KR101375055B1 - 페이드 속도가 개선된 광색성 물질 - Google Patents

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Abstract

중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않고, a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; 및 b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에 결합된 전자-유인성 비-공액 기를 포함하는 다양한 광색성 물질이 제공된다. 다른 실시양태는 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 다른 위치에 다양한 치환기를 포함한다. 또한 기판, 및 기판의 적어도 일부와 접촉하는 상기 광색성 물질중 하나를 포함하는 광색성 제품이 제공된다.

Description

페이드 속도가 개선된 광색성 물질{PHOTOCHROMIC MATERIALS DEMONSTRATING IMPROVED FADE RATES}
본원은 2006년 10월 30일자로 출원된 임시 특허출원 일련번호 제60/855,270호(본원에 참고로 인용되어 있음)에 대한 우선권을 청구한다.
본 발명은 개괄적으로 광색성 물질에 관한 것이고, 보다 구체적으로 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란을 포함하는, 페이드 속도(fade rate)가 개선된 광색성 물질에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 이러한 광색성 물질을 포함하는 광색성 제품에 관한 것이다.
광색성 물질은 전자기 방사선의 특정 파장에 반응하여 한 형태(또는 상태)로부터 다른 형태(또는 상태)로 구조적으로 변형되고, 이때 각각의 형태는 가시광선에 대한 특정 흡수 스펙트럼을 갖는다. 예를 들면, 열적으로 가역성인 광색성 물질은 화학 방사선에 반응하여 기저-상태로부터 활성화-상태로 변형될 수 있고, 화학 방사선의 부재하에 열 에너지에 반응하여 다시 기저-상태로 돌아올 수 있다. 본원에 사용된 "화학 방사선"이라는 용어는 광색성 물질을 한 형태 또는 상태로부 터 다른 형태 또는 상태로 변형시킬 수 있는 전자기 방사선을 지칭한다.
안과용 제품에 사용하기에 적합한 광색성 물질은 화학 방사선에 노출되지 않을 경우(즉, 기저-상태 형태인 경우) 통상 본질적으로 무색이거나 "광학적으로 투명"하고, 화학 방사선에 노출될 경우 광색성 물질의 활성화-상태 형태의 흡수 스펙트럼을 특징으로 하는 가시성 색상을 나타낸다. 하나 또는 그 이상의 광색성 물질을 함유한 광색성 조성물 및 제품, 예를 들어 안경류에 적용하기 위한 광색성 렌즈는 일반적으로 이들이 함유하는 광색성 물질(들)의 광학적으로 투명한 상태 및 착색된 상태에 상응하여 투명하거나 착색된 상태를 나타낼 수 있다.
특정 제품의 경우, 광색성 물질이 무색의 기저-상태 형태로부터 착색된 활성화-상태 형태로 가능한 신속하게 전이될 수 있는 것이 요망된다. 종종 광색성 물질이 착색된 활성화-상태 형태로부터 무색의 기저-상태 형태로 가능한 신속하게 다시 전이될 수 있는 것이 추가로 요망된다. 예를 들어, 광색성 안경류 제품에서, 광색성 물질을 포함하는 안과용 렌즈는, 착용자가 낮은 화학 방사선의 영역, 예컨대 실내로부터 높은 화학 방사선의 영역, 예컨대 햇빛에 노출되는 영역으로 이동하는 경우, 투명한 상태로부터 착색된 상태로 변형될 수 있다. 렌즈가 착색되면, 전자기 스펙트럼의 가시광선 및/또는 자외선 영역내의 파장을 갖는 전자기 방사선이 렌즈를 통해 착용자의 눈에 더 적게 전달된다. 다시 말해, 투명 상태에 비해 착색된 상태에서 보다 많은 전자기 방사선이 렌즈에 의해 흡수된다. 후속적으로 착용자가 높은 화학 방사선의 영역으로부터 낮은 화학 방사선의 영역으로 다시 이동할 경우, 화학 방사선의 부재하에 열 에너지를 흡수하면 안경류중의 광색성 물질은 착 색된 활성화-상태 형태로부터 광학적으로 투명한 기저-상태 형태로 복원될 수 있다. 광학적으로 투명한 상태로부터 착색된 상태로의 전이가 화학 방사선으로의 노출시 수분 이상 소요된다면, 착색된 상태에서 렌즈로부터 유도될 수 있는 가시광선 및/또는 자외선의 감소된 투과율에 대한 이점이 감소할 것이다. 추가로, 착색된 상태로부터 광학적으로 투명한 상태로의 전이가 화학 방사선으로부터 제거된 다음 수분 이상 소요된다면, 착색된 렌즈를 통한 가시광선의 투과율이 감소하고 주변 빛이 저하되는 복합적 영향에 기인하여, 이러한 기간 동안 착용자의 시야는 최적상태에 못 미칠 수 있다. 따라서, 광학적으로 투명한 기저-상태 형태로부터 착색된 활성화-상태 형태로, 뿐만 아니라 착색된 활성화-상태 형태로부터 광학적으로 투명한 기저-상태 형태로 보다 신속히 전이될 수 있는 광색성 물질을 개발할 필요가 있다.
추가로, 통상적인 광색성 물질은 종종 "직접성(directional)"에 대한 의존성을 나타낸다. 즉, 색상 변화는 광색성 물질이 광원에 직접적으로, 예컨대 태양 직사광에 직면할 경우 가장 현저하고, 물질이 광원에 간접적으로 노출될 경우 광색성 효과는 그다지 눈에 띄지 않거나 완전하지 않다. 따라서, 광색성 물질에 대한 광원의 배향과 실질적으로 무관하게 보다 일정한 색상 변화도를 나타내는, 직접성에 대해 덜 의존적인 광색성 물질이 요구된다.
발명의 요약
본 발명에 따르면, 중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않는 광색성 물질이 제공된다. 상기 광색성 물질은 a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에 결합된 전자-유인 성(electron-withdrawing) 비-공액 기; 및 c) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합된 2개의 기를 포함하며, 단 상기 기들은 조합되어 스피로환식 기를 형성하지 않는다.
추가로 본 발명은 a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에 결합된 전자-유인성 비-공액 기; 및 c) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 6- 및 7-위치의 각각에 결합된 중간 내지 강한 전자-공여(electron-donating) 기를 포함하는, 중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않는 광색성 물질을 제공한다.
추가적으로, 본 발명은 (a) 기판; 및 (b) 상기 기판의 적어도 일부와 접촉된, 상기 임의의 광색성 물질을 포함하는 광색성 제품을 제공한다.
본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용될 경우, 단수 형태는 1개의 대상으로 명백하고 분명히 제한되지 않는 한 복수 대상을 포함한다.
본원의 목적을 위해, 달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구의 범위에서 사용되는 구성성분들의 양, 반응 조건 및 기타 매개변수를 나타내는 모든 수는 모든 경우에 "약"이라는 용어에 의해 변경되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 제시된 수치 매개변수는 본 발명에 의해 수득되는 목적하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사값이다. 최소한, 청구범위의 범주에 대등한 원칙의 적용을 한정하려는 것이 아닌, 각각의 수치 매개변수는 적어도 보고된 유의한 숫자의 수의 견지에서 일반적 어림 기법을 적용함으로써 이해되어야 한다.
본원에서 모든 수치 범위는 인용된 수치 범위내의 모든 수치 값 및 모든 수치 값의 범위를 포함한다. 본 발명의 넓은 범주를 나타내는 수치 범위 및 매개변수가 근사치일지라도, 구체적 예로 제시된 수치 범위는 가능한한 정밀하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 범위는 내재적으로 이들 각각의 시험 측정에서 밝혀진 표준 편차로부터 불가피하게 야기된 특정 오차를 갖는다.
본원에 제시된 본 발명의 다양한 실시양태 및 실시예는 각각 본 발명의 범주에 대하여 비-제한적인 것으로 이해되어야 한다.
하기 설명 및 청구의 범위에서 사용될 경우, 하기 용어는 지시된 의미를 갖는다:
"..위의", "..에 부가된", "..에 고정된", "..에 결합된", "..에 접착된" 등의 용어는 명시된 품목, 예를 들면 코팅물, 필름 또는 층이 대상 표면에 직접적으로 연결(위에 놓임)되거나, 대상 표면에 간접적으로, 예를 들면 하나 이상의 다른 코팅물, 필름 또는 층을 통해 연결됨을 의미한다.
"안과용"이라는 용어는 눈 및 시각과 연관된 소자(素子) 및 장치, 예컨대 제한되지 않지만, 안경류용 렌즈, 예를 들면 교정용 및 비-교정용 렌즈, 및 확대 렌즈를 지칭한다.
예를 들어 중합체 물질, 예를 들면 "광학 품질의 수지" 또는 "광학 품질의 유기 중합체 물질"과 연관되어 사용될 경우 "광학 품질"이라는 용어는 지시된 물질, 예를 들면 중합체 물질, 수지 또는 수지 조성물이 광학 제품, 예컨대 안과용 렌즈로서의, 또는 광학 제품과 함께 사용될 수 있는 기판, 층 또는 코팅물이거나 이를 형성함을 의미한다.
예를 들어 광학 기판과 연관되어 사용될 경우 "견고한"이라는 용어는 특정한 품목이 자가-지지성임을 의미한다.
"광 감응 작용(light influencing function)", "광 감응 특성" 등의 용어는 지시된 물질, 예를 들면, 코팅물, 필름, 기판 등이 그 물질에 가해지는 입사 광선, 예를 들면, 가시광선, 자외선(UV) 및/또는 적외선(IR)의 흡수(또는 여과)에 의해 변경될 수 있음을 의미한다. 또다른 실시양태에서, 광 감응 작용은, 예를 들면 편광기 및/또는 이색성 염료에 의한 광 편광; 예를 들면 화학 방사선에 노출될 경우 색을 변화시키는 발색단, 예컨대 광색성 물질의 사용에 의한 광 흡수 특성의 변화; 예를 들면, 통상의 염료와 같은 고정된 색조의 사용에 의한 입사 광선의 단지 일부의 전이; 또는 이러한 광 감응 작용중 하나 이상의 조합일 수 있다.
예를 들어 견고한 광학 기판과 연관되어 사용될 경우 "하나 이상의 광 감응 특성을 소유하기에 적합한"이라는 용어는, 명시된 품목에 광 감응 특성이 혼입되거나 부가될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 광 감응 특성을 소유하기에 적합한 플라스틱 매트릭스는, 그 플라스틱 매트릭스가 광색성 염료 또는 색조를 내부적으로 수용하기에 충분한 내부 자유 공간을 가짐을 의미한다. 다르게는 이러한 플라스틱 매트릭스의 표면에 광색성 또는 채색된 층, 필름 또는 코팅물이 부가될 수 있고/있거나 편광 필름이 부가될 수 있다.
"광학 기판"이라는 용어는 예를 들어 헤이즈 가드 플러스 인스트루멘트(Haze Gard Plus Instrument)에 의해 550 나노미터에서 측정할 경우 특정화된 기판이 4% 이상의 광 투과율 값(입사광을 투과시킴)을 나타내고, 1% 미만, 예를 들면 0.5% 미만의 흐림율 값을 나타냄을 의미한다. 광학 기판으로는, 제한되지 않지만, 광 감응 특성을 갖는 광학 제품, 예컨대 렌즈, 광학 층, 예를 들면 광학 수지 층, 광학 필름 및 코팅물, 및 광학 기판이 포함된다.
예를 들어 기판, 필름, 물질 및/또는 코팅물과 연관되어 사용될 경우 "투명한"이라는 용어는 지시된 기판, 코팅물, 필름 및/또는 물질이 감지할 수 있을 정도의 산란없이 아래에 놓인 물체가 완전히 보일 수 있도록 빛을 투과하는 특성을 가짐을 의미한다.
"적어도 부분적인 필름"이라는 구절은 기판의 적어도 일부 내지 전체 표면을 차폐하는 필름의 양을 의미한다. 본원에 사용될 경우 "필름"은 시이팅(sheeting) 유형의 물질 또는 코팅 유형의 물질에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 필름은 지시된 물질의 적어도 부분적으로 경화된 중합체 시이트 또는 적어도 부분적으로 경화된 중합체 코팅물일 수 있다. "적어도 부분적으로 경화된"이라는 구절은 경화성 또는 가교-결합성 성분의 일부 내지 전부가 경화, 가교결합 및/또는 반응된 물질을 의미한다.
"광색성"이라는 용어는 적어도 화학 방사선에 반응하여 달라지는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 가짐을 의미한다. 본원에 사용된 "광색성 물질"이라는 용어는 광색성 특성을 나타내기에 적합한 임의의 물질, 즉 적어도 화학 방사선에 반응하여 달라지는 적어도 가시광선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖기에 적합한 임의의 물질을 의미한다. 위에서 논의된 바와 같이, 본원에 사용된 "화학 방사선"이라는 용어는 한 형태 또는 상태로부터 다른 형태 또는 상태로 광색 물질을 변형시킬 수 있는 전자기 방사선을 지칭한다.
광색성 물질의 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 광색성 기(예를 들면, 인데노-축합된 나프토피란 등), 뿐만 아니라 1개 이상의 광색성 기를 포함하는 중합체, 올리고머, 단량체 및 기타 화합물이 포함된다. 본원에 사용된 "기"라는 용어는 하나 또는 그 이상의 원자의 배열을 의미한다. 추가로, 본원에 사용된 "광색성 기"라는 용어는 광색성 잔기를 포함하는 원자의 배열을 지칭한다. 본원에 사용된 "잔기"라는 용어는 특징적인 화학 특성을 갖는 유기 분자의 한 부분 또는 일부를 의미한다. 본원에 사용된 "광색성 잔기"라는 용어는 화학 방사선에 노출될 경우 한 상태로부터 또다른 상태로 가역적으로 변형될 수 있는 광색성 기 부분을 지칭한다.
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질은, 광색성 기에 더하여, 광색성 기 또는 광색성 물질의 또다른 부분에 연결되거나 축합되는 하나 또는 그 이상의 다른 기(예를 들면, 작용기, 지방족 기, 지환족 기, 방향족 기, 헤테로방향족 기, 헤테로환식 기 등)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "연결된"이라는 용어는 공유 결합됨을 의미한다. 추가로, 본원에 사용된 "축합된"이라는 용어는 둘 이상의 인접한 위치에서 공유 결합됨을 의미한다.
"인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란"이라는 용어는 하기 화학식 i로 표시될 수 있고, 산소 원자에 인접하여 이용가능한 위치에서 피란 고리에 결합된 하나 또는 그 이상의 기(들)(즉, 하기 화학식 i에서 3-위치에 결합된 B 및 B' 기로 지시됨)(이는 인데노-축합된 나프토피란의 개방-형태를 안정화시키는데 도움을 줄 수 있음)를 포함하는 광색성 기를 지칭한다. 피란 고리에 결합될 수 있는 기의 비-제한적 예는 B 및 B' 기에 대해 이후 본원에 보다 상세히 설명된다. 본원에 사용된 예컨대 "13-위치", "11-위치", "6-위치" 등은 화학식 i에서 볼 수 있듯이 인데노-축합된 나프토피란의 고리 원자의 13-, 11-, 6-위치 등을 각각 지칭한다.
Figure 112009026091315-pct00001
추가로, 당분야의 숙련가라면 화학식 i에서 이용가능한 위치가 필요에 따라 치환되거나 치환되지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란상의 이용가능한 위치에 결합될 수 있는 기의 비-제한적 예는 이후 본원에 상세히 제시된다.
더우기, 가능한 치환기의 목록이 본원에 표제 또는 작은 표제(예를 들면, (a), (b)... ; (1), (2)...; (i) (ii)... ; 등)를 사용하여 제공되는 경우, 이들 표제 또는 작은 표제는 단지 편리하게 읽을 수 있도록 제공된 것으로 치환기의 선택을 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 발명에 따라, 중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않는 광색성 물질이 제공된다. 광색성 물질은 a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에 결합된 전자-유인성 비-공액 기; 및 c) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합된 2개의 기를 포함하지만, 단 상기 기들은 조합되어 스피로환식 기를 형성하지 않아야 한다.
"중합가능한 불포화 기"는 부가 중합 반응에 참여할 수 있는 2중 또는 3중 결합을 함유하는 작용기를 의미한다. 이러한 기로는, 예를 들어 알키닐, 비닐, 아크릴, 메타크릴 및 알릴 기가 포함된다. 중합가능한 불포화 기가 "본질적으로 존재하지 않는"이란 화합물 상에 어떠한 중합가능한 불포화 기도 존재하지 않음을 의미한다.
a)의 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란은 상기 화학식 i에 제시된 구조를 가질 수 있고, 이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 치환체를 포함할 수 있다.
b)의 전자-유인성 비-공액 기는 α-할로알킬, α,α-다이할로알킬, 트라이할로메틸 기, 예컨대 트라이플루오로메틸, 퍼할로알킬 기, 예컨대 퍼플루오로에틸, 퍼할로알콕시 기, 예컨대 퍼플루오로프로폭시 또는 퍼플루오로메톡시, 또는 치환기 -0-C(O)-R을 포함하고, 여기서 R은 아세톡시 기와 같은 치환기를 형성하기 위한 C1-C10 알킬, 예컨대 1,1-다이플루오로프로필카보닐옥시와 같은 치환기를 형성하기 위한 C1-C10 할로알킬, 또는 트라이플루오로메틸카보닐옥시와 같은 치환기를 형성하기 위한 C1-C10 퍼할로알킬로부터 선택되는 선형 또는 분지형 기이다. 하나의 비-제한 적 실시양태에서, b)의 전자-유인성 비-공액 기는 트라이플루오로메틸 기일 수 있다.
인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합된 2개의 기는 비-스피로환식이고, 즉 이들은 함께 스피로 고리를 형성하지 않는다. 이들은 각각 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
(i) 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, 하이드록시(C1-C6)알킬, 아미노, 일치환- 또는 이치환된 아미노, C3-C7 사이클로알킬, 알릴, 벤질, 일치환된 벤질, 클로로, 플루오로, -C(O)W' 기(여기서, W'는 하이드록시, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 페닐, 일치환된 페닐, 아미노, 모노(C1-C6)알킬아미노 또는 다이(C1-C6)알킬아미노, 예를 들면 N,N-다이메틸 아미노, N-메틸-N-프로필 아미노 등임), 모폴리노, 피페리디노 또는 피롤리딜(상기 아미노 치환 기는 C1-C6 알킬, 페닐, 벤질 및 나프틸로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 벤질 및 페닐 치환 기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
(ii) 치환되지 않거나, 일치환-, 이치환- 또는 삼치환된 기, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐, 퀴놀릴, 아이소퀴놀릴, 벤조퓨라닐, 티에닐, 벤조티에닐, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 카바졸릴, 또는 인돌릴(여기서, 상기 치환 기는 클로로, 플루오로, C1-C6 알킬, 하이드록시(C1-C6)알킬, C1-C6 알콕시 및 하이드록시(C1-C6)알콕시로 이루어진 군으로부터 선택됨);
(iii) 아릴 기, 예를 들면 페닐 또는 나프틸(이는 또다른 광색성 나프토피란, 예컨 대 나프토[2,1-b]피란 또는 나프토[1,2-b]피란의 일원임)에 연결된 연결기 -(CH2)t- 또는 -O-(CH2)t-(여기서, t는 정수 1, 2, 3, 4, 5 또는 6임)인 치환기를 파라 위치에서 갖는 일치환된 페닐;
(iv) -OR1' 기[여기서, R1'은 C1-C6 알킬, C1-C6 아실, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 알릴, 벤조일, 일치환된 벤조일, 나프토일 또는 일치환된 나프토일(상기 벤조일 및 나프토일 치환 기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)이거나, R1'은 -CH(R2')Q 기(여기서, R2'는 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Q는 -CN, -CF3, 또는 -COOR3'이고, 이때 R3'은 수소 또는 C1-C3 알킬임)이거나, 또는 R1'은 -C(O)V' 기(여기서, V'는 수소, C1-C6 알콕시, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴 기, 페닐 및 나프틸, 아미노, 모노(C1-C6)알킬아미노, 다이(C1-C6)알킬아미노, 페닐아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페닐아미노, 또는 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페닐아미노이고, 상기 아릴 치환 기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)이다];
(v) -CH(Q')2 기[여기서, Q'는 -CN 또는 -COOR4'이고, 이때 R4'는 수소, C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 또는 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴기인 페닐 또는 나프틸이고, 상기 아릴 치환 기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다];
(vi) -CH(R5')G' 기[여기서, R5'는 수소, C1-C6 알킬 또는 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴기인 페닐 및 나프틸이고, G'는 -COOR4', -C(O)R6' 또는 -CH2OR7'이고, 이때 R6'은 수소, C1-C6 알킬, 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴기인 페닐 또는 나프틸, 아미노, 모노(C1-C6)알킬아미노, 다이(C1-C6)알킬아미노, 예를 들면, 다이메틸 아미노, 메틸 프로필 아미노 등, 페닐아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페닐아미노, 모노- 또는 다이(C1-C6)알콕시 치환된 페닐아미노, 다이페닐아미노, 모노- 또는 다이(C1-C6)알킬 치환된 다이페닐아미노(즉, 각각의 페닐이 하나 또는 2개의 C1-C6 알킬 치환기를 가짐), 모노- 또는 다이(C1-C6)알콕시 치환된 다이페닐아미노(즉, 각각의 페닐이 하나 또는 2개의 C1-C6 알콕시 치환기를 가 짐), 모폴리노, 또는 피페리디노이고, R7'은 수소, -C(O)R11, C1-C6 알킬, C1-C3 알콕시(C1-C6)알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 또는 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴 기 예컨대 페닐 및 나프틸이고, 여기서 R11은 수소, C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 또는 치환되지 않거나 일치환- 또는 이치환된 아릴 기 예컨대 페닐 또는 나프틸이고, 상기 각각의 아릴 치환 기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 및
(vii) 식 -Z[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)Z]Z' 또는 -[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)z]Z'로 표시되는 폴리알콕실화된 기 T(여기서, -Z는 -C(O)- 또는 -CH2-이고, Z'는 하이드록시, 에폭시 또는 C1-C3 알콕시이며, 단 13 위치에서 상기 2개의 기가 조합되어 스피로환식 기를 형성하지 않음).
상기 -(OC2H4)X- 기는 폴리(에틸렌 옥사이드)를 나타내고; -(OC3H6)y- 기는 폴리(프로필렌 옥사이드)를 나타내고; -(OC4H8)z 기는 폴리(부틸렌 옥사이드)를 나타낸다. 조합되어 사용될 경우, T의 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(프로필렌 옥사이드) 및 폴리(부틸렌 옥사이드) 기는 T 잔기 내에 랜덤 또는 블록 배향될 수 있다. x, y 및 z는 각각 O 내지 50 사이의 수이고, x, y 및 z의 합계는 2 내지 50이다. x, y 및 z의 합계는 2 내지 50 범위내에 속하는 임의의 수일 수 있고, 예를 들면, 2, 3, 4...50이다. 이러한 합계는 또한 2 내지 50 범위내에서 보다 낮은 수 내지 임의의 보다 높은 수의 범위, 예를 들면, 6 내지 50, 31 내지 50일 수도 있다. x, y, 및 z에 대한 수는 평균 값이고, 반드시 정수일 필요는 없다. 예를 들면 9.5가 허용될 수 있다.
인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합된 기는 전형적으로 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 알콕시 기, 하이드록시(C1-C6)알킬, 또는 화학식 -Z[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)Z]Z' 또는 -[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)z]Z'로 표시되는 폴리알콕실화 기 T(여기서, -Z는 -C(O)- 또는 -CH2-이고, Z'는 하이드록시, 에폭시 또는 C1-C3 알콕시임)를 포함한다. 종종 이러한 기들은 2개의 메틸 기 또는 1개의 에틸 기 및 1개의 메톡시 기를 포함한다.
추가로 본 발명은 중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않는, 하기 a) 내지 c)를 포함하는 광색성 물질을 제공한다: a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에서 결합된 전자-유인성 비-공액 기; 및 c) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 6- 및 7-위치 각각에 결합된 중간 내지 강한 전자-공여 기.
본 발명의 상기 실시양태에서, 상기 2개의 중간 내지 강한 전자-공여 기는 각각 독립적으로 다음을 포함한다:
(i) -OR8' 기[여기서, R8'은 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 또는 알릴이거나, R8'은 -CH(R9')Q" 기(여기서, R9'는 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Q"는 -CN, -COOH, -COOCH3, 또는 -COOCH2CH3임)이다];
(ii) -N(R15)R16(여기서, R15 및 R16은 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 헤테로방향족 기인 퓨라닐, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜 및 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C20 사이클로알킬, C4-C20 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 및 C1-C20 알콕시알킬을 포함하고, 이때 상기 아릴 기는 페닐 또는 나프틸임);
(iii) 하기 화학식 1로 표시되는 질소 함유 고리:
Figure 112009026091315-pct00002
[상기 식에서,
Y는 -CH2-, -CH(R17)-, -C(R17)(R17)-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2-, 및 -C(R17)(아릴)- 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
X는 -Y-, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O2)-, -NH-, -NR17- 및 -N-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고(여기서, R17은 C1-C6 알킬임),
상기 아릴 치환기는 페닐 또는 나프틸이고,
m은 1, 2 또는 3의 정수이고,
p는 O, 1, 2, 또는 3의 정수이며, 단 p가 O일때, X는 Y이다]; 또는
(iv) 하기 화학식 2a 및 2b중 하나로 표시되는 기:
Figure 112009026091315-pct00003
Figure 112009026091315-pct00004
[상기 식에서,
R19, R20 및 R21은 각각 수소, C1-C5 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R19 및 R20 기는 함께 탄소수 5 내지 8의 고리를 형성할 수 있고;
R18은 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 플루오로 또는 클로로이다].
상기 2개의 중간 내지 강한 전자-공여 기는 종종 둘다 알콕시, 예컨대 메톡시 기를 포함한다.
추가로 본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되는 광색성 물질을 제공한다:
Figure 112009026091315-pct00005
상기 구조에서, B 및 B'는 각각 독립적으로 메탈로세닐 기를 포함한다. 본원에 사용된 "메탈로센 기"라는 용어는 2개의 사이클로펜타디에닐 고리 리간드가 금속 이온 주변에 "샌드위치"를 형성하고, 이때 각각의 사이클로펜타디에닐 고리가 펜타합토(pentahapto)(η5) 결합 구조에 의해 금속 이온에 결합되는 기를 지칭한다. 메탈로센 기는 실험식 (C5H5)2M(여기서, M은 +2 산화 상태를 갖는 금속 이온임)을 갖는다. 본원에 사용된 "메탈로세닐 기"라는 용어는 1개 이상의 다른 기, 예컨대, 예를 들어 광색성 기와 1개 이상의 결합을 형성하거나 형성할 수 있는 메탈로센 기를 지칭한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질과 연관되어 사용될 수 있는 메탈로세닐 기의 구체적이고 비-제한적인 예는 페로세닐 기, 티타노세닐 기, 루테노세닐 기, 오스모세닐 기, 바나도세닐 기, 크로모세닐 기, 코발토세닐 기, 니켈로세닐 기, 및 다이-π-사이클로펜타디에닐-망간 기를 포 함한다. 메탈로세닐 기는 추가로 치환될 수 있다.
다르게는, B 및 B'는 각각 독립적으로,
상용화(compatibilizing) 치환기로 일치환된 아릴 기;
9-줄로리디닐; 페닐 및 나프틸로부터 선택된, 치환되지 않거나, 일치환-, 이치환- 또는 삼치환된 아릴 기; 피리딜, 퓨라닐, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 카바졸릴, 벤조피리딜, 인돌리닐 또는 플루오레닐로부터 선택된, 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 헤테로방향족 기[여기서, 상기 아릴 및 헤테로방향족 치환기는 각각 독립적으로 하이드록시, 아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴, 할로아릴, C3-C7 사이클로알킬아릴, C3-C7 사이클로알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알콕시, 아릴(C1-C12)알킬, 아릴(C1-C12)알콕시, 아릴옥시, 아릴옥시(C1-C12)알킬, 아릴옥시(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알콕시, 아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아미노, 다이아릴아미노, 피페라지노, N-(C1-C12)알킬피페라지노, N-아릴피페라지노, 아지리디노, 인돌리노, 피페리디노, 모폴리노, 티오모폴리노, 테트라 하이드로퀴놀리노, 테트라하이드로아이소퀴놀리노, 피롤리디노, C1-C12 알킬, C1-C12 할로알킬, C1-C12 알콕시, 예를 들면, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 아이소프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 페녹시 등, 모노(C1-C12)알콕시(C1-C12)알킬, 할로겐 또는 -C(=O)R22(여기서, R22는 -OR23, -N(R24)R25, 피페리디노 또는 모폴리노이고, 이때 R23은 알릴, C1-C6 알킬, 페닐, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬 또는 C1-C6 할로알킬이고, R24 및 R25는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬 또는 치환되거나 치환되지 않은 페닐이고, 이때 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)이다];
피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리디노, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 페나지닐 및 아크리디닐로부터 선택된 치환되지 않거나 일치환된 기(이때 상기 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐임);
4-치환된 페닐[여기서 치환 기는 이카복실산 잔기 또는 이의 유도체, 다이아민 잔기 또는 이의 유도체, 아미노 알코올 잔기 또는 이의 유도체, 폴리올 잔기 또는 이 의 유도체, -(CH2)-, -(CH2)e- 또는 -[O-(CH2)e]f(여기서, e는 2 내지 6 범위의 정수이고, f는 1 내지 50 범위의 정수임)이고, 상기 치환 기는 또다른 광색성 물질의 아릴 기에 연결된다]; 또는
하기 화학식 4a 또는 4b로 표시되는 기:
Figure 112009026091315-pct00006
Figure 112009026091315-pct00007
[상기 식에서,
P는 -CH2- 또는 -O-이고;
Q'"는 -O- 또는 치환된 질소이고, 치환된 질소의 치환기는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이며, 단 Q'"가 치환된 질소일 경우, P는 -CH2-이고;
R26은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 또는 할로겐이고;
R27 및 R28은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬이고;
j는 O 내지 2 범위의 정수이다]를 포함하거나; 또는
B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 또는 일치환- 또는 이치환된 플루오렌-9-일리 덴을 형성하고, 상기 플루오렌-9-일리덴 치환기는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐이다.
R5, R8, R9 및 R12는 각각 독립적으로 다음을 포함할 수 있다:
수소, C1-C6 알킬, 클로로, 플루오로, 브로모, C3-C7 사이클로알킬 또는 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 페닐(여기서, 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
-OR40 또는 -OC(=O)R40(여기서, R40은 수소, 아민, 알킬렌 글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬 또는 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 페닐이고, 이때 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
상용화 치환기;
4-치환된 페닐[이때 치환 기는 이카복실산 잔기 또는 이의 유도체, 다이아민 잔기 또는 이의 유도체, 아미노 알코올 잔기 또는 이의 유도체, 폴리올 잔기 또는 이의 유도체, -(CH2)-, -(CH2)e- 또는 -[0-(CH2)e]f(여기서, e는 2 내지 6 범위의 정수이 고, f는 1 내지 50 범위의 정수임)이고, 상기 치환 기는 또다른 광색성 물질의 아릴 기에 연결된다];
-N(R41)R42(여기서, R41 및 R42는 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 퓨라닐, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜, 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C8 사이클로알킬, C4-C16 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 C1-C20 알콕시(C1-C6)알킬이거나, 또는 R41 및 R42는 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 고리 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 고리를 형성함);
하기 화학식 5로 표시되는 질소 함유 고리:
Figure 112009026091315-pct00008
[상기 식에서,
-V-는 각각 독립적으로 각각의 경우에 대해 -CH2-, -CH(R43)-, -C(R43)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R43)(아릴)-로부터 선택되고, 여기서 R43은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬이고, 아릴은 각각 독립적으로 페닐 또는 나프틸이고;
-W-는 상기 -V-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R43)- 또는 -N(아릴)-이고;
s는 1 내지 3 범위의 정수이고;
r은 O 내지 3 범위의 정수이며, 단 r이 O인 경우 -W-는 -V-와 동일하여야 한다]; 또는
하기 화학식 6a 또는 6b로 표시되는 기:
Figure 112009026091315-pct00009
Figure 112009026091315-pct00010
[상기 식에서,
R44는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 플루오로 또는 클로로이고;
R45, R46 및 R47은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R45 및 R46은 함께 탄소수 5 내지 8의 고리를 형성하고,
p는 0 내지 3 범위의 정수이다].
R6 및 R7은 각각 독립적으로 상기 기재된 바와 같이 중간 내지 강한 전자-공여 기를 포함한다.
R10은 R5, R8, R9 및 R12에 대해 상기 논의된 임의의 기 또는 메탈로세닐 기를 포함할 수 있다.
R11은 전형적으로 상기 논의된 바와 같은 전자-유인성 비-공액 기를 포함한다.
R13 및 R14는 스피로환식 기를 형성하지 않고, 각각 독립적으로 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합하기에 적합한 상기 기재된 바와 같은 임의의 기를 포함한다. 예를 들어, R13 및 R14는 각각 독립적으로 알킬 기 또는 알콕시 기를 포함하거나; 또는 이들은 2개의 메틸 기 또는 1개의 에틸 및 1개의 메톡시 기를 포함할 수 있다.
상기 기재되고 이후 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질은 상용화 치환기를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "상용화 치환기"라는 용어는 광색성 물질을 또다른 물질 또는 용매내로 용이하게 통합시킬 수 있는 원자 배열을 의미한다. 예를 들어, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따르면, 상기 상용화 치환기는 물 또는 친수성 중합체, 올리고머 또는 단량체 물질에서의 광색성 물질의 혼화성을 증가시켜 광색성 물질의 친수성 물질로의 통합을 촉진시킬 수 있다. 다른 비-제한적 실시양태에 따르면, 상용화 치환기는 광색성 물질의 친유성 물질로의 통합을 촉진시킬 수 있다. 본원을 제한하는 것은 아니지만, 친수성 물질로의 통합을 촉진시키는 상용화 치환기를 포함하는 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질은 친수성 물질중에 적어도 리터당 1 그램의 정도로 혼화될 수 있다. 상용화 치환기의 비-제한적 예로는 -J 기(여기서, -J는 -K 기(이후 논의됨) 또는 수소를 나타냄)를 포함한다.
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태와 연관되어 사용될 수 있는 상용화 치환기의 비-제한적 예를 하기와 같이 나타낼 수 있다:
-A-D-E-G-J (v); -G-E-G-J (vi); -D-E-G-J (vii);
-A-D-J (viii); -D-G-J (ix); -D-J (x);
-A-G-J (xi); -G-J (xii); 또는 -A-J (xiii).
상기 (v)-(xiii)과 관련하여, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라 -A-가 나타낼 수 있는 기의 비-제한적 예로는 -O-, -C(=O)-, -CH2-, -OC(=O)- 및 -NHC(=O)-가 포함되며, 단 -A-가 -O-를 나타낼 경우, -A-는 -J와 1개 이상의 결합을 형성한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라 -D-가 나타낼 수 있는 기의 비-제한적 예로는 (a) 다이아민 잔기 또는 이의 유도체(여기서, 상기 다이아민 잔기의 제 1 아미노 질소는 -A-, 또는 인데노-축합된 나프토피란위의 치환기 또는 이용가능한 위치와 1개의 결합을 형성할 수 있고, 상기 다이아민 잔기의 제 2 아미노 질소는 -E-, -G- 또는 -J와 1개의 결합을 형성할 수 있음); 및 (b) 아 미노 알코올 잔기 또는 이의 유도체(여기서, 상기 아미노 알코올 잔기의 아미노 질소는 -A-, 또는 인데노-축합된 나프토피란 상의 치환기 또는 이용가능한 위치와 1개의 결합을 형성할 수 있고, 상기 아미노 알코올 잔기의 알코올 산소는 -E-, -G- 또는 -J와 1개의 결합을 형성할 수 있다)가 포함된다. 다르게는, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라, 상기 아미노 알코올 잔기의 아미노 질소는 -E-, -G- 또는 -J와 1개의 결합을 형성할 수 있고, 상기 아미노 알코올 잔기의 상기 알코올 산소는 -A-, 또는 인데노-축합된 나프토피란위의 치환기 또는 이용가능한 위치와 1개의 결합을 형성할 수 있다.
-D-가 나타낼 수 있는 적합한 다이아민 잔기의 비-제한적 예로는 지방족 다이아민 잔기, 사이클로 지방족 다이아민 잔기, 다이아자사이클로알칸 잔기, 아자사이클로 지방족 아민 잔기, 다이아자크라운 에터 잔기, 또는 방향족 다이아민 잔기가 포함된다. 다이아민 잔기의 구체적이고 비-제한적인 예로는 다음이 포함된다:
Figure 112009026091315-pct00011
-D-가 나타낼 수 있는 적합한 아미노 알코올 잔기의 비-제한적 예로는 지방족 아미노 알코올 잔기, 사이클로 지방족 아미노 알코올 잔기, 아자사이클로 지방족 알코올 잔기, 다이아자사이클로 지방족 알코올 잔기 또는 방향족 아미노 알코올 잔기가 포함된다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태와 연관되어 사용 될 수 있는 아미노 알코올 잔기의 구체적인 비-제한적 예로는 다음이 포함된다:
Figure 112009026091315-pct00012
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라, 또한 상기 (v)-(xiii)과 관련하여, -E-는 이카복실산 잔기 또는 이의 유도체를 나타낼 수 있고, 여기서 상기 이카복실산 잔기의 제 1 카보닐 기는 -G- 또는 -D-와 결합을 형성할 수 있고, 상기 이카복실산 잔기의 제 2 카보닐 기는 -G-와 결합을 형성할 수 있다. -E-가 나타낼 수 있는 적합한 이카복실산 잔기의 비-제한적 예로는 지방족 이카복실산 잔기, 사이클로지방족 이카복실산 잔기 또는 방향족 이카복실산 잔기가 포함된다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태와 연관되어 사용될 수 있는 이카복실산 잔기의 구체적인 비-제한적 예로는 다음이 포함된다:
Figure 112009026091315-pct00013
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 의하면, -G-는 다음을 나타낼 수 있다: (a) -[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)z]-O- 기(여기서, x, y 및 z는 0 내지 50 범위에서 각각 독립적으로 선택된 정수이고, x, y 및 z의 합계는 1 내지 50의 범위임); (b) 폴리올 잔기 또는 이의 유도체(여기서, 상기 폴리올 잔기의 제 1 폴리올 산소는 -A-, -D-, -E- 또는 인데노-축합된 나프토피란상의 치환기 또는 이용가능한 위치와 1개의 결합을 형성하고, 상기 폴리올의 제 2 폴리올 산소는 -E- 또는 -J와 1개의 결합을 형성할 수 있음); 또는 (c) 상기 (a)와 (b)의 조합(여기서, 폴리올 잔기의 제 1 폴리올의 산소는 -[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)z]- 기와 1개의 결합을 형성하고(즉, -[(OC2H4)x(OC3H6)y(OC4H8)Z]-O- 기를 형성함), 제 2 폴리올 산소는 -E- 또는 -J와 1개의 결합을 형성함). -G-가 나타낼 수 있는 적합한 폴리올 잔기의 비-제한적 예로는 지방족 폴리올 잔기, 사이클로 지방족 폴리올 잔기 또는 방향족 폴리올 잔기가 포함된다.
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라 -G-가 나타낼 수 있는 폴리올 잔기를 형성하는 폴리올의 구체적이고 비-제한적인 예로는 (a) 500 미만의 평균 분자량을 갖는 저분자량 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제4단락 48-50행 및 제4단락 55행 내지 제6단락 5행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (b) 폴리에스터 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제5단락 7-33행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (c) 폴리에터 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제5단락 34-50행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (d) 아미드-함유 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제5 단락 51-62행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (e) 에폭시 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호 제5단락 63행 내지 제6단락 3행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (f) 다가 폴리비닐 알코올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제6단락 4-12행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 알코올; (g) 우레탄 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제6단락 13-43행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (h) 다가 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제6단락 43행 내지 제7단락 40행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; (i) 폴리카보네이트 폴리올, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 미국 특허 제6,555,028호의 제7단락 41-55행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리올; 및 (j) 이러한 폴리올의 혼합물.
다시 상기 (v)-(xiii)와 관련하여, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따르면, -J는 -K 기를 나타낼 수 있고, -K는 1개의 기, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, -CH2COOH, -CH(CH3)COOH, -C(O)(CH2)wCOOH, -C6H4SO3H, -C5H10SO3H, -C4H8SO3H, -C3H6SO3H, -C2H4SO3H 및 -SO3H(여기서, w는 1 내지 18 범위의 정수를 나타냄)를 나타낸다. 다른 비-제한적 실시양태에 따라, -J는 연결기의 산소 또는 질소와 1개의 결합을 형성하여 반응성 잔기, 예컨대, -OH 또는 -NH를 형성하는 수소를 나타낸다. 예를 들어, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라서, -J는 수소를 나타낼 수 있으며, 단 -J가 수소인 경우, -J는 -D- 또는 -G-의 산소, 또는 -D-의 질소에 결합한다.
앞서 논의된 바와 같이, -G-는 하이드록시-함유 탄수화물을 포함하는 것으로 본원에 정의된 폴리올의 잔기, 예컨대, 미국 특허 제6,555,028호의 제7단락 56행 내지 제8단락 17행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 잔기를 나타낸다. 폴리올 잔기는, 예를 들어, 제한되는 것은 아니지만, 하나 또는 그 이상의 폴리올 하이드록실 기와 -A-의 전구체, 예컨대 카복실산 또는 메틸렌 할로겐화물, 폴리알콕실화기의 전구체, 예컨대, 폴리알킬렌 글리콜, 또는 인데노-축합된 나프토피란의 하이드록실 치환기와의 반응에 의해 형성된다. 폴리올은 R'-(OH)g로 표시되고, 폴리올의 잔기는 화학식 -0-R'-(OH)g-1로 표시될 수 있고, 여기서 R'는 폴리하이드록시 화합물의 골격 또는 주쇄이고, g는 2 이상이다.
추가로, 위에서 논의한 대로, -G-의 하나 또는 그 이상의 폴리올 산소는 -J와 결합을 형성할 수 있다(즉, -G-J 기를 형성함). 예를 들어, 본원을 제한하는 것은 아니지만, 상용화 치환기가 -G-J 기를 포함하는 경우, -G-가 폴리올 잔기이고 -J가 카복실 말단 기를 함유하는 -K 기를 나타낸다면, -G-J는 -K 기를 형성하는 하나 또는 그 이상의 폴리올 하이드록실 기를 반응시킴으로써 생성되어(예를 들어, 미국 특허 제6,555,028호의 제13단락 22행 내지 제16단락 15행에서 반응 B 및 C에 대해 논의된 바와 같음; 이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함) 카복 실화 폴리올 잔기를 생성한다. 다르게는, -J는 설포 또는 설포노 말단 기를 함유하는 -K 기를 나타낸다면, 국한되는 것은 아니지만, -G-J는 하나 또는 그 이상의 폴리올 하이드록실 기를 각각 HOC6H4SO3H; HOC5H10SO3H; HOC4H8SO3H; HOC3H6SO3H; HOC2H4SO3H; 또는 H2SO4와 산성 축합시킴으로써 생성될 수 있다.
본 발명의 광색성 물질은 이들의 광학적으로 무색인 상태로부터 이들의 착색된 상태로, 및/또는 이들의 착색된 상태에서 이들의 광학적으로 무색인 상태로 신속히 전이되고, 즉 광색성 물질은 "신속한" 활성화 및/또는 페이드 속도를 갖는다. 본원 전반에 걸쳐, "페이드 속도"라는 용어는 광색성 물질의 T1/2 값에 의해 표시될 수 있는 동력학적 속도 값을 나타낸다. "페이드 속도"는 광색성 물질이 착색된 활성화-상태 형태로부터 광학적으로 투명한 기저-상태 형태로 변형되는 속도의 측정값이다. 광색성 물질의 페이드 속도는, 예를 들어 광색성 물질을 소정의 매트릭스에서 제어된 조건하에 포화되도록 활성화시키고, 이의 활성화된 정상(定常) 상태의 흡광도(즉, 이의 포화된 광학 밀도)를 측정한 다음, 광색성 물질의 흡광도가 활성화된 정상 상태의 흡광도 값의 반으로 감소하는데 걸리는 시간의 길이를 결정함으로써 측정될 수 있다. 이러한 방식으로 측정될 경우, 페이드 속도는 T1/2로 표시되고, 초 단위이다. 따라서, 페이드 속도가 신속하거나 더 신속한 것으로 일컬어지는 경우, 광색성 물질은 착색된 상태로부터 광학적으로 무색인 상태로 보다 신속한 속도로 변한다. 보다 신속한 페이드 속도는, 예를 들어 광색성 물질에 대한 보다 낮은 T1/2 값에 의해 지시될 수 있다. 즉, 페이드 속도가 빨라질수록, 흡광도가 초기 활성화된 흡광도 값의 반으로 감소하는데 걸리는 시간의 길이가 짧아진다.
당분야의 숙련가라면 광색성 물질의 페이드 속도는 광색성 물질이 혼입되어 있는 매질에 어느 정도 좌우됨을 인식할 것이다. 매질중의 광색성 물질과 관련하여 본원에 사용된 "혼입된"이라는 용어는 물리적 및/또는 화학적으로 함께 배합된 것을 의미한다. 본 개시내용에서, T1 /2 값으로 표시되는 페이드 속도 값 및 장파장쪽 전이(bathochromic shift) 값을 비롯한 모든 광색성 성능 데이터는, 달리 구체적으로 주지되지 않는 한, 메타크릴레이트 중합체가 포함된 중합체 테스트 칩(chip)내로 광색성 물질을 혼입함을 다루는 표준 프로토콜을 사용하여 측정된다. 당분야의 숙련가라면, 페이드 속도 및 기타 광색성 성능 데이터, 예컨대, 예를 들어 장파장쪽 전이 데이터에 대한 정확한 값은 광색성 물질이 혼입되어 있는 매질에 따라 달라질 수 있지만, 본원에 제시된 광색성 성능 데이터는 다른 매질내로 혼입될 경우 상기 광색성 물질에 대해 기대될 수 있는 상대적 속도 및 전이를 나타낼 수 있음을 인식할 것이다.
전형적으로, 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란 및 인데노-축합된 나프토피란의 11-위치에 결합된 전자-유인성 비-공액 기를 포함하는 본 발명의 광색성 물질은 이의 11-위치에 결합된 전자-유인성 비-공액 기를 포함하지 않는 필적할만한 인데노-축합된 나프토피란에 비하여 보다 신속한 페이드 속도를 나타낸다.
본 발명의 광색성 물질은 다음으로부터 선택될 수 있다:
a) 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
b) 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
c) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
d) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
e) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-플루오로페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
f) 3-(4-모폴리노페닐)-3-(4-플루오로페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
g) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-모폴리노페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
h) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-부톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
i) 3,3-다이-(4-(2-메톡시에톡시)페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
j) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-에톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메 틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
k) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-부톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
l) 3,3-다이-(4-플루오로페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13-부틸-13-(2-(2-하이드록시에톡시)에톡시)-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; 및
m) 이들의 혼합물.
전형적으로 본 발명의 광색성 물질은 11-위치에 전자-유인성 비-공액 기를 포함하지 않는 필적할만한 인데노-축합된 나프토피란을 포함하는 광색성 물질의 전자기 방사선에 대한 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼에 비하여, 장파장쪽으로 전이된 전자기 방사선에 대한 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼을 갖는다. "장파장쪽으로 전이된"이라 함은 광색성 물질이 보다 긴 파장으로 전이된 전자기 방사선에 대한 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼을 가질 수 있음을 의미한다. 본원에 사용된 "폐쇄-형태 흡수 스펙트럼"이라는 용어는 폐쇄-형태 또는 비활성화된 상태에서의 광색성 물질의 흡수 스펙트럼을 지칭한다. 특정 적용분야에서, 광색성 물질의 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼은, 광색성 물질을 폐쇄-형태로부터 개방-형태로 변형시킬 수 있도록 허용하는 390nm 보다 큰 파장을 갖는 충분한 전자기 방사선을 광색성 물질이 흡수할 수 있도록 전이될 수 있다. 이러한 장파장으로의 전이는 직접성에 대한 보다 낮은 의존성을 허용한다.
본 발명에 따른 광색성 물질은 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란이 혼입 되어 지는 유기 물질을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 유기 물질로는, 예를 들어 중합체, 올리고머 또는 단량체 물질이 포함된다. 이들 광색성 물질은, 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 광색성 제품, 예컨대 광학 소자, 및 다양한 기판에 도포될 수 있는 코팅 조성물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "중합체" 및 "중합체 물질"이라는 용어는 단독중합체 및 공중합체(예를 들면, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 및 교호 공중합체), 뿐만 아니라 이들의 블렌드 및 기타 조합물을 지칭한다. 본원에 사용된 "올리고머" 및 "올리고머성 물질"이라는 용어는 추가의 단량체 단위(들)와 반응할 수 있는 2개 또는 그 이상의 단량체 단위들의 조합을 지칭한다. 본원에 사용된 "..내로 혼입된"이라는 용어는 물리적 및/또는 화학적으로 함께 배합됨을 의미한다. 예를 들어, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질은 유기 물질의 적어도 일부와, 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 광색성 물질을 유기 물질과 혼합하거나 이에 흡수팽윤시킴으로써 물리적으로 배합되고/되거나 유기 물질의 적어도 일부와, 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 공중합화하거나 광색성 물질을 유기 물질에 달리 결합시킴으로써 화학적으로 배합될 수 있다.
추가로, 본 발명에 따른 광색성 물질은 각각 본원에 개시된 광색성 제품에 단독으로 사용되거나, 또는 다른 광색성 물질과 조합하여 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 본 발명의 광색성 물질은 300 내지 1000 나노미터, 예를 들어, 400 내지 800 나노미터 범위내의 활성화-상태 형태 흡수 최대값을 갖는 통상의 광색성 물질과 함께 사용될 수 있다. 추가로, 본 발명에 따른 광색성 물질은 상보 적인 통상의 중합성 또는 상용화된 광색성 화합물, 예컨대, 예를 들어 미국 특허 제6,113,814호(제2단락 39행 내지 제8단락 41행), 및 제6,555,028호(제2단락 65행 내지 제12단락 56행)(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 개시된 화합물과 함께 사용될 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 광색성 물질은 광색성 화합물의 혼합물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 광색성 물질의 혼합물은 특정의 활성화된 색상, 예컨대 거의 뉴트랄 그레이(neutral gray) 또는 거의 뉴트랄 브라운(neutral brown)을 얻기 위해 사용될 수 있다. 미국 특허 제5,645,767호의 제12단락 66행 내지 제13단락 19행에는 뉴트랄 그레이 및 브라운 색상을 정의하는 매개변수가 기재되어 있고, 이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용한다.
광색성 물질은 광색성 물질을 유기 물질 또는 이의 전구체와 블렌딩 및/또는 결합시킴으로써 유기 물질의 일부내로 혼입될 수 있다. 광색성 물질의 유기 물질로의 혼입과 관련하여 본원에 사용된 "블렌딩" 및 "블렌딩된"이라는 용어는 광색성 물질이 유기 물질의 적어도 일부와 혼합되거나 섞여지지만 유기 물질에 결합되지는 않음을 의미한다. 추가로, 광색성 물질의 유기 물질로의 혼입과 관련하여 본원에 사용된 "결합하는" 및 "결합된"이라는 용어는 광색성 물질이 유기 물질 또는 이의 전구체의 일부와 연결됨을 의미한다.
추가로 광색성 물질이 중합체 물질을 포함할 경우, 본원에서 사용될 수 있는 중합체 물질의 예로는, 제한되지 않지만, 비스(알릴 카보네이트) 단량체; 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체; 다이아이소프로페닐 벤젠 단량체; 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트 단량체; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체; 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체; 에톡실화 페놀 비스메타크릴레이트 단량체; 알콕실화 다가 알코올 아크릴레이트 단량체, 예컨대, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 단량체; 우레탄 아크릴레이트 단량체; 비닐벤젠 단량체; 및 스타이렌의 중합체가 포함된다. 적합한 중합체 물질의 다른 비-제한적 예로는 다중작용성 중합체, 예를 들면 일작용성-, 이작용성- 또는 다작용성 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 단량체의 중합체; 폴리(C1-C12 알킬 메타크릴레이트), 예컨대, 폴리(메틸 메타크릴레이트); 폴리(옥시알킬렌)-다이메타크릴레이트; 폴리(알콕실화 페놀 메타크릴레이트); 셀룰로즈 아세테이트; 셀룰로즈 트라이아세테이트; 셀룰로즈 아세테이트 프로피오네이트; 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트; 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(비닐 알코올); 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(비닐리덴 클로라이드); 폴리우레탄; 폴리티오우레탄; 열가소성 폴리카보네이트; 폴리에스터; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리스타이렌; 폴리(α-메틸스타이렌); 스타이렌 및 메틸 메타크릴레이트의 공중합체; 스타이렌 및 아크릴로니트릴의 공중합체; 폴리비닐부티랄; 및 다이알릴리덴 펜타에리트리톨의 중합체, 특히 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 예를 들면, 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), 및 아크릴레이트 단량체, 예를 들면, 에틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트와의 공중합체가 포함된다. 또한, 예를 들면 상호침투 그물구조 생성물을 형성하는, 전술된 단량체의 공중합체, 조합물, 및 전술된 중합체 및 공중합체와 다른 중합체의 블렌 드가 고려된다.
광색성 조성물의 투명성이 요망될 경우, 유기 물질은 투명한 중합체 물질일 수 있다. 예를 들어, 중합체 물질은 열가소성 폴리카보네이트 수지, 예컨대, 비스페놀 A 및 포스겐으로부터 유도된 수지[이는 상표명 렉산(LEXAN: 등록상표)하에 시판됨]; 폴리에스터, 예컨대 상표명 마일라(MYLAR: 등록상표)하에 시판되는 물질; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예컨대 상표명 플렉시글라스(PLEXIGLAS: 등록상표)하에 시판되는 물질; 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 특히 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)[이 단량체는 상표명 CR-39(등록상표)하에 시판됨]의 중합화물; 및 폴리우레아-폴리우레탄(폴리우레아 우레탄) 중합체(이는 예를 들어 폴리우레탄 올리고머 및 다이아민 경화제의 반응에 의해 제조됨), 상표명 트라이벡스(TRIVEX: 등록상표)하에 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)로부터 시판되는 하나의 이러한 중합체를 위한 조성물로부터 제조되는 광학적으로 투명한 중합체 물질일 수 있다. 적합한 중합체 물질의 한 비-제한적인 예로는 폴리올(알릴 카보네이트), 예를 들면, 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)와 기타 공중합가능한 단량체 물질과의 공중합체의 중합물, 예컨대 제한되는 것은 아니지만 비닐 아세테이트와의 공중합체, 말단 다이아크릴레이트 작용기를 갖는 폴리우레탄과의 공중합체, 및 말단 부분에 알릴 또는 아크릴일 작용기를 갖는 지방족 우레탄과의 공중합체가 포함된다. 또한 다른 적합한 중합체 물질로는, 제한없이, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐부티랄, 폴리우레탄, 폴리티오우레탄, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체, 다이아이소프로페닐 벤젠 단량체, 에톡실 화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트 단량체, 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체, 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체, 에톡실화 페놀 비스메타크릴레이트 단량체 및 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 단량체로부터 선택된 중합체, 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 프로피오네이트, 셀룰로즈 부티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트, 폴리스타이렌, 및 스타이렌과 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 아크릴로나이트릴의 공중합체가 포함된다. 특정한 비-제한적 실시양태에 따라서, 중합체 물질은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에 의해 CR-등록상표, 예를 들면, CR-307, CR-407, 및 CR-607 하에 시판되는 광학 수지일 수 있다.
종종 유기 물질은 폴리(카보네이트), 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체; 에틸렌과 비닐 알코올의 공중합체; 에틸렌, 비닐 아세테이트, 및 비닐 알코올의 공중합체(예컨대 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체를 일부 비누화시켜 얻어진 공중합체); 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트; 폴리(우레탄); 폴리(아크릴레이트); 폴리(메타크릴레이트); 에폭시계 화합물; 아미노플라스트 작용성 중합체; 폴리(무수물); 폴리(우레아 우레탄); N-알콕시메틸(메트)아크릴아미드 작용성 중합체; 폴리(실록산); 폴리(실란); 및 이의 조합물 및 혼합물일 수 있다.
추가로, 당분야의 숙련가라면 본원에 개시된 광색성 물질이 이로부터 유도되는 조성물, 코팅물 또는 제품의 가공 및/또는 성능에 도움을 주는 다른 첨가제를 추가로 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 첨가제의 비-제한적인 예로는 중합 저해제, 용매, 광 안정화제(예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 자외선 광 흡수제 및 광 안정화제, 예컨대 입체장애 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizers: HALS)), 열 안정화제, 이형제, 물성 제어제, 레벨링제(leveling agents)(예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 계면활성제), 유리 라디칼 소거제, 접착 촉진제(예컨대, 헥산디올 다이아크릴레이트 및 커플링제), 및 이들의 조합물 및 혼합물이 포함된다.
앞서 논의된 바와 같이, 추가로 본 발명은 광색성 제품, 예컨대 기판, 및 기판의 적어도 일부와 접촉된 본원에 개시된 임의의 광색성 물질을 포함하는 광학 소자를 고려한다. 본원에 사용된 "..와 접촉된"이라는 용어는 직접적으로 또는 다른 물질이나 구조를 통해 간접적으로 회합됨을 의미한다. 추가로, 표면 또는 물체의 "위"에 있는 코팅물과 관련하여 본원에 사용된 "위"라는 용어는 그 코팅물이 표면 또는 물체에 의해 지지되거나 운반되도록 표면 또는 물체에 연결됨을 의미한다. 표면 "위'의 코팅물은 표면 상으로 직접 도포되거나, 하나 또는 그 이상의 코팅물(적어도 이들중 하나는 표면 상으로 직접 도포됨) 상으로 도포될 수 있다.
본원에 사용된 "광학"이라는 용어는 광 및/또는 시각에 관련되거나 연관됨을 의미한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광학 소자로는, 제한없이, 안과용 소자, 디스플레이 소자, 윈도우(window), 미러(mirror) 및 액정 소자가 포함된다. 본원에 사용된 "안과용"이라는 용어는 눈 및 시각에 관련되거나 연관됨을 의미한다. 안과용 소자의 비-제한적 예로는 교정용 및 비-교정용 렌즈, 예를 들면 1초점 렌즈 또는 다초점 렌즈(이는 분획되거나 분획되지 않은 다초점 렌즈일 수 있음; 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 2초점 렌즈, 3초점 렌즈 및 프로그 레시브 렌즈(progressive lenses)), 뿐만 아니라 시각을 교정하거나 보호하거나 증진시키기 위해(미용으로 또는 그 외의 목적으로) 사용되는 다른 소자들, 예를 들면, 제한없이, 콘택트 렌즈 및 기타 안내(intraocular) 소자, 확대 렌즈, 보호용 렌즈, 바이저(visor), 고글(goggle), 뿐만 아니라 광학 기기(예를 들어, 카메라 및 망원경)용 렌즈가 포함된다. 본원에 사용된 "디스플레이"라는 용어는 단어, 숫자, 부호, 고안 또는 그림으로 정보를 가시적으로 또는 기계가 판독할 수 있도록 나타냄을 의미한다. 디스플레이 소자의 비-제한적 예로는 스크린, 모니터 및 보안 소자, 예컨대 보안 마크가 포함된다. 본원에 사용된 "윈도우"라는 용어는 그를 통해 방사선을 전달시킬 수 있도록 적합화된 개구를 의미한다. 윈도우의 비-제한적 예로는 자동차 및 항공기 투명체, 윈드실드(windshield), 필터, 셔터(shutter), 및 광학 스위치가 포함된다. 본원에 사용된 "미러"라는 용어는 입사광의 많은 부분을 거울처럼 반사하는 표면을 의미한다. 본원에 사용된 "액정 셀"이라는 용어는 정렬될 수 있는 액정 물질을 함유하는 구조물을 지칭한다. 액정 셀 소자의 비-제한적 일례는 액정 디스플레이이다.
광색성 제품의 기판이 중합체 물질을 포함하는 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라서, 광색성 물질은 광색성 물질을 기판의 중합체 물질의 적어도 일부내로 혼입시키거나, 광색성 물질을 기판을 형성하는 올리고머 또는 단량체 물질의 적어도 일부내로 혼입시킴으로써 기판의 적어도 일부와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 광색성 제품은 광색성 물질, 예컨대 상기 논의된 물질로부터 CIP(cast-in-place) 방법에 의해 형성될 수 있고, 여기서 광색성 물질은, 기판의 형성 이전 에 광색성 물질을 중합체 물질의 적어도 일부와 블렌딩하고/하거나 이와 결합시킴으로써, 또는 기판의 중합체 물질을 형성하는 올리고머 또는 단량체 물질의 적어도 일부내로 광색성 물질을 혼입시킴으로써 기판의 중합체 물질의 적어도 일부내로 혼입된다. 다르게는 광색성 물질은 흡수팽윤에 의해 기판의 중합체 물질내로 혼입될 수 있다. 흡수팽윤 및 CIP 방법은 이후 보다 상세히 논의된다.
또한 광색성 물질은 기판의 적어도 일부에 도포되는 코팅물의 일부로서 광색성 제품의 기판의 적어도 일부와 접촉될 수 있다. 본원에 사용된 "코팅물"이라는 용어는 유동성 조성물로부터 유도된 하나 또는 그 이상의 완전하거나 부분적인 층(이는 균일한 조성물 및/또는 단면 두께를 갖거나 갖지 않을 수 있음)을 구성하는 구조물을 의미한다. 코팅물을 형성하는 유동성 조성물로는, 예를 들어 액체 또는 분말 조성물이 포함되고, 이는 예컨대 이후 본원에서 논의되는 방법들을 사용하여 기판에 도포될 수 있다. 이러한 제조 방법에서, 기판은 중합체 기판 또는 무기 기판(예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 유리 기판)일 수 있다. 중합체 기판을 형성하기 위해 사용될 수 있는 단량체 및 중합체의 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 본원에 개시된 광색성 조성물을 형성하는데 유용할 수 있는 상기 논의된 단량체 및 중합체가 포함된다.
기판은 안과용 기판일 수 있다. 본원에 사용된 "안과용 기판"이라는 용어는 렌즈, 부분적으로 형성된 렌즈, 및 렌즈 블랭크(lens blank)를 지칭한다. 안과용 기판을 형성할 수 있는 유기 물질의 비-제한적 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 광학 적용분야의 경우 투명하거나 광학적으로 투명한 주조를 형성하는데 유용한 당 분야에 인식된 중합체가 포함된다(예컨대 이전에 논의됨).
기판을 형성하는데 사용하기에 적합한 유기 물질의 기타 비-제한적 예로는 합성 및 천연 유기 물질, 예를 들면, 제한없이, 불투명 또는 반투명 중합체 물질, 천연 및 합성 직물, 및 셀룰로즈성 물질이 포함된다. 기판을 형성하는데 사용하기에 적합한 무기 물질의 기타 비-제한적 예로는 무기 산화물-기제 유리, 광물, 세라믹, 및 금속이 포함된다. 예를 들어, 기판은 연마되어 반사 표면을 형성하는 세라믹, 금속 또는 광물 기판일 수 있다. 기타 비-제한적 실시양태에서, 반사 코팅물 또는 층이 무기 또는 유기 기판의 표면에 침착되거나, 달리는 도포되어, 표면을 반사성으로 만들거나 그의 반사성을 증진시킨다.
기판은 그의 표면의 적어도 일부 위에 보호용 코팅물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "보호용 코팅물"이라는 용어는 마모 또는 마멸을 방지하고, 하나의 코팅물 또는 필름으로부터 또다른 코팅물 또는 필름으로의 전이를 제공하며, 중합화 반응 케미칼의 효과에 대해 보호하고/하거나 환경 조건, 예컨대 습기, 열, 자외선 광, 산소 등에 기인한 폐해에 대해 보호할 수 있는 코팅물 또는 필름을 지칭한다. 예를 들어, 상업적으로 입수가능한 열가소성 폴리카보네이트 안과용 렌즈 기판은, 이들 표면이 쉽게 긁히거나, 마모되거나, 닳기 때문에, 종종 이들 표면에 이미 내마모성 코팅물이 도포된 채로 시판된다. 이러한 폴리카보네이트 렌즈 기판의 일예는 상표명 젠텍스(GENTEX)[젠텍스 옵틱스(Gentex Optics) 제품]하에 시판된다. 내마모성 코팅물의 비-제한적 예로는 실란을 포함하는 내마모성 코팅물, 방사선-경화된 아크릴레이트-기제 박막을 포함하는 내마모성 코팅물, 무기 물질, 예컨대 실리 카, 티타니아 및/또는 지르코니아를 기제로 한 내마모성 코팅물, 및 이들의 조합물이 포함된다. 예를 들어, 보호용 코팅물은 방사선-경화된 아크릴레이트-기제 박막의 제 1 코팅물, 및 실란을 포함하는 제 2 코팅물을 포함할 수 있다. 상업용의 보호용 코팅물 제품의 비-제한적 예로는 각각 에스디씨 코팅스 인코포레이티드(SDC Coatings, Inc.) 및 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 실뷰(SILVUE: 등록상표) 124 및 에이치아이-가드(HI-GARD: 등록상표) 코팅물이 포함된다.
상기 논의된 본 발명의 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질은 코팅 조성물을 기판에 도포하기 이전에 코팅 조성물의 적어도 일부내로 혼입될 수 있거나, 다르게는 코팅 조성물이 기판에 도포되고, 적어도 부분적으로 세팅된 이후, 광색성 물질은 코팅물의 적어도 일부내로 흡수팽윤될 수 있다. 코팅물, 코팅 조성물, 또는 이의 성분들과 관련하여 본원에 사용된 "세트" 및 "세팅"이라는 용어는 처리과정, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 경화, 중합, 가교-결합, 냉각, 및 건조를 포함하는 것으로 의도된다.
광색성 물질이 혼입되어지는 코팅 조성물의 구체적인 비-제한적 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 광색성 물질과 함께 사용하기 위해 당분야에 공지된 코팅 조성물이 포함된다. 광색성 물질이 혼입되어 지는 코팅 조성물의 비-제한적 예로는, 미국 특허 제6,916,537호("'537 특허")의 제3단락 1 내지 12행에 개시된 모노-아이소시아네이트 함유 코팅 조성물이 포함되고, 이는 (광색성 물질에 더하여) 하나 이상의 카보네이트 기를 포함하는 폴리올(이의 비-제한적 예는 '537 특허의 제7 단락 38행 내지 제8단락 49행에 제시됨), 및 하나 이상의 반응성 아이소시아네이트 기와 하나 이상의 중합가능한 이중 결합을 포함하는 이소시아네이트(이의 비-제한적 예는 '537 특허의 제8단락 50행 내지 제9단락 44행에 제시됨)의 반응 생성물(이의 비-제한적 예는 '537 특허의 제7단락 4-37행에 제시됨)을 포함하고, 이는 선택적으로 부가 공중합가능한 단량체(이의 비-제한적 예는 '537 특허의 제11단락 47행 내지 제20단락 43행에 제시됨)를 포함한다. '537 특허의 상기-언급된 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용한다.
광색성 물질이 혼입될 수 있는 코팅 조성물의 다른 비-제한적 예로는 미국 특허 제6,531,076호의 제3단락 4행 내지 제10단락 49행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시된 폴리(우레아-우레탄) 조성물이 포함된다. 광색성 물질이 혼입될 수 있는 코팅 조성물의 다른 비-제한적 예로는 미국 특허 제6,187,444호의 제2단락 52행 내지 제12단락 15행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 개시된 폴리우레탄 조성물이 포함된다.
광색성 물질이 혼입될 수 있는 코팅 조성물의 다른 비-제한적 예로는 미국 특허 제6,602,603호의 제2단락 60행 내지 제7단락 50행에 기재된 폴리(메트)아크릴계 코팅 조성물; 미국 특허 제6,506,488호의 제2단락 43행 내지 제12단락 23행 및 미국 특허 제6,432,544호의 제2단락 32행 내지 제14단락 5행에 기재된 아미노플라스트 수지 코팅 조성물; 미국 특허 제6,436,525호의 제2단락 15행 내지 제11단락 60행에 기재된 폴리무수물 코팅 조성물; 미국 특허 제6,268,055호의 제2단락 63행 내지 제17단락 3행에 기재된 에폭시 수지 코팅 조성물; 및 미국 특허 제6,060,001 호의 제2단락 6행 내지 제5단락 39행에 기재된 알콕시아크릴아미드 코팅 조성물이 포함된다. 상기-언급된 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용한다.
추가로, 당분야의 숙련가라면 광색성 코팅 조성물은 조성물 또는 이로부터 유도된 코팅물의 가공 및/또는 성능에 도움을 주는 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 첨가제의 비-제한적 예로는 광개시제, 열개시제, 중합 저해제, 용매, 광 안정화제(예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 자외선 광 흡수제 및 광 안정화제, 예컨대 입체장애 아민 광 안정화제(HALS)), 열 안정화제, 이형제, 물성 제어제, 균등화제(예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 계면활성제), 유리 라디칼 소거제, 접착 촉진제(예컨대, 헥산디올 다이아크릴레이트 및 커플링제), 및 이들의 조합물 및 배합물이 포함된다.
광색성 물질을 포함하는 코팅물의 적어도 일부는, 예를 들어, 광색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 기판의 표면의 적어도 일부에 도포하고 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 세팅함으로써 광색성 제품의 기판의 적어도 일부와 접촉될 수 있다. 추가적으로 또는 다르게는 광색성 물질을 포함하는 적어도 일부의 코팅물은, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 부가적인 최소한의 일부 코팅물을 통해 기판에 연결될 수 있다. 예를 들어, 본원을 제한하는 것은 아니지만, 추가의 코팅 조성물은 기판의 표면의 일부분에 도포되고, 적어도 부분적으로 세팅된 이후, 광색성 물질을 포함하는 코팅 조성물은 추가의 코팅물 상으로 도포되고, 적어도 부분적으로 세팅된다. 기판에 코팅 조성물을 도포하는 비-제한적 방법은 이후 본원에서 논의된다.
본원에 개시된 광색성 제품과 연관되어 사용될 수 있는 추가의 코팅물과 필 름의 비-제한적 예로는 하도막 또는 상용화 코팅물; 보호용 코팅물, 예를 들면 전이성 코팅물, 내마모성 코팅물 및 중합화 반응 케미칼의 효과에 대해 보호하고/하거나 환경 조건, 예컨대 습기, 열, 자외선 광, 및/또는 산소에 기인한 폐해에 대해 보호하는 코팅물(예를 들면, UV-차단 코팅물 및 산소 장벽 코팅물); 반사방지 코팅물; 통상의 광색성 코팅물; 편광 코팅물 및 편광 신장된-필름; 및 이들의 조합물이 포함된다.
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태와 연관되어 사용될 수 있는 하도막 또는 상용화 코팅물의 비-제한적 예로는 커플링제, 커플링제의 적어도 부분적인 가수분해물, 및 이들의 혼합물을 포함하는 코팅물이 포함된다. 본원에 사용된 "커플링제"라는 용어는 표면위에서 하나의 기와 반응, 결합, 및/또는 회합할 수 있는 기를 갖는 물질을 의미한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 커플링제로는 유기금속, 예컨대 실란, 티타네이트, 지르코네이트, 알루미네이트, 지르코늄 알루미네이트, 이의 가수분해물, 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있다. 본원에 사용된 "커플링제의 적어도 부분적인 가수분해물"이라는 용어는 커플링제위의 가수분해가능한 일부 내지 모든 기가 가수분해됨을 의미한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태와 연관되어 사용하기에 적합한 하도막의 비-제한적 예로는 미국 특허 제6,025,026호의 제3단락 3행 내지 제11단락 40행, 및 미국 특허 제6,150,430호의 제2단락 39행 내지 제7단락 58행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 기재된 하도막이 포함된다.
본원에 사용된 "전이성 코팅물"이라는 용어는 2개의 코팅물 사이의 성질에 있어서 임의의 구배를 발생시키는데 도움을 주는 코팅물을 의미한다. 예를 들어, 본원을 제한하는 것은 아니지만, 전이성 코팅물은 비교적 경질 코팅물(예컨대, 내마모성 코팅물) 및 비교적 연질 코팅물(예컨대, 광색성 코팅물) 사이에 경도의 구배를 생성하는데 도움을 줄 수 있다. 전이성 코팅물의 비-제한적 예로는 미국 특허출원 공개공보 제2003/0165686호의 문단 [0079]-[0173](이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 기재된 바와 같은 방사선-경화된, 아크릴레이트-기제 박막이 포함된다.
본원에 사용된 "내마모성 코팅물"이라는 용어는, 진동 모래 방법을 사용하는 투명 플라스틱 및 코팅물의 내마모성에 대한 ASTM F-735 표준 시험 방법(ASTM F-735 Standard Test Method for Abrasion Resistance of Transparent Plastics and Coatings Using the Oscillating Sand Method)에 필적할만한 방법으로 시험될 경우, 표준 참고 물질, 예를 들면, 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수가능한 CR-39(등록상표) 단량체로부터 제조된 중합체에 비해 더 큰 내마모성을 나타내는 보호용 중합체 물질을 지칭한다. 내마모성 코팅물의 비-제한적 예로는 유기실란, 유기실록산을 포하함하는 내마모성 코팅물, 무기 물질, 예컨대 실리카, 티타니아 및/또는 지르코니아 기제의 내마모성 코팅물, 및 자외선 광 경화가능한 유기 내마모성 코팅물이 포함된다.
반사방지 코팅물의 비-제한적 예로는, 예를 들어 진공 침착, 스퍼터링 등을 통해, 본원에 개시된 제품(또는 제품에 도포된 자가 지지 필름) 상으로 침착될 수 있는 금속 산화물, 금속 플루오르화물, 또는 기타 그러한 물질들의 단층 코팅물 또 는 다층 코팅물이 포함된다.
편광 코팅물 및 편광 신장된-필름의 비-제한적 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 편광 코팅물[예컨대 미국 특허출원 공개공보 제2005/0151926호의 문단 [0029]-[0116](이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 기재된 코팅물], 및 당분야에 공지된 이색성 화합물을 포함하는 편광-신장된 필름이 포함된다.
상기 논의된 바와 같이, 추가의 적어도 일부의 코팅물 또는 필름은 광색성 물질을 포함하는 코팅물을 기판위에 형성하기 이전에 기판위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 하도막 또는 상용화 코팅물은 광색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 도포하기 이전에 기판위에 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 다르게는, 하나 또는 그 이상의 추가의 적어도 일부의 코팅물(들)은 광색성 물질을 포함하는 코팅물을 기판위에 형성한 이후, 예를 들면 광색성 코팅물 위의 상도막(overcoating)으로서 기판위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 전이성 코팅물은 광색성 물질을 포함하는 코팅물 상에 형성될 수 있고, 이어서 내마모성 코팅물은 전이성 코팅물 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 내마모성 코팅물을 자기 표면의 적어도 일부위에 포함하는 기판(예컨대, 제한되는 것은 아니지만 평요(平凹) 또는 평철(平凸)의 안과용 렌즈 기판); 내마모성 코팅물의 적어도 일부위에 있는 하도막 또는 상용화 코팅물; 하도막 또는 상용화 코팅물의 적어도 일부위의, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질을 포함하는 광색성 코팅물; 광색성 코팅물의 적어도 일부위의 전이성 코팅물; 및 전이성 코팅물의 적어도 일부위의 내마모성 코팅물을 포함하는 광색성 제품이 제공된다. 추가로, 다른 비-제한적 실시양태에 따르면, 광색성 제품은 또한, 예를 들어, 기판의 표면에 연결된 반사방지 코팅물 및/또는 기판의 표면에 연결된 편광 코팅물 또는 필름을 포함할 수 있다.
기판이 중합체 물질을 포함할 경우, 광색성 물질은 금형내 주조(in-mold casting)에 의해 기판의 적어도 일부에 연결될 수 있다. 이러한 실시양태에 따라서, 광색성 물질을 포함하는 코팅 조성물(이는 액체 코팅 조성물 또는 분말 코팅 조성물일 수 있음)은 금형의 표면에 도포되고, 적어도 부분적으로 세팅될 수 있다. 이후, 중합체 용액 또는 용융물, 또는 올리고머 또는 단량체성 용액 또는 혼합물이 코팅물 상으로 주조되고, 적어도 부분적으로 세팅될 수 있다. 세팅 이후, 코팅된 기판은 금형으로부터 제거될 수 있다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질이 사용될 수 있는 분말 코팅물의 비-제한적 예는 미국 특허 제6,068,797호의 제7단락 50행 내지 제19단락 42행(이의 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용함)에 제시되어 있다.
기판이 중합체 물질 또는 무기 물질, 예컨대, 예를 들어, 유리를 포함할 경우, 광색성 물질은 코팅 공정에 의해 기판의 적어도 일부에 연결될 수 있다. 적합한 코팅 공정의 비-제한적 예로는 스핀-코팅, 분사 코팅(예를 들면, 액체 또는 분말 코팅 조성물을 사용함), 커튼(curtain) 코팅, 압연 코팅, 스핀 및 분사 코팅, 침지 코팅, 오버-몰딩(over-molding), 및 이들의 조합된 공정이 포함된다. 예를 들어, 광색성 물질은 오버-몰딩에 의해 기판에 연결될 수 있다. 이러한 경우, 광색성 물질을 포함한 코팅 조성물(이러한 코팅물의 예는 상기 논의됨)은 금형에 적 용되고, 이어서 기판은 기판이 코팅물과 접촉하여 코팅물이 기판의 표면의 적어도 일부위로 퍼질 수 있도록 금형내로 위치될 수 있다. 이후, 코팅 조성물은 적어도 부분적으로 세팅되고, 코팅된 기판은 금형으로부터 제거될 수 있다. 다르게는, 오버-몰딩 공정은 기판과 금형 사이에 개방 영역이 한정되도록 기판을 금형내에 위치시키고, 이후 광색성 물질을 포함한 코팅 조성물을 개방 영역내로 주입함을 포함한다. 이후, 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 세팅하고, 코팅된 기판을 금형으로부터 제거할 수 있다. 또한 광색성 물질을 포함한 코팅 조성물을 기판 상으로 스핀-코팅시킴으로써, 예를 들면 기판을 회전시키고 코팅 조성물을 기판에 도포함(이 동안 기판은 회전됨)으로써, 및/또는 코팅 조성물을 기판에 도포하고 후속적으로 기판을 회전시킴으로써 광색성 물질은 기판에 연결될 수 있다.
추가적으로 또는 다르게는, 코팅 조성물(광색성 물질이 포함되거나 포함되지 않음)은 기판에 도포되고(예를 들어, 전술된 임의의 코팅 공정에 의해), 코팅 조성물은 적어도 부분적으로 세팅되고, 이후 광색성 물질은 코팅물내로 흡수팽윤될 수 있다(이전에 논의된 바와 같음).
상기 논의된 바와 같이, 광색성 코팅물을 형성한 후, 광색성 코팅물의 적어도 일부는 적어도 부분적으로 세팅될 수 있다. 예를 들어, 광색성 코팅물의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 세팅함은 광색성 코팅물을 전자기 방사선 및 열 방사선중 하나 이상에 노출시켜 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 성분들을 적어도 부분적으로 건조, 중합 및/또는 가교결합시킴을 포함한다.
기판이 중합체 물질 또는 무기 물질, 예컨대, 예를 들어 유리를 포함하는 경 우, 광색성 물질은 기판의 적어도 일부에 층상화(lamination)에 의해 적용될 수 있다. 광색성 물질을 포함하는 자가-지지 필름 또는 시이트는 접착제 및/또는 열과 압력의 존재 또는 부재하에 기판의 일부에 접착되거나, 달리 연결될 수 있다. 선택가능하게는, 이후 보호용 코팅물은 필름 상으로 도포될 수 있거나; 또는 제 2 기판은 제 1 기판 상으로 도포될 수 있고, 2개의 기판은 함께 층상화되어(즉, 열 및 압력의 적용에 의해) 하나의 소자를 형성할 수 있고, 여기서 광색성 물질을 포함하는 필름은 2개의 기판 사이에 삽입된다. 광색성 물질을 포함하는 필름을 형성하는 방법으로는, 예를 들어, 제한없이, 광색성 물질을 중합체 또는 올리고머 용액 또는 혼합물과 배합하고, 그로부터 필름을 주조 또는 압출하고, 필요할 경우, 필름을 적어도 부분적으로 세팅함이 포함된다. 추가적으로 또는 다르게는, 필름이 (광색성 물질의 물질의 존재 또는 부재하에) 형성되고, 광색성 물질에 의해 흡수팽윤된다(상기 논의된 바와 같음).
추가로, 광색성 물질을 코팅 또는 층상화에 의해 기판의 적어도 일부에 연결시키기 이전에, 하도막 또는 상용화 코팅물(예컨대 상기 논의된 바와 같음)이 기판의 표면의 적어도 일부위에 형성되어, 습윤성, 접착성 및/또는 광색성 코팅물과 기판의 화학적 상용화 중 하나 또는 그 이상을 증진시킨다. 적합한 하도막 또는 상용화 코팅물 및 이를 제조하는 방법의 비-제한적 예는 상기 논의되어 있다. 또한, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따라 이전에 논의된 바와 같이, 기판은 그의 표면의 적어도 일부위에 내마모성 코팅물을 포함할 수 있다.
임의의 코팅물 또는 필름을 기판에 도포하기 이전에, 예를 들어, 광색성 물 질을 코팅 및/또는 층상화에 의해 기판의 표면의 적어도 일부에 도포하기 이전에, 또는 하도막 또는 상용화 코팅물을 기판에 도포하기 이전에, 표면은 세정되고/되거나 처리되어 깨끗한 표면, 및/또는 기판으로의 광색성 코팅물의 접착력을 증진시킬 수 있는 표면을 제공한다. 효과적인 세정 및 처리로는, 제한되는 것은 아니지만, 수성 비누/세제 용액에 의한 초음파 세척; 유기 용매의 수성 혼합물, 예를 들면, 아이소프로판올:물 또는 에탄올:물의 50:50 혼합물에 의한 세정; UV 처리; 활성화된 기체 처리, 예를 들면, 저온 플라즈마 또는 코로나 방전에 의한 처리; 및 기판 표면의 하이드록실화를 야기시키는 화학적 처리, 예를 들면, 알칼리 금속 수산화물, 예를 들면, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨의 수성 용액(이러한 용액은 또한 플루오로계면활성제를 포함할 수 있음)에 의한 표면의 부식이 포함된다. 일반적으로, 알칼리 금속 수산화물 용액은 희석 수용액, 예를 들면, 5 내지 40 중량 퍼센트, 보다 전형적으로 10 내지 15 중량 퍼센트, 예컨대, 12 중량 퍼센트의 알칼리 금속 수산화물 용액이다. 예를 들어, 미국 특허 제3,971,872호의 제3단락 13-25행; 미국 특허 제4,904,525호의 제6단락 10-48행; 및 미국 특허 제5,104,692호의 제13단락 10-59행(이는 중합체성 유기 물질의 표면 처리를 설명함)을 참조한다. 전술된 개시내용을 본원에 참고로 구체적으로 인용한다.
기판의 표면처리는 저온 플라즈마 처리일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 이 방법은 표면을 처리하여 그 위에 형성된 코팅물의 접착성을 증진시킬 수 있도록 하고, 예를 들면, 표면을 조면화(roughening)시키고/시키거나 화학적으로 개질시킴으로써 제품의 나머지 부분에 영향을 주지 않고 물리적 표면을 개질시 키는 청결하고 효과적인 방식일 수 있다. 불활성 기체, 예컨대, 아르곤 및 반응성 기체, 예컨대 산소는 플라즈마 기체로서 사용될 수 있다. 불활성 기체는 표면을 조면화시키는 반면, 반응성 기체, 예컨대, 산소는 플라즈마에 노출된 표면을, 예를 들면, 표면상에 하이드록실 또는 카복실 단위를 생성시킴으로써 표면을 조면화시키는 동시에 화학적으로 개질시킬 수 있다. 하나의 비-제한적 실시양태에 따르면, 산소는 플라즈마 기체로서 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 산소는 표면을 약하지만 효과적으로 화학적으로 개질시키면서 표면을 약하지만 효과적으로 물리적으로 조면화시킬 수 있다. 당분야의 숙련가가 인식하는 바와 같이, 표면 조면화 및/또는 화학적 개질의 정도는 플라즈마 기체 및 플라즈마 유닛의 작동 조건(처리 기간을 비롯함)의 함수일 것이다.
플라즈마 처리된 기판의 표면은 실온에 위치되거나, 플라즈마 처리 이전 또는 처리 동안에 약하게 예열될 수 있다. 플라즈마 처리된 표면의 온도는, 표면이 플라즈마에 의해 해로운 영향(조면화 및 화학적 개질에 의한 표면적의 의도된 증가를 제외함)을 받는 온도 미만의 온도로 유지될 수 있다. 당분야의 숙련가라면, 플라즈마 처리된 표면위에 놓여진 필름/코팅물의 접착력을 개선시키기 위해, 처리된 플라스틱 기판에 대한 플라즈마 유닛의 작동 조건을 쉽게 선별할 수 있을 것이다.
본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태는 추가로 광색성 제품을 형성하기 위한 선행 방법의 다양한 조합적 사용을 고려한다. 예를 들어, 광색성 물질은 기판을 형성하는 유기 물질내로 혼입(예를 들어, CIP 방법 및/또는 흡수팽윤에 의해)시킴으로써 기판과 접촉되고, 이후 광색성 물질(이는 전술된 광색성 물질과 동일하 거나 상이할 수 있음)은 금형내 주조, 코팅, 및/또는 층상화 방법(상기 논의됨)을 사용하여 기판의 일부에 연결될 수 있다.
본원에 기재된 광색성 물질은, 광색성 물질이 혼입되거나 다르게는 연결되는 유기 물질 또는 기판이 목적하는 광학 특성을 나타내도록 하는 양(또는 비율)으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광색성 물질의 양 및 유형은 광색성 물질이 기저-상태 형태일 경우 유기 물질 또는 기판이 실질적으로 투명하거나 무색이고, 광색성 물질이 활성화-상태 형태인 경우 목적하는 결과적 색상을 나타낼 수 있도록 선택될 수 있다. 본원에 기재된 다양한 광색성 조성물, 광색성 코팅물 및 코팅 조성물, 및 광색성 제품에 사용되는 광색성 물질의 정확한 양은 중요하지 않지만, 단 목적하는 효과를 생성하기 위해 충분한 양이 사용되어야 한다. 사용되는 광색성 물질의 특정량은 다양한 인자, 예컨대, 제한되는 것은 아니지만, 광색성 물질의 흡수 특징, 활성화시 요망되는 색상 및 색상의 강도, 및 광색성 물질을 기판에 혼입시키거나 연결시키기 위해 사용되는 방법에 따라 좌우될 것임을 알아야 한다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따르면, 유기 물질내로 혼입될 수 있는 광색성 물질의 양은 유기 물질의 중량을 기준으로 0.01 내지 40 중량 퍼센트의 범위일 수 있다.
본 발명은 하기 비-제한적 실시예와 연관시켜 읽을 경우 보다 잘 이해될 것이다. 당분야의 숙련가라면 실시예에 제시된 절차에 대한 변형 뿐만 아니라 실시예에 기재되지 않은 다른 절차가 본 발명에 따른 광색성 물질을 제조하는데 유용할것이므로, 하기 실시예에 제시된 절차는 본원을 제한하려는 것이 아님을 잘 알 것 이다.
실시예의 제1부에서는, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따른 광색성 물질을 제조하기 위해 사용되는 합성 절차가 실시예 1-2에 제시되고, 비교용 광색성 물질을 제조하기 위해 사용된 절차가 비교예 1-2에 기재된다. 제2부에는, 시험 칩의 제조 및 시험 절차가 기재되어 있다. 제3부에는, 시험 결과가 기재되어 있다.
제1부: 광색성 물질 - 합성
실시예 1
단계 1
4-트라이플루오로메틸벤조일 클로라이드(200 그램), 1,2-다이메톡시벤젠 (128mL), 및 다이클로로메탄(1800mL)을 질소 분위기하에 반응 플라스크중에서 합하였다. 염화주석(IV)(168mL)을 반응 혼합물에 45분에 걸쳐 천천히 적가하였다. 반응 혼합물을 환류로 11시간 동안 가열하였다. 이를 후속적으로 실온으로 냉각시키고, 200mL의 염산 및 1800mL의 얼음물의 혼합물에 천천히 부었다. 층들을 상 분리시켰다. 유기 층을 4부분의 물(각각 1L)로, 이어서 1.5L의 20% 포화 수성 수산화나트륨(w/v)으로 세척하였다. 유기 층을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 이어서 회전 증발기로 농축시켰다. 잔여물을 1L의 15% 에틸 아세테이트/85% 헥산에서 재결정화시켰다. 결정질 고형분을 진공 여과에 의해 수거하여 132 그램의 3,4- 다이메톡시-4'-트라이플루오로메틸벤조페논을 수득하였다. 이 물질을 추가로 정제하지 않고 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 2
단계 1로부터의 3,4-다이메톡시-4'-트라이플루오로메틸벤조페논(129 그램), 칼륨 3급-부톡사이드(93.5 그램), 및 톨루엔(1290mL)을 질소 분위기하에 반응 플라스크중에서 합하였다. 다이메틸 석시네이트(95mL)를 반응 혼합물에 45분에 걸쳐 적가하였다. 이어서 반응 혼합물을 60℃로 3시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각되었을 때, 반응 혼합물을 얼음물(1500mL)에 부었다. 층들을 상 분리시키고, 수성 층을 2부분의 에틸 에터(각각 1L)로 세척하였다. 유기 층을 버리고, 수성 층을 농축 염산에 의해 pH 1로 산성화시켰다. 교반하에 에틸 아세테이트(1L)를 첨가하고, 이어서 층들을 상 분리시켰다. 수성 층을 2부분의 에틸 아세테이트(각각 1L)로 추출하였다. 유기 층을 합하고, 황산 마그네슘 상에서 건조시킨 다음, 후속적으로 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 주황색 고형분을 1L의 15% 에틸 아세테이트/85% 헥산중에서 슬러리화시켰다. 고형분을 진공 여과에 의해 수거하여 166 그램의 (E 및 Z) 3-메톡시카보닐-4-(4-트라이플루오로메틸)페닐-4-(3,4-다이메톡시페닐)-3-부테노산의 혼합물을 수득하였다. 이 물질을 추가로 정제하지 않고 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 3
단계 2로부터의 생성물((E 및 Z) 3-메톡시카보닐-4-(4-트라이플루오로메틸)페닐-4-(3,4-다이메톡시페닐)-3-부테노산의 혼합물, 84 그램) 및 아세트산 무수 물(252mL)을 반응 플라스크중에서 합하고, 환류로 5시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각되었을 때, 반응 혼합물을 회전 증발에 의해 농축시켰다. 잔류물을 에틸 아세테이트(500mL)에 용해시키고, 후속적으로 포화 수성 중탄산나트륨 및 얼음(2L)의 혼합물에 부었다. 층들을 상 분리시켰다. 유기 층을 황산 마그네슘 상에서 건조시키고 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 잔여물을 500mL의 60% 메틸 3급-부틸 에터/40% 헥산중에서 재결정화시켰다. 결정질 고형분을 진공 여과에 의해 수거하여 35 그램의 1-(4-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-6,7-다이메톡시나프탈렌 및 1-(3,4-다이메톡시페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-6-트라이플루오로메틸나프탈렌을 수득하였다. 이 물질을 추가의 정제없이 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 4
단계 3의 혼합물(1-(4-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-6,7-다이메톡시나프탈렌 및 1-(3,4-다이메톡시페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-6-트라이플루오로메틸나프탈렌, 64 그램)을 질소 분위기하에 반응 플라스크내로 칭량하고, 1280mL의 무수 테트라하이드로퓨란을 첨가하였다. 테트라하이드로퓨란(286mL)중 염화메틸마그네슘의 3.0M 용액을 반응 혼합물에 1시간에 걸쳐 첨가하였다. 반응 혼합물을 환류로 3.5 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각되었을 때, 교반하에 반응 혼합물을 포화 수성 염화암모늄 및 얼음(1.5L)으로 천천히 부었다. 층들을 상 분리하고, 이어서 수성 층을 2부분의 에틸 아세테이트(각각 1L)로 추출하였다. 유기 층을 합하고 포화 수성 중탄산나트륨(1.5L)으로 세척하였다. 유기 층을 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 회전 증발에 의해 분홍색 고형분으로 농축시켰다. 고형분을 15% 에틸 아세테이트/85% 헥산중에서 슬러리화시키고, 진공 여과에 의해 수거하여 52 그램의 1-(4-트라이플루오로메틸페닐)-2-(다이메틸하이드록시메틸)-4-하이드록시-6,7-다이메톡시나프탈렌 및 1-(3,4-다이메톡시페닐-2-(다이메틸하이드록시메틸)-4-하이드록시-6-트라이플루오로메틸나프탈렌을 수득하였다. 이 물질을 추가의 정제없이 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 5
단계 4로부터의 생성물(1-(4-트라이플루오로메틸페닐)-2-(다이메틸하이드록시메틸)-4-하이드록시-6,7-다이메톡시나프탈렌 및 1-(3,4-다이메톡시페닐-2-(다이메틸하이드록시메틸)-4-하이드록시-6-트라이플루오로메틸나프탈렌, 51.7 그램)을 딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap)이 구비된 반응 플라스크에 넣고, 775mL의 톨루엔을 첨가하였다. 반응 혼합물을 질소 분위기하에 교반하고, 도데실벤젠 설폰산(8.3 그램)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 환류로 5시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각되었을 때, 반응 혼합물을 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 갈색 고형분을 300mL의 15% 에틸 아세테이트/85% 헥산중에서 슬러리화시켰다. 고형분을 진공 여과에 의해 수거하여 35.1 그램의 2,3-다이메톡시-7,7-다이메틸-9-트라이플루오로메틸-7H-벤조[C]플루오렌-5-올을 수득하였다. 이 물질을 추가의 정제없이 다음 단계에서 직접 사용하였다.
단계 6
단계 6의 생성물(2,3-다이메톡시-7,7-다이메틸-9-트라이플루오로메틸-7H-벤 조[C]플루오렌-5-올(8.8 그램)), 미국 특허 제5,458,814호의 실시예 1, 단계 1의 절차(이 실시예는 본원에 참고로 구체적으로 인용되어 있음)에 따라 제조된 1,1-비스(4-메톡시페닐)-2-프로핀-1-올(7.9 그램), 및 다이클로로메탄(175mL)을 반응 플라스크중에서 합하였다. 여기에 트라이플루오로아세트산(260mg) 및 p-톨루엔설폰산(215mg)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 5시간 동안 교반하고, 이어서 50% 포화 수성 NaHCO3(200mL)로 세척하였다. 유기 층을 무수 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 잔류물을 실리카겔(450 그램) 상에서 15% 헥산/85% 다이클로로메탄으로 용출시키면서 칼럼 크로마토그래피하여 정제하였다. 생성물을 함유한 분별물을 합하고, 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 고형분을 메탄올중에서 슬러리화시키고, 진공 여과에 의해 수거하여 10.8 그램의 녹색 고형분을 수득하였다. 질량 분석 및 NMR 분석에 따르면 생성물은 하기 제시된 바와 같은 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 갖는 것으로 나타났다.
Figure 112009026091315-pct00014
실시예 2
모폴린(1.4mL) 및 무수 테트라하이드로퓨란(100mL)을 반응 플라스크중에서 합하였다. 반응 혼합물을 실온에서 질소 분위기하에 교반하고, n-부틸리튬 용액(헥산중 2.5M, 6.2mL)을 10분에 걸쳐 적가하였다. 5분 동안 교반한 후, 실시예 1의 단계 5로부터의 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란(5g)을 반응 플라스크에 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 포화 수성 염화나트륨 용액에 붓고, 이어서 농축 염산으로 산성이 될때까지 산성화시켰다. 층들을 상 분리시키고, 수성 층을 1부분의 100mL의 다이에틸 에터로 추출하였다. 유기 부분을 합하고, 포화 수성 염화나트륨(200mL)으로 세척하였다. 유기 층을 무수 황산 나트륨 상에서 건조시키고, 회전 증발에 의해 농축시켰다. 생성된 갈색 고형분을 고온의 다이에틸 에터/헥산 혼합물(1:1)중에서 슬러리화시키고, 실온으로 냉각시키고, 진공 여과에 의해 수거하고, 저온의 다이에틸 에탄/헥산 혼합물(1:1)로 세척하여 4.8 그램의 백색 고형분을 수득하였다. 질량 분석 및 NMR 분석에 따르면 생성물은 하기 제시된 바와 같은 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 갖는 것으로 나타났다:
Figure 112009026091315-pct00015
비교예 1
벤조일 클로라이드를 4-트라이플루오로메틸벤조일 클로라이드 대신에 사용함을 제외하고 실시예 1의 절차를 수행하였다. 질량 분석 및 NMR 분석에 따르면 생성물은 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6,7-다이메톡시-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 갖는 것으로 나타났다.
비교예 2
비교예 1을 실시예 1 대신에 사용함을 제외하고 실시예 2의 절차를 수행하였다. 질량 분석 및 NMR 분석에 따르면 생성물은 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 갖는 것으로 나타났다.
제2부: 광색성 시험용 장방형 시험단편 제조
실시예 1-2 및 비교예 1-2의 광색성 물질의 광색성 성능을 다음과 같이 시험하였다. 1.5 x 10-3M 용액을 산출하도록 계산된 일정량의 시험될 광색성 물질을, 4부의 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트(BPA 2EO DMA), 1부의 폴리에틸렌 글 리콜) 600 다이메타크릴레이트, 및 0.033 중량 퍼센트의 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오나이트릴)(AIBN)의 단량체 블렌드 50 그램이 함유된 플라스크에 첨가하였다. 광색성 물질을 교반 및 온화한 가열에 의해 단량체 블렌드내로 용해시켰다. 투명한 용액이 수득된 후, 이를 진공 탈기시키고, 이어서 2.2mm x 6 인치(15.24cm) x 6 인치(15.24cm)의 내부 치수를 갖는 편평한 시이트 금형내로 부었다. 금형을 밀봉하고, 5시간 간격에 걸쳐 40℃에서 95℃로 온도를 증가시키도록 프로그램화된 수평한 공기 흐름 프로그램가능한 오븐에 넣고, 온도를 95℃에서 3시간 동안 유지시킨 다음, 온도를 적어도 2시간 동안 60℃로 저하시켰다. 금형을 개방한 후, 중합체 시이트를 다이아몬드 블레이드 톱에 의해 2 인치(5.1cm)의 장방형 시험 단편으로 절단하였다.
상기 기재된 바와 같이 제조된 광색성 시험 단편을 광학 벤치위에서 광색성 반응에 대해 시험하였다. 광학 벤치위에서 시험하기 이전에, 광색성 시험 단편을 365nm 자외선 광에 약 15분 동안 노출시켜 광색성 물질이 기저-상태 형태로부터 활성화-상태 형태로 변형되도록 하고, 이어서 75℃ 오븐에 약 15분 동안 두어 광색성 물질이 다시 기저 상태-형태로 되돌아 오게 하였다. 이어서, 시험 단편을 실온으로 냉각시키고, 형광 실내광에 적어도 2시간 동안 노출시킨 다음, 적어도 2시간 동안 덮어두고(즉, 암실 환경중에), 그런 다음 73℉(23℃)하에 광학 벤치위에서 시험하였다. 300-와트 크세논 아크 램프, 원격 제어 셔터(shutter), 멜레스 그리오트(Melles Griot) KG2 필터(UV 및 IR 파장을 개질하고 열 흡수원으로 작용함), 중성 밀도 필터(들) 및 수욕내에 위치된 샘플 홀더(여기에 시험될 단편이 삽입됨)를 벤치에 장착하였다. 텅스텐 램프로부터의 빛의 시준(視準)된 광선을 단편에 대해 작은 각도(약 30°)로 단편을 통해 통과시켰다. 단편을 통해 통과한 후, 텅스텐 램프로부터의 빛은 빛이 섞이는 수집 구체, 및 측정 광선의 스펙트럼이 수거되고 분석되는 오션 옵틱스(Ocean Optics) S2000 분광계로 향하였다. λmax - vis는 시험 단편에서 광색성 화합물의 활성화된-상태 형태의 최대 흡수가 초래되는 가시성 스펙트럼중의 파장이다. λmax - vis 파장은 버라이언 케리(Varian Cary) 300 UV-가시성 분광광도계에서 광색성 시험 단편을 시험함으로써 결정되었고, 이는 또한 광학 벤치위의 S2000 분광계에 의해 수득된 스펙트럼으로부터 계산될 수도 있다.
각 시험 단편에 대한 포화 광학 밀도("OD")는 크세논 램프로부터 셔터를 개방하고 시험 칩을 UV 방사선에 30분 동안 노출시킨 후 투과율을 측정함으로써 결정되었다. 포화 광학 밀도에서의 λmax - vis는 광학 벤치위의 S2000 분광계에 의해 측정된 활성화된 데이터로부터 계산되었다. 제1 페이드 반감기("T1 /2")는, 활성화 광원의 제거후, 시험 단편중의 광색성 물질의 활성화-상태 형태의 흡광도가 실온에서(73℉) 포화 광학 밀도 흡광도 값의 1/2에 도달되는 시간 간격(초)이다.
제3부: 시험 및 결과
시험된 광색성 물질에 대한 결과가 하기 표 1에 나열되어 있다.
광색성 시험 데이터
실시예 λmax(nm) 가시광 포화 OD 블리치(bleach) T1 /2(초)
1 455 0.68 107
CE1 451 1.27 236
2 477 1.08 135
CE2 471 1.68 337
시험 결과로부터 본 발명의 광색성 물질은 11-위치에 치환기를 갖지 않는 각각의 비교예에 비하여 페이드 속도가 상당히 신속해짐을 알 수 있다.
본 발명의 특정 실시양태가 예시를 위해 상기 기재되었지만, 당분야의 숙련가에게는 본 발명의 세부사항의 다양한 변형이 첨부된 청구의 범위에 정의된 바와 같은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 명확하다.

Claims (24)

  1. a) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    b) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 11-위치에 결합된, α-할로(C1-C10)알킬, α,α-다이할로(C1-C10)알킬, 트라이할로메틸 기, 퍼할로(C2-C10)알킬 기, 및 퍼할로(C1-C10)알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 전자-유인성 비-공액 기; 및
    c) 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란의 13-위치에 결합된 2개의 기
    를 포함하고, 상기 13-위치에 결합된 2개의 기가 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬 기, (C1-C6)알콕시 기, 및 하이드록시(C1-C6)알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 단 상기 기들이 조합되어 스피로환식 기를 형성하지 않는,
    중합가능한 불포화 기가 본질적으로 존재하지 않는, 광색성 물질.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자-유인성 비-공액 기가 트라이플루오로메틸 기를 포함하는, 광색성 물질.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광색성 물질이, 11-위치에 전자-유인성 비-공액 기를 포함하지 않는 필적할만한 인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란을 포함하는 광색성 물질의 전자기 방사선에 대한 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼에 비하여, 장파장쪽으로(bathochromically) 전이된 전자기 방사선에 대한 폐쇄-형태 흡수 스펙트럼을 갖는, 광색성 물질.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 3으로 표시되는 광색성 물질:
    화학식 3
    Figure 112013094811225-pct00019
    상기 식에서,
    B 및 B'는 각각 독립적으로,
    메탈로세닐 기;
    반응성 치환기 또는 상용화 치환기로 일치환된 아릴 기;
    9-줄로리디닐; 페닐 및 나프틸로부터 선택된, 치환되지 않거나, 일치환-, 이치환- 또는 삼치환된 아릴 기; 피리딜, 퓨라닐, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 카바졸릴, 벤조피리딜, 인돌리닐 또는 플루오레닐로부터 선택된, 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 헤테로방향족 기[여기서, 상기 아릴 및 헤테로방향족 치환기는 각각 독립적으로 하이드록시, 아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴, 할로아릴, C3-C7 사이클로알킬아릴, C3-C7 사이클로알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알킬, C3-C7 사이클로알킬옥시(C1-C12)알콕시, 아릴(C1-C12)알킬, 아릴(C1-C12)알콕시, 아릴옥시, 아릴옥시(C1-C12)알킬, 아릴옥시(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알킬, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아릴(C1-C12)알콕시, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알콕시아릴(C1-C12)알콕시, 아미노, 모노- 또는 다이-(C1-C12)알킬아미노, 다이아릴아미노, 피페라지노, N-(C1-C12)알킬피페라지노, N-아릴피페라지노, 아지리디노, 인돌리노, 피페리디노, 모폴리노, 티오모폴리노, 테트라하이드로퀴놀리노, 테트라하이드로아이소퀴놀리노, 피롤리디노, C1-C12 알킬, C1-C12 할로알킬, C1-C12 알콕시, 모노(C1-C12)알콕시(C1-C12)알킬, 할로겐 또는 -C(=O)R22(여기서, R22는 -OR23, -N(R24)R25, 피페리디노 또는 모폴리노이고, 이때 R23은 알릴, C1-C6 알킬, 페닐, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬 또는 C1-C6 할로알킬이고, R24 및 R25는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬 또는 치환되거나 치환되지 않은 페닐이고, 상기 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임)이다];
    피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리디노, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 페나지닐 및 아크리디닐로부터 선택된, 치환되지 않거나 일치환된 기(여기서, 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐임);
    4-치환된 페닐[여기서, 치환 기는 이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알코올 잔기, 폴리올 잔기, -(CH2)-, -(CH2)e- 또는 -[O-(CH2)e]f(여기서, e는 2 내지 6 범위의 정수이고, f는 1 내지 50 범위의 정수임)이고, 상기 치환 기는 또다른 광색성 물질의 아릴 기에 연결된다]; 또는
    하기 화학식 4a 또는 4b로 표시되는 기:
    화학식 4a
    Figure 112013094811225-pct00020
    화학식 4b
    Figure 112013094811225-pct00021
    [상기 식에서,
    P는 -CH2- 또는 -O-이고;
    Q'"는 -O- 또는 치환된 질소이고, 치환된 질소의 치환 기는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이며, 단 Q'"가 치환된 질소일 경우 P는 -CH2-이고;
    R26은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 또는 할로겐이고;
    R27 및 R28은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬이고;
    j는 O 내지 2 범위의 정수이다]이거나, 또는
    B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 또는 일치환- 또는 이치환된 플루오렌-9-일리덴(여기서, 상기 플루오렌-9-일리덴 치환기는 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐임)을 형성하고;
    R5, R8, R9 및 R12는 각각 독립적으로,
    수소, C1-C6 알킬, 클로로, 플루오로, 브로모, C3-C7 사이클로알킬 또는 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 페닐(여기서, 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
    -OR40 또는 -OC(=O)R40(여기서, R40은 수소, 아민, (C1-C6)알킬렌 글리콜, 폴리(C1-C6)알킬렌 글리콜, C1-C6 알킬, 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬 또는 치환되지 않거나, 일치환- 또는 이치환된 페닐이고, 이때 페닐 치환 기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시임);
    반응성 치환기 또는 상용화 치환기;
    4-치환된 페닐[이때 치환 기는 이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알코올 잔기, 폴리올 잔기, -(CH2)-, -(CH2)e- 또는 -[0-(CH2)e]f(여기서, e는 2 내지 6 범위의 정수이고, f는 1 내지 50 범위의 정수임)이고, 이때 치환 기는 또다른 광색성 물질의 아릴 기에 연결된다];
    -N(R41)R42(여기서, R41 및 R42는 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 퓨라닐, 벤조퓨란-2-일, 벤조퓨란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조퓨라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜, 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C8 사이클로알킬, C4-C16 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 C1-C20 알콕시(C1-C6)알킬이거나, 또는 R41 및 R42는 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 고리 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 고리를 형성함);
    하기 화학식 5로 표시되는 질소 함유 고리:
    화학식 5
    Figure 112013094811225-pct00022
    [상기 식에서,
    -V-는 각각 독립적으로 각각의 경우에 대해 -CH2-, -CH(R43)-, -C(R43)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R43)(아릴)-로부터 선택되고, 여기서 R43은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬이고, 아릴은 각각 독립적으로 페닐 또는 나프틸이고;
    -W-는 상기 -V-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R43)- 또는 -N(아릴)-이고;
    s는 1 내지 3 범위의 정수이고;
    r은 O 내지 3 범위의 정수이며, 단 r이 O인 경우 -W-는 -V-와 동일하여야 한다]; 또는
    하기 화학식 6a 또는 6b로 표시되는 기:
    화학식 6a
    Figure 112013094811225-pct00023
    화학식 6b
    Figure 112013094811225-pct00024
    [상기 식에서,
    R44는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 플루오로 또는 클로로이고;
    R45, R46 및 R47은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R45 및 R46은 함께 탄소수 5 내지 8의 고리를 형성하고,
    p는 0 내지 3 범위의 정수이다]를 포함하고;
    R6 및 R7은 각각 독립적으로 (i) -OR8' 기[여기서, R8'은 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알킬, 모노(C1-C6)알킬 치환된 페닐(C1-C3)알킬, 모노(C1-C6)알콕시 치환된 페닐(C1-C3)알킬, C1-C6 알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬, 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 또는 알릴이거나, R8'은 -CH(R9')Q" 기(여기서, R9'는 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Q"는 -CN, -COOH, -COOCH3, 또는 -COOCH2CH3임)이다]; 및 (ii) 하기 화학식 1로 표시되는 질소 함유 고리:
    화학식 1
    Figure 112013094811225-pct00025
    [상기 식에서,
    Y는 -CH2-, -CH(R17)-, -C(R17)(R17)-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2-, 및 -C(R17)(아릴)-로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    X는 -Y-, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O2)-, -NH-, -NR17- 및 -N-아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고(여기서, R17은 C1-C6 알킬임),
    상기 아릴 치환기는 페닐 또는 나프틸이고,
    m은 1, 2 또는 3의 정수이고,
    p는 O, 1, 2, 또는 3의 정수이며, 단 p가 O일 때 X는 Y이다]로 이루어진 군으로부터 선택되는 중간 내지 강한 전자-공여 기를 포함하고;
    R10은 R5, R8, R9 및 R12에 대해 상기 기재된 임의의 기 또는 메탈로세닐 기를 포함하고;
    R11은 α-할로(C1-C10)알킬, α,α-다이할로(C1-C10)알킬, 트라이할로메틸 기, 퍼할로(C2-C10)알킬 기, 및 퍼할로(C1-C10)알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    R13 및 R14는 스피로환식 기를 형성하지 않고, 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬 기 또는 (C1-C6)알콕시 기를 포함하고;
    상기 모든 아릴 기는 페닐 기 및 나프틸 기 중에서 선택된다.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광색성 물질이
    a) 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    b) 3,3-다이(4-메톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    c) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    d) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-(2-하이드록시에톡시)페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    e) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-플루오로페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    f) 3-(4-모폴리노페닐)-3-(4-플루오로페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    g) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-모폴리노페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    h) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-부톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    i) 3,3-다이-(4-(2-메톡시에톡시)페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    j) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-에톡시페닐)-6,7-다이메톡시-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    k) 3-(4-메톡시페닐)-3-(4-부톡시페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란;
    l) 3,3-다이-(4-플루오로페닐)-6-메톡시-7-모폴리노-11-트라이플루오로메틸-13-부틸-13-(2-(2-하이드록시에톡시)에톡시)-3H,13H-인데노[2',3':3,4]나프토[1,2-b]피란; 및
    m) 이들의 혼합물
    로 이루어진 군으로부터 선택되는, 광색성 물질.
  15. (a) 기판; 및
    (b) 기판의 적어도 일부와 접촉된 제 1 항 또는 제 3 항의 광색성 물질
    을 포함하는, 광색성 제품.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 13-위치에 결합된 2개의 기가 각각 독립적으로 (C1-C6)알킬 기 또는 (C1-C6)알콕시 기를 포함하는, 광색성 제품.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 광색성 제품이 광학 소자(素子)이고, 상기 광학 소자가 안과용 소자, 디스플레이 소자, 윈도우(window), 미러(mirror), 및 액정 셀 소자중 하나 이상인, 광색성 제품.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광학 소자가 안과용 소자이고, 상기 안과용 소자가 교정용 렌즈, 비-교정용 렌즈, 확대 렌즈, 보호용 렌즈, 바이저(visor), 고글(goggle), 및 광학 기기 용 렌즈중 하나 이상인, 광색성 제품.
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