JP5010688B2

JP5010688B2 - オリゴマースピロ芳香族化合物に基づく時間−温度インジケータ

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Publication number: JP5010688B2
Application number: JP2009546710A
Authority: JP
Inventors: サルマン，フセイン; テネトフ，エレーナ; フェイラー，レオンハルト; ライマン，トーマス
Original assignee: FRESHPOINT HOLDINGS SA
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Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2012-08-29
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Description

本発明は、少なくとも一つのオリゴマースピロ芳香族化合物を含む、経過時間温度を指示するための時間−温度インジケータ（ＴＴＩ）に関する。特に、本発明は、フォトクロミックオリゴマースピロピラン化合物ならびにその製造方法及びＴＴＩの有効成分としての使用を提供する。

時間−温度インジケータ、ＴＴＩは、それが熱的に結合される製品の部分又は全時間温度履歴の合計を報告することができる、傷みやすい製品の包装又は傷みやすい製品への取り付けのための基材である。

適正でない温度が、期日前の製品の品質低下のもっとも頻繁に認められる原因の一つである。したがって、好ましくは安価で消費者にわかりやすい手段を使用して、そのような傷みやすい製品の時間温度履歴をモニタすることが重要であり、かつ望ましい。時間−温度インジケータは、物質、ひいてはその物質が関連する傷みやすい製品の時間温度履歴の概要を視覚的に報告することができる物質である。主としてエンドユーザのために設計されているため、時間−温度インジケータは通常、明白な視覚的「はい／いいえ」の信号を報告するように設計される。

フォトクロミックビス−スピロピラン化合物のいくつかの例が文献に提示されている。E. Gonzalez et al, J. Appl. Polymer Science, 71(199) 259-266は、ビス−スピロピラン類のマイクロ波の援用による調製及び６−ニトロ−ビス−スピロピラン類、たとえば６−ニトロビスｐ−キシレンスピロピラン又は６−ニトロビスデシルスピロピランを含有するポリウレタン−アクリレートブロックコポリマーのフォトクロミック効果を記載している。
もう一つの研究（Young Jin Cho et al in Dyes and pigments 44 (2000 19-25)）では、二つのスピロピランをエチニル基によって結合させるビス−スピロ化合物の合成が記載されている。
米国特許第６７４７１４５号は、オリゴチオフェン類に結合されたフォトクロミックビス−ナフトピラン類を開示している。様々なフェニレンリンカーを含有するビス−スピロオキサジン類がＥＰ０３２１５６３に記載されている。
ＷＯ９９／３９１９７は、ＴＴＩの活性物質としての、連鎖移動に基づくフォトクロミック染料の使用を記載している。これらの物質に基づくＴＴＩは、精度及び再現性が高く、刺激性の光を使用して励起することができる。さらに、活性物質の上に特殊なフィルタを配置することにより、光のＵＶ及び可視スペクトルの大部分をろ過することができ、それがＴＴＩの望ましくない再励起及び光漂白を防ぐことを教示している。

ＷＯ２００５／０７５９７８は、フォトクロミックインジケータ化合物に基づくＴＴＩを教示している。ＷＯ２００５／０７５９７８で教示しているＴＴＩのフォトクロミック反応は、時間及び温度依存的な、インジケータ化合物に結合した原子又は化学基の移動を伴わない原子価異性化反応である。好ましいインジケータ化合物としては、ジアリールエテン類及びスピロ芳香族化合物である。ＷＯ２００５／０７５９７８で使用されているスピロ芳香族化合物はモノマーである。

そのモノマー類似物よりも改善された顔料着色能力及び長い寿命を有するインジケータ化合物に基づく商業用ＴＴＩの必要性がある。ＴＴＩから導かれる情報は、精度及び再現性が高くなければならず、特に、そのような情報は、時間温度履歴に比例しなければならない。最後に、そのようなＴＴＩは、工業的に使用される基材、たとえば食品の包装材に印刷可能であるべきであり、さらに、ＴＴＩは、その活性化の前に室温での貯蔵が可能となるように十分な安定性を有するべきである。

今、二量体又は三量体スピロ芳香族化合物に基づく時間−温度インジケータ（ＴＴＩ）システムが改善された寿命を示すということがわかった。

発明及び好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、式Ｉ又はII

（式中、
Ｒ₁〜Ｒ₄は、互いに独立して、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、ハロゲン、ＣＦ₃、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₅は、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、−ＣＦ₃又はフェニルであり、
Ｒ₁₁は、水素であるか、Ｒ₁₁とＲ₅が一緒になってフェニル環を形成し、
Ｒ_aは、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルであり、
Ｒ_bは、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルであるか、Ｒ_aと一緒になって５〜６員環を形成し、
Ｌは、二価のリンカーであり、
Ｌ′は、三価のリンカーである）
の少なくとも一つの二量体又は三量体スピロピランインジケータを含む、経時的な温度変化を指示するための時間−温度インジケータに関する。

一つの実施態様において、スピロ芳香族化合物は三量体である（請求項２）。
式IIのスピロピラン三量体は、たとえば

である。
好ましくは、式Ｉの化合物である（請求項３）。

好ましい実施態様において、本発明は、
Ｒ₁が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₂が水素又は−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシであり、
Ｒ₃がＮＯ₂又はハロゲンであり、
Ｒ₄が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ又はハロゲンであり、
Ｒ₅が水素、ハロゲン、メトキシ又は−ＣＯＯＨであり、
Ｒ₁₁が水素であり、
Ｒ_aがメチル又はエチルであり、
Ｒ_bがメチル又はエチルであり、
Ｌが二価のリンカーである、式Ｉの少なくとも一つの二量体スピロ芳香族化合物を含む時間−温度インジケータを提供する。

本明細書で使用する用語「二価のリンカー」又は「三価のリンカー」とは、二つ又は三つのスピロピラン部分を互いに結合させることができる二価又は三価の基をいう。

二価のリンカー基の例は、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルケニレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキニレンから選択される。

式中、Ｒ₆は、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、ＣＦ₃、−ＮＯ₂、好ましくはメトキシ又は水素である。
ｓは、１〜４、好ましくは１又は２である。

三価のリンカー基の例は

である。
Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシは、好ましくはメトキシである。用語「ハロゲン」とは、フルオロ、クロロ、ブロモ又はヨードをいう。

より好ましくは、
Ｒ₁は水素又はメトキシである。
Ｒ₂は水素又はメトキシである。
Ｒ₃はニトロである。
Ｒ₄は水素である。
Ｒ₅は水素、ハロゲン、メトキシ又は−ＣＯＯＨであり、
Ｒ_aはメチルである。
Ｒ_bはメチルである。

Ｒ₃がＮＯ₂であり、Ｒ₄がＨである式Ｉのビス−スピロピラン化合物の例を表１に提示する。

以下のビス−スピロピラン類を用いて最良の結果が得られた。

請求項４。

特に好ましいものは化合物１２７であり、その調製が実施例２に開示される。

さらに対象となる化合物は

である。

式Ｉ又はIIのインジケータ化合物は可逆的フォトクロミックである（スキーム１）。

インジケータ化合物は、そのフォトクロミック性のおかげで、特定のエネルギー範囲の光子の照射により、第一の異性形態（開環形態）への光誘導呈色（熱力学的により安定な、第二の異性形態の転換）を起こすことができ、その呈色ののち、時間及び温度依存性の退色（第一の異性形態から第二の異性形態への転換）が起こる。
インジケータ化合物の呈色は、既定の時点で、好ましくは、たとえば、傷みやすい物質の包装である基材上への印刷の直後に起こることができる。

オリゴマースピロピラン類においては、少なくとも二つの異なる準安定異性体がある。少なくとも二つの別個の原子価異性形態がオリゴマーインジケータの各スピロ芳香族単位中に存在する。これらの異性形態は、少なくとも一つの呈色開環形態、すなわち第一の異性形態及び少なくとも一つの無色の環式形態（閉環形態又は第二の異性形態）である。

適切な活性物質は以下の特性を示す。
（１）システムは、一つの準安定状態から一つの安定状態に至る少なくとも一つの熱プロセスを有し、スピロ芳香族化合物の二つの状態は、明確に異なる色及び／又は他の測定可能な物理的パラメータ、たとえばルミネセンス、屈折率、伝導度などを特徴とする。
（２）安定状態は、一つの刺激又は刺激の組み合わせ、とりわけ以下のプロセス、
ａ）光子誘導、
ｂ）熱誘導、
ｃ）圧力誘導、
ｄ）電気誘導又は
ｅ）化学誘導
を使用して、準安定状態に転換されることができ、
（３）準安定状態は、温度及び光誘導（可視光範囲）以外、いずれの刺激又は刺激の組み合わせ、たとえばａ）光誘導、ｂ）圧電誘導、ｃ）電気誘導、ｄ）化学誘導によっても実質的に影響されない。

光誘導とは、はじめは無色のインジケータが、好ましくはＵＶ又は近ＵＶ範囲の光を照射された結果として、無色の非活性化状態から呈色活性化状態へ可逆性の内部原子価異性化が誘導されることをいう。そして、時間及び温度に応じた速度で逆方向の退色プロセスが進行する。

準安定状態はさらに、圧力誘導によって達成することもできる。この手法では、物質を埋め込まれた、及び／又はその上に有するマトリックスを、マトリックスの表面に圧力を加えて、それにより、準安定状態の形成を誘導する二つの物体、たとえば金属ロールの間に通す。時間及びこれらの物体によって活性物質に付与される圧力を調節することにより、ＴＴＩ活性マトリックスにおける安定状態から準安定状態への変換の度合を制御することが可能である。

準安定状態は、熱誘導によって達成することもできる。この特定の誘導プロセスでは、誘発される物質を埋め込まれたマトリックスを、通常は当該物質の融点よりも低い温度に加熱する。熱は、熱転写印刷ヘッドをはじめとする公知の方法によって加えることができる。ある特定の場合では、熱は、マトリックスが二つの加熱金属ロールの間に通される間にマトリックスに加えられる。この場合、表面に加えられる圧力は、それ自体が準安定状態の形成を誘導することはできず、ヒータと試料との間の制御された熱接触を保証するように作用するだけである。準安定状態は、マトリックスと接触するヒータ、すなわち金属ロール及びマトリックスそのものからの熱伝達の結果として達成される。

しかし、圧力、光及び熱誘導の組み合わせの使用が望まれる又は必要である場合があるかもしれない。したがって、本発明のさらなる実施態様は、本発明のＴＴＩとともに使用される物質の準安定状態を刺激の組み合わせによって達成することである。

本発明の活性物質は、正反応及び逆反応が起こる結晶又は多結晶粉末の形態であってもよく、あるいはまた、他の凝縮相の形態、たとえばガラス、ポリマー溶液の形態にあってもよく、ポリマーに結合していることもできるし、液体又は溶液の形態にあってもよい。

本発明のさらに別の態様で、顔料又は染料の形態の式Ｉ又はIIのスピロ芳香族インジケータ化合物の少なくとも一つを含むＴＴＩを製造する方法であって、
（ａ）請求項１記載の式Ｉ又はIIの二量体又は三量体スピロピランインジケータをマトリックスの中又は上に導入するステップ、及び
（ｂ）光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスによってスピロピランインジケータを最初の安定状態から準安定状態に転換するステップ、
（ｃ）場合によっては保護フィルムを適用させるステップ
を含む方法が提供される（請求項６）。

転換ステップｂは、ステップａ）の直後に実施することもできるし、後の任意の時機に実施することもできる。

最初の安定状態及び準安定状態は上記で定義されている（上記スキーム１）。

用語「マトリックスの中に導入する」とは、ＴＴＩインジケータをマトリックスに添加混合する任意の形態、たとえばマトリックスのインジケータドーピング、マトリックス中へのインジケータのゾルゲル埋め込み、小結晶、固溶体などとしてのインジケータの埋め込みをいう。

本発明で使用されるマトリックスは、ポリマー、接着剤、あらゆる種類の紙もしくは厚紙、あらゆる種類の印刷媒体、金属又はガラス様のフィルムであることができる。
マトリックスは基材とも呼ばれる。
印刷媒体の例は、粘着性ＰＰ、常温積層フィルム、ＰＶＣフィルム、ＰＰ紙、写真用光沢紙、ビニルシートなど、インクジェット媒体であることができる。

マトリックスポリマーは、天然又は合成起源の高分子量有機材料であることができ、一般に、１０³〜１０⁸g/molの範囲の分子量を有する。たとえば、天然樹脂もしくは乾性油、ゴムもしくはカゼイン又は改質天然材料、たとえば塩素化ゴム、油改質アルキド樹脂、ビスコース、セルロースエーテルもしくはエステル、たとえば酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、アセト酪酸セルロースもしくはニトロセルロースであることができ、特に、重合、重縮合又は重付加によって得られるような完全合成有機ポリマー（熱硬化性プラスチック及び熱可塑性プラスチック）、たとえばポリオレフィン、たとえばポリエチレン、ポリプロピレンもしくはポリイソブチレン、置換ポリオレフィン、たとえば塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステルもしくはブタジエンの重合物ならびに前述のモノマーの共重合物、特にＡＢＳ又はＥＶＡであることができる。重付加樹脂及び重縮合樹脂の群からは、ホルムアルデヒドとフェノール類との縮合物、いわゆるフェノプラスト及びホルムアルデヒドと尿素、チオ尿素及びメラミンとの縮合物、いわゆるアミノプラスト、表面塗装樹脂として使用されるポリエステル、飽和したものとしてはたとえばアルキド樹脂又は不飽和のものとしてはマレイン酸樹脂、直鎖状ポリエステル及びポリアミド又はシリコーンを挙げることができる。前述の高分子量化合物は、個別に存在することもできるし、混合物として、プラスチック組成物又は溶融体の形態で存在することもできる。これらはまた、モノマーの形態で存在することもできるし、重合状態で、表面コーティング又は印刷インクの塗膜形成剤又はバインダとして溶解した形態、たとえば煮アマニ油、ニトロセルロース、アルキド樹脂、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂又はアクリル樹脂として存在することもできる。

用語「導入する」とは、印刷することをもいう。この場合、ＴＴＩは、印刷可能なインクに転換される。
インクは、マトリックス上に直接印刷することもできるし、包装材又はラベル上に直接印刷することもできる。

したがって、本発明はさらに、時間−温度インジケータを製造するための、請求項１記載の式（Ｉ）又は（II）の少なくとも一つのスピロピランインジケータを含む印刷インク又は印刷インク濃縮物に関する（請求項９）。

当該技術で公知の印刷法、たとえばインクジェット印刷法、フレキソ印刷法、レーザ印刷法、熱転写印刷法、パッド印刷法、常温積層技術を使用する印刷法などのいずれを使用することもできる。

もう一つの実施態様で、インジケータ化合物は、熱転写（ＴＴＲ）インク組成物の一部であり、ＴＴＲ層に熱を加えることによって印刷面に転写される。

印刷された基準目盛りを時間−温度積算物質とともに用いることにより、品質等級の絶対的決定が可能である。時間−温度積算物質及び基準目盛りは、有利には、読み取りを容易にするために、淡い色の基材に配設される。
さらなるテキスト（又は情報）、たとえば使用期限、製品識別情報、重さ、内容物などを好ましくは黒インクで適用させることが可能である。

基準色は、ＴＴＩの寿命を変化させるための一つの手段として変化してもよい。

時間−温度インジケータは、光再励起及び／又は光漂白を防ぐように設計された保護フィルムで覆われてもよい。

ＴＴＩ又はフィルタは、常温積層技術又はパッド印刷技術を使用して印刷することができる。

保護フィルムは、たとえば、４３０nmよりも長い一般的な波長を有する光だけを透過させるカラーフィルタ、たとえば黄色のフィルタである。

適切なフィルタは、２００７年１０月１６日出願の国際出願ＥＰ２００７／０６０９８７に開示されている。この出願には、フォトクロミック着色剤を含有する下層に接着された少なくとも一つの紫外線及び／又は可視光線吸収層を含む組成物であって、そのフォトクロミック着色剤がＵＶ露光によって活性化されて可逆性の変色を起こし、その色転換が、温度に依存する速度で起こり、光吸収層が、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、ベンズオキサゾン、α−シアノアクリレート、オキサニリド、トリス−アリール−ｓ−トリアジン、ホルムアミジン、シンナメート、マロネート、ベンジリデン、サリチレート及びベンゾエート紫外線吸収剤からなる群より選択される紫外線吸収剤の層の総重量に基づいて１〜６０重量％のバインダを含むものである組成物が開示されている。

必要に応じて、不可逆性の感光性インジケータを、改ざん防止処理として時間−温度積算物質上にカバーの形態で適用することもできる。適切な不可逆性インジケータとしては、たとえば、ピロール誘導体、たとえば２−フェニル−ジ（２−ピロール）メタンがある。そのような物質は、ＵＶ光に暴露されると、不可逆的に赤く変わる。

本発明はさらに、光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスによって、請求項１記載の式Ｉ又はIIのスピロピランインジケータを最初の安定状態から準安定状態に転換し、準安定状態から最初の安定状態への時間温度依存性再転換を検出することによる時間温度指示方法に関する（請求項７）。

時間温度検出は、ＴＴＩ装置の光学的性質（たとえば吸収、透過、反射率）の変化を検出することによって光学的に達成することができる。たとえば、変色は、基準試料に対して比較することにより、又は比色計又は色読み取りもしくは比色技術を使用することにより、視覚的に決定される（請求項８）。

オリゴマースピロ化合物の調製
本発明のフォトクロミックスピロピラン化合物は、文献で公知の合成経路にしたがって調製することができる。
式Ｉによって示されるビス−スピロ化合物の合成は、以下に示す反応Ａ〜Ｅに示すプロセスを含み、市販されている（Ｒ₅＝Ｈ）又はフィッシャー反応によって容易に調製される２，３，３−トリメチルインドレニン類から出発する。
反応Ａ
フィッシャー反応による式IIIの５置換２，３，３−トリメチルインドレニン類の調製

反応条件は、文献（Berman, E., Fox, R. E. and Thomson, F. D. Photochromic spiropyrans. I. The effect of substituents on the rate of ring closure. J. Am. Chem. Soc. 81, 1959, 5605-5608）に記載されている標準的条件である。

反応Ｂ
反応Ｂでは、ホモ二官能価芳香族化合物を、対応する芳香族化合物のブロモメチル化（方法Ｉ）又はラジカル臭素化（方法II）によって調製することができる。

方法Ｉにしたがって、芳香族化合物が、酢酸中、オルトリン酸の存在で、加熱下、パラホルムアルデヒド及び臭化水素と反応して、式IYによって示される二官能価化合物を与える。このプロセスの反応条件は、J. Am. Chem. Soc. 1992, 144: 6227-6238に記載されている。

あるいはまた、式IYの化合物は、方法IIにしたがって、適切な非極性溶媒、好ましくはベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、より好ましくはベンゼン及びクロロベンゼン中、Ｎ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）を使用して調製することもできる。

反応Ｃ：

反応Ｃでは、式Ｙ（置換基Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₄は先に定義したものと同じである）によって示される置換サリチルアルデヒドを、酢酸と適切な有機溶媒（たとえばジクロロメタン、クロロホルムなど）との比率１：１の混合物に溶解する。その溶液を氷水槽で冷却しながら酢酸と硝酸との混合物で処理して、水性ワークアップ（aqueous work up）ののち、５ニトロ置換サリチルアルデヒドを得る。このプロセスで使用される硝酸濃度は１００％又は７０％、好ましくは１００％である。

反応Ｄ

反応Ｄでは、式IIIのインドレニンが、適切な有機溶媒（ベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ジオキサン又はそれらの組み合わせ）中、式IYによって示されるビス−ハロメチル化合物と反応して、ジヒドロハロゲン化物の形態のフィッシャー塩基を与える。反応温度は、８０〜１２０℃、好ましくは８５〜９０℃であることができ、反応時間は、約１０時間〜約３日であることができる。フィッシャー塩基のジヒドロハロゲン化物YIをジクロロメタンに溶解し、無機塩基（水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又はカリウム）の水溶液によって処理して遊離塩基YIを得て、それをすぐに次のステップに付す（酸化されやすいため）。あるいはまた、反応を有機塩基（たとえばジイソプロピルエチルアミン又は他の立体障害アミン）又は無機塩基（たとえば炭酸カリウム又はナトリウム）の存在で実施して、反応混合物中に直接遊離塩基YIを生成することもできる。

反応Ｅ
反応Ｅでは、遊離フィッシャー塩基及び対応する置換サリチル酸アルデヒドから、適切な有機溶媒（エタノール、アセトニトリル、メチルエチルケトン又はジオキサン）中、環流下、ビス−スピロピラン化合物を形成することができる。

本発明の範囲を限定するものではない、以下の実施例により、本発明の好ましい実施態様を説明する。

実施例
実施例１（化合物１５６）

ステップ１
反応Ｂ
ビフェニル（１５．４g、１００mmol）及びパラホルムアルデヒド（７．５g、２５０mmol）を２５０ml丸底フラスコに移した。ＨＢｒ（酢酸中３３％、１００ml、５７９mmol）及びＨ₃ＰＯ₄（２０ml）を滴下した。反応混合物を窒素下、８０℃で１５時間激しくかく拌した。パラホルムアルデヒド（２．５g、８０mmol）のさらなるアリコートを加え、２時間、温度を１２０℃に上げた。反応混合物を室温まで冷まし、固体をろ過し、ヘキサンで洗浄し、ベンゼン／ヘキサンから再結晶させて、４，４′−ビス（ブロモメチル）−１，１′ビフェニルを得た。収量５．４g（１５．９％）

ステップ２
ステップ２は、反応Ｄとして先に説明したプロセスを含む。
トルエン（３０ml、ＡＲ）中４，４′−ビス（ブロモメチル）−１，１′ビフェニル（２．５０g、７．４mmol）及び２，３，３−トリメチルインドレニン（２．５８g、１６．１mmol、２．６０ml）の溶液を８０〜８５℃で４８時間かく拌した。インドレニンのさらなる部分（１g、０．８５当量）を加え、反応混合物をさらに４８時間かく拌した。反応混合物を室温まで冷ました。固体をろ過し、エーテル、ＴＨＦ、エーテルで洗浄して、粗４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニル５．０gをジヒドロブロミドとして得た。

ステップ３
ステップ３は、反応Ｅとして先に説明したプロセスを含む。
ジクロロメタン中４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニルジヒドロブロミド（０．８０g、１．６mmol）の溶液を、かく拌下０．５時間、５％ＮａＯＨで処理した。有機相を分離させ、Ｎａ₂ＳＯ₄で乾燥させ、アルミナカラム中、ヘキサン−ＣＨ₂Ｃｌ₂（１０〜３５％）でクロマトグラフィーに付した。遊離塩基を含有する画分を捕集し、減圧下、溶媒を蒸発させた（槽温度３０℃、窒素下で冷却しながら）。自己結晶化した遊離塩基をただちに、加熱下、数滴のＥｔ₃Ｎを含有する５０mlエタノール中に懸濁させた。
３−メトキシ−５−ニトロサリチルアルデヒド（０．６５g、３３mmol）を、加熱及びかく拌下、遊離塩基溶液に加えた。反応混合物を１時間環流させ、室温まで冷まし、ガラスフィルタに通してろ過した。固体生成物をエタノールで洗浄し、Ｅｔ₃Ｎ（水性、１％）とで粉砕し、エタノール及びヘキサンで洗浄し、最後に真空下で乾燥させて、ビス−スピロピラン１５６を得た。収率５８％。ＮＭＲ及びＭＳ分析によって構造を確認した。

実施例２（化合物１２７）

ステップ１
４，４′−ビス（ブロモメチル）−１，１′−ビフェニルの代わりにα，α′−ジブロモキシレンを使用したことを除き、実施例１のステップ２のプロセスにしたがった。反応混合物を６０時間かく拌した。１，４−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−ベンゼンがジヒドロブロミドとして６９％の収率で得られた。

ステップ２
４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′−ビフェニルジヒドロブロミドの代わりに１，４−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）ベンゼンジヒドロブロミドを使用したことを除き、実施例１のステップ３のプロセスにしたがった。粗生成物を一晩かけてエタノールとで粉砕し、真空中で乾燥させて、ビス−スピロピラン化合物１２７を得た。
収率６７％
ＮＭＲ及びＭＳ分析によって構造を確認した。

実施例３（化合物１９４）

ステップ１
ステップ１は、反応Ｂ、方法IIとして先に説明したプロセスを含む。
２，５−ジブロモ−ｐ−キシレン（１０g、３８mmol）をベンゼン（７０ml）に溶解した。次いで、ＮＢＳ（１４g、２．１当量）及び過酸化ジベンゾイル（０．１g、２枚のろ紙の間で乾燥）を加え、その混合物を窒素下で環流させた。２４時間後、スクシンイミドをろ別し、溶媒を蒸発させた。生成物をクロロホルムに溶解し、溶媒を部分的に蒸発させ、冷却下、結晶を形成させた。粗生成物（６．７g）をクロロホルム−ヘキサンから再結晶させて、高純度の１，４−ビス（ジブロモメチル）−２，５−ジブロモベンゼン５．０g（３１．２％）を得た。ＮＭＲスペクトルはこの構造に合致した。

ステップ２
４，４′−ビス（ブロモメチル）−１，１′ビフェニルの代わりに１，４−ビス（ジブロモメチル）−２，５−ジブロモベンゼンを使用したことを除き、実施例１のステップ２のプロセスにしたがった。反応混合物をろ過し、エーテルで洗浄した。母液と洗液とを合わせ、減圧下に蒸発させ、残渣をアルミナ上でクロマトグラフィーに付して（ヘキサン−ジクロロメタン（０〜３０％）１，４−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−２，５−ジブロモ−ベンゼンを得、それをただちに次のステップに付した。

ステップ３
４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニルの代わりに１，４−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−２，５−ジブロモベンゼンを使用したことを除き、実施例１のステップ３のプロセスにしたがった。収率５０％。生成物のＮＭＲスペクトルはビス−スピロ化合物ＦＰＳＰ１９４の構造に合致した。

実施例４（化合物３３５）

ステップ１
２，５−ジブロモ−ｐ−キシレンの代わりに１，５−ジメチルナフタレン（５．０g、３２mmol）を使用したことを除き、実施例３のステップ１のプロセスにしたがった。反応混合物を１時間環流させ（ＴＬＣモニタリング、０．５時間後に出発原料が消滅）、室温まで冷まし、沈殿物をろ過し、ベンゼンで洗浄し、水２５０ml中に懸濁させ、４５分間水洗し、ろ過し、乾燥させて粗生成物（約１０g）を得、それを酢酸エチルから結晶化させて、高純度のビス化合物７．１g（７０．６％）を得た。ＮＭＲスペクトルは、得られた生成物が１，５−ジブロモ−ナフタレンと合致する構造を有することを示した。

ステップ２
２，３，３−トリメチルインドレニン、１，５−ジブロモメチルナフタレン及び炭酸カリウムの混合物をトルエン２０ml中、９０℃で４８時間加熱した。次いで、反応混合物をアルミナパッドに通してろ過し、アルミナをトルエンで洗浄した。合わせたろ液と洗液とを減圧下で蒸発させ、残渣をアルミナ上でクロマトグラフィーに付した（ヘキサン−ジクロロメタン０〜１０％）。生成物を含有する画分を捕集し、蒸発させて、高純度の１，５−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−ナフタレンを得、それをただちに次のステップに付した。

ステップ３
４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニルの代わりに１，５−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−ナフタレンを使用したことを除き、実施例１のステップ３のプロセスにしたがった。反応混合物を一晩環流させ、室温まで冷まし、ろ過し、エタノール、水で洗浄し、ｎ−ブタノールとで粉砕し、エタノール、ヘキサンで洗浄し、真空中で乾燥させて、ＦＰＳＰ３３５の淡い灰色〜緑がかった粉末を得た。収率８１％。ＮＭＲスペクトルは構造に合致した。

実施例５（化合物１８３）

ステップ１
１，１′−ビフェニルの代わりにｐ−テルフェニルを使用したことを除き、実施例１のステップ１のプロセスにしたがった。テルフェニル：パラホルムアルデヒド：ＨＢｒのモル比は１：６：８であった。
反応混合物を窒素下８０℃で１６時間加熱した。次いで、８時間、温度を１２０℃に上げ、反応混合物を室温まで冷まし、固体をろ過し、アセトンで洗浄し、ガラスフィルタ上で乾燥させて、粗４，４″−ビス−ブロモメチル−［１，１′；４′，１″］テルフェニルを得た。粗生成物を沸騰トルエンで繰り返し抽出した。高温のトルエン溶液をろ過し、生成物を室温まで冷ましながら結晶化させ、ろ過し、真空中で乾燥させて、４，４″−ビス−ブロモメチル−［１，１′；４′，１″］テルフェニルを得た（２３％収率（化合物１８１）。

ステップ２
ジオキサン５０ml中２，３，３−トリメチル−インドレニン（４．２９g、４．２ml、２６．９mmol）、４，４″−ビス−ブロモメチル−［１，１′；４′，１″］テルフェニル（３．２g、７．６９mmol）及び炭酸カリウム（３．７２g、２６．９mmol）の混合物を９０℃で４８時間加熱し、室温まで冷ました。溶媒を蒸発させ、残渣をジクロロメタンと５％ＮａＯＨ（水性）とに分割し、有機層を分離させ、水層をジクロロメタンで逆抽出し、合わせた有機相をＮａ₂ＳＯ₄で乾燥させ、減圧下で濃縮し、アルミナ上でクロマトグラフィーに付した。ビス生成物を含有する画分（Ｒ_f＝０．７、シリカ、ジクロロメタン−ヘキサン−１：１）を捕集し、乾燥状態まで蒸発させて、粗遊離塩基１８２（黄色の固体）を得、それをただちに次のステップに付した。

ステップ３
４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニルの代わりに４，４″−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−［１，１′；４′，１″］テルフェニルを使用したことを除き、実施例１のステップ３のプロセスにしたがった。反応混合物を室温まで冷まし、ガラスフィルタに通してろ過し、固体生成物をエタノール、水で洗浄し、加熱下、エタノールとで粉砕し、真空中で乾燥させて、ビススピロ化合物ＦＰＳＰ１８３を得た。収率５１．８％。ＮＭＲ及びＭＳ分析によって構造を確認した。

実施例６（化合物３５７）

ステップ１
ステップ１は、反応Ａとして先に説明したプロセスを含む。
エタノール（５００ml）中、４−ヒドラジノ安息香酸（２５g、１６４mmol）の懸濁液にＨ₂ＳＯ₄（８．８ml、１６．１２g、１８４mmol）を何回かに分けて加え（氷水槽で冷却しながら）、次いでメチルイソプロピルケトン（１４．８６g、１８．４６ml、１７３mmol）を加え、反応混合物を６時間環流させ、室温まで冷ました。ろ過ののち、溶媒を蒸発させ、残渣を炭酸ナトリウム（飽和）１２０mlで処理し、次いでｐＨを酢酸（氷酢酸）によって３〜４に調節し、混合物をジクロロメタン４×７０mlで抽出した。合わせた有機相をＮａ₂ＳＯ₄で乾燥させ、短いシリカカラムに通し（溶離剤ジクロロメタン−メタノール２〜７％）、生成物を含有する画分を捕集し、乾燥状態まで蒸発させて、赤みがかった固体残渣を得、それを沸騰トルエンから再結晶させ、ヘキサンで洗浄し、真空中で乾燥させて、５−カルボキシ−２，３，３−トリメチル−インドレニン２６．７g（８０％収率）を得た。ＮＭＲスペクトルは構造に合致した。

ステップ２
アセトニトリル−トルエン（６０ml、１：２）中、５−カルボキシ−２，３，３−トリメチル−インドレニン（４．０g、１９．７０mmol）及びα，α′−ジブロモキシレン（２．０g、７．５８mmol）の混合物を９０時間環流させた。次いで、茶色がかった固体をろ過し、エーテルで洗浄し（２×２０ml）、沸騰トルエンとで粉砕し、高温ろ過ののち、エーテルで洗浄して、粗物質３５６約５．８gをジヒドロブロミド（ピンク色の粉末）として得た。生成物３５６２．４gをジクロロメタンに溶解し、Ｎａ₂ＣＯ₃で処理したのち、水層のｐＨを酢酸によって３〜４に調節した。有機相を分離させ、水層をジクロロメタンで２回抽出し、合わせた有機抽出物をＮａ₂ＳＯ₄で乾燥させ、乾燥状態まで蒸発させて、１，４−ビス（（５−カルボキシ−３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−ベンゼンを得（定量収率）、これを次のステップに付した。

ステップ３
４，４′−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−１，１′ビフェニルの代わりに１，４−ビス（（５−カルボキシ−３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）ベンゼンを使用したことを除き、実施例１のステップ３のプロセスにしたがった。反応混合物をアセトニトリル中で２時間環流させた。粗生成物を一晩かけてエタノールとで粉砕し、エタノールで洗浄し、真空中で乾燥させて、ＳＰ３５７１．４g（５１．３％）を黄緑色の粉末として得た。

実施例７（化合物３４３）

ステップ１
ステップ１は、反応Ｃとして先に説明したプロセスを含む。
３，４−ジメトキシ−サリチルアルデヒド（１．５g、８．２３mmol）を酢酸（５ml）とジクロロメタン（５ml）との混合物に溶解した。溶液を−１０℃に冷却した（氷水ＮａＣｌ槽）。酢酸２ml中、発煙硝酸（０．７７８g、０．５１２ml、１５当量）の溶液を、滴下漏斗により、温度が−５℃を超えないような速度でゆっくり加えた。反応が完了したのち（ＴＬＣモニタリング）、混合物を激しくかく拌しながら氷水（１００ml）に注加した。沈殿した生成物をジクロロメタンで抽出し（３×２０ml）、有機相を１M ＨＣｌ（２０ml）で洗浄し、Ｎａ₂ＳＯ₄で乾燥させ、シリカパッドに通し、乾燥状態まで蒸発させて、黄色の粗生成物を得た。生成物をエタノールから再結晶させ、真空中で乾燥させた。ＮＭＲスペクトルは、３，４−ジメトキシ−５−ニトロ−サリチルアルデヒドの構造に合致した。

ステップ２
エタノール（４５ml）中、実施例２（ステップ２）で記載したように調製した１，４−ビス（（３，３−ジメチル−２−メチレンインドリン−１−イル）メチル）−ベンゼン（０．３１g、０．７４mmol）の懸濁液に、かく拌下、３，４−ジメトキシ−５−ニトロ−サリチルアルデヒド（０．３３６g、１．４７９mmol）を加えた。反応混合物を２時間環流させ、室温まで冷まし、ろ過し、エタノール、水、エタノールで洗浄して、粗生成物ＦＰＳＰ３４３（０．３８g、５１．４％）を得、これをエタノールとで粉砕し、真空中で乾燥させた。

ＴＴＩの活性結晶物質を、消泡剤及び乾燥防止剤を含む適切なマトリックスに埋め込んだ。

上述の物質は、光漂白に対する良好な耐性を示した。５種の代表的なビス−スピロ化合物（スキームＢ）の結果を表１に提示する。

光活性化された化合物１〜５の退色プロセスを１５０時間の期間で検査した。測定はＴ＝０℃で実施した。人工光に暴露されたＴＴＩの退色プロセスは、時間の関数として直線傾向をたどり（表１）、広い用途で含まれるモノマースピロピランに比べてなだらかな傾きを示した。これらの結果は、従来技術に比較して、活性化状態の色の質及び深さならびに二つの呈色状態の区別における明確な改善を示した。そのうえ、活性化状態の寿命が増し、この特徴は、一部には、可視光に対するこれらの化合物の光安定性の増大によるものである（表１のΔ彩度の値を参照）。

^a人工光に暴露した試料の退色
^bＬａｂ＝（Ｌ²＋ａ²＋ｂ²）^0.5
^c人工光に１５０時間暴露した後の彩度の低下

光漂白に対する安定化
顔料の試料を同一の水性インクに配合し、同じ条件下、ミルを使用して分散させた。そのインクを同じ紙基材（LENETTA）に印刷し、オーブン（３０℃）中２４時間乾燥させた。試料を、熱溜めとして働く５mmガラス板に載せ、同じ光源（ランプ３６５nm又はＬＥＤ３６５ＵＶ発光ダイオード（３６５nm））を使用して励起した。二つの同一試料を調製し、各インクから励起した。一つのシステムを０℃で暗所に配置し、他方を蛍光灯（”OSRAM” DULUX S G23、９００lm、１１Ｗ／８４０）、距離３０cm）のろ波光（filtered light）（カットオフフィルタ４５５nm）に暴露した。比色計（Eye One GretagMacbeth）を使用して試料を測定した。暗所に保持した励起されたラベルのＣＩＥＬａｂ値を、光漂白光に暴露された同一ラベルの値と比較した。以下のグラフから明らかであるように、ニトロフェニル基上のメトキシ基は呈色種の感光度を一貫して低下させる。

一般的に、本発明のスピロ芳香族化合物は、以下のように調製される水性又は溶媒系のインク（いくつかの実施態様で）に配合される。

オリゴマースピロピラン類を含むインクの調製
水性インク組成物：１０％ＴＴＩ
ステップ１ポリマーマトリックス調製
LS-16（Ciba（登録商標）GLASCOL（登録商標）LS-16−カルボキシル化アクリルコポリマーに基づく水性マイクロエマルション）２０g
LS-20（Ciba（登録商標）GLASCOL（登録商標）LS-20−カルボキシル化アクリルコポリマーに基づく水性マイクロエマルション）２０g
TEGO−ヒュームドシリカを含有する有機改質されたポリシロキサンのTEGO（登録商標）FOAMEX 845消泡剤エマルション０．２５g
トリエタノールアミン（ＴＥＡ）０．１g−１分間かく拌

ステップ２インク試料の調製
ＴＴＩ０．２g
ポリマーマトリックス１．６g
水（ＨＰＬＣ用）０．４g
混合物をPulverisette上で分散させて（６００rpmで５分間の６サイクル、８００rpmで５分間の６サイクル２回）１０％ＴＴＩインクを得た。

溶媒系インク組成物：１０％ＴＴＩ
ステップ１ポリニルブチラール（ＰＶＢ）ワニス調製
ＰＶＢ２g＋エタノール８g（１０ml）
２時間かく拌して澄明な溶液を得た。

ステップ２溶媒系インク濃縮物調製
ＴＴＩ０．２g
ＰＶＢワニス０．５g
エタノール０．２g
酢酸エチル０．１g
Pulverisette上で分散させて（６００rpmで５分間の２サイクル）インク濃縮物を得た。

ステップ３最終インク調製
インク濃縮物に以下を加えた。
ＰＶＢワニス０．６g
エタノール０．４g
酢酸エチル０．２g
Pulverisette上で分散させて（６００rpmで５分間の６サイクル、次いで、８００rpmで５分間の６サイクル２回）１０％ＴＴＩを得た。

０℃での光漂白
暗所に保持した励起されたラベルのＣＩＥＬａｂ値を、光漂白光に暴露された同一ラベルの値に比較した。

オリゴマースピロピラン類の２種の代表的物質に関して、退色プロセスの速度を提示する。速度測定を様々な温度で実施した。３６５nm ＬＥＤ（化合物１２７の場合、約３００mJ）又は管形ランプ（化合物１４０の場合、約９００mJ）で試料に照射を加えることにより、オリゴマースピロピラン類の光活性化を実施した。速度データは、退色プロセスが二指数的時間−温度相関に当てはまることを示す。

光活性化化合物１２７の退色プロセスの速度測定

ＬＥＤ３６５nmを使用して１５秒間励起

光活性化化合物１４０の退色プロセスの速度測定

ＬＥＤ３６５nmを使用して１５秒間励起

Claims

式Ｉ又はII

（式中、
Ｒ₁〜Ｒ₄は、互いに独立して、水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、ハロゲン、ＣＦ₃、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₅は、水素、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯ−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル、−ＣＦ₃又はフェニルであり、
Ｒ₁₁は、水素であるか、Ｒ₁₁とＲ₅は一緒になってフェニル環を形成し、
Ｒ_aは、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルであり、
Ｒ_bは、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルであるか、Ｒ_aと一緒になって五〜六員環を形成し、
Ｌは、二価のリンカーであり、
Ｌ′は、三価のリンカーである）
の少なくとも一つの二量体又は三量体スピロピランインジケータを含む時間−温度インジケータ。
式IIの少なくとも一つの三量体スピロピランインジケータを含む、請求項１記載の時間−温度インジケータ。
式Ｉの少なくとも一つの二量体スピロピランインジケータを含む、請求項１記載の時間−温度インジケータ。
Ｒ₁が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ、ハロゲン、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル又は−ＮＯ₂であり、
Ｒ₂が水素又は−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシであり、
Ｒ₃がＮＯ₂又はハロゲンであり、
Ｒ₄が水素、−Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ又はハロゲンであり、
Ｒ₅が水素、ハロゲン、メトキシ又は−ＣＯＯＨであり、
Ｒ₁₁が水素であり、
Ｒ_aがメチル又はエチルであり、
Ｒ_bがメチル又はエチルであり、
Ｌが二価のリンカーである、請求項３記載の時間−温度インジケータ。
前記少なくとも一つの二量体スピロピランインジケータ化合物が、以下の構造式

からなる群より選択される、請求項１記載の時間−温度インジケータ。
顔料又は染料の形態の式Ｉ又はIIのスピロ芳香族インジケータ化合物の少なくとも一つを含む時間−温度インジケータを製造する方法であって、
（ａ）請求項１記載の式Ｉ又はIIの二量体又は三量体スピロピランインジケータをマトリックスの中又は上に導入するステップ、及び
（ｂ）光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスによって、前記スピロピランインジケータを最初の安定状態から準安定状態に転換するステップ、
（ｃ）場合によっては保護フィルムを適用させるステップ
を含む方法。
光子誘導、熱誘導、圧力誘導、電気誘導又は化学誘導から選択されるプロセスによって請求項１記載の式Ｉ又はIIのスピロピランインジケータを最初の安定状態から準安定状態に転換し、前記準安定状態から前記最初の安定状態への時間温度に応じた再転換を検出することによる時間温度指示方法。
変色が、前記準安定状態と前記最初の状態との色の差に基づいて検出される、請求項７記載の方法。
時間−温度インジケータを製造するための、請求項１記載の式Ｉ又はIIの少なくとも一つのスピロピランインジケータを含む印刷インク又は印刷インク濃縮物。