JPH06256758A - フォトクロミック材料 - Google Patents

フォトクロミック材料

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JPH06256758A
JPH06256758A JP4928893A JP4928893A JPH06256758A JP H06256758 A JPH06256758 A JP H06256758A JP 4928893 A JP4928893 A JP 4928893A JP 4928893 A JP4928893 A JP 4928893A JP H06256758 A JPH06256758 A JP H06256758A
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JP
Japan
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photochromic
polymer
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photochromic material
color
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JP4928893A
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Akira Miyashita
晃 宮下
Manabu Kishimoto
学 岸本
Iwao Seo
巌 瀬尾
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式(I)および(II)で示される構造単
位からなり、単位(I)40〜60モル%および単位
(II)40〜60モル%を含み、分子量が1,000〜
10万の重合体からなることを特徴とするフォトクロミ
ック材料。 【化9】 上記式(II)中、Xは−C(CH3)2 −またはSeを表
し;YはOまたはSを表し;R1 はH、OCH3 、NH
2 、N(CH3)2 またはNO2 を表し;R2 はH、CH
3 またはOCH3 を表し;R3 は基:Cp2p+1を表
し;pは1〜18の整数を表す。 【効果】 上記のフォトクロミック材料は光照射による
発消色のくり返し特性が従来のスピロ系フォトクロミッ
クモノマーに比べて優れており、フォトンモードでの発
色から消色への可逆的変換が可能である。またフィルム
等への成形加工が容易であり、発消色状態が熱的に安定
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は記録材料用フォトクロミ
ック材料、光学機器用フォトクロミック材料、画像形成
用フォトクロミック材料または衣料もしくは装飾品用フ
ォトクロミック材料として有用な新規フォトクロミック
材料に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】フォ
トクロミック化合物の代表的なものにスピロピラン化合
物があり、多くの誘導体が知られている(G.H. Brown,
"Photochemism", Techniques of Chemistry Vol. III,
Wiley Interscience, New York, 1971)。
【0003】しかしながら、スピロピラン化合物は光照
射による発消色を繰返すような用途においては、その耐
久性に大きな問題がある。また、公知のスピロオキサジ
ン化合物は光照射による発消色の繰返し特性はスピロピ
ラン化合物に比べて極めて優れているが、その着色種は
熱的に不安定であり、酸素にも弱く、暗中に保存してお
いても自然に退色する性質がある。
【0004】本発明の目的はこのようなフォトクロミッ
ク化合物の耐久性の問題点を解決するものであり、モル
吸光係数が大きく、着色及び消色状態では熱的に安定で
あり、さらにフィルム等への成形加工が容易であるフォ
トクロミック材料を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(I)
および(II)で示される構造単位からなり、単位(I)
40〜60モル%および単位(II)40〜60モル%を
含み、分子量1,000〜10万の重合体からなるフォ
トクロミック材料である。
【0006】
【化2】
【0007】上記式(II)中、Xは−C(CH3)2 −ま
たはSeを表し;YはOまたはSを表し;R1 はH、O
CH3 、NH2 、N(CH3)2 、またはNO2 を表し;
2はH、CH3 またはOCH3 を表し;R3 は基:Cp
2p+1を表し;pは1〜18の整数を表す。
【0008】すなわち、骨格ポリマーにシアン化ビニリ
デン系共重合体を用い、フォトクロミック化合物を側鎖
に導入することにより、今までに類例のない優れた光特
性を有するフォトクロミックポリマーが得られることを
見出し、本発明に到達した。
【0009】本発明のフォトクロミックポリマーを製造
する方法としては、シアン化ビニリデンモノマーと相当
するコモノマーとを溶媒中もしくは無溶媒中でラジカル
開始剤を使用して重合することができる。
【0010】またスラリー重合もしくはアンプル中で重
合して製造することもできる。本発明に用いるコモノマ
ーとしては、スピロ系フォトクロミック化合物を側鎖に
有する、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、スチ
レン誘導体、ビニル誘導体などを使用することができ
る。
【0011】コモノマーの使用量は、シアン化ビニリデ
ンモノマー1モル当量に対して、0.1〜20モル当量
が用いられる。溶媒を使用する場合には、非プロトン性
溶媒類(たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、
脂肪族炭化水素類(たとえば、ペンタン、ヘキサン・ヘ
プタン)などの1種もしくは2種以上の溶媒系で行なう
ことができる。スラリー重合の場合には、重合温度は0
〜150℃であるが、望ましくは、50〜80℃であ
る。アンプル中での重合の場合には、重合温度は特に制
限はないが、0〜100℃で行うことができる。
【0012】本発明のフォトクロミックポリマーの製造
に、用いられる触媒は、公知のラジカル開始剤であり、
たとえば、2,2´−アゾビスイソブチロニトリルの様
なアゾ化合物、ジタ−シャリ−ブチルパーオキサイドな
どのジアルキルパーオキサイド類などが有用である。重
合反応終了後、沈殿したポリマーをろ別し、洗浄、乾燥
することによって目的とする共重合体を得ることができ
る。
【0013】本発明のフォトクロミックポリマーは、光
照射による発消色のくり返し特性が従来のスピロ系フォ
トクロミックモノマーに比べ優れており、フォトンモー
ドでの発色から消色への可逆的変換が可能である。ま
た、着色種のモル吸光係数は極めて大きく、優れた発色
性能を有している。
【0014】本発明のフォトクロミックポリマーは、溶
液中で正フォトクロミズムを示し、その吸収極大値は溶
媒の極性の影響をほとんど受けない。また、本発明のフ
ォトクロミックポリマーは、フィルム等への成形加工が
容易であり、光照射による発消色状態が熱的に安定であ
る。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0016】実施例1 (A)1,2,3,3−テトラメチルインドレニウムヨ
ージド塩の合成 2,3,3−トリメチルインドリン2.86g(18.0
mmol)およびヨードメタン3.83g(27.0mmol)を
クロロホルム5mlに溶解し、22時間加熱還流した。反
応終了後、懸濁液を静置し、沈殿物をクロロホルム40
mlおよびジエチルエーテル140mlで順次に洗浄した。
この沈殿物を真空乾燥した後、黄色固体として4.95
g(収率91%)の目的物を得た。
【0017】1H-NMR(60MHz, D2O); δppm: 1.5(s, 3-CH
3, 6H), 3.1(br, 2-CH3, 1H), 4.2(s, N-CH3, 3H), 7.5
(m, 芳香環, 4H).
【0018】
【化3】
【0019】(B)1,3,3−トリメチル−2−メチ
レンインドリンの合成 (A)で得た1,2,3,3−テトラメチルインドレニ
ウムヨージド塩2.0g(6.64mmol)に1N の水酸化
カリウム水溶液(35.7mmol)を加え、室温で1時間
撹拌した。反応終了後、水溶液中の油状物質をジエチル
エーテル30mlで抽出し、エーテル層を飽和食塩水75
mlで洗浄した。エーテル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥
し、溶媒を留去し、淡黄色の液体として1.14g(収率
99.2%)の目的物を得た。
【0020】1H-NMR(60MHz, CDCl3); δppm: 1.2(s, 3-
CH3, 6H), 2.9(s, N-CH3, 3H), 3.8(s, 2-CH3, 2H), 7.
5(m,芳香環, 4H).
【0021】
【化4】
【0022】(C)3−クロロメチル−5−ニトロサリ
チルアルデヒドの合成 5−ニトロサリチルアルデヒド1.03g(6.17mmo
l)をクロロメチルメチルエーテル15mlに溶解し、氷
浴で冷却した後、昇華精製した塩化アルミニウム4.2
g(31.5mmol)を加えた。反応溶液を室温で40分撹
拌し、1時間加熱還流した。反応終了後、反応溶液を氷
浴で冷却した蒸留水300mlに徐々に加えた。得られた
懸濁液をろ過し、残留物を真空乾燥し、黄色固体を得
た。ヘキサン100mlから再結晶し、黄色針状晶として
0.97g(収率73.5%)の目的物を得た。
【0023】1H-NMR(60MHz, CDCl3); δppm: 4.7(s, 3-
CH2, 2H), 8.5(m,芳香環, 2H), 10.0(s, 1-CHO, 1H), 1
2.1(s, 2-OH, 1H).
【0024】
【化5】
【0025】(D)3−メタクリルオキシメチル−5−
ニトロサリチルアルデヒドの合成 (C)で得た3−クロロメチル−5−ニトロサリチルア
ルデヒド579mg(2.68mmol)およびメタクリルオ
キシ銀514mg(2.68mmol)をトルエン15mlに溶
解し、2時間加熱還流した。反応終了後、黄色の懸濁液
をガラスフィルターを用いセライトを加えてろ過し、ろ
液から溶媒を留去した。残留黄色固体をヘキサン/ベン
ゼン=3/1の混合溶媒から再結晶し、黄色固体として
579mg(収率81.3%)の目的物を得た。
【0026】1H-NMR(60MHz, CDCl3); δppm: 2.0(m, =C
-CH3, 3H), 5.3(s, 3-CH2, 2H), 5.7(m,メチルに対しト
ランスビニル水素, 1H), 6.2(m, メチルに対しシスビニ
ル水素, 1H), 8.5(m, 芳香環, 2H), 10.0(s, 1-CHO, 1
H), 12.1(br, 2-OH, 1H).
【0027】
【化6】
【0028】(E)シアン化ビニリデン/3−メタクリ
ルオキシメチル−5−ニトロサリチルアルデヒド共重合
体の合成 常法により合成したシアン化ビニリデン161.4mg
(2.07mmol)を乾燥ベンゼン2mlに窒素気流下に溶
解し、(D)で得た3−メタクリルオキシメチル−5−
ニトロサリチルアルデヒド477.8mg(1.8mmol)
をベンゼン3mlに溶解した溶液を加えた。この混合溶液
にアゾビスイソブチロニトリル4.7mg(0.0287
mmol)をベンゼン0.5mlに溶解した溶液を加え、48
時間、60℃で加熱した。反応終了後、得られた懸濁液
を静置し、上澄みをカテーテルで除き、沈殿物を乾燥ベ
ンゼン15mlで洗浄し、真空乾燥した。黄色固体として
263.9mg(収率41.3%)の目的物を得た。この
生成物の1H-NMR, 13C-NMR, IR 及び元素分析から、ほぼ
1:1の交互共重合体であることを確認した。このポリ
マーのガラス転移温度は145℃であった。また得られ
たポリマーのGPC(ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー、展開溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド)
による分子量(Mw)は8,700であった。
【0029】1H-NMR(400MHz, DMSO-D6);δppm: 1.6(s,
-CH2C-CH3, 3H), 2. 2.8(m, C(CN)2 -CH2, C(CH3)-CH2, 3.2H), 5.1(s, 3-CH2, 2H), 8.3
(m, 芳香環, 1H), 8.5(m,芳香環, 1H), 10.1(m, 1-CHO,
1H). FT-IR(KBr, cm-1); 2256(W, νCN), 1534(s,
νasym,NO), 1343(s, νsym,NO).
【0030】
【化7】
【0031】(F)シアン化ビニリデン/8´−メタク
リルオキシメチル−3−メチル−5−ニトロスピロ[イ
ンドリン−2,2´(2´H)−1´−ベンゾピラン]
共重合体の合成 暗所で、(E)で得たシアン化ビニリデン/3−メタク
リルオキシメチル−5−ニトロサリチルアルデヒド共重
合体114.5mgをN,N−ジメチルホルムアミド(D
MF)5mlに溶解し、(B)で得た1,3,3−トリメ
チル−2−メチレンインドリン91.7mg(0.53mm
ol)をDMF3mlに溶解した溶液を、徐々に加え、5分
間撹拌した。反応終了後、この反応混合溶液をベンゼン
150mlに加えて沈殿物を生成させた。この沈殿物を遠
心分離器により分離し、ジエチルエーテルに溶解しベン
ゼンで沈殿させる再沈操作により精製し、真空乾燥して
138.2mgの目的物を得た。このフォトクロミックポ
リマーのガラス転移温度は130℃であった。
【0032】1H-NMR(400MHz, DMSO-D6);δppm: 1.0$1.2
(d, -C(CH3)2-, 6H), 1.6(s, =C(CH3)CO-, 3H), 1.8(s,
N-CH3, 3H), 2.5$2.7(m, C(CN)2-CH2), C(CH3)-CH2, 4
H),4. 5.0(s, N-CH3, 3H), 6$8.2(m, 芳香環, 8H). FT-IR(KBr, cm-1); 2256(W, νCN), 1522(s,
νasym,NO), 1340(s, νsym,NO),1447(s,δsym
C−H).
【0033】
【化8】
【0034】試験例 フォトクロミック特性 本発明の新規なフォトクロミックポリマーは溶液中で正
フォトクロミズムを示し、その極大吸収値は溶媒の極性
の影響をほとんど受けない。これは側鎖のフォトクロミ
ック化合物の着色構造及び極大吸収値に関連する電子遷
移エネルギーが溶媒媒体の極性効果を受けず、むしろポ
リマー主鎖に結合するシアノ基により制御されているた
めであると考えられる。
【0035】本発明のフォトクロミックポリマーをDM
Fに溶解すると赤紫色を呈する。その時の可視吸収スペ
クトルを第1図の曲線Aに示した。この溶液に500W
超高圧水銀灯(U−500D:ウシオ電気社製)を光
源とし、Y−50フィルターHOYA社製及び熱線カッ
トフィルター(HA−50)を用いて可視光を2分照射
したときのスペクトルを第1図の曲線Bに示した。この
溶液に紫外光を照射すると溶液は、はじめの着色状態に
戻った。可視光照射による消色および紫外光照射による
着色のサイクルは、100回程度くり返しても吸光光度
変化は観測されなかった。
【0036】本発明のフォトクロミックポリマーをDM
Fに溶解し、キャスト法によりフィルムを作成した。こ
のフィルムの可視吸収スペクトルを第2図の曲線Cに示
した。この状態でフィルムは深紫色を示しており、この
着色状態は安定に固定化されていた。この着色フィルム
に可視光(>500nm)を照射すると、直ちに消色し、
室温では消色状態(第2図の曲線D)が維持された。一
方、消色したフィルム(第3図の曲線E)に紫外光(3
65nm)を照射すると直ちに深紫色(第3図の曲線F)
に着色し、この状態が保持された。
【0037】
【本発明の効果】本発明のフォトクロミックポリマー
は、優れた発色特性を有し、かつ光照射による発消色の
繰返し特性が良く、フィルム等への成形加工性も優れて
いる。また、本発明のフォトクロミックポリマーは、フ
ォトクロミック材料としてばかりでなく、非線形光学材
料などにも応用できる。すなわち、本発明のフォトクロ
ミックポリマーを、例えば調光プラスチックレンズ、窓
張り用調光材といった調光材料やホログラフィ−感光材
料、ディスプレイ材料、記録材料、装飾材料、光量計、
さらに各種デバイス材料などに用いることができる。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォトクロミックポリマーの可視光ス
ペクトルであり、可視光の照射前(曲線A)および照射
後(曲線B)のスペクトルである。
【図2】本発明のフォトクロミックポリマーをフィルム
に形成したフィルムの可視光スペクトルであり、可視光
の照射前(曲線C)および照射後(曲線D)のスペクト
ルである。
【図3】図2の可視光照射後のフィルム可視光スペクト
ルであり、紫外光照射前(曲線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I)および(II)で示される構
    造単位からなり、単位(I)40〜60モル%および単
    位(II)40〜60モル%を含み、分子量1,000〜
    10万の重合体からなることを特徴とするフォトクロミ
    ック材料。 【化1】 上記式(II)中、Xは−C(CH3)2 −またはSeを表
    し;YはOまたはSを表し;R1 はH、OCH3 、NH
    2 、N(CH3)2 またはNO2 を表し;R2 はH、CH
    3 またはOCH3 を表し;R3 は基:Cp2p+1を表
    し;pは1〜18の整数を表す。
JP4928893A 1993-03-10 1993-03-10 フォトクロミック材料 Pending JPH06256758A (ja)

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