KR20010030698A - 티오글리세롤 유도체 및 광학재료용 폴리술피드조성물에서 이들의 용도 - Google Patents
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Abstract
신규 티오글리세롤 유도체, 이들의 제조방법, 및 이러한 화합물로부터 제조한 광학재료가 개시되어 있다. 상기 티오글리세롤 유도체는 광학재료에 통상적으로 사용되는 화합물에 비하여 고농도의 황을 갖고 있으므로 가공성에 해를 주지 않으면서 고굴절률을 나타낸다.
Description
안경 및 카메라에서 사용하기 위한 플라스틱 렌즈는 종래의 유리 렌즈와 비교하여 이들의 경량성, 내구성, 염색성 및 작업성 측면에서 널리 사용되게되었다. 이러한 광학 렌즈를 제조하기에 적합한 수지 조성물은 고굴절률, 고 표면 정확성, 저 분산성 및 양호한 내열성, 내충격성 및 내찰상성을 비롯한 특정 특성을 가져야한다. 디에틸렌 글리콜 비스(알릴카보네이트) (DAC) 및 폴리카보네이트는 플라스틱 렌즈용으로 통상적으로 사용되어 왔다. 그러나 DAC로 제조된 렌즈는 상응하는 전체 두께를 가진 유리 렌즈에 비하여 굴절률이 낮은 점에서 제대로 성능을 발휘하지 못한다.
미국 특허 4,775,733호 및 5,191,055호에는 DAC로 제조된 렌즈에 비하여 높은 굴절률을 갖는 크실릴렌 디이소시아네이트 화합물과 폴리티올 화합물간의 중합체로 제조된 폴리우레탄 렌즈가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 렌즈는 일반적으로 내열성이 불량하고, 열처리 공정 단계 동안 고온 이용을 방해하는 문제점이 있었다.
따라서, 상술한 바와 같은 다양한 결점을 갖지 않고 양호한 기계성과 가공성을 갖는 광학 재료 제조에 사용하기 위한 조성물의 개발이 요청되고 있다.
본 발명은 렌즈와 같은 광학재료에서 유용성을 갖는 티오글리세롤 유도체 및 이들의 제법에 관한 것이다.
종래 기술의 문제는 신규한 티오글리세롤 유도체, 이들의 제조방법 및 이러한 화합물로 제조된 광학재료를 제공하는 본 발명에 의해 극복되었다. 티오글리세롤 유도체는 광학재료로 통상적으로 사용되는 화합물과 비교하여 고농도의 황을 갖고 있으므로 가공성과 같은 중요한 특성에 손상을 주는 일없이 높은 굴절률을 나타낸다.
티오글리세롤 (HSCH2CH(OH)CH2OH) 및 1,3-디머캅토-2-프로판올은 본 발명의 화합물의 기본물질이다. 이들은 티오글리콜산, 3-머캅토프로피온산 등을 비롯한 화학식 HS(CH2)nCOOH (식중, n은 1 내지 5임)로 표시되는 통상의 머캅토산에 의해 에스테르화되어 하기 화학식의 화합물을 형성할 수 있다:
식중에서, X는 -SH 또는이고 또 n은 1 내지 5임.
당업자라면 머캅토산의 사슬 길이가 증가하면(즉, n이 1에서부터 5 또는 그 이상으로 증가하면) 조성물중의 황의 비율이 감소하게되어 생성한 유도체의 굴절률을 감소시키게됨을 숙지하고 있을 것이다. 따라서, 티오글리콜산을 사용한 에스테르화(특히 2당량의 티오글리콜산을 사용하는 것이 바람직함)에 의해 하기 화학식을 갖는 티오글리세롤 비스머캅토아세테이트(TGBMA)를 생성한다:
또한, 생성한 TGBMA는 퍼옥사이드 또는 당업자에게 공지된 기타 적합한 산화제에 의해 더욱 산화되어 다양한 종류의 디술피드를 생성하게된다. 이러한 디술피드의 예를 이하에 나타낸다:
에스테르화된 생성물은 적합한 염기, 바람직하게는 암모니아 또는 알칼리 금속 수산화물, 예컨대 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 세척되어 잔류하는 머캅토산을 제거할 수 있다.
다른 구체예로서, 티오글리세롤은 적합한 산화제에 의해 상응하는 디술피드로 산화될 수 있다:
이렇게 생성한 테트라올은 상술한 머캅토산과 용이하게 에스테르화되어 티오글리세롤 비스머캅토아세테이트에 비하여 약간 높은 황 함량을 갖는 고도로 관능화된 머캅탄을 형성할 수 있다:
본 발명의 다른 구체예로서, 1,3-디머캅토-2-프로판올은 티오글리콜산에 의해 에스테르화되어 디머캅토프로판올 머캅토아세테이트를 생성한다. 이 머캅토아세테이트의 디술피드는 상술한 바와 유사한 방식에 의해 생성될 수 있으며 이하의 유도체를 생성하게된다:
렌즈와 같은 광학재료는 본 발명의 유도체로부터 통상의 방법에 의해 제조될 수 있다. 표면 활성제와 같은 적합한 첨가제도 사용될 수 있다. 제조된 렌즈는 필요에 따라 표면연마, 대전방지제 처리, 경질코트 처리, 비반사 코트 처리, 염색, 광변색 처리 등과 같은 당업자에게 공지된 다양한 물리 화학적 처리시킬 수 있다.
이하의 비제한적인 실시예에 의해 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.
실시예 1
자기 교반기, 열전쌍 및 진공을 가하기 위한 증류 헤드를 구비한 5리터들이 삼가지 원형바닥 플라스크에 티오글리세롤 (1994.60g, 7.78 몰) 및 티오글리콜산 (2332.96g, 24.82 몰)을 장입하였다.
메탄 술폰산(14.16g, 0.15몰)을 부가하고 진공(5-10 mm Hg)을 가한 다음 반응을 70℃로 가열하였다. 반응 온도가 약 40℃에 도달하면, 물은 증류되기 시작하였다. 반응을 70℃에서 4 내지 5시간 동안 가열하고 실온으로 냉각시켰다. 반응을 오버헤드 교반기를 구비한 6리터들이 엘렌마이어 플라스크로 옮겼다.
수성 암모니아(4218.00g, 5%, 12.41 몰)를 부가하고 30 내지 45분간 반응을 교반하였다. 암모니아의 부가시 발열반응이 발생하여 약 35 내지 40℃로 되었다. 이것은 암모니아를 부가하기 전에 반응을 10 내지 15℃로 냉각시키는 것에 의해 제어될 수 있다. 상부 암모니아 층을 제거하고 반응을 3 x 2 리터의 물로 세척하였다. 세척을 완료한 후, 진공 증류를 통하여 또는 회전 증발기상에서 반응으로부터 물을 완전히 제거하여 1994.6 g, 69%의 TGBMA를 담황색 오일로 수득하였다. 굴절률은 1.5825이었다.
실시예 2
응축기, 온도계, 자기 교반기 및 일정 부가 깔때기를 구비한 250 ml들이 삼가지 플라스크에 티오글리세롤 (42.00g, 0.39몰), 물(32.40g, 1.80 몰) 및 황산제일철(0.02g, 0.3밀리몰)을 부가하였다. 과산화수소(42.00g, 0.30몰)를 서서히 부가하여 온도를 50℃ 미만으로 유지시켰다. 과산화수소를 너무 빠르게 부가하지 않도록 주의해야만 과량의 과산화물이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
상기 반응 혼합물을 메틸 이소부틸 케톤을 사용하여 추출하여 미반응 티오글리세롤을 제거하였다. 수성 부분을 농축 건조시키고 미반응 과산화물에 대해 시험한 후 41.90g의 디술피드 생성물(〉99% 수율)을 수득하였다. 굴절률은 1.5670이었다.
실시예 3
화학양론을 조정한 후 실시예 1에 기재된 방식에 따라 디티오글리세롤 테트라머캅토아세테이트를 제조하였다.
실시예 4
1,3-디머캅토-2-프로판올 (12.8 g, 0.1몰), 티오글리콜산 (9.5 g, 0.1몰) 및 메탄술폰산 (0.13g, 1.30 밀리몰)을 모아서 약 4 mm의 진공하에서 70℃로 가열하였다. 반응 혼합물을 상기 온도 및 압력에서 물이 반응으로부터 증류될 때 까지 2 내지 3시간 동안 유지시켰다. 반응 완료는 산가를 적정하는 것에 의해 모니터링될 수 있다.
반응물을 3.7% 수성 암모니아로 세척한 후 물로 1 또는 2회 세척하여 과량의 티오글리콜산을 제거하였다. 최종 생성물을 건조시켜 79% 수율로 수득하였다. 굴절률은 1.6200 이었다.
Claims (12)
- 하기 화학식으로 표시되는 티오글리세롤 유도체:식중에서, X는 -SH 또는이고 또 n은 1 내지 5임.
- 하기 화학식의 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 티오글리세롤 유도체:
- 티오글리세롤을 하기 화학식으로 표시되는 머캅토산과 반응시키는 것을 포함하는 티오글리세롤 유도체의 제조방법:HS(CH2)nCOOH식중, n은 1 내지 5임.
- 제3항에 있어서, 머캅토산이 티오글리콜산 및 3-머캅토프로피온산으로 구성된 군으로부터 선택된 방법.
- 제3항에 있어서, 생성한 유도체를 염기로 세척하는 것을 더 포함하는 방법.
- 제5항에 있어서, 염기가 암모니아 또는 알칼리 금속 수산화물인 방법.
- 티오글리세롤을 산화시키고 생성한 테트라올을 하기 화학식으로 표시되는 머캅토산으로 에스테르화시키는 것을 포함하는 티오글리세롤 유도체의 제조방법:HS(CH2)nCOOH식중, n은 1 내지 5임.
- 제6항에 있어서, 머캅토산이 티오글리콜산 및 3-머캅토프로피온산으로 구성된 군으로부터 선택된 방법.
- 1,3-디머캅토-2-프로판올을 산화시키고 생성한 화합물을 하기 화학식으로 표시되는 머캅토산으로 에스테르화시키는 것을 포함하는 티오글리세롤 유도체의 제조방법:HS(CH2)nCOOH식중, n은 1 내지 5임.
- 제9항에 있어서, 머캅토산이 티오글리콜산 및 3-머캅토프로피온산으로 구성된 군으로부터 선택된 방법.
- 제1항에 따른 티오글리세롤 유도체를 포함하는 플라스틱 렌즈.
- 제2항에 따른 티오글리세롤 유도체를 포함하는 플라스틱 렌즈.
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