5-trimethylfuran, 1,2, 4,5-tetramethylpyrrole, 1,2-dimethyl-5-cyanopyrrole, 2-methylbenzothiophene, 1,2-dimethylindole, 1,2-dimethyl-5-methoxyindole, 2-methyl-6-nitro Examples include benzothiophene.
[0010]
Next, the vinyl group constituting the 1-arylbutadiene compound will be described.
R 4 is an aromatic group that may have a substituent. The substituent may be an amino group, an alkoxy group, a cyano group, a nitro group or the like, and the aromatic group may be polycyclic.
[0011]
Specific examples include benzene, p-dimethylaminobenzene, p-cyanobenzene, p-methoxybenzene, m-nitrobenzene, p-nitrobenzene, naphthalene, 3-nitronaphthalene, 4-cyanonaphthalene and the like.
[0012]
R 5 and R 6 are an alkyl group which may have a substituent, or an aliphatic ring which jointly forms a monocyclic ring or a polycyclic ring, and in the molecule of the 1-arylbutadiene compound Those that cause a large steric hindrance are desirable. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable. The number of carbon atoms in the aliphatic ring is preferably 5 to 15 including the double bond carbon directly bonded to R 5 and R 6 , and cyclopentane, cyclohexane and cycloheptane are particularly preferred as the monocyclic aliphatic ring. On the other hand, adamantyl and norbornyl are particularly preferred as the polycyclic aliphatic ring. .
[0013]
By the way, when 1-arylbutadiene represented by the formula [I] is irradiated with ultraviolet light, a 1-arylbutadiene ring-closure represented by the following formula [II] is obtained.
[Chemical formula 5]
Figure 0003899964
Here, R 1 to R 6 represent the same groups as described above. However, when R 5 and R 6 jointly form an aliphatic ring, they together with the cyclohexadiene ring form a spiro ring as a whole.
[0014]
The ring-closed body has a certain color and can be returned to the original ring-opened body, that is, 1-arylbutadiene by irradiation with visible light. Since it is a thermostable compound, it does not return to the original ring-opened form as long as it is stored in the dark.
[0015]
The ring-opened body and the ring-closed body show the following heat irreversible photochromism between them.
[Chemical 6]
Figure 0003899964
[0016]
Next, a method for producing the 1-arylbutadiene compound according to the present invention will be described.
The 1-aryl butadiene compound is obtained by sequentially reacting an anion obtained by lithiation of vinyl halide [IV] and aryl halide [V] represented by the following formula with butyl lithium in advance and octafluorocyclopentene [III]. Manufactured.
[Chemical 7]
Figure 0003899964
[Chemical 8]
Figure 0003899964
[0017]
Although the reaction order is not limited, it is preferable to react the vinyl halide anion first and then the aryl halide anion. The following formula is a case where vinyl halide is reacted first.
[Chemical 9]
Figure 0003899964
[0018]
Here, a commercially available product can be used as octafluorocyclopentene. A method for reacting vinyl halide and aryl halide with butyl lithium to form an anion is known. For example, it can be prepared by dissolving vinyl halide or aryl halide in a suitable solvent and adding butyllithium dissolved in a solvent such as hexane. As butyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium and t-butyl lithium are usually used. The reaction can be preferably carried out at a low temperature in an ether-based anhydrous solvent such as anhydrous THF.
[0019]
If the 1-arylbutadiene of the present invention is mixed with a transparent optical resin to form a film, a photochromic material, a light control material, and an optical recording material can be obtained. Examples of suitable resins include polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polyurethane, arton, ZEONEX and the like. Even in a film mixed with such a resin, the photocyclic ring, which is a colored body, is thermally stable.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be specifically described below with reference to examples. The chemical structures of 1-arylbutadiene [I] and ring-closed compound [II] are nuclear magnetic resonance spectra (H-NMR, using 400 MHz and 270 MHz resolution, using trimethylsilyl ether as internal standard), high-resolution mass spectrometry spectrum (HRMS) ), Low resolution mass spectrometry spectrum (LRMS), infrared absorption spectrum (IR), ultraviolet-visible absorption spectrum.
[0021]
[Example 1]
Synthesis of 1- (adamantylidenebenzyl) heptafluorocyclopentene
A 100 ml two-neck pear-shaped flask was charged with 465 mg (1.54 mmol) of adamantylidene bromobenzyl, purged with nitrogen, and dissolved in 30 ml of anhydrous THF. The solution was cooled to −78 ° C. or lower in a dry ice / isopropanol bath, and 1.2 ml (1.84 mmol) of a hexane solution of n-butyllithium was added. To this solution, 0.6 ml (4.60 mmol) of octafluorocyclopentene was added and stirred for 15 hours.
Water was added to the reaction solution to terminate the reaction, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfide, and the solvent was evaporated under reduced pressure. The residue was purified by silica gel flash chromatogram to give 513 mg of 1- (adamantylidenebenzyl) heptafluorocyclopentene in 92% yield.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 , TMS) δ / ppm: 1.57-2.00 (12H, m), 2.50 (1H, s), 2.73 (1H, s), 7.13-7.35 (5H, m)
IR (KBr) ν / cm-1: 3028 (Ph-H), 2903 (CH), 1447 (CH), 713 (CH)
[0022]
[Example 2]
Synthesis of 1- (adamantylidenebenzyl) -2- (2 ', 5'-dimethylthie-3'-nyl) hexafluorocyclopentene
In a 100 ml two-neck pear-shaped flask, 274 mg (1.43 mmol) of 3-bromo-2,5-dimethylthiophene was placed, and the atmosphere was purged with nitrogen, and dissolved in 10 ml of THF. The solution was cooled to −78 ° C. or lower with a dry ice / isopropanol bath, and 1 ml (1.57 mmol) of a hexane solution of n-butyllithium was added. This solution was added dropwise to a separately prepared 100 ml two-necked flask containing 1- (adamantylidenebenzyl) heptafluorocyclopentene 560 mg (1.34 mmol) in THF (15 ml), and stirred for 24 hours.
Water was added to the reaction solution to terminate the reaction, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfide, and the solvent was evaporated under reduced pressure. The residue was purified by silica gel flash chromatogram to obtain 194 mg of 1- (adamantylidenebenzyl) -2- (2 ′, 5′-dimethylthie-3′-nyl) hexafluorocyclopentene in 28% yield.
This compound showed an ultraviolet absorption maximum at 313 nm in toluene. When this solution was irradiated with ultraviolet light of 313 nm, a new photochromism was observed in which absorption with an absorption maximum at 450 nm appeared.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS) δ / ppm: 1.62-1.92 (12H, br), 2.05 (3H, s), 2.34 (3H, s), 2.62 (2H, br), 6.33 (1H , s), 6,95-6.98 (2H, m), 7.21-7.24 (3H, m)
mp = 103-105 ℃
[0023]
The reaction formulas through both Example 1 and Example 2 are shown below.
[Chemical Formula 10]
Figure 0003899964
[0024]
[Example 3]
1- (Adamantylidenebenzyl) -2- (2 ′, 5′-dimethylethylite) synthesized in Example 2 was prepared by dissolving 0.216 g of polymethyl methacrylate (PMMA) pellets of arylbutadiene in polymethyl methacrylate (PMMA) pellets in 4 ml of dichloromethane. A casting film was obtained by dissolving 1.27 mg of 3-nyl) hexafluorocyclopentane.
When this film was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 313 nm for 30 minutes, it was colored red and exhibited an absorption maximum at 455 nm. When this colored film was irradiated with light having a wavelength of 455 nm, it quickly disappeared. Similarly, when this film was irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 313 nm for 30 minutes and colored in red at a temperature of 80 ° C. in the dark, no decoloration occurred. FIG. 1 shows the change in absorbance at 455 nm when this film was kept at 80 ° C.
[0025]
[Example 4]
Synthesis of 1- (2-methyl-1-phenylpropenyl) heptafluoropentene
1-Bromo-2-methyl-1-p-henylpropene 506 mg (2.36 mmol) was placed in a 100 ml two-neck pear-shaped flask, and the atmosphere was purged with nitrogen, and dissolved in 30 ml of anhydrous THF. The solution was cooled to −78 ° C. or lower in a dry ice / isopropanol bath, and 1.82 ml (2.84 mmol) of a hexane solution of 1.56 mol / dm 3 n-butyl lithium was added and stirred for 30 minutes. To this reaction solution, 0.79 ml (5.65 mmol) of octafluorocyclopentene was added and stirred for 15 hours.
Water was added to the reaction solution to terminate the reaction, and the mixture was extracted 3 times with acetic acid ethyl ester. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfide, and the solvent was evaporated under reduced pressure. The residue was purified by silica gel chromatogram to obtain 503 mg of 1- (2-methyl-1-phenylpropenyl) heptafluoropentene in a yield of 66%.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 , TMS) δ / ppm: 1.78 (3H, s), 1.84 (3H, s), 7.13 (2H, d, J / Hz = 6.27), 7.32-7.45 (3H, m ).
[0026]
[Example 5]
Synthesis of 2- (2-methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene
4-Bromo-2,3,5-trimethylthiophene (306 mg, 1.54 mmol) was placed in a 100 ml two-necked pear-type flask, purged with nitrogen, and dissolved in anhydrous THF (10 ml). The solution was cooled to −78 ° C. or lower with a dry ice / isopropanol bath, 1.1 ml (1.72 mmol) of a hexane solution of 1.56 mol / dm 3 n-butyllithium was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. This reaction solution was added dropwise to 15 ml of an anhydrous THF solution of 500 mg (1.54 mmol) of 1- (2-methyl-1-phenylpropenyl) heptafluoropentene prepared in a 100 ml two-neck pear flask and allowed to react for 5 hours. It was.
Water was added to the reaction solution to terminate the reaction, and the mixture was extracted 3 times with acetic acid ethyl ester. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfide, and the solvent was evaporated under reduced pressure. The residue was purified by silica gel chromatogram to obtain 160 mg of 2- (2-methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene in 24% yield. Obtained.
1 H-NMR (270MHz, CDCl 3 , TMS) δ / ppm: 1.43 (3H, s), 1.59 (3H, s), 1.73 (3H, s), 1.90 (3H, s), 2.19 (3H, s) , 6.69 (2H, m), 7.13-7.16 (3H, m).
[0027]
The reaction formulas through both Example 4 and Example 5 are shown below.
Embedded image
Figure 0003899964
[0028]
[Example 6]
Photochromism of 2- (2-methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene
2- (2-Methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene only shows terminal absorption in toluene below 350 nm, but 313 nm It becomes a colored product that exhibits a 6π electron cyclization reaction upon irradiation with light and exhibits an absorption maximum at 450 nm. The photoreaction quantum yield (ψ) from the ring-opened product to the ring-closed product upon irradiation with 313 nm light was 0.42, and the quantum yield from the ring-closed product to the ring-opened product was 0.14. The closed ring was thermally stable and isomerized to the open ring by irradiation with 405 nm light. Its quantum yield was 0.16.
[0029]
[Example 7]
PMMA film of 2- (2-methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene
PMMA is dissolved in a toluene solution of 2- (2-methyl-1-phenylpropenyl) -1- (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) -hexafluoropentene, and a film with a thickness of about 50 μm is obtained by casting. It was. After irradiating the film with ultraviolet light of 313 nm to form a colored body, the film was kept at 80 ° C. for 30 days in the dark. In addition, the coloring / decoloring cycle was repeated 10 times, but no deterioration of the wearing / decoloring properties was observed.
[0030]
【The invention's effect】
The photocyclic ring of the 1-arylbutadiene compound of the present invention is heat-stable, does not open at room temperature, and has a great feature that the photoresponse is extremely stable over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the thermal stability of photochromic coloring of 1-arylbutadiene / PMMA films.
(The absorbance at 455 nm immediately after irradiating 313 nm ultraviolet light for 30 minutes was normalized as A0, and the absorbance on the measurement day was indicated as A / A0.)

Claims (6)

下記式[I]で示される1-アリールブタジエン化合物。
Figure 0003899964
(式中、Xは硫黄原子、酸素原子またはアルキル置換窒素原子である。R1は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。 R2およびR3は各々独立してアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基もしくはニトロ基、または置換基を有していてもよい芳香族基もしくは複素環式芳香族基であるか、あるいは共同して形成される芳香環を意味する。R4は置換基を有していてもよい芳香族基である。R5およびR6は置換基を有していてもよいアルキル基であるか、または共同して単環もしくは多環を形成する脂肪族環を意味する。)
A 1-arylbutadiene compound represented by the following formula [I].
Figure 0003899964
(In the formula, X represents a sulfur atom, an oxygen atom or an alkyl-substituted nitrogen atom. R 1 represents an alkyl group which may have a substituent. R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group, an alkoxy group. group refers to an amino group, a cyano group or a nitro group or have a substituent is also an aromatic group or heterocyclic aromatic group, or jointly aromatic ring formed by, .R 4 Is an aromatic group which may have a substituent, R 5 and R 6 are alkyl groups which may have a substituent, or a fatty acid which forms a monocyclic ring or a polycyclic ring together Means a family ring.)
下記式[II]で示される1-アリールブタジエン化合物の光閉環体。
Figure 0003899964
(式中、X、R1ないしR4は前掲と同じ基を意味する。R5およびR6は置換基を有していてもよいアルキル基であるか、または共同して単環もしくは多環を形成する脂肪族環を意味する。)
A photocyclized product of a 1-arylbutadiene compound represented by the following formula [II].
Figure 0003899964
(In the formula, X, R 1 to R 4 are the same groups as those described above. R 5 and R 6 are alkyl groups which may have a substituent, or a monocyclic or polycyclic group together. Means an aliphatic ring that forms
オクタフルオロシクロペンテンに対し、予めブチルリチウムによりリチオ化された下記式で示されるビニルハライド[IV]およびアリールハライド[V]のアニオンを逐次反応させることを特徴とする請求項1記載の1-アリールブタジエン化合物の製法。
Figure 0003899964
2. The 1-arylbutadiene according to claim 1, wherein an anion of vinyl halide [IV] and aryl halide [V] represented by the following formula, which has been previously lithiated with butyllithium, is sequentially reacted with octafluorocyclopentene. Compound preparation.
Figure 0003899964
ホトクロミック化合物として請求項1で示される1-アリールブタジエン化合物[I]または請求項2で示されるその光閉環体[II]を含有することを特徴とする光発色材料。 A photochromic material comprising the 1-arylbutadiene compound [I] shown in claim 1 or the photocyclized compound [II] shown in claim 2 as a photochromic compound. ホトクロミック化合物として請求項1で示される1-アリールブタジエン化合物[I]または請求項2で示されるその光閉環体[II]を含有することを特徴とする調光材料。A light-modulating material comprising the 1-arylbutadiene compound [I] shown in claim 1 or the photocyclized compound [II] shown in claim 2 as a photochromic compound. ホトクロミック化合物として請求項1で示される1-アリールブタジエン化合物[I]または請求項2で示されるその光閉環体[II]を含有することを特徴とする光記録材料。An optical recording material comprising the 1-arylbutadiene compound [I] shown in claim 1 or the photocyclized compound [II] shown in claim 2 as a photochromic compound.
JP2002065403A 2001-03-14 2002-03-11 Novel photochromic compound, its production method and its use Expired - Fee Related JP3899964B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002065403A JP3899964B2 (en) 2001-03-14 2002-03-11 Novel photochromic compound, its production method and its use

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001071721 2001-03-14
JP2001-71721 2001-03-14
JP2002065403A JP3899964B2 (en) 2001-03-14 2002-03-11 Novel photochromic compound, its production method and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002348285A JP2002348285A (en) 2002-12-04
JP3899964B2 true JP3899964B2 (en) 2007-03-28

Family

ID=26611212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002065403A Expired - Fee Related JP3899964B2 (en) 2001-03-14 2002-03-11 Novel photochromic compound, its production method and its use

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3899964B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002348285A (en) 2002-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yamaguchi et al. Photochromic properties of diarylethene derivatives having chryso [b] thiophene rings
JPH08245579A (en) Diarylethene photochromic compound and optically recording material using the compound
JP3390921B2 (en) Novel compound and optical element using the compound
Kobatake et al. The irreversible thermo-bleaching function of a photochromic diarylethene having trimethylsilyl groups
Kobatake et al. Solvent effect on photochromism of a dithienylperfluorocyclopentene having diethylamino group
JP2758689B2 (en) Diarylethene compounds
JP3899964B2 (en) Novel photochromic compound, its production method and its use
JP3870703B2 (en) New photochromic compounds and their production and use
US6660868B2 (en) Photo-induced phase transition organic material
JP2666225B2 (en) Diarylethene compounds
Li et al. Diarylethene-based imines and amines: Synthesis, photochromic properties and effects of substitution
JPH02226141A (en) Photochromic material
US5091535A (en) Organic photochromic compound, a dimer of pyrido quinoline
Yamaguchi et al. Photochromism of diarylethene oxazole derivatives in a single-crystalline phase
JPH0314538A (en) Production of diarylmaleic acid derivative and diarylethene
JPH04282378A (en) Diarylethene compound
JP4742181B2 (en) New photochromic compounds
JP5337927B2 (en) Photochromic compound and photoreversible coloring composition
JPWO2009016782A1 (en) Blue photochromic compound, photoreversible coloring composition and optical functional material
WO2015147126A1 (en) Pentaarylbiimidazole compound and production method for said compound
JP3384086B2 (en) Photochromic optical recording material
JPH06199827A (en) Spirpoyran compound and photochromic material
JP3015543B2 (en) Photochromic compounds
JPH05222037A (en) Diarylethene derivative
JPH05222035A (en) Diarylethene compound

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060926

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees