JP6949124B2 - 硬化物、光学部材、レンズ、化合物、及び硬化性組成物 - Google Patents

硬化物、光学部材、レンズ、化合物、及び硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、硬化物、光学部材、レンズ、化合物、及び硬化性組成物に関する。
従来、カメラ、ビデオカメラあるいはカメラ付携帯電話、テレビ電話あるいはカメラ付ドアホンなどの撮像モジュールの光学部材にはガラス材料が用いられていた。ガラス材料は様々な光学特性を備えており、環境耐性に優れるため好ましく用いられてきたが、軽量化や小型化が容易ではなく、加工性や生産性が悪いという欠点を有していた。これに対し、樹脂硬化物は、大量生産が可能であり、加工性にも優れているため、近年、様々な光学部材に用いられるようになってきている。
近年、撮像モジュールの小型化に伴い、撮像モジュールに用いられる光学部材を小型化することが求められているが、光学部材を小型化していくと、色収差の問題が生じる。樹脂硬化物を用いた光学部材においては、硬化性組成物に種々の添加物を加えて硬化後の特性を変えることで、アッベ数を調整して色収差の補正を行うことが検討されている。
例えば、特許文献1には、4,4’−ビス(アリール)ジフェニルスルホン骨格モノマーを用いて、アッベ数(νd)及び部分分散比(θg,F)が高く、かつ複屈折率が低い色収差補正機能の高い特性を有する成形体、光学素子及び上記成形体を得るための光学用組成物を提供することができることが開示されている。
一方、特許文献2には、ベンゾジチオール、ベンゾチアゾール等の芳香環基を有する液晶モノマーが開示されている。
特開2014−043565号公報 WO2016/114347
本発明は、光学部材製造のための、アッベ数(νd)が低く、かつ部分分散比(θg,F)が高い硬化物を提供することを課題とする。特に、特許文献1に記載の硬化物と比較しても部分分散比が高く、特許文献2に記載の硬化物のような複屈折性を示さない硬化物を提供することを課題とする。本発明はまた、高機能の光学部材及びレンズを提供することを課題とする。
本発明者らは上記課題の解決のために鋭意検討し、ベンゾジチオール、ベンゾチアゾールを含む芳香族環基等を有する化合物を用いることによりアッベ数が低く、かつ高い部分分散比の硬化物を得ることができることを見出した。
すなわち、上記の課題を解決するための具体的手段は、以下の通りである。
[1]下記一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物を硬化させてなる硬化物であって、波長587nmにおける複屈折Δnが0.00≦Δn≦0.01である硬化物。
Figure 0006949124
式中、Arは、下記一般式2−1〜2−4で表されるいずれかの芳香環基であり;
Figure 0006949124
式中、Qは、−S−、−O−、又はNR11−を表し、R11は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数3〜12の芳香族複素環基を表し、
,Z,及びZは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR1213又はSR12を表し、Z及びZは、互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
及びAは各々独立に、−O−、−NR21−、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表し、R21は水素原子又は置換基を表し、
XはO、S、水素原子もしくは置換基が結合しているC、又は水素原子もしくは置換基が結合しているNを表し、
Axは芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ax及びAyが有する芳香環は置換基を有していてもよく、AxとAyは互いに結合して、置換基を有していてもよい環を形成していてもよく、
は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、
、Lはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR101C(=O)−、−C(=O)NR102−、−OC(=O)NR103−、−NR104C(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表し、R101、R102、R103、R104は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表し、
Sp、Sp、Spはそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表し、
Pol、Pol、Polはそれぞれ独立に水素原子又は重合性基を表し、
一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの重合性基を有する。
[2]Arが一般式2−2で表される芳香環基である[1]に記載の硬化物。
[3]Sp、Spが、単結合、又は置換基を有していてもよい炭素数1から30の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つもしくは隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−、−SC(=O)−又は−C(=O)S−で置換された基からなる群から選択される連結基であり、R201、R202、R203、R204は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表し、
Spは単結合又は2価の連結基を表し、
Polは水素原子又は重合性基を表す、[1]又は[2]に記載の硬化物。
[4]L、Lがいずれも−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、又はO−C(=O)NH−である[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化物。
[5]L、Lがいずれも−O−である[4]に記載の硬化物。
[6]上記重合性基がいずれも(メタ)アクリロイルオキシ基である[1]〜[5]のいずれかに記載の硬化物。
[7]Pol又はPolのいずれかが(メタ)アクリロイルオキシ基である[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化物。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載の硬化物を含む光学部材。
[9][1]〜[7]のいずれかに記載の硬化物を含むレンズ。
[10]下記一般式1で表される化合物。
Figure 0006949124
式中、Arは、下記一般式2−1〜2−4で表されるいずれかの芳香環基であり;
Figure 0006949124
式中、Qは、−S−、−O−、又はNR11−を表し、R11は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数3〜12の芳香族複素環基を表し、
,Z,及びZは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR1213、又はSR12を表し、Z及びZは、互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
及びAは各々独立に、−O−、−NR21−、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表し、R21は水素原子又は置換基を表し、
XはO、S、水素原子もしくは置換基が結合しているC、又は水素原子もしくは置換基が結合しているNを表し、
Axは芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ax及びAyが有する芳香環は置換基を有していてもよく、AxとAyは互いに結合して、置換基を有していてもよい環を形成していてもよく、
は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し;
、Lはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR101C(=O)−、−C(=O)NR102−、−OC(=O)NR103−、−NR104C(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表し、R101、R102、R103、R104は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表し;
Sp、Spは、単結合、又は置換基を有していてもよい炭素数1から30の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つもしくは隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−、−SC(=O)−又は−C(=O)S−で置換された基からなる群から選択される連結基を表し、R201、R202、R203、R204は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表し、
Sp、Spはそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表し、
Pol、Pol、Pol、Polはそれぞれ独立に水素原子又は重合性基を表し、
一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの重合性基を有する。
[11]Arが一般式2−2で表される芳香環基である[10]に記載の化合物。
[12]L、Lがいずれも−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、又はO−C(=O)NH−である[10]又は[11]に記載の化合物。
[13]L、Lがいずれも−O−である[12]に記載の化合物。
[14]上記重合性基がいずれも(メタ)アクリロイルオキシ基である[10]〜[13]のいずれかに記載の化合物。
[15]Pol又はPolのいずれかが(メタ)アクリロイルオキシ基である[10]〜[14]のいずれかに記載の化合物。
[16][10]〜[15]のいずれかに記載の化合物及び分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含む硬化性組成物。
本発明により、アッベ数(νd)が低く、かつ部分分散比(θg,F)が高い硬化物が提供される。本発明の硬化物により、高機能の光学部材及びレンズを提供することができる。また、本発明によって、アッベ数(νd)が低く、かつ部分分散比(θg,F)が高い硬化物を提供することができる新規化合物が提供される。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
なお、本明細書中において、“(メタ)アクリレート”はアクリレート及びメタクリレートのいずれか一方又は双方を表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイル及びメタクリロイルのいずれか一方又は双方を表す。本発明におけるモノマーは、オリゴマー及びポリマーと区別され、重量平均分子量が1,000以下の化合物をいう。
本明細書において、脂肪族炭化水素基というときは、直鎖もしくは分岐のアルカン、直鎖もしくは分岐のアルケン、又は直鎖もしくは分岐のアルキンから、任意の水素原子を1つ除いて得られる基を表す。本明細書において、脂肪族炭化水素基は好ましくは、直鎖もしくは分岐のアルカンから、任意の水素原子を1つ除いて得られるアルキル基である。
本明細書において、アルキル基というときは、直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、1−メチルブチル基、3−メチルブチル基、ヘキシル基、1−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、ヘプチル基、1−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、オクチル基、1−メチルヘプチル基、ノニル基、1−メチルオクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。アルキル基を含む基(アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基等)中のアルキル基についても同様である。
また、本明細書において、直鎖アルキレン基の例としては、上記アルキル基のうち、直鎖アルキル基から末端の炭素に結合する水素原子をそれぞれ1つずつ除いて得られる基が挙げられる。
本明細書において、脂環式炭化水素環の例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカンが挙げられる。
本明細書において、不飽和炭化水素環の例としては、インデン、インダン、フルオレンが挙げられる。
本明細書において、脂環式炭化水素基というとき、シクロアルカンから、任意の水素原子を1つ除いて得られるシクロアルキル基を表す。脂環式炭化水素基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基等が挙げられ、炭素数3〜12のシクロアルキル基が好ましい。
本明細書において、シクロアルキレン基は、シクロアルカンから、任意の水素原子を2つ除いて得られる2価の基を表す。シクロアルキレン基の例としては、シクロヘキシレン基が挙げられる。
本明細書において、芳香環というとき、芳香族炭化水素環および芳香族複素環のいずれか、または双方を意味する。
本明細書において、芳香族炭化水素環の例としては、ベンゼン、ビフェニル、ビフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンが挙げられる。
本明細書において、芳香族炭化水素基というとき、芳香族炭化水素環から、任意の水素原子を1つ除いて得られる1価の基を表す。例としては、フェニル基、ビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、3−アントラセニル基、4−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基等が挙げられる。本明細書において、2価の芳香族炭化水素基というときは、芳香族炭化水素環から、任意の水素原子を2つ除いて得られる2価の基を表し、例としては上記の(1価の)芳香族炭化水素基から任意の水素原子を1つ除いて得られる2価の基が挙げられる。
本明細書において、芳香族複素環の例としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、キノリン、ベンゾフラン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール等が挙げられる。
本明細書において、芳香族複素環基というとき、芳香族複素環から、任意の水素原子を1つ除いて得られる1価の基を表す。1価の芳香族複素環基の例としては、フリル基、チエニル基(好ましくは2−チエニル基)、ピロリル基、イミダゾリル基、イソチアゾリル基、イソオキサゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、キノリル基、ベンゾフラニル基(好ましくは、2−ベンゾフラニル基)、ベンゾチアゾリル基(好ましくは2−ベンゾチアゾリル基)、ベンゾオキサゾリル基(好ましくは2−ベンゾオキサゾリル基)等が挙げられる。本明細書において、2価の芳香族複素環基というときは、芳香族複素環から、任意の水素原子を2つ除いて得られる2価の基を表し、例としては上記の(1価の)芳香族複素環基から任意の水素原子を1つ除いて得られる2価の基が挙げられる。
<硬化物>
本発明の硬化物は、一般式1で表される化合物を含有する硬化性組成物から形成されるものである。本発明の硬化物は一般式1で表される化合物が重合することにより得られるものであるが、本発明の硬化物は未反応の一般式1で表される化合物を含んでいてもよい。
一般式1で表される化合物は、その構造中にベンゾジチオールもしくはベンゾチアゾール等のベンゼンとヘテロ環との縮合環又はヒドラゾン等を置換基として有するベンゼン環を含む。本発明者らは、一般式1で表される化合物を含有する硬化性組成物から形成された硬化物は、アッベ数(νd)が低く、かつ部分分散比(θg,F)が高いことを見出した。上記化合物は近紫外領域に吸収を持つことから、屈折率の異常分散性を示し、これにより、複合レンズとして用いた場合に色収差補正機能を高めることができると考えられる。本発明者らは、さらに、一般式1で表される化合物を含有する硬化性組成物から形成された硬化物はヒートショック耐性が高いことを見出した。なお、本明細書において、ヒートショック耐性は、硬化物の熱変化時の応力を緩和する能力を表す。
硬化物のアッベ数(νd)及び部分分散比(θg,F)は、カルニュー精密屈折計KPR−2000(株式会社島津デバイス製造製)を用いて測定した値である。具体的には、硬化性組成物を、直径20mm、厚み2mmの透明ガラス型に注入し、酸素濃度1%以下の雰囲気下200℃で加熱することで硬化物を成形し(加熱工程)、この硬化物についてアッベ数(νd)及び部分分散比(θg,F)を測定する。硬化物のアッベ数(νd)及び部分分散比(θg,F)は、下記式により算出される。なお、硬化物を成形する際には、上記加熱工程に代えて紫外線照射工程を採用してもよく、加熱工程と紫外線照射工程の両方を採用してもよい。
νd=(nd−1)/(nF−nC)
θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
ここで、ndは波長587.56nmにおける屈折率、nFは波長486.13nmにおける屈折率、nCは波長656.27nmにおける屈折率、ngは波長435.83nmにおける屈折率を表す。
本発明の硬化物のアッベ数は、特に限定されるものではないが、30以下であることが好ましく、27以下であることがより好ましく、25以下であることがさらに好ましく、23以下であることが特に好ましい。また、本発明の硬化物のアッベ数は、特に限定されるものではないが、1以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましく、5以上であることがさらに好ましく、7以上であることが特に好ましい。
本発明の硬化物の部分分散比θg,Fは特に限定されるものではないが、0.65以上であることが好ましく、0.70以上であることがより好ましく、0.75以上であることが特に好ましい。また、本発明の硬化物の部分分散比θg,Fは特に限定されるものではないが、2以下であることが好ましく、1.8以下であることがより好ましく、1.7以下であることが特に好ましい。
本発明の硬化物の波長587nmにおける複屈折Δn(本明細書において、複屈折Δn(587nm)ということがある)は0.00≦Δn≦0.01である。複屈折Δn(587nm)は、0.001以下であることが好ましく、0.001未満であることがさらに好ましい。このように複屈折率が小さい硬化物を撮像モジュールの光学部材に使用することにより、結像位置がずれにくく鮮明な像を得ることができる。複屈折Δn(587nm)の下限値は0.00001又は0.0001であってもよい。
硬化物の複屈折Δn(587nm)は以下の方法で求めることができる。フィルム状のサンプルを作製し、複屈折評価装置(例えば、WPA−100、株式会社フォトニックラティス社製)を用いて、サンプルの中心を含む直径10mm円内の複屈折を測定し、波長587nmにおける複屈折の平均値を求めることにより複屈折Δn(587nm)を得ることができる。
<一般式1で表される化合物>
本発明の硬化物は、下記一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物を硬化させたものである。
Figure 0006949124
式中、Arは、下記一般式2−1〜2−4で表されるいずれかの芳香環基である。
Figure 0006949124
一般式2−1〜2−4中、Qは、−S−、−O−、又はNR11−を表し、R11は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数3〜12の芳香族複素環基を表し、
,Z,及びZは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR1213又はSR12を表し、Z及びZは、互いに結合して置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
及びAは各々独立に、−O−、−NR21−(R21は水素原子又は置換基を表す。)、−S−及び−C(=O)−からなる群から選ばれる基を表し、XはO、S、水素原子もしくは置換基が結合しているC、又は水素原子もしくは置換基が結合しているNを表し、
Axは芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ayは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ax及びAyが有する芳香環は置換基を有していてもよく、AxとAyは互いに結合して、置換基を有していてもよい環を形成していてもよく、
は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
なお、*はL又はLとの結合位置を示す。
一般式2−1〜2−4中の各置換基の定義及び好ましい範囲については、特開2012−21068号公報に記載の化合物(A)に関するY、Q、Qに関する記載をそれぞれY、Z、Zについて参照でき、特開2008−107767号公報に記載の一般式(I)で表される化合物についてのA、A、及びXに関する記載をそれぞれA、A、及びXについて参照でき、WO2013/018526に記載の一般式(I)で表される化合物についてのA、A、Qに関する記載をそれぞれ一般式2−3のAx、Ay、Qについて参照でき、WO2013/018526に記載の一般式(II)で表される化合物についてのA、A、Q11に関する記載をそれぞれ一般式2−4のAx、Ay、Qについて参照できる。Zについては特開2012−21068号公報に記載の化合物(A)に関するQに関する記載を参照できる。
一般式2−2におけるXは2つの置換基が結合しているCであることが好ましく、A1、A2はいずれも−S−であることが好ましい。一般式2−3においてAx、Ayが互いに結合して置換基を有していてもよい環を形成しているときの環としては、脂環式炭化水素環、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が好ましく、芳香族複素環がより好ましい。一般式2−4においてAx、Ayが互いに結合して置換基を有していてもよい環を形成しているときの環としては、不飽和炭化水素環が好ましい。
一般式1におけるArは、一般式2−2で表される芳香環基であることが好ましい。
一般式2−2で表される芳香環基としては、特に、下記一般式2−2−1で表される芳香環基が好ましい。
Figure 0006949124
式中、Rzは置換基を表す。Rzが示す置換基の例としては、後述するSpの置換基として例示する置換基などが挙げられる。2つのRzは同一でも異なっていてもよい。また、2つのRzが結合して環を形成していてもよい。このとき形成される環は5員環または6員環であることが好ましく、窒素または酸素を環を構成する元素として含む5員環または6員環であることが、より好ましい。特に以下のいずれかの式で示される環であることが好ましい。
Figure 0006949124
上記式において、*はそれぞれ、一般式2−2−1において、2つのRzが結合する炭素原子の位置を示す。また、上記式で表される環は窒素または炭素において置換基を有していてもよい。このときの置換基としては炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、直鎖の炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。
一般式2−2−1で表される芳香環基としては、少なくともいずれか一方のRzがシアノ基である芳香環基または2つのRzが結合して環を形成している芳香環基が好ましく、2つのRzがいずれもシアノ基である芳香環基がより好ましい。
一般式1中、L、Lはそれぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR101C(=O)−、−C(=O)NR102−、−OC(=O)NR103−、−NR104C(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表す。なお、上記の連結基の記載において、左側がArに結合し、右側がSp又はSpに結合するものとする。R101、R102、R103、R104は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表す。L、Lはそれぞれ独立に、−O−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR101C(=O)−、−C(=O)NR102−、−OC(=O)NR103−、−NR104C(=O)O−であることが好ましく、−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−OC(=O)NR103−であることがより好ましく、−O−であることがさらに好ましい。R101、R102、R203、R104は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン原子であることが好ましい。
及びLは、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
Sp、Sp、Spはそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表す。2価の連結基としては、以下の連結基、及び以下の連結基の二つ以上の組み合わせからなる群より選択される連結基が挙げられる:
置換基を有していてもよい直鎖アルキレン基;置換基を有していてもよいシクロアルキレン基(例えば、トランス−1,4−シクロヘキシレン基);置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基(例えば、1,4−フェニレン基);置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基;−O−;−S−;−C(=O)−;−OC(=O)−;−C(=O)O−;−OC(=O)O−;−NR201C(=O)−;−C(=O)NR202−;−OC(=O)NR203−;−NR204C(=O)O−;−SC(=O)−;−C(=O)S−。
2価の連結基であるSp、Sp、Spの例としては、置換基を有していてもよい直鎖アルキレン基、置換基を有していてもよいシクロアルキレン基、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基、ならびに、置換基を有していてもよい直鎖アルキレン基、置換基を有していてもよいシクロアルキレン基、置換基を有していてもよい2価の芳香族炭化水素基、および置換基を有していてもよい2価の芳香族複素環基、からなる群より選択される二つ以上の連結基が、単結合、−O−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、および−C(=O)NR202−からなる群より選択される連結基を介して結合した連結基等が挙げられる。
なお、上記の連結基の記載において、左側がL、L又はN(Spの場合)に結合し、右側がPol、Pol又はPolに結合するものとする。
201、R202、R203、R204は、それぞれ独立に、−Sp−Pol又はハロゲン原子を表す。Sp及びPolは、それぞれSp及びPolと同義であり、好ましい範囲も同様である。R201、R202、R203、R204は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン原子であることが好ましい。
Sp、Sp、Sp、および一般式2−1〜2−4中の置換基について「置換基を有していてもよい」というときの置換基は、特に限定されず、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミド基、アミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、及びシアノ基ならびに、上記の置換基を2つ以上組み合わせて構成される基からなる群から選択される置換基が挙げられる。置換基は−Sp−Polで表される基であってもよい。Sp及びPolは、それぞれSp及びPolと同義であり、好ましい範囲も同様である。置換基の数は特に限定されず、置換基を1〜4個有していてもよい。2個以上の置換基を有するとき、2個以上の置換基は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Sp、Spで表される2価の連結基としては、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1から30の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つ又は隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−、−SC(=O)−又は−C(=O)S−で置換された基からなる群から選択される連結基が好ましい。このようにSp、Spが主鎖に環状基を有していない連結基である化合物を用いることにより、硬化物の複屈折Δn(587nm)を0.00≦Δn(587nm)≦0.01に調整することが容易になる。
Sp及びSpは同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
炭素数2から30の直鎖アルキレン基において−CH−が上記の−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−、−SC(=O)−および−C(=O)S−からなる群より選択される他の2価の基に置換されている基であるSp及びSpにおいて、置換された他の2価の基はL又はLに直接結合していないことが好ましい。すなわち、上記の他の2価の基に置換された部位はSpのL側末端及びSpのL側末端ではないことが好ましい。
Sp、Spで表される2価の連結基としては、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1から20の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していてもよい炭素数2から20の直鎖アルキレン基において1つ又は隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基がより好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1から10の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していてもよい炭素数2から10の直鎖アルキレン基において1つ又は隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基がさらに好ましく、置換基を有していないか、又はメチル基を置換基として有する炭素数1から10の直鎖アルキレン基、及び置換基を有していないか、又はメチル基を置換基として有する炭素数2から10の直鎖アルキレン基において1つ又は隣接しない2つ以上の−CH−が−O−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基が特に好ましい。
Spで表される2価の連結基としては、単結合、又は置換基を有していてもよい炭素数1から10の直鎖アルキレン基が好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1から5の直鎖アルキレン基がより好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1から3の直鎖アルキレン基がさらに好ましく、無置換の直鎖アルキレン基が特に好ましい。
Pol、Pol、Polは、それぞれ独立に水素原子又は重合性基を表す。重合性基としては、例えば以下式Pol−1〜式Pol−6で表される重合性基が挙げられる。
Figure 0006949124
これらのうち、(メタ)アクリロイルオキシ基(Pol−1、Pol−2)が好ましい。
重合性基Pol又はPolのいずれか一方は(メタ)アクリロイルオキシ基であることが好ましく、双方が(メタ)アクリロイルオキシ基であることがより好ましい。
Pol及びPolは同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの重合性基を有する。一般式1で表される化合物は、少なくとも二つの重合性基を有することが好ましい。
−Sp−Polおよび−Sp−Polとしては、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基がより好ましい。
Pol−Sp−L−又はPol−Sp−L−の具体的な構造の例としては、以下の構造が挙げられる。
なお、Pol−Sp−L−及びPol−Sp−L−は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
Figure 0006949124
(Rは水素原子又はメチル基である。また、*はArとの結合位置を示す。)
なお、本明細書において、以下の構造は、エチレン基のいずれか一方の炭素にメチル基がそれぞれ結合した2つの部分構造が混在していることを示す。
Figure 0006949124
このように、一般式1で表される化合物では、直鎖アルキレン基に置換基が置換した構造を有している場合、その置換基の置換位置が相違する構造異性体が存在しうる。一般式1で表される化合物は、このような構造異性体の混合物であってもよい。
一般式1で表される化合物は非液晶性の化合物であることが好ましい。
以下において、本発明の硬化性組成物に好ましく用いられる一般式1で表される化合物の具体例を列挙するが、以下の化合物に限定されるものではない。なお、以下の構造式におけるMeはメチル基、Etはエチル基、nPrはn−プロピル基、iPrはイソプロピル基、nBuはn−ブチル基、tBuはt−ブチル基を表す。
Figure 0006949124
Figure 0006949124
Figure 0006949124
Figure 0006949124
Figure 0006949124
Figure 0006949124
Figure 0006949124
一般式1で表される化合物は、1個又は2個以上の不斉炭素を有する場合があるが、このような不斉炭素の立体化学についてはそれぞれ独立して(R)体又は(S)体のいずれかをとることができる。また、式(A)で表される化合物は光学異性体又はジアステレオ異性体などの立体異性体の混合物であってもよい。すなわち、式(A)で表される化合物は任意の一種の立体異性体であってもよく、立体異性体の任意の混合物であってもよく、ラセミ体であってもよい。
硬化性組成物中における一般式1で表される化合物の含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、5〜99質量%であることが好ましく、20〜99質量%であることがより好ましく、25質量%〜98質量%であることがさらに好ましく、30〜96質量%であることが特に好ましい。一般式1で表される化合物の含有量を上記範囲内とすることにより、所定のアッベ数を有する硬化物において、予測される部分分散比(θg,F)よりも高い部分分散比(θg,F)が達成されやすくなる。
硬化性組成物中には、一般式1で表される化合物が2種以上含有されていてもよい。一般式1で表される化合物が2種以上含有されている場合は、合計の含有量が上記範囲内であることが好ましい。
<その他の成分>
硬化性組成物は、一般式1で表される化合物の他に、さらにその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリレートモノマー、光ラジカル重合開始剤及び熱ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種等が挙げられる。
[(メタ)アクリレートモノマー]
硬化性組成物は、(メタ)アクリレートモノマーを含んでもよい。(メタ)アクリレートモノマーは、分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーであってもよく、分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有する単官能(メタ)アクリレートモノマーであってもよい。
(メタ)アクリレートモノマーの具体例としては、例えば、以下のモノマー1(フェノキシエチルアクリレート)、モノマー2(ベンジルアクリレート)でモノマー3(トリシクロデカンジメタノールジアクリレート)モノマー4(ジシクロペンタニルアクリレート)、および特開2012−107191号公報の段落0037〜0046に記載の(メタ)アクリレートモノマーなどを挙げることができる。(メタ)アクリレートモノマーの分子量は100〜500であることが好ましい。
Figure 0006949124
(メタ)アクリレートモノマーの入手方法については特に制限は無く、商業的に入手してもよく、合成により製造してもよい。商業的に入手する場合は、例えば、ビスコート#192 PEA(モノマー1)(大阪有機化学工業株式会社製)、ビスコート#160 BZA(モノマー2)(大阪有機化学工業株式会社製)、A−DCP(モノマー3)(新中村化学工業株式会社製)、FA−513AS(モノマー4)(日立化成工業株式会社製)を好ましく用いることができる。
また、硬化物の表面の硬度や耐擦性を高める必要がある場合には、硬化性組成物は、分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含むことが好ましい。分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含むことにより、硬化物の架橋密度を効果的に向上させることができるため、高い部分分散比を維持したまま表面硬度や耐擦性を高めることができる。分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(メタ)アクリロイル基の数の上限は特に限定されないが、8であることが好ましく、6であることがより好ましい。商業的に入手する場合は、例えば、A−TMPT(モノマー5)、A−TMMT(モノマー6)、AD−TMP(モノマー7)、A−DPH(モノマー8)(新中村化学工業株式会社製)を好ましく用いることができる。
Figure 0006949124
硬化性組成物が(メタ)アクリレートモノマーを含有する場合、(メタ)アクリレートモノマーの含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、2〜50質量%であることがより好ましく、3〜40質量%であることがさらに好ましい。硬化性組成物中の(メタ)アクリレートモノマー量を調整して硬化物が熱変化時の応力を緩和する機能を調整することができる。
特に、硬化物の表面の硬度や耐擦性を高める必要がある場合、硬化性組成物は分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを、硬化性組成物の全質量に対して、5〜95質量%含むことが好ましく、10〜80質量%含むことがより好ましく、25〜70質量%含むことがさらに好ましい。このとき、硬化性組成物中における一般式1で表される化合物の含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、5〜95質量%であることが好ましく、20〜95質量%であることがより好ましく、30〜75質量%であることがさらに好ましい。このような組成物はハードコート形成用組成物として用いることができる。
[ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体]
一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物は、上述した化合物とは別に、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体をさらに含んでもよい。ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体は硬化性組成物の粘度を高める働きをするため、増粘剤もしくは増粘ポリマーと呼ぶこともできる。ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体は、硬化性組成物の粘度の調整のために添加することができる。
ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体は、単独重合体であってもよく、共重合体であってもよい。中でも、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体は共重合体であることが好ましい。ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体が共重合体である場合は、少なくとも一方の共重合成分がラジカル重合性基を有していればよい。また、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体が共重合体である場合は、側鎖にラジカル重合性基を有する単量体単位と、側鎖にアリール基を有する単量体単位を含む共重合体であることがより好ましい。
ラジカル重合性基としては、(メタ)アクリレート基、ビニル基、スチリル基、アリル基等を挙げることができる。ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体には、ラジカル重合性基を有する繰り返し単位が、5〜100質量%含まれていることが好ましく、10〜90質量%含まれていることがより好ましく、20〜80質量%含まれていることがさらに好ましい。
以下において、本発明に好ましく用いられるラジカル重合性基を側鎖に有する重合体の具体例を列挙するが、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体は以下の構造に限定されるものではない。以下に示す具体例はいずれも共重合体であり、それぞれ2つ又は3つ近接して記載される構造単位を含むものである。例えば、最も上に記載されている具体例はメタクリル酸アリル−メタクリル酸ベンジルの共重合体である。
以下の構造式において、Ra及びRbは、それぞれ独立に、水素又はメチル基を表す。なお、1つのポリマー中における複数のRaは同一であっても、異なっていてもよい。また、nは0〜10の整数を表し、0〜2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。
Figure 0006949124
Figure 0006949124
ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体の分子量(重量平均分子量)は、1,000〜10,000,000であることが好ましく、5,000〜300,000であることがより好ましく、10,000〜200,000であることがさらに好ましい。また、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体のガラス転移温度は、50〜400℃であることが好ましく、70〜350℃であることがより好ましく、100〜300℃であることがさらに好ましい。
ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体の含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることがさらに好ましい。なお、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体の含有量は、0質量%であってもよく、ラジカル重合性基を側鎖に有する重合体を添加しない態様も好ましい。
[重合開始剤]
一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物は、熱ラジカル重合開始剤及び光ラジカル重合開始剤から選択される少なくとも1種を含んでいることが好ましい。
(熱ラジカル重合開始剤)
硬化性組成物は、熱ラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。この作用によって、硬化性組成物を熱重合することにより、耐熱性が高い硬化物を成形することができる。
熱ラジカル重合開始剤としては、具体的には以下の化合物を用いることができる。例えば、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、2,2−ジ(4,4−ジ−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキシル)プロパン、t−ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシル、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン等を挙げることができる。
熱ラジカル重合開始剤の含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5.0質量%であることがより好ましく、0.05〜2.0質量%であることがさらに好ましい。
(光ラジカル重合開始剤)
硬化性組成物は、光ラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、具体的には以下の化合物を用いることができる。例えば、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジクロルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1,2−ジフェニルエタンジオン、メチルフェニルグリオキシレート、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等を挙げることができる。
中でも、本発明では、光ラジカル重合開始剤として、BASF社製、イルガキュア184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、イルガキュア819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド)、イルガキュア651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オンを好ましく用いることができる。
光ラジカル重合開始剤の含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、0.01〜5.0質量%であることが好ましく、0.05〜1.0質量%であることがより好ましく、0.05〜0.5質量%であることがさらに好ましい。
なお、硬化性組成物は、光ラジカル重合開始剤と熱ラジカル重合開始剤の両方を含むことが好ましく、この場合、光ラジカル重合開始剤と熱ラジカル重合開始剤の合計含有量は、硬化性組成物の全質量に対して、0.01〜5質量%であることが好ましく、0.05〜1.0質量%であることがより好ましく、0.05〜0.5質量%であることがさらに好ましい。
(その他の添加剤等)
本発明の趣旨に反しない限りにおいて、一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物は上述した成分以外のポリマーやモノマー、分散剤、可塑剤、熱安定剤、離型剤等の添加剤を含んでいてもよい。
一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物の粘度は、20,000mPa・s以下であることが好ましく、15,000mPa・s以下であることがより好ましく、13,000mPa・s以下であることがさらに好ましく、10,000mPa・s以下であることが特に好ましい。硬化性組成物の粘度を上記範囲内とすることにより、硬化物を成形する際のハンドリング性を高め、高品質な硬化物を形成することができる。なお、硬化性組成物の粘度は、2,000mPa・s以上であることが好ましく、3,000mPa・s以上であることがより好ましく、4,000mPa・s以上であることがさらに好ましく、5,000mPa・s以上であることが特に好ましい。
<硬化物の製造方法>
硬化物の製造方法は、上述した硬化性組成物を光硬化する工程及び/又は熱硬化する工程を含む。中でも、硬化物の製造方法は、硬化性組成物に光照射するか又は硬化性組成物を加熱することによって半硬化物を形成する工程と、得られた半硬化物に光照射するか又は半硬化物を加熱することによって硬化物を形成する工程と、を含むことが好ましい。
[半硬化物を形成する工程]
半硬化物を形成する工程は転写工程を含むことが好ましい。転写工程は、上述した硬化性組成物に金型を押し当てる工程である。転写工程では、一対の金型の一方に注入された硬化性組成物に他方の金型を押し当てて硬化性組成物を押し広げる。
硬化物の製造方法で用いる金型は、窒化クロム処理が施されたものであることが好ましい。これにより、後工程で行う離型工程で、良好な金型離型性を得ることができ、光学部材の製造効率を高めることができる。
窒化クロム処理としては、例えば金型表面に窒化クロム膜を成膜する方法を挙げることができる。金型表面に窒化クロム膜を製膜する方法としては、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法とPVD(Physical Vapor Deposition)法とがある。CVD法は、クロムを含む原料ガスと窒素を含む原料ガスとを高温で反応させて基体表面に窒化クロム膜を形成する方法である。また、PVD法は、アーク放電を利用して基体表面に窒化クロム膜を形成する方法(アーク式真空蒸着法)である。アーク式真空蒸着法は、具体的には以下のような手順で行うことができる。真空容器内に例えばクロムよりなる陰極(蒸発源)を配置し、陰極と真空容器の壁面との間でトリガを介してアーク放電を起こさせ、陰極を蒸発させると同時にアークプラズマに基づく金属のイオン化を行う。一方、基体に負の電圧をかけておき、かつ真空容器に反応ガス(例えば窒素ガス)を数10mTorr(1.33Pa)程度入れる。上記のイオン化した金属と上記反応ガスを上記基体の表面で反応させて化合物の膜を作る。
本発明における金型表面の窒化クロム処理は、上記CVD法、又はPVD法により実施されている。
ここで、金型は、一般的に2つの金型を組み合わせて内容物に加圧しながら加熱することができるようになっており、金型に低粘度の組成物を注入すると、成形型クリアランスへの漏れの原因となる。このため、金型に注入される硬化性組成物は、一定以上の粘度を有していることが好ましい。硬化性組成物の粘度を調整するために、硬化性組成物に上述したラジカル重合性基を側鎖に有する重合体を添加してもよい。
金型を押し当てる工程の後には、半硬化物を形成する工程が設けられる。半硬化物は、金型内に注入された硬化性組成物を半硬化することで得られる。半硬化物を形成する工程では、光照射又は加熱を行う。本明細書では、このような工程を半硬化工程と呼ぶこともできる。
半硬化工程では、本発明の硬化性組成物に対して光照射及び加熱のうち少なくとも一方を行う。半硬化において、光照射を行なった場合であっても加熱を行なった場合であっても、最終的に得られる硬化物のアッベ数、及び部分分散比(θg,F)には通常差異がない。半硬化工程では、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が10〜10mPa・sの半硬化物を形成することが好ましい。
ここで、本明細書中において「半硬化物」とは、硬化性組成物を重合したものであり、完全に固体となっておらず、ある程度流動性を有する状態の物を意味する。硬化性組成物の重合体の、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が10〜10mPa・sである場合、その重合体は半硬化物である。すなわち、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度の上限値として1.0×10mPa・s未満の物までを半硬化物とみなせる。一方、「硬化物」とは、硬化性組成物を重合により硬化させたものであり、完全に固体となっている状態の物を意味する。
光照射に用いられる光は、紫外線又は可視光線であることが好ましく、紫外線であることがより好ましい。例えばメタルハライドランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、殺菌ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)光源ランプなどが好適に使用される。光照射時の雰囲気は、空気又は不活性ガス置換雰囲気であることが好ましく、酸素濃度1%以下になるまで空気を窒素置換した雰囲気であることがより好ましい。
半硬化工程において、加熱半硬化工程を設ける場合、加熱半硬化は、加熱後の半硬化物の25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が、10〜10mPa・sとなるように行うことが好ましい。
本発明は、上述した方法で製造される半硬化物に関するものであってもよい。このような半硬化物は、後述する硬化物の製造方法に好ましく用いることができる。ここで、半硬化物の複素粘度の好ましい範囲は、上述した半硬化物を形成する工程における半硬化物の複素粘度の好ましい範囲と同様である。
半硬化物には、光照射工程後において、光ラジカル重合開始剤が全て消費されていて全く含まれていなくてもよく、光ラジカル重合開始剤が残留していてもよい。
また、半硬化物のガラス転移温度は、−150〜0℃であることが好ましく、−50〜0℃であることがより好ましく、−20〜0℃であることが特に好ましい。
[硬化物を形成する工程]
硬化物を形成する工程は、半硬化物を成形型に入れ加圧変形し、加熱して熱重合させるか、もしくは光照射を行うことで光重合させることにより硬化物を得る重合工程を含むことが好ましい。本明細書では、このような工程を硬化工程と呼ぶこともできる。なお、硬化物を形成する工程における光照射の条件と加熱条件は、上述した半硬化工程における条件と同様である。
硬化工程が熱重合工程である場合、重合工程で用いられる成形型のことを、熱成形用成形型とも言う。熱成形用成形型は、一般に2つの成形型を組み合わせて内容物に加圧しながら加熱することができる構成となっていることが好ましい。また、硬化物の製造方法では、硬化物を得る熱重合工程において、成形型として金型を用いることがより好ましい。このような熱成形用成形型としては、例えば、特開2009−126011号公報に記載のものを用いることができる。また、金型は、窒化クロム処理が施されたものであることが好ましい。
熱重合工程では、成形型に入れた半硬化物を、加圧変形し、加熱して熱重合させて硬化物を得る。ここで、加圧変形と加熱は同時に行ってもよく、加圧変形した後で加熱を行ってもよく、加熱した後で加圧変形を行ってもよいが、その中でも加圧変形と加熱を同時に行うことが好ましい。また、加圧変形と加熱を同時に行った上で、加圧が安定してからさらに高温に加熱することも好ましい。
熱重合工程では、半硬化物を150℃以上の温度で加熱して硬化させ、硬化物を得る。
加熱温度は、150℃以上であり、160〜270℃であることが好ましく、165〜250℃であることがより好ましく、170〜230℃であることがさらに好ましい。
この硬化工程では、加熱を行うとともに加圧変形を行うことが好ましい。これにより金型内面の反転形状を硬化物に精度よく転写することができる。
加圧変形における圧力は、0.098MPa〜9.8MPaであることが好ましく、0.294MPa〜4.9MPaであることがより好ましく、0.294MPa〜2.94MPaであることが特に好ましい。
熱重合の時間は、30〜1000秒であることが好ましく、30〜500秒であることがより好ましく、60〜300秒であることが特に好ましい。熱重合時の雰囲気は、空気又は不活性ガス置換雰囲気であることが好ましく、酸素濃度1%以下になるまで窒素置換した雰囲気であることがより好ましい。
硬化工程の後には、離型工程が設けられる。硬化工程で熱重合を行った場合、離型工程では、150〜250℃の温度範囲で硬化物から金型を引き離すことが好ましい。離型工程における温度を上記範囲内とすることにより、硬化物から金型を容易に引き離すことができ、製造効率を高めることができる。
以上、本発明の硬化物の製造方法の一例について説明したが、本発明の構成はこれに限るものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、転写工程と半硬化工程で用いた金型を、そのまま硬化工程で用いてもよく、半硬化工程を行った後、半硬化物から金型を引き離し、この半硬化物を別の金型(熱成形用成形型)に移動させて硬化工程を行ってもよい。この場合、半硬化工程及び硬化工程で用いる金型には上述したクロム処理が施されていることが好ましい。
また、半硬化工程で、金型内の硬化性組成物に光照射を行うとともに、加熱を行うようにしてもよい。これにより、所望の硬化度を有する半硬化物を確実に得ることができる。
<半硬化物>
半硬化物は、上述した硬化性組成物を半硬化することで形成することができる。半硬化物は、上述した半硬化物の製造方法によって製造されたものであることが好ましい。また、半硬化物は、25℃、周波数10Hzにおける複素粘度が10〜10mPa・sであることが好ましい。
本発明の硬化物は、上述した半硬化物を硬化することで形成されたものであってもよい。
<硬化物の用途>
本発明の硬化物は、複屈折率が低くヒートショック耐性が高いため、様々な用途に用いることができる。例えば、ハードコート層などの被覆層に用いることができる。
また、低アッベ数(νd)および高部分分散比(θg,F)である本発明の硬化物は、光学部材に好ましく用いることができる。
[光学部材]
光学部材の種類は、特に制限されないが、特に光を透過する光学部材(いわゆるパッシブ光学部材)として好適に利用することができる。このような光学部材を備えた光学機能装置としては、例えば、各種ディスプレイ装置(液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等)、各種プロジェクタ装置(OHP(Overhead projector)、液晶プロジェクタ等)、光ファイバー通信装置(光導波路、光増幅器等)、カメラやビデオ等の撮影装置等が例示される。
パッシブ光学部材としては、例えば、レンズ、プリズム、プリズムシート、パネル(板状成形体)、フィルム、光導波路(フィルム状やファイバー状等)、光ディスク、LEDの封止剤等が例示される。パッシブ光学部材には、必要に応じて任意の被覆層または任意の付加機能層が設けられていてもよい。例えば、パッシブ光学部材には、摩擦または摩耗を原因とする塗布面の機械的損傷を防止する保護層、無機粒子や基材等の劣化原因となる望ましくない波長の光線を吸収する光線吸収層、水分や酸素ガス等の反応性低分子の透過を抑制あるいは防止する透過遮蔽層、防眩層、反射防止層、低屈折率層等が設けられてもよい。被覆層の具体例としては、無機酸化物または無機窒化物コーティング層からなる透明導電膜やガスバリア膜、有機物コーティング層からなるガスバリア膜やハードコート膜等が挙げられる。コーティング層を形成するためのコーティング法としては、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、ディップコート法、スピンコート法等公知のコーティング法を用いることができる。
[レンズ基材]
光学部材は、レンズ基材であってもよい。すなわち、本発明の硬化物は、レンズ基材として用いられていてもよい。本明細書において「レンズ基材」は、レンズ機能を発揮することができる単一部材を意味する。本発明の硬化物を用いて製造されたレンズ基材は低アッベ数かつ高部分分散比を示す。好ましくは、また、硬化性組成物を構成するモノマーの種類を適宜調整することにより、レンズ基材の屈折率を任意に調節することが可能であり、また、さらに高屈折性、光線透過性、および軽量性を併せ持つレンズ基材とすることができる。
レンズ基材の表面や周囲には、レンズの使用環境や用途に応じて膜や部材を設けることができる。例えば、レンズ基材の表面には、保護膜、反射防止膜、ハードコート膜等を形成することができる。また、本発明の硬化物を用いて製造されたレンズ基材を、ガラスレンズ基材およびプラスチックレンズ基材などから選択される他の1つ以上のレンズ基材と積層させた複合レンズにすることができる。
レンズ基材の周囲は基材保持枠などに嵌入され固定されていてもよい。但し、これらの膜や枠などは、レンズ基材に付加される部材であり、本明細書中でいうレンズ基材そのものとは区別される。
レンズ基材をレンズとして利用するに際しては、レンズ基材そのものを単独でレンズとして用いてもよいし、上述した膜や枠、その他レンズ基材などを付加してレンズとして用いてもよい。レンズ基材を用いたレンズの種類や形状は、特に制限されないが、最大厚みが0.1〜10mmであることが好ましい。最大厚みは、より好ましくは0.1〜5mmであり、特に好ましくは0.15〜3mmである。また、レンズ基材は、最大直径が1〜1000mmの円形状のものであることが好ましい。最大直径は、より好ましくは2〜200mmであり、特に好ましくは2.5〜100mmである。
レンズ基材は携帯電話やデジタルカメラ等の撮像用レンズやテレビ、ビデオカメラ等の撮映レンズ、さらには車載レンズ、内視鏡レンズに使用されることが好ましい。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
Figure 0006949124
<化合物(I−1D)の合成>
化合物(I−1D)の合成は、“Journal of Chemical Crystallography”(1997);27(9);p.515−526.に記載の方法で行った。
<化合物(I−4A)の合成>
化合物(I−4A)は特開2016−81035号公報記載の化合物(I−4A)の合成法に従い合成した。
<化合物(I−4)の合成>
カルボン酸化合物(I−4A)15.5g(67.4mmol)、酢酸エチル185mL、N,N−ジメチルアセトアミド46mL、および、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール60mgを混合し、内温を0℃まで冷却した。混合物に、塩化チオニル7.75g(65.1mmol)を内温0〜5℃にて滴下した。5℃で60分間撹拌した後、化合物(I−1D)6.85g(27.6mmol)および、THF(テトラヒドロフラン)52mLの溶液を、内温0〜8℃にて滴下した。
その後、N,N−ジイソプロピルエチルアミン16.8gを内温0〜10℃にて滴下した。内温20〜25℃で1時間撹拌した後、酢酸エチル40mL、水165mL、および、濃塩酸14mLを加え、洗浄した。有機層を飽和食塩水140mLで洗浄、分液し、続いて、飽和食塩水100mL、7.5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液10mLで洗浄、分液した。その後、濃縮を行い、オイル状の組成物を得たのち、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(I−4)を得た(収率85%)。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.78(t,4H)、2.95(t,4H)、4.10−4.35(m,4H)、5.25(sext,2H)、5.83(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、7.33(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(III-3Db)の合成>
化合物(III−3Db)の合成は、“Journal of Organic Chemistry”(2004);69(6);p.2164−2177.に記載の方法で行った。
<化合物(III−3D)の合成>
化合物(III−3Db)5.0g(15.3mmol)、シアノ酢酸メチル1.66g(16.80mmol)、イソプロピルアルコール25mLを混合し、加熱還流下で3時間撹拌した。その後室温まで冷却し、混合物に水50mLを加え、析出した結晶をろ過した。得られた結晶を、水−イソプロピルアルコール(10対1)の混合溶液、0.5N塩酸溶液で洗浄した後、N,N−ジメチルアセトアミドに溶解させて濾過を行った。得られた濾液に水を加え、析出した結晶をろ過することで化合物(III−3D)2.2g(7.82mmol)を得た(収率51%)。
<化合物(III−3)の合成>
実施例1に記載されている化合物(I−4)の合成法における化合物(I−1D)を、化合物(III−3D)に変更した以外は実施例1と同様の方法で化合物(III−3)を得た。(収率86%)
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.78(t,4H)、2.95(t,4H)、3.89(s,3H)、4.10−4.35(m,4H)、5.25(sext,2H)、5.83(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、7.28(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物IV−1Dbの合成>
1−ピロリジンカルボジチオ酸アンモニウム8.2g(50.0mmol)とN,N−ジメチルホルムアミド50mLを混合し、5℃に冷却した。混合物に、トルキノン(IV −1Da)6.7g(55.0mmol)の酢酸40mL溶液を滴下して、室温で二時間撹拌した。その後、内温を5℃まで冷却し、1,4−ベンゾキノン5.9g(55.0mmol)のジメチルスルホキシド40mL溶液を、内温が15℃を越えないようにゆっくりと滴下した。室温で1時間撹拌した後、水1Lを加えた。そこに、28質量%の水酸化ナトリウム水溶液を結晶が析出するまで加え、析出した結晶をろ過し、水とメタノールによって洗浄することで化合物(IV−1Db)5.4g(20.1mmol)を得た(収率40%)。
<化合物IV−1Dの合成>
化合物(IV−1Db)1.5g(5.6mmol)、マロノニトリル410mg(6.2mmol)、イソプロピルアルコール16mL、酢酸0.3mLと無水酢酸0.2mLを混合し、加熱還流下で3時間撹拌した。その後室温まで冷却し、混合物に水を加え、析出した結晶をろ過して、化合物(IV−1D)1.1g(4.2mmol)を得た(収率75%)。
<化合物IV−1の合成>
実施例1に記載されている化合物(I−4)の合成法における化合物(I−1D)を、化合物(IV−1D)に変更した以外は実施例1と同様の方法で化合物(IV−1)を得た。(収率80%)
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.78(m,4H)、2.95(m,4H)、4.10−4.35(m,4H)、5.24(sext,2H)、5.83(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、7.20(s,2H)
Figure 0006949124
<V−3Dの合成>
化合物(V−3D)の合成は、特開2013−71956号公報の段落0282記載の化合物(11−d)の合成方法を参考に実施した。
<化合物(V−3)の合成>
実施例1に記載されている化合物(I−4)の合成法における化合物(I−1D)を、化合物(V−3D)に変更した以外は実施例1と同様の方法で化合物(V−3)を得た(収率82%)。
1H−NMR(400MHz,DMSO−d6):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.78(t,4H)、2.95(t,4H)、4.10−4.35(m,4H)、5.25(sext,2H)、5.83(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、7.03(s,1H)、7.35−7.45(m,3H)7.80(s,1H)
Figure 0006949124
<化合物(VI−1B)の合成>
合成例1に記載されている化合物(I−4)の合成法における化合物(I−1D)を、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド(VI−1D)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で化合物(VI−1B)を得た(収率74%)。
<化合物(VI−1)の合成>
化合物(VI−1B)0.26g(0.46mmol)、2−ヒドラジノベンゾチアゾール99mg(0.60mmol)、10−カンファースルホン酸5.4mg(0.01mmol)とテトラヒドロフラン10mLを混合し、室温で12時間撹拌した。混合物に酢酸エチルと水を加えて分液を行い、集めた有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾別して、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(VI−1)を0.22g(0.31mmol)得た(収率67%)。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.25−1.35(d,6H)、2.78(t,4H)、2.85(t,4H)、4.10−4.35(m,2H)、5.25(sext,2H)、7.30(d,4H)、7.47(br s,1H)、7.60(d,1H)、7.80(br d,1H)、8.09(s,1H)、12.5(br s,1H)
(合成例6)
<化合物(II−2)の合成>
特開2016−81035号公報に記載される実施例4の合成法に従い、化合物(II−2)を合成した。
Figure 0006949124
<化合物(I−7)の合成>
カレンズMOI−EG(I−7A,昭和電工株式会社製)3.9g(19.5mmol)、化合物(I−1D)2.7g(10.9mmol)、N,N−ジメチルアセトアミド2mL、クロロホルム20mLを混合し、内温を60℃まで加熱した。12時間撹拌した後、室温へと冷却してさらに12時間撹拌した。次に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて1時間撹拌した後、分液を行った。集めた有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(I−7)を5.7g(8.90mmol)得た(収率82%)。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.95(s,6H)、3.37(m,4H)、3.60−3.70(m,8H)、4.20(t,4H)、5.15(br,s,2H)、5.58(s,2H)、6.13(s,2H)、7.32(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(I−14B)の合成>
カルボン酸化合物(I−4A)8.00g(29.2mmol)、THF28mL、N,N−ジメチルアセトアミド7mL、および、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール60mgを混合し、内温を0℃まで冷却した。混合物に、塩化チオニル4.00g(33.6mmol)を内温0〜5℃にて滴下し、5℃で60分間撹拌した。得られた混合物に、エチレングリコール10.3g(166mmol)およびTHF20mLの溶液を、内温0〜8℃にて滴下したのち、内温20℃〜25℃で8時間撹拌した。
その後、酢酸エチル100mLを加えた反応液を、1N塩酸100mL、7質量%炭酸ナトリウム水溶液30mLで洗浄・分液した。その後、濃縮を行い、オイル状の組成物を得たのち、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(I−14B)を5.8g得た(収率72%)。
<化合物(I−14C)の合成>
トリホスゲン1.83g(6.19mmol)、酢酸エチル22.5mLに、化合物(I−14B)4.90g、N,N−ジイソプロピルエチルアミン2.9g(19.6mmol)、酢酸エチル11mLの混合溶液を25℃〜30℃で滴下した。2時間撹拌したのち、0℃に冷却し、2N塩酸17mL、飽和食塩水17mLで洗浄・分液した。無水硫酸ナトリウムで乾燥をし、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、透明なオイルである化合物(I−14C)を5.4g得た(収率90%)。
<化合物(I−14)の合成>
クロロ炭酸エステル化合物(I−14C)(純度88.4%)6.75g、酢酸エチル50mL、N,N−ジメチルアセトアミド12.5mL、および、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール55mgを混合し、内温を0℃まで冷却した。混合物に、化合物(I−1D)1.87gおよび、THF25mLの溶液を、内温0〜8℃にて滴下した。
その後、N,N−ジイソプロピルエチルアミン4.60gを内温0〜10℃にて滴下した。内温20〜25℃で1時間撹拌した後、酢酸エチル10mL、水45mL、および、濃塩酸4.5mLを加え、洗浄した。有機層を飽和食塩水50mLで洗浄・分液し、続いて、飽和食塩水50mL、7.5質量%炭酸水素ナトリウム水溶液5mLで洗浄・分液した。その後、濃縮を行い、オイル状の組成物を得たのち、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(I−14)を得た(収率75%)。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.65−2.75(m,8H)、4.10−4.20(m,2H)、4.23(t,2H)、4.43(d,4H)、4.52(d,4H)、5.15−5.25(m,2H)、5.83(m,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、7.48(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(IV−13)の合成>
2−ブロモエチルアクリレート(IV−13A)2.06g(11.5mmol)、化合物(IV−1D)1.26g(4.8mmol)、炭酸カリウム2.0g(14.4mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール10mg、THF20mLを混合し、内温を65℃まで加熱した。8時間撹拌したのち、25℃に冷却し、酢酸エチル100mLを加え、有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(IV−13)を1.58g得た(収率72%)。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)2.35(s,3H)、4.15(m,2H)、4.33(m,2H)、4.45−4.60(m,4H)、5.92(dd,2H)、6.18(m,2H)、6.48(dd,2H)、6.73(s,1H)
Figure 0006949124
<化合物(I−19A)の合成>
トリエチレングリコール33.2g(0.22mol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール490mg、N,N−ジメチルアセトアミド43mL、THF200mLを混合し、内温を0℃まで冷却した。塩化アクリロイル20g(0.22mol)を30分かけて滴下したのち、内温を40℃にし3時間撹拌した。析出した塩をろ過したのち、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィで精製を行うことで、化合物(I−19A)を20.3g得た(収率45%)。
<化合物(I−19B)の合成>
化合物(I−19A)5.0g(24.5mmol)、p−トルエンスルホン酸クロリド4.95g(26.0mmol)、トリエチルアミン2.9g(28.7mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール110mg、酢酸エチル25mLを混合し、内温を50℃にまで加熱した。5時間撹拌したのち、25℃に冷却し、有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(I−19B)を8.0g得た(収率91%)。
<化合物(I−19)の合成>
化合物(I−19B)7.0g(19.5mmol)、化合物(I−1D)2.20g(8.8mmol)、炭酸セシウム9.55g(29.3mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール50mg、THF50mLを混合し、内温を70℃にまで加熱した。5時間撹拌したのち、25℃に冷却し、酢酸エチル100mLを加え、有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(I−19)を4.2g得た(収率77%)。
H−NMR(溶媒:DMSO−d6)δ(ppm):3.55−3.65(m,8H)、3.65(d,4H)、3.76(d,4H)、4.20(d,4H)、4.26(d,4H)、5.93(d,2H)、6.10−6.20(m,2H)、6.32(d,2H)、7.21(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(III−27)の合成>
化合物(I−19)の合成法における化合物(I−1D)を、化合物(III−3D)に変更した以外は同様の方法で化合物(III−27)を得た。(収率64%)
H−NMR(溶媒:DMSO−d6)δ(ppm):3.55−3.70(m,12H)、3.75−3.80(m,4H)、3.80(s,3H)、4.20(d,4H)、4.26(d,4H)、5.92(d,2H)、6.10−6.20(m,2H)、6.32(d,2H)、7.14(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(III−21A)の合成>
化合物(III−3D)の合成法におけるシアノ酢酸メチルをシアノ酢酸ヒドロキシブチルに変更した以外は実施例10と同様の方法で化合物(III−21A)を得た。(収率64%)
<化合物(III−21B)の合成>
化合物(III−21A)1.81g(5.34mmol)、ヨウ化エチル1.83g(11.8mmol)、炭酸セシウム5.22g(16.0mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール30mg、THF30mLを混合し、内温を70℃にまで加熱した。5時間撹拌したのち、25℃に冷却し、酢酸エチル100mLを加え、有機層を1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(III−21B)を1.3g得た(収率62%)。
<化合物(III−21)の合成>
化合物(III−21B)1g(2.5mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール20mg、N,N−ジメチルアセトアミド40mL、THF200mLを混合し、内温を0℃まで冷却した。塩化アクリロイル0.25g(2.75mmol)を10分かけて滴下したのち、内温を40℃にし3時間撹拌した。析出した塩をろ過したのち、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィで精製を行うことで、化合物(III−21)を得た(収率78%)。
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.43(t,6H)、1.65−1.75(m,4H)、4.11(q,4H)、4.15−4.25(m,4H)、5.83(d,1H)、6.05−6.15(m,1H)、6.38(d,1H)、6.75(s,2H)
Figure 0006949124
<化合物(IV−14A)の合成>
ブロモ酢酸t−ブチル 55.8g(285.9mmol)、化合物(IV−1D)30g(114.4mmol)、炭酸セシウム111.8g(343.1mmol)、臭化テトラブチルアンモニウム3.7g(11.4mmol)、THF300mL、N,N−ジメチルアセトアミド150mLを混合し、内温を75℃まで加熱した。5時間撹拌したのち、25℃に冷却し、水750mLを加え、析出した固体をろ過した。水とメタノールで洗浄することで、化合物(IV−14A)を得た。収率92%
<化合物(IV−14B)の合成>
t−ブチルエステル化合物(IV−14A)50g(102mmol)、ジクロロメタン500mLを混合後、トリフルオロ酢酸150mLを添加し25℃で2時間撹拌した。内温を5℃に冷却し、析出した結晶をろ過したのち、ジクロロメタンで洗浄することで、化合物(IV−14A)を得た。収率98%
<化合物(IV−14)の合成>
カルボン酸化合物(I−14B)33.0g(87.2mmol)、ジクロロメタン500mL、ヒドロキシプロピルアクリレート26.1g(200.6mmol)、N,N−ジメチルアミノピリジン1.1g(8.7mmol)、および、塩酸1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド38.3g(200.6mmol、略称:EDAC)を混合した。40℃で2時間撹拌したのち、1N塩酸水300mlを加え、洗浄、分液した。硫酸マグネシウムを用いた脱水、ろ過、及び濃縮を行うことでオイル状の組成物を得たのち、カラムクロマトグラフィーで精製した。収率60%
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.25−1.35(d,6H)、2.36(s,3H)、4.10−4.30(m,2H)、4.30−4.45(m,2H)、4.52(d,2H)、4.72(d,2H)、5.20−5.40(m,2H)、5.83(m,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、6.65(d,1H)
Figure 0006949124
<化合物(IV−15A)の合成>
合成例11に記載されている化合物(IV−14A)の合成法におけるブロモ酢酸t−ブチルを4-ブロモ酢酸エチルに変更した以外は、同様の方法で化合物(IV−15A)を得た(収率75%)。
<化合物(IV−15B)の合成>
エステル化合物(IV−15A)2.5g(102mmol)、濃塩酸5mL、酢酸25mLを混合後、60℃で1時間撹拌した。その後、水80mLを添加し析出した固体をろ過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(IV−15B)を得た。収率80%
<化合物(IV−15)の合成>
合成例11に記載されている化合物(IV−14)の合成法における化合物(IV−14B)を、化合物(IV−15B)に変更した以外は、同様の方法で化合物(IV−15)を得た。(収率55%)
H−NMR(400MHz,CDCl):δ(ppm)1.20−1.35(m,6H)、2.10−2.20(m,4H)、2.32(s,3H)、2.60−2.75(m,4H)、3.91(t,2H)、4.10−4.30(m,6H)、5.24(sext,2H)、5.84(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.40(d,2H)、6.70(s,1H)
(合成例15)
<化合物(III−31)の合成>
化合物(III−31A)の合成は、特開2009−263617号公報に記載の段落0222〜0223に記載の方法で行った(収量24.9g(収率100%))。
次に、反応容器に、化合物(III−31A)の5g(0.0127モル)と、塩化メチレン80mL、2−アクリロイロキシエチル−コハク酸(共栄社化学社製、商品名HOA−MS(N))の6.58g(0.030モル)、およびN,N−ジメチル−4−アミノピリジン0.155g(0.0013モル)を加えた。この混合液を室温で撹拌しながら、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩の5.8g(0.030モル)を加えた後、40℃で1時間反応させた。得られた反応溶液に、酢酸エチル200mLおよび水100mLを加えて分液を行った後、集めた有機層を飽和重層水100mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。ロータリーエバポレーターで有機層中に含まれる有機溶剤を除去し、シリカゲルクロマトグラフィに精製を行うことで化合物(III−31)を4.2g得た。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)0.92(t,6H)、1.31(sext,4H)、1.55(quin,4H)、2.82(t,4H)、2.97(t,4H)、3.66(t,4H)、4.40(s,8H)5.82(d,2H)、6.05−6.15(m,2H)、6.41(d,2H)、7.30(s,2H)
Figure 0006949124
<比較化合物(Z−1)の合成>
特開2014−43565号公報に記載される方法で下記構造を有する化合物を合成した。これを比較化合物Z−1とした。
Figure 0006949124
(実施例1〜15及び比較例1)
<硬化性樹脂組成物の調製>
下記表に記載の組成となるように、成分(A)、成分(B)としてモノマー1((メタ)アクリレートモノマー)、及び光開始剤(イルガキュア819)を混合し、撹拌して均一にし、硬化性組成物を調製した。
Figure 0006949124
<光学特性測定用硬化物サンプル作製>
調製した硬化性樹脂組成物を、硬化物の厚みが2mmとなるように、直径20mmの円形の透明ガラス型に注入し、酸素濃度1%以下の雰囲気下でUV照射装置(EXECURE3000、HOYA株式会社製)を用いて、15mW/cmの紫外線を150秒照射し、硬化物を得た。
<光学特性測定>
「複屈折Δn」は複屈折評価装置(WPA−100、株式会社フォトニックラティス社製)を用いて、作製した硬化物の中心を含む直径10mm円内の複屈折を測定し、平均値を測定した。
「屈折率(nd)」、「アッベ数(νd)」及び「部分分散比(θg,F)」は、硬化物サンプル作製方法(2)により得られた硬化物をV字ブロック状に加工し、カルニュー精密屈折計KPR−2000(株式会社島津デバイス製造製)を用いて測定した。各サンプルについて25℃で3回測定を行い、平均値を測定結果とした。
「屈折率(nd)」は、波長587.56nmにおける屈折率である。また、「アッベ数(νd)」及び「部分分散比(θg,F)」は、異なる波長における屈折率測定値から下記式により算出される値である。
νd=(nd−1)/(nF−nC)
θg,F=(ng−nF)/(nF−nC)
ここで、ndは波長587.56nmにおける屈折率、nFは波長486.13nmにおける屈折率、nCは波長656.27nmにおける屈折率、ngは波長435.83nmにおける屈折率を表す。
<ヒートショック耐性試験用硬化物サンプル作製>
調製した硬化性樹脂組成物を、硬化物の厚みが2mmとなるように、直径15mmの円形の透明ガラス型に注入し、酸素濃度1%以下の雰囲気下でUV照射装置(EXECURE3000、HOYA株式会社製)を用いて、15mW/cmの紫外線を100秒照射し、硬化物を得た。
<ヒートショック耐性試験>
作製した硬化物10個を100℃で48時間加熱したのち、室温に戻し、更に−40℃に冷却し、48時間経時させたのち室温に戻した。サンプルの形態観察をキーエンス社製デジタルマイクロスコープ及び、レーザー顕微鏡で行なった。ゆがみやヒビといった形状変化が認められるものを不良品とし、発生していないものを良品とした。10個の硬化物を評価し、その良品の割合を良品率とし、以下の基準で評価した。
A:良品率が80%以上であった。
B:良品率が70%以上80%未満であった。
C:良品率が70%未満であった。
Figure 0006949124
表1に示す結果から、実施例1〜15は比較例1に比べ、θg,Fが高いことがわかる。
実施例1、2、4〜12、14、15においては、いずれもθg,Fが0.75以上となり、好ましい結果が得られた。
実施例3(液晶)と実施例4とを比較すると、実施例4の方がθg,Fが高い。成分Aにおいて化合物のコア部分に対して側鎖部の割合が少なく、Sp及びSpに環構造がないためと考えられる。
一般式1において、L及びLが−O−である化合物は、θg,Fが高くなりより好ましい(実施例4および実施例5と実施例10および実施例11との比較)。
実施例11に対して、成分Aの添加量を20質量%まで減らした実施例13においても、高いヒートショック耐性が維持される結果が得られた。
実施例11に対して、成分Aの添加量を99質量%に増やした実施例14では、ヒートショック耐性は比較例1に比べ高く、96質量%にした実施例15では、よりヒートショック耐性が高い結果が得られた。
(実施例16〜20、比較例2)
<硬化性樹脂組成物の調整2>
下記表2に記載の組成となるように、成分(A)、成分(B)としてモノマー8((メタ)アクリレートモノマー)、および2種の光開始剤(イルガキュア819、イルガキュア184)を混合し、撹拌して均一にし、硬化性組成物を調製した。
Figure 0006949124
<耐擦試験および耐光性試験用硬化物サンプル作製>
調整した硬化性樹脂組成物を、硬化物の厚みが20μmとなるように、直径50mmの円形の透明ガラス型に注入し、酸素濃度1%以下の雰囲気下でUV照射装置(EXECURE3000,HOYA株式会社製)を用いて、15mW/cmの紫外線を100秒照射し、硬化物を得た。
<耐擦試験>
耐摩耗試験機を用いて室温(25℃)下、旭化成株式会社製のベンコット(登録商標;クリーンルーム用ワイパー)を、200gの荷重で硬化物の表面を2000回往復させることによって硬化物の表面を擦った。耐擦試験前後の硬化物の中心部(直径5mm)の紫外−可視透過率測定を行い、波長589nmにおける透過率の低下幅(耐擦試験前の透過率−耐擦試験後の透過率)を求めることにより、耐擦性を評価した。耐擦性がよい場合、硬化物の表面に傷がつきにくいため、透過率の低下幅は小さくなる。
<耐光性試験>
調製した硬化物に、Execure3000により200J/cmの紫外線を照射した。紫外線照射前後で、硬化物の中心部(直径5mm)の紫外−可視透過率測定を行い、波長430nmにおける透過率の低下幅(紫外線照射前の透過率−紫外線照射後の透過率)を求めた。
Figure 0006949124

Claims (19)

  1. 下記一般式1で表される化合物を含む硬化性組成物を硬化させてなる硬化物であって、波長587nmにおける複屈折Δnが0.00≦Δn≦0.01である硬化物。
    Figure 0006949124
    式中、Arは、下記一般式2−1〜2−4で表されるいずれかの芳香環基であり;
    Figure 0006949124
    式中、Q1は、−S−、−O−、又はNR11−を表し、R11は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    1は、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、1価の置換基を有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、又は1価の置換基を有していてもよい炭素数3〜12の芳香族複素環基を表し、
    1,Z2,及びZ3は、それぞれ独立に、水素原子、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、1価の置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR1213又はSR12を表し、Z1及びZ2は、互いに結合して1価の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は1価の置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    1及びA2は各々独立に、−O−、−NR21−、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表し、R21は水素原子又は1価の置換基を表し、
    XはO、S、水素原子もしくは置換基が結合しているC、又は水素原子もしくは1価の置換基が結合しているN、を表し、
    Axは芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ayは水素原子、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ax及びAyが有する芳香環は1価の置換基を有していてもよく、AxとAyは互いに結合して、1価の置換基を有していてもよい環を形成していてもよく、
    2は、水素原子、又は、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    1、L2はそれぞれ独立に、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR101C(=O)−、−C(=O)NR102−、−OC(=O)NR103−、−NR104C(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表し、R101、R102、R103、R104は、それぞれ独立に、−Sp3−Pol3又はハロゲン原子を表し、
    Sp1、Sp2、Sp3はそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表し、
    Pol1、Pol2、Pol3はそれぞれ独立に水素原子又は重合性基を表し、
    一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの重合性基を有する。
  2. Arが一般式2−2で表される芳香環基である請求項1に記載の硬化物。
  3. Sp1、Sp2が、単結合、又は1価の置換基を有していてもよい炭素数1から30の直鎖アルキレン基、及び1価の置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つもしくは隣接しない2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NR201C(=O)−、−C(=O)NR202−、−OC(=O)NR203−、−NR204C(=O)O−、−SC(=O)−又は−C(=O)S−で置換された基からなる群から選択される連結基であり、R201、R202、R203、R204は、それぞれ独立に、−Sp4−Pol4又はハロゲン原子を表し、
    Sp4は単結合又は2価の連結基を表し、
    Pol4は水素原子又は重合性基を表す、請求項1又は2に記載の硬化物。
  4. 1、L2がいずれも−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、又はO−C(=O)NH−である請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化物。
  5. 1、L2がいずれも−O−である請求項4に記載の硬化物。
  6. 前記重合性基がいずれも(メタ)アクリロイルオキシ基である請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化物。
  7. Pol1又はPol2のいずれかが(メタ)アクリロイルオキシ基である請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化物。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化物を含む光学部材。
  9. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化物を含むレンズ。
  10. 下記一般式1で表される化合物。
    Figure 0006949124
    式中、Arは、下記一般式2−1、2−3、2−4のいずれかで表される芳香環基であり;
    Figure 0006949124
    式中、Q1は、−S−、−O−、又はNR11−を表し、R11は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    1は、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、1価の置換基を有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、又は1価の置換基を有していてもよい炭素数3〜12の芳香族複素環基を表し、
    1,Z2,及びZ3は、それぞれ独立に、水素原子、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、1価の置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR1213、又はSR12を表し、Z1及びZ2は、互いに結合して1価の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は1価の置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R12及びR13は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    Axは芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ayは水素原子、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数1〜30の有機基を表し、Ax及びAyが有する芳香環は1価の置換基を有していてもよく、AxとAyは互いに結合して、1価の置換基を有していてもよい環を形成していてもよく、
    2は、水素原子、又は、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表し;
    1、L2はそれぞれ独立に、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NHC(=O)−、−C(=O)NH−、−OC(=O)NH−、−NHC(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表し
    Sp1、Sp2 は、1価の置換基を有していてもよい炭素数1から30の直鎖アルキレン基、及び1価の置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つもしくは隣接しない2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NHC(=O)−、−C(=O)NH−、−OC(=O)NH−、−NHC(=O)O−、−SC(=O)−又は−C(=O)S−で置換された基からなる群から選択される連結基を表し、
    Pol 1 、Pol 2 はそれぞれ独立に水素原子又は(メタ)アクリロイルオキシ基を表し、
    一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する。
  11. 下記一般式1で表される化合物。
    Figure 0006949124
    式中、Arは、下記一般式2−2で表される芳香環基であり;
    Figure 0006949124
    式中、
    1 及びZ 2 は、それぞれ独立に、水素原子、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、1価の置換基を有していてもよい炭素数3〜20の脂環式炭化水素基、1価の置換基を有していてもよい1価の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−NR 12 13 、又はSR 12 を表し、Z 1 及びZ 2 は、互いに結合して1価の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環又は1価の置換基を有していてもよい芳香族複素環を形成してもよく、R 12 及びR 13 は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、
    1 及びA 2 は各々独立に、−O−、−NR 21 −、−S−及びCO−からなる群から選ばれる基を表し、R 21 は水素原子又は1価の置換基を表し、
    XはO、S、水素原子もしくは置換基が結合しているC、又は水素原子もしくは1価の置換基が結合しているNを表し、
    1 、L 2 はそれぞれ独立に、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NHC(=O)−、−C(=O)NH−、−OC(=O)NH−、−NHC(=O)O−、−SC(=O)−又はC(=O)S−からなる群から選択される連結基を表し;
    Sp 1 、Sp 2 はそれぞれ独立に、1価の置換基を有していてもよい炭素数2から30の直鎖アルキレン基において1つもしくは隣接しない2つ以上の−CH 2 −が−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−NHC(=O)−、−C(=O)NH−、−OC(=O)NH−、−NHC(=O)O−、−SC(=O)−及び−C(=O)S−からなる群より選択される他の2価の基に置換されている基であって、前記の他の2価の基はL 1 又はL 2 に直接結合していない基であり、
    Pol 1 、Pol 2 はそれぞれ独立に水素原子又は(メタ)アクリロイルオキシ基を表し、
    一般式1で表される化合物は、少なくとも一つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する。
  12. 1 、A 2 がいずれも−S−であり、Z 1 、Z 2 がそれぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、又はtert−ブチル基である請求項11に記載の化合物。
  13. XがC(CN) 2 である請求項11又は12に記載の化合物。
  14. Sp 1 、Sp 2 がいずれも以下の構造を含む基である請求項10〜13のいずれか一項に記載の化合物:
    Figure 0006949124
    上記構造はエチレン基のいずれか一方の炭素にメチル基がそれぞれ結合した2つの部分構造が混在していることを示す。
  15. Sp 1 、Sp 2 が以下のいずれかである請求項10〜13のいずれか一項に記載の化合物。
    Figure 0006949124
  16. 1 、L 2 がいずれも−O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、又はO−C(=O)NH−である請求項10〜15のいずれか一項に記載の化合物。
  17. 1、L2がいずれも−O−である請求項16に記載の化合物。
  18. Pol 1 及びPol 2 がいずれも(メタ)アクリロイルオキシ基である請求項10〜17のいずれか一項に記載の化合物。
  19. 請求項10〜18のいずれか一項に記載の化合物及び分子中に3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーを含む硬化性組成物。
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