KR20130091243A

KR20130091243A - 포토크로믹 재료

Info

Publication number: KR20130091243A
Application number: KR1020127025504A
Authority: KR
Inventors: 다케루 호리노; 아츠히로 도키타; 도요지 오시마
Original assignee: 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-08-16
Also published as: AU2011274914A1; EP2592130A4; CN102906215B; WO2012005354A1; EP2592130B1; US20130102775A1; EP2592130A1; CN102906215A; AU2011274914B2; US8748629B2

Abstract

본 발명은 일반식 (1-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료이다.
[화학식 1]

(식 중 R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. R₄ 는, R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 되고, R₅ 는, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 된다.)

Description

포토크로믹 재료{PHOTOCHROMIC MATERIAL}

본 발명은 포토크로믹 재료에 관한 것으로, 특히 신규한 비이미다졸 화합물로 이루어지는 포토크로믹 재료에 관한 것이다.

포토크로믹 재료는 일반적으로 광을 조사함으로써 이성화 반응을 일으켜, 색 (가시광의 투과율) 을 가역적으로 변화시키는 기능 (조광 (調光) 기능) 을 갖는 재료로, 광 조사 전의 재료뿐만 아니라, 광 조사 후에 생성되는 재료도 포토크로믹 재료라고 불린다. 이 때문에, 포토크로믹 재료는 눈부심을 방지하기 위한 안경이나, 광 스위치, 또는 표시·비표시의 전환 기능을 갖는 잉크 등의 표시 재료로서 이용된다. 또, 광 디스크 등의 기록 재료나 홀로그램으로서의 응용도 연구되고 있다.

포토크로믹 재료에 의한 색의 변화는 일반적으로, 광 조사에 의한 재료의 가역적인 화학 변화에 의해 발현된다. 대표적인 포토크로믹 재료로서는, 스피로피란계 화합물, 스피로옥사진계 화합물, 나프토피란계 화합물, 풀기드계 화합물 및 디아릴에텐계 화합물 등이 알려져 있다 (예를 들어 하기 비특허문헌 1). 또 최근에는 고속의 광 응답성을 갖는 새로운 구조의 화합물도 보고되고 있다 (예를 들어 하기 비특허문헌 2).

포토크로믹 재료는 크게 나누어, 무색으로부터 광 조사에 의한 구조 변화에 따라 발색 (착색) 되는 정 (正) 의 포토크로미즘이라고 불리는 현상을 나타내는 것과, 반대로 광 조사에 의해 발색체 (착색체) 로부터 무색체로 변화되는 부 (負) 의 포토크로미즘이라고 불리는 현상을 나타내는 것 (역포토크로믹 재료) 이 있다.

이들 중 역포토크로믹 재료에 대해서는, 스피로벤조피란 유도체 (특허문헌 1) 나 디메틸디하이드로피렌 유도체 (특허문헌 2), 디아릴에텐 유도체 (특허문헌 3) 등 여러 예의 재료가 보고되고 있다.

일본 공개특허공보 평04-128834호 일본 공개특허공보 평07-009766호 일본 공개특허공보 2009-062344호

「포토크로믹 재료의 개발」 감수 ： 이치무라 구니히로 발행 ： 주식회사 시엠시 (p1 ∼ p80) Journal of the American Chemical Society 131(12), pp4227-4229 (2009)

그런데, 조광 기능에는 그 용도에 적합한 색이나 발색 농도나 발색 속도 등의 특성이 요구된다. 그 때문에, 여러 가지 종류의 유도체나 새로운 분자 골격을 갖는 화합물의 개발이 필요하다.

따라서, 새로운 구조를 갖는 포토크로믹 재료가 요구되고 있었다.

본 발명의 목적은, 광 조사에 의해 또는 광 조사 후, 차광하에서 방치함으로써 가역적인 구조 변화 (색 변화) 를 나타내는 새로운 구조의 포토크로믹 재료를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 완전히 새로운 포토크로믹 분자를 알아냈다.

구체적으로는 본 발명자들은, 비이미다졸을 기본 골격으로 하여, 일반식 (1-1) 의 R₄ 및 R₅ 에 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 부의 포토크로미즘을 나타내는 새로운 화합물을 알아냈다. 이 분자는 안정 상태 또는 초기 상태에서는 발색체이고, 가시광을 조사함으로써 소색체로 이성화하는 포토크로믹 특성 (역포토크로믹 특성) 을 나타냈다.

[화학식 1]

(식 중 R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 되고, R₅ 는 R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 된다.)

즉, 본 발명은 상기 일반식 (1-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료이다.

일반식 (1-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 광 조사에 의해 일반식 (3-1) 로 나타내는 이성체로 변화되는 것이 가능해진다. 여기서, 일반식 (1-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는 발색체로, 투과율이 낮다. 한편, 일반식 (3-1) 로 나타내는 이성체는 소색체이다. 따라서, 본 발명의 포토크로믹 재료에 의하면, 광 조사에 의해 포토크로믹 재료의 색조를 조정하는 것이 가능하다. 일반식 (1-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료는, 광 조사에 의해 발색체로부터 소색체로 변화된다. 즉, 일반식 (1-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료는 역포토크로믹 재료이다. 또한, 도 1 에 있어서, Δ 는 열 에너지를 나타낸다. 단, 일반식 (1-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료 중 일반식 (1-1) 에 있어서, R₄ 가, R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고, 또한 R₅ 가, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고 있는 포토크로믹 재료는 통상적으로, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 광 조사함으로써 일반식 (3-1) 로 나타내는 이성체가 될 수 있다. 그러나, 이와 같은 포토크로믹 재료는 차광 상태로 방치해도 도 1 에 나타낸 이성체 (Ⅱ) 로는 되지 않는다 (도 3 참조).

또, 본 발명자들은 비이미다졸을 기본 골격으로 하여, 하기 일반식 (2-1) 의 R₂₄ 및 R₂₅ 에 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 포토크로미즘을 나타내는 새로운 화합물을 알아냈다. 이 분자는 안정 상태에서 담황색이며, 광을 조사함으로써 무색의 구조로 이성화되고, 다시 차광하에 놓아두면 적색의 발색체로 이성화된 후에 원래의 담황색으로 이성화되는 포토크로믹 특성을 나타냈다.

[화학식 2]

(식 중 R₂₄ 및 R₂₅ 는 각각 독립적으로 알킬기 또는 치환기를 가진 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)

즉, 본 발명은 상기 일반식 (2-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료이다.

일반식 (2-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 광 조사에 의해 이성체 (Ⅱ-2) 로 변화되는 것이 가능해진다. 이성체 (Ⅱ-2) 는 열 에너지에 의해 이성체 (I-2) 및 일반식 (2-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료로 변화된다. 통상적으로, 이성체 (I-2) 는 발색체로, 투과율이 낮다. 한편, 이성체 (Ⅱ-2) 는 소색체이지만, 일반식 (2-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료와는 투과율이 상이하다. 따라서, 본 발명의 포토크로믹 재료에 의하면, 포토크로믹 재료의 색조를 2 단계로 조정하는 것이 가능하다. 또한, 도 2 에 있어서, Δ 는 열 에너지를 나타낸다. 또한, 도 2 는 도 1 에 있어서의 R₄를 R₂₄ 로 치환하고, R₅를 R₂₅ 로 치환한 도면을 나타낸 것이다.

또한, 본 발명자들은 비이미다졸을 기본 골격으로 하여, 일반식 (3-1) 의 R₄ 및 R₅ 에 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 포토크로미즘을 나타내는 새로운 화합물을 알아냈다.

[화학식 3]

(식 중, R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 되고, R₅ 는 R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 된다.)

즉, 본 발명은 상기 일반식 (3-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료이다.

일반식 (3-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 광 조사를 계속함으로써 일반식 (3-1) 로 나타내는 구조를 유지할 수 있다. 또 본 발명의 포토크로믹 재료는 차광 상태로 방치함으로써, 열 에너지 변화에 의해 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체로 변화시키는 것이 가능해져, 투과율을 저하시켜 발색체로 하는 것이 가능해진다. 또한, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체를 차광 상태로 방치하면, 열 에너지 변화에 의해 이성체 (Ⅱ) 로 변화되는 것이 가능해진다. 단, 일반식 (3-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료 중 일반식 (3-1) 에 있어서, R₄ 가 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고, 또한 R₅ 가, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고 있는 포토크로믹 재료는 통상적으로 차광 상태로 함으로써 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체가 될 수 있지만, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체를 다시 차광 상태에서 방치해도 도 1 에 나타낸 이성체 (Ⅱ) 는 되지 않는다 (도 3 참조).

본 발명이 제공하는 포토크로믹 재료에 의하면, 하기 (1), (2) 또는 (3) 의 효과가 얻어진다.

(1) 가시광 조사에 의해 용이하게 발색체에서 소색체로 색조가 변화된다.

(2) 광 조사에 의해 용이하게 투과율을 증가시켜 담황색에서 무색으로 색조를 변화시킬 수 있고, 그 후, 열 에너지에 의해 투과율을 저하시켜 발색체로 변화시키거나, 본 발명의 포토크로믹 재료로 복귀시키거나 하는 것이 가능하다.

(3) 차광함으로써 용이하게 소색체에서 발색체로 색조를 변화시킬 수 있다.

상기의 성질은 포토크로믹 분자가 이용되고 있는 모든 용도에 대한 적용이 고려되는 것이다. 구체적인 용도로서는 광 스위치, 인쇄용 재료, 기록 재료, 홀로그램 재료 등이 있다.

게다가, 본 발명의 포토크로믹 재료는 종래의 포토크로미즘을 나타내는 분자와 완전히 구조가 상이하므로, 포토크로미즘을 이용한 디바이스 개발에 새로운 선택 사항을 제공할 수도 있다.

도 1 은 일반식 (1-1) 또는 (3-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료가 광 조사 또는 차광에 의해 채용할 수 있는 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 는 일반식 (2-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료가 광 조사 또는 차광에 의해 채용할 수 있는 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 일반식 (3-1) 에 있어서 R₄ 가, R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고, 또한 R₅ 가, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고 있는 포토크로믹 재료가 광 조사 또는 차광에 의해 채용할 수 있는 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 는 실시예 1-1 에 관련된 화합물 [1-1] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5 는 실시예 1-2 에 관련된 화합물 [1-2] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 6 은 실시예 1-3 에 관련된 화합물 [1-3] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7 은 실시예 1-4 에 관련된 화합물 [1-4] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 8 은 실시예 1-5 에 관련된 화합물 [1-5] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 9 는 비교예 1-1 에 관련된 화합물 [1-6] 의 통상적인 상태 및 여기 광 조사 중의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10 은 실시예 2-1 에 관련된 화합물 [2-3] 의 통상적인 상태, 여기 광 조사 중, 및, 여기 광 조사 후 차광하에 방치한 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 11 은 실시예 3-1 에 관련된 화합물 [2-1] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 12 는 실시예 3-2 에 관련된 화합물 [3-1] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 13 은 실시예 3-3 에 관련된 화합물 [3-2] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 14 는 실시예 3-4 에 관련된 화합물 [3-3] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 15 는 실시예 3-5 에 관련된 화합물 [3-4] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 16 은 비교예 3-1 에 관련된 화합물 [1-6] 의 광 조사 상태 및 차광 상태의 자외 가시 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

＜제 1 실시형태＞

먼저 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.

본 발명의 포토크로믹 재료의 제 1 실시형태는, 일반식 (1-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₄, R₅의 양 부위에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 스피로 고리 구조를 가진 구조를 얻는 것이다.

R₄, R₅의 양 부위의 부피가 큰 치환기로서는, 할로겐 원자 또는 알킬기를 들 수 있다. 상기 치환기는 알킬기 중 가장 작은 메틸기이어도 된다. 즉, 포토크로믹 재료는 하기 일반식 (1-2) 로 나타내도 된다.

[화학식 4]

혹은, R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고, 또한, R₅ 는, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하는 것이어도 된다. 여기서, 아릴 고리가 벤젠 고리인 것이 바람직하다. 이 경우의 포토크로믹 재료는 하기 일반식 (1-3) 으로 나타낸다.

[화학식 5]

(식 중 R₁ ∼ R₂ 및 R₇ ∼ R₁₄ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)

본 발명의 포토크로믹 재료는, 예를 들어 하기 일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 하기 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 질소 화합물의 존재하에 반응시켜 이미다졸 고리를 포함하는 중간체를 얻은 후에 그 중간체를 산화 반응시킴으로써 얻어진다. 여기서, 일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체 대신에, 2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 유도체를 사용할 수도 있다. 또 2,2'-디포르밀비페닐 유도체에는 2,2'-디포르밀비페닐은 포함되지 않는다. 2,2'-디포르밀비페닐이 포함되면, 본 발명의 포토크로믹 재료를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 또한, 본 발명의 포토크로믹 재료는, 2 개의 포르밀기에 상이한 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키는 것에 의해서도 얻어진다. 본 발명의 포토크로믹 재료의 제조 방법은, 본 발명의 구조체 분자를 얻을 수 있는 것이면 어떠한 합성 루트를 취하고 있어도 되고, 합성 루트에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

[화학식 6]

[화학식 7]

(식 중 Ar₁, Ar₂ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)

[화학식 8]

(식 중 Ar₃Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)

상기 일반식 (1-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 분자의 합성 원료에 사용하는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체는 6,6' 위치에 입체적으로 큰 치환기를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 2,2'-디포르밀비페닐 유도체로서는, 예를 들어 6,6'디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'디에틸-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'디메틸-2,2'-디-n프로필비페닐, 6,6'디메틸-2,2'-디이소프로필비페닐, 6,6'디메틸-2,2'-디-n부틸비페닐, 6,6'디메틸-2,2'-디이소부틸비페닐, 6,6'디메틸-2,2'-디-tert부틸비페닐, 6,6'디트리플루오로메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디하이드록시-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디메톡시-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디아세톡시-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디아미노-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'비스(디메틸아미노)-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디플루오로-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디클로로-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디브로모-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디요오드-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디니트로-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디시아노-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'디메톡시카르보닐-6,6'-디메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 3,3',6,6'-테트라메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4',6,6'-테트라메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 5,5',6,6'-테트라메틸-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'-디클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'-디요오드-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4',6,6'-테트라클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4',6,6'-테트라브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디요오드-2,2'-디포르밀비페닐, 3,3',4,4',5,5'-헥사플루오로-6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 5,5'디메톡시-4,4',6,6'-테트라메틸-2,2'-디포르밀비페닐 등을 예시할 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또, 2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 유도체로서는, 2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디브로모-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 4,4'-디브로모-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디클로로-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디요오드-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디메톡시메틸-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디페닐-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디메톡시카르보닐-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 4,4'-디시아노-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 7,7'-디하이드록시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 7,7'-디메톡시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 7,7'-비스(메타클로로벤질옥시)-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디브로모-3,3'-디메톡시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디메톡시카르보닐-4,4'-디하이드록시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3',6,6'-테트라페닐-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디메틸-7,7'-디하이드록시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디메틸-7,7'-비스(메타클로로벤질옥시)-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3',4,4'-테트라하이드록시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 3,3'-디메톡시-4,4'-디아미노-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6,6'-디메틸-7,7'-디하이드록시-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌, 6-메톡시카르보닐에틸-2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 등을 예시할 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 포토크로믹 재료의 원료에 사용하는 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체는, 예를 들어 2-플루오로벤질, 3-플루오로벤질, 4-플루오로벤질, 2-클로로벤질, 3-클로로벤질, 4-클로로벤질, 2-브로모벤질, 3-브로모벤질, 4-브로모벤질, 2-요오드벤질, 3-요오드벤질, 4-요오드벤질, 2-하이드록시벤질, 3-하이드록시벤질, 4-하이드록시벤질, 2-메톡시벤질, 3-메톡시벤질, 4-메톡시벤질, 2-에톡시벤질, 3-에톡시벤질, 4-에톡시벤질, 2-페녹시벤질, 3-페녹시벤질, 4-페녹시벤질, 2-아세톡시벤질, 3-아세톡시벤질, 4-아세톡시벤질, 2-메틸벤질, 3-메틸벤질, 4-메틸벤질, 2-카르복시벤질, 3-카르복시벤질, 4-카르복시벤질, 2-(메틸카르복시)벤질, 3-(메틸카르복시)벤질, 4-(메틸카르복시)벤질, 2-(페닐카르복시)벤질, 3-(페닐카르복시)벤질, 4-(페닐카르복시)벤질, 2-니트로벤질, 3-니트로벤질, 4-니트로벤질, 2-시아노벤질, 3-시아노벤질, 4-시아노벤질, 2-메틸티오벤질, 3-메틸티오벤질, 4-메틸티오벤질, 2-페닐티오벤질, 3-페닐티오벤질, 4-페닐티오벤질, 2-페닐아세틸레닐벤질, 3-페닐아세틸레닐벤질, 4-페닐아세틸레닐벤질, 2-스티릴벤질, 3-스티릴벤질, 4-스티릴벤질, 2-페닐메틸벤질, 3-페닐메틸벤질, 4-페닐메틸벤질, 2-아미노벤질, 3-아미노벤질, 4-아미노벤질, 2-디메틸아미노벤질, 3-디메틸아미노벤질, 4-디메틸아미노벤질, 2-브로모메틸벤질, 3-브로모메틸벤질, 4-브로모메틸벤질, 2-메톡시메틸벤질, 3-메톡시메틸벤질, 4-메톡시메틸벤질, 2-(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 3-(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 4-(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 2-(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 3-(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 4-(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 2-트리플루오로메틸벤질, 3-트리플루오로메틸벤질, 4-트리플루오로메틸벤질, 3,4-메틸렌디옥시벤질, 3,4-에틸렌디옥시벤질, 3,4-에틸렌디티오벤질, 2,4-디하이드록시벤질, 2,4-디메틸벤질, 2,3-디메틸벤질, 3,4-디메틸벤질, 3,4-디메톡시벤질, 2,4-디메톡시벤질, 2,4-디니트로벤질, 2-메틸-3-니트로벤질, 2-메톡시-3-니트로벤질, 2-클로로-4-메톡시벤질, 3-클로로-4-아미노벤질, 2,3-디클로로벤질, 3,4-디클로로벤질, 2-디플루오로메틸-3-메틸벤질, 3-플루오로-4-브로모벤질, 3,5-디메톡시벤질, 3,5-디플루오로벤질, 3,4,5-트리메톡시벤질, 4-(2-옥소-페닐아세틸)나프탈렌-1,8-디카르복실릭애시드안하이드라이드, 1-(9-옥소플루오렌-2-일)-2-페닐에탄디온, 1-(4-니트로페닐)-3-[4-(2-옥소-2-페닐아세틸)페닐]우레아, 에틸-4-메틸-2-｛[4-(2-옥소-2-페닐아세틸)페닐]카르보닐아미노｝-1,3-티아졸-5-카르복시레이트, N-(2-메톡시-5-메틸페닐)[4-(2-옥소-2-페닐아세틸)페닐]카르복시아미드, N-(2-메톡시에틸)[4-(2-옥소-2-페닐아세틸)페닐]카르복시아미드, 4-클로로-2-메틸페닐-4-(2-옥소-2-페닐아세틸)벤조에이트, 1-페닐-2-(2-나프틸)에탄디온, 1-페닐-2-(1-나프틸)에탄디온, 1-페닐-2-[4-(4-니트로페녹시)페닐]에탄디온, 카르바모일메틸-4-(2-옥소-2-페닐아세틸)벤조에이트, 1-아세나프텐-5-일-2-페닐에탄디온, 2,3,4,5,6-펜타클로로벤질, 벤질, 2,2'-디플루오로벤질, 3,3'-디플루오로벤질, 4,4'-디플루오로벤질, 2,2'-디클로로벤질, 3,3'-디클로로벤질, 4,4'-디클로로벤질, 2,2'-디브로모벤질, 3,3'-디브로모벤질, 4,4'-디브로모벤질, 2,2'-디요오드벤질, 3,3'-디요오드벤질, 4,4'-디요오드벤질, 2,2'-디하이드록시벤질, 3,3'-디하이드록시벤질, 4,4'-디하이드록시벤질, 2,2'-디메톡시벤질, 3,3'-디메톡시벤질, 4,4'-디메톡시벤질, 2,2'-디에톡시벤질, 3,3'-디에톡시벤질, 4,4'-디에톡시벤질, 2,2'-디페녹시벤질, 3,3'-디페녹시벤질, 4,4'-디페녹시벤질, 2,2'-디아세톡시벤질, 3,3'-디아세톡시벤질, 4,4'-디아세톡시벤질, 2,2'-디메틸벤질, 3,3'-디메틸벤질, 4,4'-디메틸벤질, 2,2'-디카르복시벤질, 3,3'-디카르복시벤질, 4,4'-디카르복시벤질, 2,2'-비스(메틸카르복시)벤질, 3,3'-비스(메틸카르복시)벤질, 4,4'-비스(메틸카르복시)벤질, 2,2'-비스(페닐카르복시)벤질, 3,3'-비스(페닐카르복시)벤질, 4,4'-비스(페닐카르복시)벤질, 2,2'-디니트로벤질, 3,3'-디니트로벤질, 4,4'-디니트로벤질, 2,2'-디시아노벤질, 3,3'-디시아노벤질, 4,4'-디시아노벤질, 2,2'-디메틸티오벤질, 3,3'-디메틸티오벤질, 4,4'-디메틸티오벤질, 2,2'-디페닐티오벤질, 3,3'-디페닐티오벤질, 4,4'-디페닐티오벤질, 2,2'-디페닐아세틸레닐벤질, 3,3'-디페닐아세틸레닐벤질, 4,4'-디페닐아세틸레닐벤질, 2,2'-디스티릴벤질, 3,3'-디스티릴벤질, 4,4'-디스티릴벤질, 2,2'-디페닐메틸벤질, 3,3'-디페닐메틸벤질, 4,4'-디페닐메틸벤질, 2,2'-디아미노벤질, 3,3'-디아미노벤질, 4,4'-디아미노벤질, 2,2'-비스(디메틸아미노)벤질, 3,3'-비스(디메틸아미노)벤질, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤질, 2,2'-디브로모메틸벤질, 3,3'-디브로모메틸벤질, 4,4'-디브로모메틸벤질, 2,2'-디메톡시메틸벤질, 3,3'-디메톡시메틸벤질, 4,4'-디메톡시메틸벤질, 2,2'-비스(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 3,3'-비스(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 4,4'-비스(N-메틸아미노카르보닐)벤질, 2,2'-비스(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 3,3'-비스(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 4,4'-비스(N-페닐아미노카르보닐)벤질, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤질, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)벤질, 4,4'-비스(트리플루오로메틸)벤질, 3,4,3',4'-디메틸렌디옥시벤질, 3,4,3',4'-디에틸렌디옥시벤질, 3,4,3',4'-디에틸렌디티오벤질, 2,2',4,4'-테트라메틸벤질, 3,3',4,4'-테트라메톡시벤질, 2,2',4,4'-테트라메톡시벤질, 2,2',4,4'-테트라니트로벤질, 2,2'-디메틸-3,3'-디니트로벤질, 2,2'-디메톡시-3,3'-디니트로벤질, 2,2'-디클로로-4,4'-디메톡시벤질, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노벤질, 2,2',3,3'-테트라클로로벤질, 3,3',4,4'-테트라클로로벤질, 2,2'-비스(디플루오로메틸)-3,3'-디메틸벤질, 3,3'-디플루오로-4,4'-디브로모벤질, 3,3',5,5'-테트라메톡시벤질, 3,3',5,5'-테트라플루오로벤질, 3,3',4,4',5,5'-헥사메톡시벤질, 4,4'-비스(3-메틸-3-하이드록시-1-부티닐)벤질, 4,4'-디페닐벤질, 4,4'-비스(N-모르폴리닐)벤질, 1,2-비스(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-피리도[3,2,1-ij]퀴놀린-9-일)에탄디온, 3,3'-디니트로-4,4'-디클로로벤질, 3,3'-디니트로-4,4'-디메톡시벤질, 3,3'-디니트로-4,4'-디브로모벤질, 4-메틸-4'-클로로벤질, 2-클로로-3',4'-디메톡시벤질, 2,4'-디브로모벤질, 2,3,4,5,6-펜타클로로-2',3',4',5',6'펜타플루오로벤질 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.

일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키기 위한 온도는, 촉매의 유무 및 사용하는 촉매에 따라 상이하므로 일괄적으로는 말할 수 없지만, 예를 들어 촉매를 사용하지 않고 용매로서 아세트산을 사용하는 경우, 반응 온도는 통상적으로 80 ∼ 120 ℃ 이며, 바람직하게는 100 ∼ 120 ℃ 이다. 또 촉매로서 예를 들어 ZrCl₄나 요오드를 사용한 경우, 반응 온도는 촉매의 존재하 20 ℃ ∼ 75 ℃ 로 할 수 있다.

반응 시간도 촉매의 유무 및 사용하는 촉매에 따라 상이하므로 일괄적으로는 말할 수 없지만, 예를 들어 촉매를 사용하지 않고 용매로서 아세트산을 사용하는 경우, 반응 온도는 4 ∼ 32 시간이며, 바람직하게는 12 ∼ 24 시간이다. 또, 촉매로서 예를 들어 ZrCl₄ 나 요오드를 사용한 경우에는, 반응 시간은 촉매 존재하 1 ∼ 10 시간으로 할 수 있다.

상기 질소 화합물로서는, 예를 들어 아세트산암모늄 및 암모니아 등을 들 수 있는데, 그 중에서도 가열시에 휘발되기 어렵다는 이유에서, 아세트산암모늄이 바람직하다.

상기 반응의 용매로서는, 원료를 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용 가능하다. 이와 같은 용매로서는, 예를 들어 아세트산, 아세토니트릴과 같은 극성 용매가 바람직하다.

중간체의 산화 반응은, 예를 들어 중간체를 용매 중에 용해시켜 용액을 조제하고, 이 용액에 산화제를 첨가함으로써 실시할 수 있다.

용매는 중간체를 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용 가능하다. 이와 같은 용매로서는, 예를 들어 벤젠, 염화메틸렌 등을 사용할 수 있다.

산화제는 중간체를 산화하여 일반식 (1-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료를 얻을 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용 가능하다. 이와 같은 산화제로서는, 예를 들어 페리시안화칼륨, 산화납을 들 수 있는데, 그 중에서도 페리시안화칼륨이 바람직하다. 이것은, 페리시안화칼륨의 반응성이 보다 높기 때문이다.

또한, 상기 용액에는 산화제 외에 추가로 염기를 첨가한다. 이와 같은 염기로서는, 예를 들어 수산화칼륨 등을 사용할 수 있다.

산화 반응은 불활성 가스 분위기하, 차광 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 불활성 가스 분위기로 하는 것은 산소와의 반응 억제를 위해서다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소를 사용하는 것이 가능하다. 차광 조건하에서 산화 반응을 실시하는 것이 바람직한 것은, 얻어지는 포토크로믹 재료가 광에 의해 발색체에서 무색체로 변화되는 것을 방지하기 위함이다.

＜제 2 실시형태＞

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.

본 발명의 포토크로믹 재료의 제 2 실시형태는, 일반식 (2-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₂₄, R₂₅의 양 부위에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 스피로 고리 구조를 가진 구조를 얻는 것이다.

R₂₄, R₂₅의 양 부위의 부피가 큰 치환기로서는, 알킬기 또는 치환기를 가진 알킬기를 들 수 있다. 여기서, 치환기에는, 예를 들어 할로겐 원자, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기 또는 알킬아미노기를 들 수 있다. R₄, R₅의 양 부위의 부피가 큰 치환기는 알킬기 중 가장 작은 메틸기이어도 된다. 즉, 포토크로믹 재료는 하기 일반식 (2-2) 로 나타내는 것이어도 된다.

[화학식 9]

본 발명의 포토크로믹 재료는, 예를 들어 하기 일반식 (2-3) 으로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 상기 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 질소 화합물의 존재하에 반응시켜 이미다졸 고리를 포함하는 중간체를 얻은 후에 그 중간체를 산화 반응시켜 도 2 에 나타낸 이성체 (Ⅱ-2) 를 제조하고, 이 이성체 (Ⅱ-2) 를 차광하에서 방치함으로써 얻어진다. 또 2,2'-디포르밀비페닐 유도체에는 2,2'-디포르밀비페닐은 포함되지 않는다. 2,2'-디포르밀비페닐이 포함되면, 본 발명의 포토크로믹 재료를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 또한, 본 발명의 포토크로믹 재료는, 2 개의 포르밀기에 상이한 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키는 것에 의해서도 얻어진다. 본 발명의 포토크로믹 재료의 제조 방법은, 본 발명의 구조체 분자를 얻을 수 있는 것이면 어떠한 합성 루트를 취하고 있어도 되고, 합성 루트에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

[화학식 10]

상기 일반식 (2-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료의 합성 원료에 사용하는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체는 6,6' 위치에 입체적으로 큰 치환기를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 2,2'-디포르밀비페닐 유도체로서는, 6,6'-디클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 6,6'-디요오드-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4',6,6'-테트라클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4',6,6'-테트라브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디클로로-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐, 4,4'-디플루오로-6,6'-디요오드-2,2'-디포르밀비페닐, 및, 3,3',4,4',5,5'-헥사플루오로-6,6'-디브로모-2,2'-디포르밀비페닐을 제외하고, 제 1 실시형태와 동일한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 포토크로믹 재료의 원료에 사용하는 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체로서는 제 1 실시형태에서 든 것 외에, 예를 들어 1,2-비스(2-나프틸)에탄디온, 1,2-비스(1-나프틸)에탄디온, 1,2-비스｛2-(6-메톡시나프틸)｝에탄디온을 사용할 수 있다.

일반식 (2-3) 으로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 상기 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키기 위한 온도는, 제 1 실시형태와 동일하다.

반응 시간, 질소 화합물, 상기 반응 용매, 상기 중간체의 산화 반응, 및, 상기 중간체의 산화 반응에 사용되는 용매에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다.

산화제는, 중간체를 산화하여 이성체 (Ⅱ-2) 를 얻을 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용 가능하다. 이와 같은 산화제로서는, 예를 들어 페리시안화칼륨, 산화납을 들 수 있는데, 그 중에서도 페리시안화칼륨이 바람직하다. 이것은, 페리시안화칼륨의 반응성이 보다 높기 때문이다.

산화 반응은 불활성 가스 분위기하, 차광 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 불활성 가스 분위기로 하는 것은 산소와의 반응 억제를 위해서다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소를 사용하는 것이 가능하다. 차광 조건하에서 산화 반응을 실시하는 것이 바람직한 것은, 광 이성화 반응을 방지하기 위함이다.

이성체 (Ⅱ-2) 는 차광하에서 방치하면, 일반식 (2-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료로 변화된다. 이 때문에, 본 발명의 포토크로믹 재료를 얻기 위해서는, 이 이성체 (Ⅱ-2) 를 차광하에서 방치하면 된다. 또한, 도 2 에 나타낸 3 종류의 화합물은 열 이성화 반응을 일으키기 때문에, 일반식 (2-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는, 광 조사에 의해 반드시 이성체 (Ⅱ-2) 만으로 된다고는 할 수 없고, 이성체 (I-2) 및 일반식 (2-1) 이 혼합된 상태로도 될 수 있다.

상기 이성체 (Ⅱ-2) 의 차광하에서의 온도는 통상적으로 10 ∼ 50 ℃ 이며, 바람직하게는 25 ∼ 40 ℃ 이다.

상기 이성체 (Ⅱ-2) 의 차광하에서의 방치 시간은 통상적으로 50 ∼ 100 시간이며, 바람직하게는 70 ∼ 80 시간이다.

＜제 3 실시형태＞

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.

일반식 (3-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료의 제 3 실시형태는, 일반식 (3-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₄, R₅의 양 부위에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써 스피로 고리 구조를 가진 구조를 얻는 것이다.

R₄, R₅의 양 부위의 부피가 큰 치환기로서는, 할로겐 원자 또는 알킬기를 들 수 있다. 이 경우, 일반식 (3-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는, 광 조사를 계속함으로써 일반식 (3-1) 로 나타내는 구조를 유지할 수 있고, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 차광 상태로 함으로써, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체로도 이성체 (Ⅱ) 로도 변화되는 것이 가능해진다. 통상적으로, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체는 발색체로, 투과율이 낮다. 또, 이성체 (Ⅱ) 도 발색체이지만, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체와는 투과율이 상이하다. 일반식 (3-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는 소색체이며, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체 및 이성체 (Ⅱ) 와는 투과율이 상이하다. 따라서, 포토크로믹 재료의 색조를 2 단계로 조정하는 것이 가능하다.

상기 치환기는 알킬기 중 가장 작은 메틸기이어도 된다. 즉, 포토크로믹 재료는, 하기 일반식 (3-2) 로 나타내는 것이어도 된다.

[화학식 11]

일반식 (3-1) 에 있어서, R₄ 는, R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하고, 또한, R₅ 는, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성하는 것이어도 된다. 여기서, 아릴 고리가 벤젠 고리인 것이 바람직하다. 이 경우의 포토크로믹 재료는 하기 일반식 (3-3) 으로 나타낸다. 하기 일반식 (3-3) 으로 나타내는 포토크로믹 재료는 통상적으로, 차광 상태로 함으로써 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체가 될 수 있지만, 또한 차광 상태로 해도, 도 1 에 나타낸 이성체 (Ⅱ) 로는 되지 않는다.

[화학식 12]

본 발명의 포토크로믹 재료는, 예를 들어 상기 일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 상기 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 질소 화합물의 존재하에 반응시켜 이미다졸 고리를 포함하는 중간체를 얻은 후에 그 중간체를 산화 반응시켜, 도 3 에 나타낸 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체를 얻은 후, 이 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체에 가시광을 조사함으로써 얻어진다. 여기서, 일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체 대신에, 2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 유도체를 사용할 수도 있다. 또 2,2'-디포르밀비페닐 유도체에는 2,2'-디포르밀비페닐은 포함되지 않는다. 2,2'-디포르밀비페닐이 포함되면, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체를 얻을 수 없고, 그 결과, 본 발명의 포토크로믹 재료를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 또한, 본 발명의 포토크로믹 재료는, 2 개의 포르밀기에 상이한 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키는 것에 의해서도 얻어진다. 본 발명의 포토크로믹 재료의 제조 방법은, 본 발명의 구조체 분자를 얻을 수 있는 것이면 어떠한 합성 루트를 취하고 있어도 되고, 합성 루트에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

상기 일반식 (3-1) 로 나타내는 본 발명의 포토크로믹 재료의 합성 원료에 사용하는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체는 6,6' 위치에 입체적으로 큰 치환기를 갖는 것이 바람직한 것은 제 1 실시형태와 동일하고, 이와 같은 2,2'-디포르밀비페닐 유도체의 구체예도 제 1 실시형태와 동일하다.

또, 2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 유도체로서는, 제 1 실시형태와 동일한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 포토크로믹 재료의 원료에 사용하는 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체로서는, 제 1 실시형태와 동일한 것을 사용할 수 있다.

일반식 (1-4) 로 나타내는 2,2'-디포르밀비페닐 유도체와 일반식 (1-5) 및 (1-6) 으로 나타내는 디아릴에탄디온 유도체를 반응시키기 위한 온도는 제 1 실시형태와 동일하다.

반응 시간, 상기 질소 화합물, 상기 반응의 용매, 중간체의 산화 반응, 중간체의 산화 반응에 사용하는 용매에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다.

산화제는 중간체를 산화하여 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체를 얻을 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용 가능하다. 이와 같은 산화제로서는, 예를 들어 페리시안화칼륨, 산화납을 들 수 있는데, 그 중에서도 페리시안화칼륨이 바람직하다. 이것은, 페리시안화칼륨의 반응성이 보다 높기 때문이다.

산화 반응은 불활성 가스 분위기하, 차광 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 불활성 가스 분위기로 하는 것은 산소와의 반응 억제를 위해서다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소를 사용하는 것이 가능하다. 차광 조건하에서 산화 반응을 실시하는 것이 바람직한 것은, 얻어지는 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체가 가시광에 의해 발색체에서 소색체로 변화되는 것을 방지하기 위함이다.

일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체에 조사하는 광은, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체의 가시광의 파장역에 있어서의 최대 흡수 파장을 포함하는 파장역의 광이면 된다. 광의 조사 시간은 광의 강도에 따라 다르기도 하지만, 통상적으로는 10 ∼ 600 초이며, 바람직하게는 30 ∼ 300 초이다.

광 조사시의 온도는 바람직하게는 30 ℃ 이하이며, 보다 바람직하게는 0 ℃ 이하이다. 또 광 조사시의 온도가 30 ℃ 이하이면, 30 ℃ 를 초과하는 경우에 비해, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체로부터의 본 발명의 포토크로믹 재료의 생성 효율이 보다 향상된다. 단, 광 조사시의 온도는, 상기 용매의 융점보다 높은 온도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 광 조사는, 상기 용매가 고체로 되지 않는 상태에서 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 도 3 에 나타낸 2 종류의 화합물은 열 이성화 반응을 일으키기 때문에, 일반식 (3-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는, 반드시 그것 단독으로 존재한다고는 할 수 없고, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체와 일반식 (3-1) 이 혼합된 상태로도 될 수 있다. 구체적으로는, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체에 광을 조사하면, 일반식 (3-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료가 생성되는데, 이 포토크로믹 재료는 광 조사시의 구조, 즉 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체로의 복귀 반응이 열적인 반응으로 진행되기 때문에, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체와 일반식 (3-1) 이 혼합된 상태로도 될 수 있다. 마찬가지로, 도 1 에 나타낸 3 종류의 화합물은 열 이성화 반응을 일으키기 때문에, 일반식 (3-1) 로 나타내는 포토크로믹 재료는, 반드시 그것 단독으로 존재한다고는 할 수 없고, 일반식 (1-1) 로 나타내는 이성체와 이성체 (Ⅱ) 와 일반식 (3-1) 이 혼합된 상태로도 될 수 있다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시예에 의해 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

먼저 본 발명의 제 1 실시형태에 대응하는 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

이하의 합성예 1-1 ∼ 1-6, 2-1, 및 3-1 ∼ 3-5 에서 사용하는 벤질, 4,4'-디메톡시벤질, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤질, 4,4'-디브로모벤질, 아세트산암모늄, 아세트산, 페리시안화칼륨, 수산화칼륨으로서는 시판되는 시약 (토쿄 화성 공업 주식회사 제조) 을 사용했다. 또, NMR 에 의한 측정은 특별한 기술이 없는 한 25 ℃ 에서 실시했다.

＜합성예 1-1＞

6,6'디메틸-2,2'-디포르밀비페닐 100 ㎎ 과 4,4'-디메톡시벤질 270 ㎎ 과 아세트산암모늄 960 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 16 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-I) 을 273 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-I) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 13]

상기의 중간체 (1-I) 120 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 4.1 g 과 수산화칼륨 1.8 g 을 30 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물을 102 ㎎, 화합물 [1-1] 로서 24 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-1] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석은 혼합물에 대해 실시한 것이며, 화합물 [1-1] 단품의 NMR 의 분석 결과는 얻어지지 않았지만, 메톡시기와 메틸기의 특징적인 피크와 역포토크로믹 특성을 나타내는 점에서 혼합물 중에 하기 구조식으로 나타내는 화합물 [1-1] 이 포함되어 있는 것은 분명하다고 생각된다.

[화학식 14]

＜합성예 1-2＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-디메톡시벤질 183 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 14 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-Ⅱ) 를 158 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-Ⅱ) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 15]

상기의 중간체 (1-Ⅱ) 84 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.5 g 과 수산화칼륨 1.1 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-2] 를 79 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석과 X 선 결정 구조 해석에 의해 화합물 [1-2] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 16]

＜합성예 1-3＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 벤질 149 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 14 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-Ⅲ) 을 162 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-Ⅲ) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 17]

상기의 중간체 (1-Ⅲ) 87 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.9 g 과 수산화칼륨 1.3 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-3] 을 75 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-3] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 18]

＜합성예 1-4＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-비스(디메틸아미노)벤질 210 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 18 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-IV) 를 114 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-IV) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 19]

상기의 중간체 (1-IV) 80 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.3 g 과 수산화칼륨 1.0 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 에탄올에 용해시켜 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-4] 를 59 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-4] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 20]

＜합성예 1-5＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-디브로모벤질 261 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 18 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-V) 를 249 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-V) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 21]

상기의 중간체 (1-V) 80 ㎎ 을 벤젠 10 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.0 g 과 수산화칼륨 0.90 g 을 15 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 에탄올에 용해시켜 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-5] 를 22 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-5] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 22]

＜합성예 1-6＞

2,2'-디포르밀비페닐 50 ㎎ 과 4,4'-디메톡시벤질 142 ㎎ 과 아세트산암모늄 550 ㎎ 과 아세트산 3.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 24 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 6.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-VI) 을 136 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-VI) 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 23]

상기의 중간체 (1-VI) 89 ㎎ 을 벤젠 35 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 3.2 g 과 수산화칼륨 1.4 g 을 25 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 에탄올에 용해시켜 재결정을 실시했는데 포토크로미즘을 나타내지 않는 화합물 [1-6] 을 86 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석 및 매스 스펙트럼에 의해 화합물 [1-6] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 24]

＜실시예 1-1＞

합성예 1-1 에서 합성한 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물을 이용하여 1.0 × 10^-3M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 가시광 영역에서 가장 투과율 변화가 큰 파장의 투과율을 관측하는 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 발색체와 소색체의 측정을 했다. 결과를 표 1 및 도 4 에 나타낸다. 또한, 도 4 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하고 있지않은 상태) 를 나타낸다. 표 1 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 496 ㎚ 의 투과율은 여기 광 조사에 의해 60 ％ 에서 93 ％ 까지 증가했다.

＜실시예 1-2＞

합성예 1-2 에서 합성한 화합물 [1-2] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 가시광 영역에서 가장 투과율 변화가 큰 파장의 투과율을 관측하는 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 발색체와 소색체의 측정을 했다. 결과를 표 1 및 도 5 에 나타낸다. 또한, 도 5 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 광을 조사하지 않는 통상적인 상태를 나타낸다. 표 1 및 도 5 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 493 ㎚ 의 투과율은 여기 광 조사에 의해 17 ％ 에서 88 ％ 까지 증가했다.

＜실시예 1-3＞

합성예 1-3 에서 합성한 화합물 [1-3] 을 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 가시광 영역에서 가장 투과율 변화가 큰 파장의 투과율을 관측하는 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 발색체와 소색체의 측정을 했다. 결과를 표 1 및 도 6 에 나타낸다. 또한, 도 6 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하지 않는 상태) 를 나타낸다. 표 1 및 도 6 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 475 ㎚ 의 투과율은 여기 광 조사에 의해 16 ％ 에서 73 ％ 까지 증가했다.

＜실시예 1-4＞

합성예 1-4 에서 합성한 화합물 [1-4] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 가시광 영역에서 가장 투과율 변화가 큰 파장의 투과율을 관측하는 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 발색체와 소색체의 측정을 했다. 결과를 표 1 및 도 7 에 나타낸다. 또한, 도 7 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하지 않는 상태) 를 나타낸다. 표 1 및 도 7 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 544 ㎚ 의 투과율은 여기 광 조사에 의해 23 ％ 에서 74 ％ 까지 증가했다.

＜실시예 1-5＞

합성예 1-5 에서 합성한 화합물 [1-5] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 가시광 영역에서 가장 투과율 변화가 큰 파장의 투과율을 관측하는 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 발색체와 소색체의 측정을 했다. 결과를 표 1 및 도 8 에 나타낸다. 또한, 도 8 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하지 않는 상태) 를 나타낸다. 표 1 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 486 ㎚ 의 투과율은 여기 광 조사에 의해 39 ％ 에서 74 ％ 까지 증가했다.

＜비교예 1-1＞

합성예 1-6 에서 합성한 화합물 [1-6] 을 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 제조) 에 의한 여기 광을 조사하고, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 여기 광을 조사하지 않는 상태의 투과율과 여기 광을 조사하고 있는 상태의 투과율을 측정했다. 결과를 표 1 및 도 9 에 나타낸다. 또한, 도 9 에 있어서, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하지 않는 상태) 를 나타낸다. 표 1 및 도 9 에 나타낸 바와 같이, 투과율은 여기 광을 조사해도 93 ％ 에서 변화되지 않았다.

표 1 에 나타낸 결과로부터, 일반식 (1-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₄ 및 R₅ 에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써, 역포토크로미즘 특성이 발현되는 분자가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대응하는 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

＜합성예 2-1＞

6,6'디메틸-2,2'-디포르밀비페닐 100 ㎎ 과 4,4'-디메톡시벤질 270 ㎎ 과 아세트산암모늄 960 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 16 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-I) 을 273 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-I) 의 생성을 확인했다.

[화학식 25]

상기의 중간체 (1-I) 120 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 4.1 g 과 수산화칼륨 1.8 g 을 30 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 화합물 [2-1] 단품을 89 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [2-1] 이 하기 구조식으로 나타내는 것을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 26]

다음으로, 상기와 같이 하여 얻어진 화합물 [2-1] 30 ㎎ 을 중 클로로포름 5 ㎖ 에 용해시켜 차광하 25 ℃ 의 조건에서 3 일간 방치함으로써, 하기 화합물 [2-3] 단품을 30 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [2-3] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 27]

또한, 화합물 [2-1] 30 ㎎ 을 중 클로로포름 5 ㎖ 에 용해시켜 차광하 25 ℃ 의 조건에서 1 일간 방치함으로써, 화합물 [2-1] 과 하기 화합물 [1-1] 과 화합물 [2-3] 의 혼합물이 얻어졌다. 이들의 존재비는 몰비로, 화합물 [2-1] ： 화합물 [1-1] ： 화합물 [2-3] = 10 ： 15 ： 75 였다. 화합물 [1-1] 은, 혼합물의 NMR 분석으로부터 메톡시기와 메틸기의 특징적인 피크를 가지며, UV 스펙트럼 분석으로부터 화합물 [1-1] 은 496 ㎚ 에 특징적인 흡수대를 갖는 점에서 하기 구조식으로 나타내는 구조인 것은 분명하다고 생각된다.

[화학식 28]

＜실시예 2-1＞

합성예 2-1 에서 합성한 화합물 [2-3] 을 이용하여 1.0 × 10^-3 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 벤젠 용액에 대해 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 투과율을 측정했다. 결과를 도 10 에 나타낸다. 또 상기 벤젠 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 (주) 제조) 에 의한 자외 가시광을 여기 광으로서 조사하고, 이 상태에서 벤젠 용액에 대해 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 투과율을 측정했다. 결과를 도 10 에 나타낸다. 또 상기 벤젠 용액에 UV 스폿 광원 L8333 (하마마츠 포토닉스 (주)) 에 의한 자외 가시광을 여기 광으로서 조사한 후, 차광하 25 ℃ 에서 1 일간 방치하고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 투과율을 측정했다. 결과를 도 10 에 나타낸다. 또한, 도 10 에 있어서, 파선은 통상적인 상태 (여기 광을 조사하지 않는 상태) 를 나타내고, 실선은 여기 광을 조사하고 있는 상태를 나타내고, 일점 쇄선은 여기 광을 조사 후, 차광하 25 ℃ 에서 1 일간 방치한 상태를 나타낸다. 도 10 에 나타낸 바와 같이, 발색체인 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물의 최대 흡수 파장 496 ㎚ 에서의 화합물 [2-3] 의 투과율은 여기 광의 조사 후, 차광하에서 방치함으로써, 87 ％ 에서 60 ％ 까지 저하되었다. 이 점에서, 화합물 [2-3] 은 여기 광의 조사 후, 차광하에서 방치함으로써, 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물로 변화되고 있는 것을 알 수 있었다. 또 마찬가지로 화합물 [2-3] 의 496 ㎚ 에서의 투과율은, 여기 광의 조사에 의해 87 ％ 에서 91 ％ 까지 증가하였다. 이 점에서, 화합물 [2-3] 은 여기 광의 조사에 의해 화합물 [2-1] 로 변화되고 있는 것을 알 수 있었다.

실시예 2-1 및 비교예 1-1 에 나타낸 결과로부터, 일반식 (1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₄ 및 R₅ 에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써, 포토크로미즘이 발현되는 분자가 얻어지는 것이 확인되었다.

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대응하는 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

＜합성예 3-1＞

[화학식 29]

상기의 중간체 (1-I) 120 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 4.1 g 과 수산화칼륨 1.8 g 을 30 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물을 102 ㎎, 화합물 [1-1] 로서 24 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-1] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석은 혼합물에 대해 실시한 것으로, 화합물 [1-1] 단품의 NMR 의 분석 결과는 얻어지지 않았지만, 메톡시기와 메틸기의 특징적인 피크와 UV 스펙트럼에 있어서 496 ㎚ 에 특징적인 흡수대를 나타내는 점에서 혼합물 중의 화합물 [1-1] 이 하기 구조식으로 나타내는 것은 분명하다고 생각된다.

[화학식 30]

계속해서, 화합물 [1-1] 에 대해, 중 클로로포름에 용해하여 가시광을 25 ℃ 에서 300 초간 조사했다. 그 후, NMR 의 분석에 의해 화합물 [2-1] 의 생성을 확인했다.

[화학식 31]

＜합성예 3-2＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-디메톡시벤질 183 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 14 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-Ⅱ) 를 158 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-Ⅱ) 의 생성을 확인했다.

[화학식 32]

상기의 중간체 (1-Ⅱ) 84 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.5 g 과 수산화칼륨 1.1 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 화합물 [1-2] 를 79 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석과 X 선 결정 구조 해석에 의해 화합물 [1-2] 의 생성을 확인했다.

[화학식 33]

계속해서, 화합물 [1-2] 에 대해, 중 클로로포름에 용해하여 가시광을 -78 ℃ 에서 300 초간 조사했다. 그 후, -50 ℃ 로 냉각시킨 조건의 NMR 의 분석에 의해 화합물 [3-1] 의 생성을 확인했다. 또한, NMR 의 분석 결과는 하기와 같다.

[화학식 34]

＜합성예 3-3＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 벤질 149 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 14 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-Ⅲ) 을 162 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-Ⅲ) 의 생성을 확인했다.

[화학식 35]

상기의 중간체 (1-Ⅲ) 87 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.9 g 과 수산화칼륨 1.3 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 재결정을 실시하고, 화합물 [1-3] 을 75 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-3] 의 생성을 확인했다.

[화학식 36]

＜합성예 3-4＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-비스(디메틸아미노)벤질 210 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 18 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-IV) 를 114 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-IV) 의 생성을 확인했다.

[화학식 37]

상기의 중간체 (1-IV) 80 ㎎ 을 벤젠 25 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.3 g 과 수산화칼륨 1.0 g 을 20 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 에탄올에 용해시켜 재결정을 실시하고, 화합물 [1-4] 를 59 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-4] 의 생성을 확인했다.

[화학식 38]

＜합성예 3-5＞

2,2'-디포르밀-1,1'-비나프탈렌 100 ㎎ 과 4,4'-디브로모벤질 261 ㎎ 과 아세트산암모늄 750 ㎎ 과 아세트산 4.0 ㎖ 를 혼합하고, 110 ℃ 의 오일 배스에서 18 시간 가열 교반을 실시하여 반응시킨 후에 28 ％ 암모니아수 8.0 ㎖ 를 첨가하여 고체를 석출시키면서 중화하고, 고체를 물 세정 후에 여과하여 진공 건조기로 건조시켰다. 건조시킨 고체를 실리카겔 칼럼으로 분리 정제한 후에 용매를 농축하여 중간체 (1-V) 를 249 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 중간체 (1-V) 의 생성을 확인했다.

[화학식 39]

상기의 중간체 (1-V) 80 ㎎ 을 벤젠 10 ㎖ 에 용해시켜, 페리시안화칼륨 2.0 g 과 수산화칼륨 0.90 g 을 15 ㎖ 의 물에 용해시킨 용액을 질소하, 차광 조건에서 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하여 반응시킨 후에 수층을 분리하여 벤젠으로 추출하고, 용매를 농축하여 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 에탄올에 용해시켜 재결정을 실시하고, 역포토크로믹 분자로 이루어지는 화합물 [1-5] 를 22 ㎎ 얻었다. NMR 의 분석에 의해 화합물 [1-5] 의 생성을 확인했다.

[화학식 40]

＜실시예 3-1＞

합성예 3-1 에서 합성한 화합물 [1-1] 을 포함하는 혼합물을 이용하여 1.0 × 10^-3 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다.

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 화합물 [2-1] (소색체) 의 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 11 에 나타낸다. 또한, 도 11 에 있어서, 실선은 화합물 [2-1] 의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

계속해서, 상기 화합물 [2-1] 을 포함하는 벤젠 용액에 대해 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 1 일간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 11 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 11 에서 파선으로 나타냈다. 상기 벤젠 용액은, NMR 분석으로부터 메톡시기와 메틸기의 특징적인 피크를 가지며, UV 스펙트럼 분석으로부터 496 ㎚ 에 특징적인 흡수대를 가지고 있었다. 이 점에서, 상기 벤젠 용액이 화합물 [1-1] 을 포함하는 것은 분명하다고 생각된다.

표 2 및 도 11 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 496 ㎚ 에 있어서의 소색체의 투과율은 차광 상태로 방치함으로써, 93 ％ 에서 60 ％ 까지 저하되는 것을 알 수 있었다.

＜실시예 3-2＞

합성예 3-2 에서 합성한 화합물 [1-2] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다.

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 화합물 [3-1] (소색체) 의 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 12 에 나타낸다. 또한, 도 12 에 있어서, 실선은 화합물 [3-1] 의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

계속해서, 상기 화합물 [3-1] 을 포함하는 벤젠 용액에 대해, 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 10 분간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 12 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 12 에서 파선으로 나타냈다.

표 2 및 도 12 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 493 ㎚ 에서의 화합물 [3-1] (소색체) 의 투과율은 88 ％ 에서 17 ％ 까지 저하되고 있는 것을 알 수 있었다. 또, 도 12 에 있어서 파선으로 나타낸 스펙트럼은, 화합물 [1-2] 의 스펙트럼과 동일했다. 이 점에서, 화합물 [3-1] 은 차광하에서 방치함으로써, 화합물 [1-2] 로 변화되는 것을 알 수 있었다.

＜실시예 3-3＞

합성예 3-3 에서 합성한 화합물 [1-3] 을 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다. 이 때, 실시예 3-2 와 동일한 UV 스펙트럼 변화가 보여진 점에서 하기 화합물 [3-2] 의 생성이 확인되었다.

[화학식 41]

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 화합물 [3-2] (소색체) 의 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 13 에 나타낸다. 또한, 도 13 에 있어서, 실선은 화합물 [3-2] 의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

계속해서, 상기 화합물 [3-2] 를 포함하는 벤젠 용액에 대해 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 10 분간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 13 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 13 에서 파선으로 나타냈다.

표 2 및 도 13 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 475 ㎚ 에서의 화합물 [3-2] (소색체) 의 투과율은 차광하에서 방치함으로써, 73 ％ 에서 16 ％ 까지 저하되고 있는 것을 알 수 있었다. 또, 도 13 에 있어서 파선으로 나타낸 스펙트럼은 화합물 [1-3] 의 스펙트럼과 동일했다. 이 점에서, 화합물 [3-2] 는 차광하에서 방치함으로써, 화합물 [1-3] 으로 변화되는 것을 알 수 있었다.

＜실시예 3-4＞

합성예 3-4 에서 합성한 화합물 [1-4] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다. 이 때, 합성예 3-2 와 동일한 UV 스펙트럼 변화가 보여진 점에서 하기 화합물 [3-3] 의 생성이 확인되었다.

[화학식 42]

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 화합물 [3-3] (소색체) 의 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 14 에 나타낸다. 또한, 도 14 에 있어서, 실선은 화합물 [3-3] 의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

계속해서, 상기 화합물 [3-3] 을 포함하는 벤젠 용액에 대해 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 10 분간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 14 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 14 에서 파선으로 나타냈다.

표 2 및 도 14 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 544 ㎚ 에 있어서의 화합물 [3-3] (소색체) 의 투과율은 차광하에서 방치함으로써, 74 ％ 에서 23 ％ 까지 저하되고 있는 것을 알 수 있었다. 또, 도 14 에 있어서 파선으로 나타낸 스펙트럼은 화합물 [1-4] 의 스펙트럼과 동일했다. 이 점에서, 화합물 [3-3] 은 차광하에서 방치함으로써, 화합물 [1-4] 로 변화되는 것을 알 수 있었다.

＜실시예 3-5＞

합성예 3-5 에서 합성한 화합물 [1-5] 를 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다. 이 때, 합성예 3-2 와 동일한 UV 스펙트럼 변화가 보여진 점에서 하기 화합물 [3-4] 의 생성이 확인되었다.

[화학식 43]

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 화합물 [3-4] (소색체) 의 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 15 에 나타낸다. 또한, 도 15 에 있어서, 실선은 화합물 [3-4] 의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

계속해서, 상기 화합물 [3-4] 를 포함하는 벤젠 용액에 대해 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 10 분간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 15 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 15 에서 파선으로 나타냈다.

표 2 및 도 15 에 나타낸 바와 같이, 발색체의 최대 흡수 파장 486 ㎚ 에 있어서의 소색체의 투과율은 차광하에서 방치함으로써, 74 ％ 에서 39 ％ 까지 저하되고 있는 것을 알 수 있었다. 또, 도 15 에서 파선으로 나타낸 스펙트럼은, 화합물 [1-5] 의 스펙트럼과 동일했다. 이 점에서, 화합물 [3-4] 는 차광하에서 방치함으로써, 화합물 [1-5] 로 변화되는 것을 알 수 있었다.

＜비교예 3-1＞

합성예 1-6 에서 합성한 화합물 [1-6] 을 이용하여 2.0 × 10^-4 M 의 벤젠 용액을 조제했다. 이 벤젠 용액을 4 면 석영 셀에 넣어 가시광을 25 ℃ 에서 30 초간 조사했다.

그리고, 가시광을 계속 조사한 채로, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 상기 벤젠 용액에 대해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 16 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 16 에서 실선으로 나타냈다.

계속해서, 상기 화합물 [1-6] 을 포함하는 벤젠 용액에 대해 광 조사를 정지하고, 차광하 25 ℃ 에서 10 분간 방치했다. 그리고, 그 상태의 벤젠 용액에 대해, 자외 가시 흡수 스펙트럼 분석에 의해 스펙트럼을 측정했다. 결과를 표 2 및 도 16 에 나타낸다. 또한, 결과는 도 16 에서 파선으로 나타냈다.

표 2 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 500 ㎚ 에 있어서의 소색체의 투과율은, 차광하에서 방치해도 93 ％ 로부터 변화되지 않는 것을 알 수 있었다. 이 점에서, 화합물 [1-6] 은 차광하에서 방치해도 전혀 변화되지 않는 것을 알 수 있었다.

표 2 에 나타낸 결과로부터, 일반식 (3-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물의 R₄ 및 R₅ 에 입체적으로 부피가 큰 치환기를 도입함으로써, 포토크로미즘 특성이 발현되는 분자가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 포토크로믹 재료는, 하기 (1), (2) 또는 (3) 의 포토크로믹 특성을 나타낸다.

(1) 적색으로부터 보라색을 띠고 있고, 가시광에 감수성을 가지며 그 광을 흡수하여 투과율을 크게 올리는 포토크로믹 특성

(2) 광을 흡수하여 투과율을 크게 내리는 포토크로믹 특성

(3) 차광하에서 방치함으로써, 투과율을 크게 내리는 포토크로믹 특성

상기 (1) ∼ (3) 의 특성을 이용하여, 지금까지 응용이 제안되어 온 광 스위치, 인쇄용 재료, 기록 재료 등의 분야에서 이용할 수 있다. 예를 들어, 광 메모리 소자의 마스크층 재료로서 이용하면, 재생 신호를 열화시키지 않고 고밀도 기록된 비트로부터 양호한 재생 신호를 얻는 것이 가능해진다. 게다가, 본 발명의 포토크로믹 재료는 종래의 포토크로미즘을 나타내는 분자와 완전히 구조가 상이하므로, 포토크로미즘을 이용한 디바이스 개발에 새로운 선택 사항을 제공한다.

Claims

하기 일반식 (1-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 1]

(식 중 R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 되고, R₅ 는 R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 된다.)
상기 일반식 (1-1) 중, R₄ 및 R₅ 가 메틸기인 제 1 항에 기재된 포토크로믹 재료로서, 하기 일반식 (1-2) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 2]

(식 중 R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)
상기 일반식 (1-1) 중, R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 벤젠 고리를 형성하고, R₅ 는 R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 벤젠 고리를 형성하는 제 1 항에 기재된 포토크로믹 재료로서, 하기 일반식 (1-3) 으로 나타내는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 3]

(식 중 R₁ ∼ R₂ 및 R₇ ∼ R₁₄ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)
하기 일반식 (2-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 4]

(식 중, R₂₄ 및 R₂₅ 는 각각 독립적으로 알킬기 또는 치환기를 가진 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)
상기 일반식 (2-1) 중, R₂₄ 및 R₂₅ 가 메틸기인 제 4 항에 기재된 포토크로믹 재료로서, 하기 일반식 (2-2) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 5]

(식 중 R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)
하기 일반식 (3-1) 로 나타내는 비이미다졸 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 6]

(식 중, R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 할로겐 원자 또는 알킬기를 나타내고, R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다. R₄ 는 R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 되고, R₅ 는 R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 아릴 고리를 형성해도 된다.)
상기 일반식 (3-1) 중, R₄ 및 R₅ 가 메틸기인 제 1 항에 기재된 포토크로믹 재료로서, 하기 일반식 (3-2) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 7]

(식 중 R₁ ∼ R₃ 및 R₆ ∼ R₈ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)
상기 일반식 (3-1) 중 R₄ 는, R₃ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 벤젠 고리를 형성하고, R₅ 는, R₆ 과 함께 축합된 치환 또는 비치환의 벤젠 고리를 형성하는 제 1 항에 기재된 포토크로믹 재료로서, 하기 일반식 (3-3) 으로 나타내는 것을 특징으로 하는 포토크로믹 재료.
[화학식 8]

(식 중 R₁ ∼ R₂ 및 R₇ ∼ R₁₄ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 플루오로알킬기, 하이드록실기, 알콕실기, 아미노기, 알킬아미노기, 카르보닐기, 알킬카르보닐기, 니트로기, 시아노기 또는 아릴기를 나타낸다. Ar₁ ∼ Ar₄ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 아릴기를 나타낸다.)