KR20130114197A - 광변색성 화합물, 조성물 및 제품 - Google Patents

광변색성 화합물, 조성물 및 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I로 나타내는 화합물을 제공한다:
화학식 I
Figure pct00026

상기 식에서,
치환기 R16, R17 및 R17'는 각각 독립적으로 0.05 내지 0.85의 하메트 σp 값을 갖는 전자 유인기로부터 선택되나, 단 R16 및 R17 중 하나는 수소이다.

Description

광변색성 화합물, 조성물 및 제품{PHOTOCHROMIC COMPOUNDS, COMPOSITIONS AND ARTICLES}
본 출원은 2010년 12월 16일자로 출원된 미국 가출원 제 61/459,671 호의 우선권을 주장하며, 상기 문헌은 전체로 본원에 참고로 인용된다.
본 발명은 특정 위치에 유인기 함유 전자를 갖는 나프토피란 화합물, 특히 인데노-융합된 나프토피란 화합물, 예를 들면, 광변색성 인데노-융합 나프토피란 화합물에 관한 것이다.
예를 들면, 광변색성 나프토피란과 같은 많은 통상적인 광변색성 물질들은 전자기 방사선의 흡수에 반응하여 제 1 형태 또는 상태에서 제 2 형태 또는 상태로 전환될 수 있다. 예를 들면, 많은 통상적인 열 가역적 광변색성 물질은 특정 파장의 전자기 방사선(또는 "화학 방사선")의 흡수에 반응하여 제 1의 "투명한" 또는 "탈색된" 기저-상태 형태와 제 2의 "착색된" 활성화-상태 형태 사이에서 전환될 수 있다. 광변색성 물질, 제품 및 조성물과 관련하여 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "투명한" 및 "탈색된"은 광변색성 물질, 제품 또는 조성물이 실질적으로 색이 없는 것, 즉, 전자기 스펙트럼의 가시광 영역(420 내지 700 nm) 내의 전자기 방사선의 흡수를 실질적으로 갖지 않는 것을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "화학 방사선"은 광변색성 물질이 제 1 형태 또는 상태에서 제 2 형태 또는 상태로 전환되게 할 수 있는 전자기 방사선을 말한다. 광변색성 물질은 이어서 화학 방사선의 부재하에 열에너지에 반응하여 투명한 기저-상태 형태로 다시 복귀될 수 있다. 하나 이상의 광변색성 물질을 함유하는 광변색성 제품 및 조성물, 예를 들면, 안경 용도의 광변색성 렌즈는 일반적으로 이들이 함유하는 광변색성 물질(들)에 상응하는 광학적으로 투명한 상태 및 착색된 상태를 나타낸다. 따라서, 예를 들면, 광변색성 물질을 함유하는 안경 렌즈는 일광에서 발견된 특정 파장과 같은 화학 방사선에 노출시 투명한 상태에서 착색된 상태로 전환될 수 있으며, 상기 방사선의 부재하에 열에너지 흡수시 투명한 상태로 다시 복귀될 수 있다.
광변색성 제품 및 조성물에 사용되는 경우, 통상적인 광변색성 물질은 전형적으로 흡수(imbibing), 블렌딩 및/또는 결합 중 하나에 의해 호스트(host) 중합체 매트릭스 내에 혼입된다. 또는, 광변색성 물질은 예비-성형된 제품 또는 코팅 내에 흡수될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광변색성 조성물"은 상이한 광변색성 물질이거나 아닐 수 있는 하나 이상의 다른 물질과 함께 광변색성 물질을 말한다.
많은 광변색성 용도에서, 일반적으로, 색 농도와 같은 허용되는 특성들은 여전히 유지하면서, 착색된 활성화-상태 형태에서 투명한 기저-상태 형태로 신속히 복귀될 수 있는 광변색성 물질을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 광변색성 안경 용도에서, 광변색성 물질을 포함하는 광학 렌즈는, 착용자가 낮은 화학 방사선 영역, 예를 들면, 실내에서 높은 화학 방사선 영역, 예를 들면, 직사 일광 중으로 이동할 때 광학적으로 투명한 상태에서 착색된 상태로 전환된다. 렌즈가 착색될 때, 전자기 스펙트럼의 가시광 및/또는 자외선 영역으로부터 더 적은 전자기 방사선이 렌즈를 통해 착용자의 눈으로 전달된다. 즉, 광학적으로 투명한 상태에서보다 착색된 상태에서 더 많은 전자기 방사선이 렌즈에 의해 흡수된다. 착용자가 계속해서 높은 화학 방사선 영역에서 다시 낮은 화학 방사선 영역으로 이동하는 경우, 안경내 광변색성 물질은 열에너지에 반응하여 착색된 활성화-상태 형태에서 투명한 기저-상태 형태로 복귀된다. 착색 상태에서 투명 상태로의 상기 전환이 수분 이상을 소요하는 경우, 착용자의 시각은, 낮은 주위의 빛 및 착색된 렌즈를 통한 가시광선의 감소된 전달의 복합적 효과로 인해, 상기 시간동안 최적의 상태에 못미칠 수 있다.
따라서, 특정 용도에서, 통상적인 광변색성 물질에 비해, 착색 형태에서 투명 형태로 보다 신속히 전이될 수 있는 광변색성 물질을 개발하는 것이 유리할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "페이드 속도(fade rate)"는 광변색성 물질이 활성화 착색 상태에서 비활성화 투명 상태로 전환되는 속도의 측정치이다. 광변색성 물질의 페이드 속도는, 예를 들면, 광변색성 물질을 주어진 매트릭스내에서 제어된 조건하에 포화상태로 활성화시키고, 그의 활성화된 정상 상태 흡광도(즉, 포화 광학 밀도)를 측정한 다음, 광변색성 물질의 흡광도가 활성화 정상 상태 흡광도 값의 절반으로 감소되는데 걸린 시간 길이를 측정함으로써 측정될 수 있다. 상기 방식으로 측정할 때, 페이드 속도는 초의 단위하에 T1 /2로 표시한다.
또한, 상기 언급한 바와 같이, 전형적으로 기저-상태 형태와 활성화-상태 형태 사이의 전환은 광변색성 물질이 특정 파장의 화학 방사선에 노출되는 것을 필요로 한다. 많은 통상적인 광변색성 물질에 있어서, 상기 전환을 야기할 수 있는 화학 방사선의 파장은 전형적으로 320 나노미터("nm") 내지 390 nm의 범위이다. 따라서, 통상적인 광변색성 물질은 실질적인 양의 320 내지 390 nm 범위의 화학 방사선으로부터 차폐되는 용도에 사용하기에는 최적이 아닐 수 있다. 그러므로, 일부 용도에서, 장파장쪽으로 이동되는 전자기 방사선에 대해 기저-상태 형태 흡수 스펙트럼을 가질 수 있는 광변색성 물질을 개발하는 것이 유리할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "장파장쪽으로 이동되는(bathochromically shifted)"은 더 긴 파장 값으로 이동되는 전자기 방사선에 대해 흡수 스펙트럼을 갖는 것을 의미한다. 따라서, 장파장쪽으로 이동되는 기저-상태 형태 흡수 스펙트럼을 갖는 광변색성 물질은 기저-상태 형태에서 활성화-상태 형태로 전이되기 위해 더 긴 파장을 갖는 화학 방사선의 흡수를 필요로 할 것이다.
예를 들면, 통상적인 광변색성 물질을 사용하여 제조된 안경 용도의 렌즈는 자동차에 사용되는 경우 그의 완전-착색된 활성화-상태 형태에 이르지 못할 수 있다. 이것은 320 내지 390 nm 범위의 전자기 방사선의 대부분이 렌즈내 광변색성 물질(들)에 의해 흡수될 수 있기 전에 자동차의 방풍유리에 의해 흡수될 수 있기 때문이다. 방풍유리 이면에 광변색성 물질의 사용을 수반하는 것과 같은 특정 용도에서는, 광변색성 물질이 390 nm보다 큰 파장을 갖는 전자기 방사선을 충분히 흡수하여 광변색성 물질이 기저-상태 형태에서 활성화-상태 형태로 전환되게 할 수 있도록 광변색성 물질의 기저-상태 형태 흡수 스펙트럼이 장파장쪽으로 이동되는 것이 유리할 수 있다.
활성화-상태 형태에서 광변색성 물질의 흡수 스펙트럼은, 화학 방사선에 노출될 때, 광변색성 물질을 함유하는 매체 또는 제품의 색, 예를 들면, 안경 렌즈의 색에 상응할 것이다. 전자기 방사선의 가시광 영역 내의 특정 파장이 활성화-상태 형태의 광변색성 물질에 흡수되기 때문에, 전달되는(즉, 흡수되지 않는) 가시광 영역 내의 파장은 활성화-상태 형태의 광변색성 물질의 색에 상응한다. 예를 들면, 전자기 스펙트럼의 가시광 영역에서 약 500 내지 약 520 nm 주변 광선의 파장의 흡수는 "붉은" 색을 나타내는 광변색성 물질을 야기한다, 즉, 상기 광변색성 물질은 가시 스펙트럼의 단파장 또는 청색 말단으로부터의 가시 광선을 흡수하고 가시 스펙트럼의 장파장 또는 적색 말단으로부터의 방사선은 전달시킨다. 반대로, 전자기 스펙트럼의 가시광 영역에서 약 580 내지 약 610 nm 주변 광선의 파장의 흡수는 "푸른" 색을 나타내는 광변색성 물질을 야기한다, 즉, 상기 광변색성 물질은 가시 스펙트럼의 장파장 또는 적색 말단으로부터의 가시 광선을 흡수하고 가시 스펙트럼의 단파장 또는 청색 말단으로부터의 방사선은 전달시킨다.
많은 현행 광변색성 화합물은 가시 스펙트럼의 청색 말단쪽 가시 광선을 흡수하는 활성화-상태 흡수 스펙트럼을 가지며 활성화 형태에서 적색을 나타낸다. 광변색성 물질이 장파장쪽으로 이동되는, 즉, 더 긴 파장을 갖는 광선을 흡수하기 위해 이동되는 활성화-상태 흡수 스펙트럼을 갖는 경우, 광변색성 물질은 현행 광변색성 물질보다 더 청색을 나타낼 것이다. 특정 용도에서, 화학 방사선에 대해 장파장쪽으로 이동되는 활성화 형태 흡수 스펙트럼을 가지며 따라서 청색을 나타낼 수 있는 광변색성 물질을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 하기 화학식 I로 나타내는 화합물, 예를 들면, 광변색성 화합물에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure pct00001
화학식 I에서, R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 0.05 내지 0.85의 하메트(Hammett) σp 값을 갖는 전자 유인기로부터 선택되나, 단, R16 및 R17 중 하나는 수소이다.
화학식 I의 치환기 R18은 각 경우에 독립적으로 수소; 할로겐; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 치환되거나 비치환된 페닐; -OR29 또는 -OC(=O)R29[여기서, R29는 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, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬 또는 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 파라 위치에서의 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; -N(R30)R31[여기서, R30 및 R31은 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜, 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C20 사이클로알킬, C4-C20 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 (C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬이고, 상기 아릴기는 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R30 및 R31은 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 고리 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 고리를 형성한다]; 하기 화학식 IVA로 나타내는 질소 함유 고리:
[화학식 IVA]
Figure pct00002
[여기서, -Y-는 각각 독립적으로 각 경우에 -CH2-, -CH(R32)-, -C(R32)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R32)(아릴)-로부터 선택되고, Z는 -Y-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R32)- 또는 -N(아릴)-이고, R32는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 하이드록시(C1-C6)알킬이고, 아릴은 각각 독립적으로 페닐 또는 나프틸이고, m은 정수 1, 2 또는 3이고, p는 정수 0, 1, 2 또는 3이며, p가 0 인 경우, Z는 -Y-이다]; 하기 화학식 IVB 또는 IVC 중 하나로 나타내는 기:
[화학식 IVB]
Figure pct00003
[화학식 IVC]
Figure pct00004
[여기서, R34, R35 및 R36은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 기 R34 및 R35는 함께 5 내지 8개의 탄소원자를 갖는 고리를 형성하고, R33은 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 할로겐이고, p는 정수 0, 1, 2 또는 3이다]; 및, 비치환, 일- 또는 이-치환된 C4-C18 스피로바이사이클릭 아민, 또는 비치환, 일- 및 이-치환된 C4-C18 스피로트라이사이클릭 아민[여기서, 상기 치환기는 독립적으로 아릴, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 페닐(C1-C6)알킬이다]이고; 또한, q는 0 내지 2의 정수이고; s는 0 내지 3의 정수이다.
치환기 R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 알릴; 치환되거나 비치환된 페닐; 치환되거나 비치환된 벤질; 클로로; 플루오로; 기 -C(=O)W[여기서, W는 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐아미노이다]; -OR37[여기서, R37은 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, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 알릴 또는 기 -CH(R38)Y"이고, R38은 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Y"는 CN, CF3 또는 COOR39이고, R39는 수소 또는 C1-C3 알킬이거나, 또는 R37은 기 -C(=O)W'이고, W'는 수소, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐 또는 나프틸기 치환기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 또는 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 상기 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]이거나; 또는 R19 및 R20은 함께 옥소기, 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-카보사이클릭기, 또는 1 내지 2개의 산소원자 및 스피로탄소 원자를 포함하여 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-헤테로사이클릭기를 형성하고, 상기 스피로-카보사이클릭 및 스피로-헤테로사이클릭기는 0, 1 또는 2개의 벤젠 고리와 융합(annellated)된다.
치환기 B 및 B'는 각각 독립적으로 비치환, 일-, 이- 또는 삼-치환된 페닐 또는 아릴기; 9-줄로리디닐; 또는 피리딜, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 카바조일, 벤조피리딜, 인돌리닐 및 플루오레닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 헤테로방향족기[여기서, 페닐, 아릴 및 헤테로방향족 치환기 각각은 각각 독립적으로 하이드록실, 기 -C(=O)R40이고, R40은 -OR41, N(R42)R43, 피페리디노 또는 모폴리노이고, R41은 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, 상기 할로 치환기는 클로로, 플루오로, 브로모 또는 요오도이고, R42 및 R43은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐 또는 치환된 페닐이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리닐, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 페나지닐 및 아크리디닐로부터 선택된 비치환 또는 일-치환된 기[상기 치환기는 각각 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 상기 치환기는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알콜 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O-(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6 이고, k는 1 내지 50의 정수이며, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; 하기 화학식들 중 하나로 나타내는 기:
Figure pct00005
[여기서, K는 -CH2- 또는 -O-이고, M은 -O- 또는 치환된 질소이나, 단 M이 치환된 질소인 경우, K는 -CH2-이고, 치환된 질소 치환기는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이고, R44는 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 및 할로겐으로부터 선택되고, R45 및 R46은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬이고, u는 0 내지 2의 범위의 정수이다]; 또는 하기 화학식으로 나타내는 기:
Figure pct00006
[여기서, R47은 수소 또는 C1-C12 알킬이고, R48은 나프틸, 페닐, 푸라닐 및 티에닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 기이고, 상기 치환기는 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐이다]이다. 또한, B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 일- 또는 이-치환된 플루오렌-9-일리덴 중 하나를 형성하고, 상기 플루오렌-9-일리덴 치환기들은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 및 할로겐으로부터 선택된다.
본 발명은 또한 전술한 화합물, 및 선택적으로, 하나 이상의 다른 광변색성 화합물을 포함하는 광변색성 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 다음을 포함한다:
(a) 단일 광변색성 화합물;
(b) 광변색성 화합물들의 혼합물;
(c) 하나 이상의 광변색성 화합물을 포함하는 물질;
(d) 하나 이상의 광변색성 화합물이 화학적으로 결합된 물질;
(e) 하나 이상의 광변색성 화합물과 외부 물질의 접촉을 실질적으로 방지하기 위한 코팅을 추가로 포함하는 물질 (c) 또는 (d);
(f) 광변색성 중합체; 또는
(g) 이들의 혼합물.
또한, 본 발명은 기재, 및 기재의 적어도 일부분에 연결된 전술한 광변색성 화합물을 포함하는 광변색성 제품을 제공한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형은 하나의 지시대상으로 분명하고 명백하게 한정되지 않는 한 다수의 지시대상을 포함한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 있어서, 달리 언급하지 않는 한, 명세서에 사용된 성분들의 양, 반응 조건 및 기타 성질 및 파라미터를 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에서 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 하기의 명세서 및 첨부한 특허청구범위에 나타낸 수치 파라미터들은 근사치임을 이해해야 한다. 적어도, 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하기 위한 시도로서가 아니라, 수치 파라미터들은 기록된 유효 자릿수의 수 및 통상적인 반올림 기술의 적용을 고려하여 판독되어야 한다.
또한, 본 발명의 넓은 범위를 나타내는 수치상 범위 및 파라미터들은 상기 논의한 바와 같이 근사치이지만, 실시예 부분에 나타낸 수치들은 가능한 한 정확하게 기록된다. 그러나, 상기 수치들은 본질적으로 측정 장비 및/또는 측정 기술로부터 비롯되는 특정 오차를 포함함을 이해해야 한다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명은 하기 화학식 I로 나타내는 화합물, 예를 들면, 광변색성 화합물에 관한 것이다:
화학식 I
Figure pct00007
화학식 I에서, R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 0.05 내지 0.85의 하메트 σp 값을 갖는 전자 유인기로부터 선택되나, 단, R16 및 R17 중 하나는 수소이다. 상기 단서를 조건으로, 본 발명의 특정 태양에서, R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 플루오로, 클로로, 브로모, 할로알킬, 할로알콕시, 시아노, 니트로, 설포닐, 설포네이트, -OC(=O)R0, 또는 -C(=O)-X로부터 선택되고, 여기서 X는 수소, C1-C6 알킬, -OR1 또는 -NR2R3이고, R0, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐, 일-치환된 페닐, 이치환된 페닐, 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜이고, 상기 일- 및 이치환된 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다. 전형적으로, (상기 언급한 단서를 조건으로) R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 수소, C1-C4 할로알킬, 클로로, 플루오로, 시아노, 니트로, -OC(=O)R0, 또는 -C(=O)-X로 부터 선택되고, 여기서 X는 -OR1이고, R0 및 R1은 각각 독립적으로 C1-C4 알킬이다. 보다 특히, R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 CF3, CF2CF3, 클로로, 플루오로, 시아노, 니트로, 아세틸, 프로피오닐, 메톡시카보닐 및 에톡시카보닐로부터 선택될 수 있다. 또한, R16 또는 R17은 각각 수소일 수 있다.
화학식 I의 치환기 R18은 각 경우에 독립적으로 수소; 할로겐; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 치환되거나 비치환된 페닐; -OR29 또는 -OC(=O)R29[여기서, R29는 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, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬 또는 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 파라 위치에서의 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; -N(R30)R31[여기서, R30 및 R31은 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜, 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C20 사이클로알킬, C4-C20 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 (C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬이고, 상기 아릴기는 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R30 및 R31은 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 고리 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 고리를 형성한다]; 하기 화학식 IVA로 나타내는 질소 함유 고리:
화학식 IVA
Figure pct00008
[여기서, -Y-는 각각 독립적으로 각 경우에 -CH2-, -CH(R32)-, -C(R32)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R32)(아릴)-로부터 선택되고, Z는 -Y-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R32)- 또는 -N(아릴)-이고, R32는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 하이드록시(C1-C6)알킬이고, 아릴은 각각 독립적으로 페닐 또는 나프틸이고, m은 정수 1, 2 또는 3이고, p는 정수 0, 1, 2 또는 3이며, p가 0인 경우, Z는 -Y-이다]; 하기 화학식 IVB 또는 IVC 중 하나로 나타내는 기:
화학식 IVB
Figure pct00009
화학식 IVC
Figure pct00010
[여기서, R34, R35 및 R36은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 기 R34 및 R35는 함께 5 내지 8개의 탄소원자를 갖는 고리를 형성하고, R33은 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 할로겐이고, p는 0, 1, 2 또는 3의 정수이다]; 및, 비치환, 일- 또는 이-치환된 C4-C18 스피로바이사이클릭 아민, 또는 비치환, 일- 및 이-치환된 C4-C18 스피로트라이사이클릭 아민[여기서, 상기 치환기는 독립적으로 아릴, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 페닐(C1-C6)알킬이다]이다.
또한, 화학식 I의 화합물에 관하여 특정 태양에서, R18은 각 경우에 독립적으로 C1-C6 알킬, 치환된 C1-C6 알킬, 브로모, 클로로, 플루오로, 페닐, 치환된 페닐, 벤질, 치환된 벤질, C1-C6 알콕시, C1-C6 퍼할로알킬 및 아미노로부터 선택된다. 치환기 R18은 각 경우에 독립적으로 수소, C1-C4 알킬, 치환된 C1-C4 알킬, 브로모, 클로로, 플루오로, 페닐, 벤질, C1-C4 알콕시, C1-C4 할로알킬 및 아미노로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, R18은 각 경우에 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 브로모, 클로로, 플루오로, 메톡시, 에톡시 및 CF3로부터 선택될 수 있다.
화학식 I과 관련하여, q는 0 내지 2의 정수이고; s는 0 내지 3의 정수이다.
치환기 R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 알릴; 치환되거나 비치환된 페닐; 치환되거나 비치환된 벤질; 클로로; 플루오로; 기 -C(=O)W[여기서, W는 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐아미노이다]; -OR37[여기서, R37은 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, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 알릴 또는 기 -CH(R38)Y"이고, R38은 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Y"는 CN, CF3 또는 COOR39이고, R39는 수소 또는 C1-C3 알킬이거나, 또는 R37은 기 -C(=O)W'이고, W'는 수소, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐 또는 나프틸기 치환기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 또는 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 상기 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]이거나; 또는 R19 및 R20은 함께 옥소기, 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-카보사이클릭기, 또는 1 내지 2개의 산소원자 및 스피로탄소 원자를 포함하여 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-헤테로사이클릭기를 형성하고, 상기 스피로-카보사이클릭 및 스피로-헤테로사이클릭기는 0, 1 또는 2개의 벤젠 고리와 융합된다. 전형적으로, R19 및 R20은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, 치환된 C1-C6 알킬, C2-C6 알케닐, 치환된 C2-C6 알케닐, C2-C6 알키닐 및 치환된 C2-C6 알키닐로부터 선택된다. 보다 특히, R19 및 R20은 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실로부터 선택된다.
치환기 B 및 B'는 각각 독립적으로 비치환, 일-, 이- 또는 삼-치환된 페닐 또는 아릴기; 9-줄로리디닐; 또는 피리딜, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 카바조일, 벤조피리딜, 인돌리닐 및 플루오레닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 헤테로방향족기[여기서, 페닐, 아릴 및 헤테로방향족 치환기 각각은 각각 독립적으로 하이드록실, 기 -C(=O)R40이고, R40은 -OR41, N(R42)R43, 피페리디노 또는 모폴리노이고, R41은 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, 상기 할로 치환기는 클로로, 플루오로, 브로모 또는 요오도이고, R42 및 R43은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐 또는 치환된 페닐이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리닐, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 페나지닐 및 아크리디닐로부터 선택된 비치환 또는 일-치환된 기[상기 치환기는 각각 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 상기 치환기는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알콜 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O-(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6 이고, k는 1 내지 50의 정수이며, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; 하기 화학식들 중 하나로 나타내는 기:
Figure pct00011
[여기서, K는 -CH2- 또는 -O-이고, M은 -O- 또는 치환된 질소이나, 단 M이 치환된 질소인 경우, K는 -CH2-이고, 치환된 질소 치환기는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이고, R44는 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 및 할로겐으로부터 선택되고, R45 및 R46은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬이고, u는 0 내지 2의 범위의 정수이다]; 또는 하기 화학식으로 나타내는 기:
Figure pct00012
[여기서, R47은 수소 또는 C1-C12 알킬이고, R48은 나프틸, 페닐, 푸라닐 및 티에닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 기이고, 상기 치환기는 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐이다]이다. 또한, B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 일- 또는 이-치환된 플루오렌-9-일리덴 중 하나를 형성하고, 상기 플루오렌-9-일리덴 치환기들은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 및 할로겐으로부터 선택된다.
특정 태양에서, B 및 B'는 각각 독립적으로 페닐 및 치환된 페닐로부터 선택된다. 예를 들면, B 및 B'는 각각 독립적으로 알콕시, 할로겐, 아미노, 퍼할로알콕시, 아실, 카복시 및 알콕시카보닐로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기로 치환된 페닐로부터 선택될 수 있다. 보다 특히, B 및 B'는 각각 독립적으로 플루오로, 클로로 및 CF3으로부터 선택된 하나의 기로 치환된 페닐로부터 선택될 수 있다. 또한, B 및 B'는 각각 독립적으로 4-메톡시페닐일 수 있다.
보다 특히, 본 발명의 화학식 I의 화합물은 다음에서 선택된 화합물을 포함할 수 있으나, 이로 한정되지는 않는다:
3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란;
3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란;
3,3-다이페닐-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란; 및
3,3-다이페닐-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란.
본원에서 사용된 바와 같이, 명세서 및 특허청구범위에서, 용어 "하메트(Hammett) σp 값"은 분극성 파이 전자 시스템, 예를 들면, 방향족 파이 전자 시스템을 통해 전달되는 방향족 파이 시스템에 관여하는 탄소에 결합된 치환기의, 전자-공여 또는 전자-유인 영향으로서 전자 영향의 측정치를 말한다. 하메트 σp 값은 파라 위치에서 치환된 수소의 전자 영향에 대해 페닐 고리의 파라 위치에서 치환기의 전자 영향을 비교하는 비교 측정치이다. 전형적으로, 방향족 치환기의 경우, 일반적으로, 음의 하메트 σp 값은 파이 전자 시스템에 전자-공여 영향을 갖는 기 또는 치환기(즉, 전자-공여기)를 나타내며, 양의 하메트 σp 값은 파이 전자 시스템에 전자-유인 영향을 갖는 기 또는 치환기(즉, 전자-유인기)를 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "전자-공여기"는, 예를 들면, 인데노-융합된 나프토피란 코어 구조의 파이-시스템 내에 전자 밀도를 공여하는 기로서 정의될 수 있다. "전자-공여기"의 예는 광변색성 물질의 파이-시스템에 직접 결합된 원자를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 원자는 방향족 고리 구조의 파이 시스템 내에 비편재화될 수 있는 하나 이상의 고립 전자쌍을 가지고/가지거나, 예를 들면, 알킬 치환기와 같은 상기 기는 유도 효과에 의해 파이 시스템 내에 전자 밀도를 공여할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이, "전자-공여기"는, 기가 방향족 파이 시스템에 관여하는 탄소에 결합되는 경우, 음의 하메트 σp 값을 갖는 기로서 정의될 수 있다.
본원에 기술된 화학식 I 화합물의 다양한 비-제한 태양들과 관련하여 사용하기에 적합한 전자-유인기는 약 0.05 내지 약 0.85, 예를 들면, 0.05 내지 0.75 범위의 하메트 σp 값을 가질 수 있다. 적합한 전자-유인기는, 예를 들어, 제한하지 않고, 다음을 포함할 수 있다: 니트로(σp = 0.81), 할로겐, 예를 들면, 플루오로(σp = 0.06), 클로로(σp = 0.23) 및 브로모(σp = 0.23); 퍼플루오로알킬(예를 들면, -CF3, σp = 0.54) 또는 퍼플루오로알콕시(예를 들면, -OCF3, σp = 0.35)[여기서, 퍼플루오로알킬 또는 퍼플루오로알콕시의 퍼플루오로알킬 부분은, 예를 들면, 트라이플루오로메틸, 또는 식 CnF2n +1을 갖는 다른 퍼플루오로알킬 부분을 포함할 수 있고, 상기 식에서 'n'은 1 내지 10의 정수이다]; 시아노(σp = 0.66); -OC(=O)R0(예를 들면, -OC(=O)CH3, σp = 0.31); -SO2X(예를 들면, -SO2CH3, σp = 0.68); 또는 -C(=O)-X[여기서, X는 수소(-CHO, σp = 0.22), C1-C6 알킬(예를 들면, -C(=O)CH3, σp = 0.50), -OR1(σp = 약 0.4), 또는 -NR2R3(예를 들면, -C(=O)NH2, σp = 0.36)이고, R0, R1, R2 및 R3 각각은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐, 일-치환된 페닐, 이-치환된 페닐, 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시일 수 있다]. 약 0.05 내지 약 0.85 범위의 하메트 σp 값을 갖는 다른 적합한 전자-유인 치환기는 본원에 참고로 인용된 문헌 ["Section 9 Physicochemical Relationships" in Lange's Handbook of Chemistry, 15th ed. J.A. Dean, editor, McGraw Hill, 1999, pp 9.1-9.8]에 나와 있다. 당해 분야에 숙련된 자라면 첨자 "p"가, 하메트 σ 값과 관련하여 사용될 때, 기가 모델 시스템, 예를 들어, 파라-치환된 벤조산 모델 시스템의 페닐 고리의 파라 위치에 위치할 때 측정된 바와 같은 하메트 σp 값을 말하는 것임을 인지할 것이다.
앞에서 언급한 바와 같이, 상기에 상세히 기술된 화학식 I로 나타내는 본 발명의 화합물은 광변색성 물질을 포함할 수 있다. 상기 광변색성 물질은, 광변색성 물질이 사용될 수 있는 용도, 예를 들면, 광학 요소, 예를 들어, 안과 요소, 디스플레이 요소, 창, 거울, 능동 액정 셀 요소, 또는 수동 액정 셀 요소에 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광학"은 빛 및/또는 시각에 관한 것 또는 이와 관련된 것을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "안과"는 눈 및 시각에 관한 것 또는 이에 관련된 것을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "디스플레이"는 단어, 숫자, 상징, 디자인 또는 그림에 담긴 정보의 가시적 또는 기계-판독가능한 표현을 의미한다. 디스플레이 요소의 비-제한 예로는 스크린, 모니터 및 보안 요소, 예를 들어, 보안 마크가 포함된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "창"은 그를 통한 방사선의 전달을 허용하기에 적합한 구멍을 의미한다. 창의 비-제한 예로는 항공기 및 자동차 방풍유리, 자동차 및 항공기용 투명체, 예를 들면, T-루프, 사이드라이트 및 백라이트, 필터, 셔터 및 광학 스위치가 포함된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "거울"은 입사광의 많은 분획을 반사적으로 반사시키는 표면을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "액정 셀"은 배열될 수 있는 액정 물질을 함유하는 구조물을 말한다. 액정 셀 요소의 하나의 비-제한 예는 액정 디스플레이이다.
본 발명의 화학식 I의 화합물을 포함하는 광변색성 물질은 안과 요소, 예를 들면, 단초점 렌즈, 또는 분절형 또는 비-분절형 다초점 렌즈(예를 들면, 이중초점 렌즈, 삼중초점 렌즈 및 프로그레시브 렌즈를 포함하나 이로 한정되지는 않음)일 수 있는 다초점 렌즈를 포함한 교정 렌즈(들), 비-교정 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈, 바이저(visor), 고글(goggle), 및 광학 장비용 렌즈, 예를 들어, 카메라 또는 망원경 렌즈에 사용될 수 있다. 다른 비-제한 태양에서, 본 개시내용의 광변색성 물질은 플라스틱 필름 및 시트, 직물 및 코팅에 사용될 수 있다.
또한, 본원에 개시된 광변색성 물질은 각각 단독으로, 다른 광변색성 물질과 함께, 또는 적절한 보완적인 통상적 광변색성 물질과 함께(즉, 광변색성 조성물에) 사용될 수 있는 것으로 생각된다. 예를 들면, 광변색성 물질은 약 400 내지 약 800 nm 범위 내의 최대 활성화 흡수치를 갖는 통상적인 광변색성 물질과 함께 사용될 수 있다. 또한, 광변색성 물질은, 예를 들면, 본원에 특별히 참고로 인용된 미국 특허 제 6,113,814 호(칼럼 2, 39 행 내지 칼럼 8, 41 행) 및 제 6,555,028 호(칼럼 2, 65 행 내지 칼럼 12, 56 행)에 개시된 것과 같은 보완적 통상적 중합성 또는 상용성 광변색성 물질과 함께 사용될 수 있다.
상기 논의한 바와 같이, 광변색성 조성물은 광변색성 물질들의 혼합물을 함유할 수 있다. 예를 들면, 본 발명을 제한하는 것을 아니지만, 거의 중성 회색 또는 거의 중성 갈색과 같은 특정 활성화 색을 달성하기 위해 광변색성 물질의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 중성 회색 및 갈색을 규정하는 파라미터를 기술하고 있으며 본원에 특별히 참고로 인용된 미국 특허 제 5,645,767 호, 칼럼 12, 66 행 내지 칼럼 13, 19 행을 참조하시오.
따라서, 본 발명은 중합체 물질, 올리고머 물질 및 단량체 물질 중 하나 이상인 유기 물질, 및 유기 물질의 적어도 일부에 혼입된, 상기 나타낸 비-제한 태양들 중 임의 태양에 따른 광변색성 물질을 포함하는 광변색성 조성물을 제공한다. 광변색성 물질은, 광변색성 물질을 유기 물질 또는 그의 전구체와 블렌딩 및 결합시키는 것 중 하나 이상에 의해 유기 물질의 일부에 혼입될 수 있다. 유기 물질내 광변색성 물질의 혼입과 관련하여 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "블렌딩" 및 "블렌딩된"은 광변색성 물질이 유기 물질의 적어도 일부와 상호혼합되거나 또는 혼합되지만 유기 물질에 결합되지는 않는 것을 의미한다. 또한, 유기 물질내 광변색성 물질의 혼입과 관련하여 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "결합" 또는 "결합된"은 광변색성 물질이 유기 물질 또는 그의 전구체의 일부분에 결합되는 것을 의미한다.
상기 논의한 바와 같이, 본원에 개시된 광변색성 조성물은 중합체 물질, 올리고머 물질 및/또는 단량체 물질로부터 선택된 유기 물질을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 중합체 물질의 예로는 제한하지 않고 다음이 포함된다: 비스(알릴 카보네이트) 단량체; 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체; 다이이소프로페닐 벤젠 단량체; 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트 단량체; 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체; 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체; 에톡실화 페놀 비스메타크릴레이트 단량체; 알콕실화 다가 알콜 아크릴레이트 단량체, 예를 들면, 에톡실화 트라이메틸올 프로판 트라이아크릴레이트 단량체; 우레탄 아크릴레이트 단량체; 비닐벤젠 단량체; 및 스티렌의 중합체. 적합한 중합체 물질의 다른 비-제한 예로는 다작용성, 예를 들면, 일-, 이- 또는 다-작용성 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 단량체의 중합체; 폴리(C1-C12 알킬 메타크릴레이트), 예를 들면, 폴리(메틸 메타크릴레이트); 폴리(옥시알킬렌) 다이메타크릴레이트; 폴리(알콕실화 페놀 메타크릴레이트); 셀룰로스 아세테이트; 셀룰로스 트라이아세테이트; 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트; 셀룰로스 아세테이트 부티레이트; 폴리(비닐 아세테이트); 폴리(비닐 알콜); 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(비닐리덴 클로라이드); 폴리우레탄; 폴리티오우레탄; 열가소성 폴리카보네이트; 폴리에스터; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트); 폴리스티렌; 폴리(α-메틸스티렌); 스티렌과 메틸 메타크릴레이트의 공중합체; 스티렌과 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, 부틸 아크릴레이트와의 공중합체가 포함된다. 또한, 예를 들면, 상호침투되는 망상조직 생성물을 제조하기 위해, 전술한 단량체들의 공중합체, 혼합물, 및 전술한 중합체 및 공중합체와 다른 중합체와의 블렌드도 고려된다.
또한, 광변색성 조성물의 투명도가 요구되는 경우, 유기 물질은 투명한 중합체 물질일 수 있다. 예를 들면, 중합체 물질은, 열가소성 폴리카보네이트 수지, 예를 들어, 상표명 렉산(LEXAN, 등록상표)으로 판매되는, 비스페놀 A와 포스겐으로부터 유도된 수지; 폴리에스터, 예를 들어, 상표명 마일라(MYLAR, 등록상표)로 판매되는 물질; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예를 들어, 상표명 플렉시글래스(PLEXIGLAS, 등록상표)로 판매되는 물질; 및 상표명 CR-39(등록상표)로 판매되는 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 특히 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)의 중합물; 및 예를 들면, 폴리우레탄 올리고머와 다이아민 경화제의 반응에 의해 제조된 폴리우레아-폴리우레탄 (폴리우레아 우레탄) 중합체(한 상기 중합체에 대한 조성물이 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에서 상표명 트리벡스(TRIVEX, 등록상표)로 판매된다)로부터 제조된 광학적으로 투명한 중합체 물질일 수 있다. 적합한 중합체 물질의 다른 비-제한 예로는 폴리올(알릴 카보네이트), 예를 들면, 다이에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)와 다른 공중합성 단량체 물질과의 공중합체, 예를 들면, 비닐 아세테이트와의 공중합체, 말단 다이아크릴레이트 작용기를 갖는 폴리우레탄과의 공중합체, 및 그 말단부가 알릴 또는 아크릴릴 작용기를 함유하는 지방족 우레탄과의 공중합체(이들로 한정되지는 않는다)의 중합물이 포함된다. 또 다른 적합한 중합체 물질로는 제한하지 않고, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐부티랄, 폴리우레탄, 폴리티오우레탄, 다이에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트 단량체, 다이이소프로페닐 벤젠 단량체, 에톡실화 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, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 부티레이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 폴리스티렌, 및 스티렌과 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 아크릴로니트릴과의 공중합체가 포함된다. 상기 중합체 물질은, 예를 들면, CR-307, CR-407 및 CR-607과 같이 CR(등록상표)-호칭하에 PPG 인더스트리즈 인코포레이티드에서 판매하는 광학 수지를 포함할 수 있다.
또한, 유기 물질은 폴리(카보네이트), 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체; 에틸렌과 비닐 알콜의 공중합체; 에틸렌, 비닐 아세테이트 및 비닐 알콜의 공중합체(예를 들면, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체의 부분 비누화로부터 생성된 것들); 셀룰로스 아세테이트 부티레이트; 폴리(우레탄); 폴리(아크릴레이트); 폴리(메타크릴레이트); 에폭시; 아미노플라스트(aminoplast) 작용성 중합체; 폴리(무수물); 폴리(우레아 우레탄); N-알콕시메틸(메트)아크릴아미드 작용성 중합체; 폴리(실록산); 폴리(실란); 및 그의 조합 및 혼합물로부터 선택된 중합체 물질일 수 있다.
상기 이외에, 본 발명은 기재(예를 들면, 전술한 임의의 광학 기재 물질), 및 기재의 일부분에 연결되거나 또는 그중에 혼입된 상기 논의한 비-제한 태양 중 임의 태양에 따른 광변색성 물질을 포함하는 광변색성 제품을 제공한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "에 연결된"은 직접적으로, 또는 또 다른 물질 또는 구조를 통해 간접적으로 연결된 것을 의미한다. 본 발명의 광변색성 제품은 광학 요소, 예를 들면, 안과 요소, 디스플레이 요소, 창, 거울, 능동 액정 셀 요소 및 수동 액정 셀 요소일 수 있으나, 이로 한정되지는 않는다. 광변색성 제품은 안과 요소, 예를 들면, 단초점 렌즈, 또는 분절형 또는 비분절형 다초점 렌즈(예를 들면, 이중초점 렌즈, 삼중초점 렌즈 및 프로그레시브 렌즈가 포함되나 이로 한정되지는 않음)일 수 있는 다초점 렌즈를 포함한 교정 렌즈, 비-교정 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈, 바이저, 고글, 및 광학 장비용 렌즈일 수 있으나, 이로 한정되지는 않는다.
광변색성 제품의 기재가 중합체 물질을 포함하는 경우, 광변색성 물질은, 기재의 중합체 물질의 적어도 일부, 또는 그로부터 기재가 제조되는 올리고머 또는 단량체 물질의 적어도 일부에 광변색성 물질을 혼입시킴으로써 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 예를 들면, 광변색성 물질은 현장 주조(cast-in-place) 방법에 의해 기재의 중합체 물질에 혼입될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광변색성 물질은 흡수(imbibition)에 의해 기재의 중합체 물질의 적어도 일부에 혼입될 수 있다. 흡수 및 현장 주조 방법은 하기에서 논의된다.
또한, 광변색성 물질은, 기재의 적어도 일부분에 연결된 적어도 부분 코팅의 일부로서 광변색성 제품의 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 그러한 경우에, 기재는 중합체 기재 또는 무기 기재(예를 들면, 유리 기재가 포함되나, 이로 한정되지는 않음)일 수 있다. 또한, 광변색성 물질(본 발명의 화학식 I의 화합물 포함하는)은 기재에 코팅 조성물을 적용하기 전에 코팅 조성물의 적어도 일부분 내에 혼입될 수 있거나, 또는 달리 코팅 조성물은 적어도 부분적으로 경화된 기재에 적용될 수 있으며, 그 후에 광변색성 물질이 코팅의 적어도 일부분 내에 흡수될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "경화된(set)" 및 "경화(setting)"는 제한하지 않고 경화(curing), 중합, 가교결합, 냉각 및 건조를 포함한다.
예를 들면, 광변색성 제품은 그 표면의 적어도 일부분에 연결된 중합체 물질의 적어도 부분 코팅을 포함할 수 있다. 상기 비-제한적 태양에 따르면, 광변색성 물질은 적어도 부분 코팅의 중합체 물질의 적어도 일부와 블렌딩되고/되거나 결합될 수 있다.
광변색성 물질을 포함하는 적어도 부분 코팅은, 예를 들면, 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 기재 표면의 적어도 일부분에 직접 적용하고, 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시킴으로써 기재에 직접 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광변색성 물질을 포함하는 적어도 부분 코팅은, 예를 들면, 하나 이상의 추가 코팅을 통해 기재에 연결될 수 있다. 예를 들면, 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 추가의 코팅 조성물은 기재 표면의 적어도 일부분에 적용되고, 적어도 부분적으로 경화될 수 있으며, 그 후에 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물이 추가의 코팅위에 적용되고 적어도 부분적으로 경화될 수 있다. 코팅 조성물을 기재에 적용하는 비-제한 방법은 본원 하기에서 논의한다.
본원에 개시된 광변색성 제품과 함께 사용될 수 있는 추가 코팅 및 필름의 비-제한 예는 프라이머(primer) 또는 상용화(compatiblizing) 코팅; 전이(transitional) 코팅, 내마모성 코팅, 및 중합 반응 화학물질의 영향으로부터 보호하고/하거나 수분, 열, 자외선, 산소와 같은 환경 조건으로 인한 퇴화로부터 보호하는 다른 코팅(예를 들면, UV-차폐 코팅 및 산소 차단-코팅)을 포함한 보호 코팅; 반사방지 코팅; 통상적인 광변색성 코팅; 및 편광 코팅 및 편광 연신 필름; 및 그의 조합을 포함한다.
본원에 개시된 다양한 비-제한 태양과 함께 사용될 수 있는 프라이머 또는 상용화 코팅의 비-제한 예로는 커플링제, 커플링제의 적어도 부분 가수분해물, 및 그의 혼합물을 포함하는 코팅이 포함된다. 본원에서 사용된 바와 같이, "커플링제"는 표면의 기와 반응, 결합 및/또는 연결될 수 있는 기를 갖는 물질을 의미한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한 태양에 따른 커플링제는 유기금속, 예를 들면, 실란, 티타네이트, 지르코네이트, 알루미네이트, 지르코늄 알루미네이트, 그의 가수분해물 및 그의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "커플링제의 적어도 부분 가수분해물"이란 어구는 커플링제 상의 치환된 기의 일부 내지 전부가 가수분해되는 것을 의미한다. 본원에 개시된 다양한 비-제한적 태양과 함께 사용하기에 적합한 프라이머 코팅의 다른 비-제한 예로는 본원에 특별히 참고로 인용된 미국 특허 제 6,025,026 호 칼럼 3, 3 행 내지 칼럼 11, 40 행, 및 미국 특허 제 6,150,430 호 칼럼 2, 39 행 내지 칼럼 7, 58 행에 기술된 프라이머 코팅들이 포함된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "전이 코팅"은 두 코팅 사이에 성질의 구배를 제공하는 것을 촉진하는 코팅을 의미한다. 예를 들면, 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 전이 코팅은 비교적 경질 코팅(예를 들면, 내마모성 코팅)과 비교적 연질 코팅(예를 들면, 광변색성 코팅) 사이의 경도에 구배를 제공하는 것을 촉진할 수 있다. 전이 코팅의 비-제한 예로는 본원에 특별히 참고로 인용된 미국 특허 공개 2003/0165686 호의 [0079] 내지 [0173] 단략에 기술된 바와 같은 방사선-경화된 아크릴레이트-계 박막이 포함된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "내마모성 코팅"은, 진동 모래 방법을 이용한 투명 플라스틱 및 코팅의 내마모성에 대한 ASTM F-735 표준 시험 방법(ASTM F-735 Standard Test Method for Abrasion Resistance of Trnasparent Plastics and Coatings Using the Oscillating Sand Method)에 필적하는 방법으로 시험할 때, 표준 기준 물질, 예를 들면, 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판하는 CR-39(등록상표) 단량체로 제조된 중합체보다 큰 내마모성을 나타내는 보호 중합체 물질을 말한다. 내마모성 코팅의 비-제한 예로는 유기실란, 유기실록산을 포함하는 내마모성 코팅, 실리카, 티타니아 및/또는 지르코니아와 같은 무기 물질을 기재로 하는 내마모성 코팅, 및 자외선 경화성 유형의 유기 내마모성 코팅이 포함된다.
반사방지 코팅의 비-제한 예로는, 예를 들면, 진공 증착, 스퍼터링(sputtering) 등을 통해 본원에 개시된 제품 상에(또는 제품에 적용되는 자가 지지 필름 상에) 증착될 수 있는, 금속 산화물, 금속 플루오라이드 또는 다른 상기 물질의 단층, 다층 코팅이 포함된다.
통상적인 광변색성 코팅의 비-제한 예로는 통상적인 광변색성 물질을 포함하는 코팅이 포함되나, 이로 한정되지는 않는다.
편광 코팅 및 편광 연신-필름의 비-제한 예로는 당해 분야에 공지된 바와 같은 이색성(dichroic) 화합물을 포함하는 코팅(예를 들면, 미국 특허 출원 공개 제 2005/0151926 호에 기술된 코팅들) 및 연신-필름이 포함되나, 이로 한정되지는 않는다.
본원에서 논의된 바와 같이, 기재 상에 광변색성 물질을 포함하는 코팅을 형성하기 전에, 추가의 적어도 부분 코팅 또는 필름을 기재 상에 형성할 수 있다. 예를 들면, 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 적용하기 전에, 프라이머 또는 상용화 코팅을 기재 상에 형성할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 추가의 적어도 부분 코팅은, 광변색성 물질을 포함하는 코팅을 기재 상에 형성한 후에, 예를 들면, 광변색성 코팅 상의 오버코팅(overcoating)으로서 기재상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 전이 코팅은 광변색성 물질을 포함하는 코팅 위에 형성될 수 있고, 내마모성 코팅은 전이 코팅 위에 형성될 수 있다.
예를 들면, 그 표면의 적어도 일부분 상의 내마모성 코팅; 내마모성 코팅의 적어도 일부분 상의 프라이머 또는 상용화 코팅; 프라이머 또는 상용화 코팅의 적어도 일부분 상의 본원에 개시된 다양한 비-제한 태양에 따른 광변색성 물질을 포함하는 광변색성 코팅; 광변색성 코팅의 적어도 일부분 상의 전이 코팅; 및 전이 코팅의 적어도 일부분 상의 내마모성 코팅을 포함하는, 기재(예를 들면, 평오목(plano-concave) 또는 평볼록(plano-convex) 안과용 렌즈 기재가 포함되나, 이로 한정되지는 않는다)를 포함하는 광변색성 제품이 제공된다. 또한, 상기 광변색성 제품은 또한, 예를 들면, 기재의 표면에 연결된 반사방지 코팅 및/또는 기재의 표면에 연결된 편광 코팅 또는 필름을 포함할 수 있다.
광변색성 조성물 및 광변색성 제품, 예를 들면, 광학 요소를 제조하는 비-제한 방법을 이제 논의할 것이다. 한 비-제한 태양은 광변색성 물질을 유기 물질의 적어도 일부에 혼입시키는 것을 포함하는, 광변색성 조성물의 제조 방법을 제공한다. 광변색성 물질을 유기 물질내에 혼입시키는 비-제한 방법은, 예를 들면, 광변색성 물질을 중합체, 올리고머 또는 단량체 물질의 용액 또는 용융물 내에 혼합하고, 이어서, (광변색성 물질을 유기 물질에 결합시키거나 결합시키지 않고) 중합체, 올리고머 또는 단량체 물질을 적어도 부분적으로 경화시키고; (광변색성 물질을 유기 물질에 결합시키거나 결합시키지 않고) 광변색성 물질을 유기 물질 내에 흡수시키는 것을 포함한다.
또 다른 비-제한 태양은 상기 논의한 다양한 비-제한 태양에 따른 광변색성 물질을 기재의 적어도 일부분에 연결시키는 것을 포함하는, 광변색성 제품의 제조 방법을 제공한다. 예를 들면, 기재가 중합체 물질을 포함하는 경우, 광변색성 물질은 현장 주조 방법 및/또는 흡수 중 하나 이상에 의해 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 예를 들면, 현장 주조 방법에서, 광변색성 물질은 중합체 용액 또는 용융물, 또는 다른 올리고머 및/또는 단량체 용액 또는 혼합물과 혼합될 수 있고, 이것은 계속해서 목적하는 형태를 갖는 주형내로 주조되고 적어도 부분적으로 경화되어 기재를 형성한다. 선택적으로, 광변색성 물질은, 예를 들면, 그의 단량체성 전구체와의 공-중합에 의해, 기재의 중합체 물질의 일부분에 결합될 수 있다. 흡수 방법에서는, 예를 들면, 가열하에 또는 비가열하에, 기재를 광변색성 물질을 함유하는 용액중에 침지시킴으로써, 광변색성 물질이 기재가 형성된 후 기재의 중합체 물질내로 확산될 수 있다. 그런 후에, 필요한 것은 아니지만, 광변색성 물질은 중합체 물질과 결합될 수 있다.
본원에 개시된 다른 비-제한 태양은, 주형내 주조(in-mold casting), 코팅 및 적층(lamination) 중 하나 이상에 의해, 광변색성 물질을 기재의 적어도 일부분에 연결시키는 것을 포함하는, 광학 요소의 제조 방법을 제공한다. 예를 들면, 기재가 중합체 물질을 포함하는 한 비-제한 태양에 따르면, 광변색성 물질은 주형내 주조에 의해 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 상기 비-제한 태양에 따르면, 액체 코팅 조성물 또는 분말 코팅 조성물일 수 있는 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 주형의 표면에 적용하고 적어도 부분적으로 경화시킨다. 그런 후에, 중합체 용액 또는 용융물, 또는 올리고머 또는 단량체 용액 또는 혼합물을 코팅 위에서 주조하고 적어도 부분적으로 경화시킨다. 경화후에, 코팅된 기재를 주형으로부터 꺼낸다. 본원에 개시된 다양한 비-제한 태양에 따른 광변색성 물질이 사용될 수 있는 분말 코팅의 비-제한 예는, 본원에 특별히 참고로 인용된 미국 특허 제 6,068,797 호 칼럼 7, 50 행 내지 칼럼 19, 42 행에 나와 있다.
또한, 기재가 중합체 물질 또는 무기 물질, 예를 들면, 유리를 포함하는 경우, 광변색성 물질은 코팅에 의해 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 적합한 코팅 방법의 비-제한 예로는 스핀 코팅, 분무 코팅(예를 들면, 액체 또는 분말 코팅 사용), 커튼 코팅, 롤 코팅, 스핀 및 분무 코팅, 오버-몰딩(over-molding) 및 그의 조합이 포함된다. 예를 들면, 광변색성 물질은 오버-몰딩에 의해 기재에 연결될 수 있다. 상기 비-제한 태양에 따르면, 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물(앞에서 논의한 바와 같이 액체 코팅 조성물 또는 분말 코팅 조성물일 수 있다)을 주형에 적용할 수 있고, 이어서 기재가 코팅과 접촉하여 기재 표면의 적어도 일부분 위로 확산되도록 기재를 주형내에 넣을 수 있다. 그런 후에, 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시킬 수 있으며, 코팅된 기재를 주형으로부터 꺼낼 수 있다. 또는, 개방 영역이 기재와 주형 사이로 한정되도록 기재를 주형내에 넣은 다음 광변색성 물질을 포함하는 코팅 조성물을 개방 영역내로 주입함으로써 오버-몰딩을 수행할 수 있다. 그런 후에, 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시킬 수 있고, 코팅된 기재를 주형으로부터 꺼낼 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 코팅 조성물(광변색성 물질을 갖거나 갖지 않는)은 기재에 (예를 들면, 상기 방법들 중 임의 방법에 의해) 적용될 수 있고, 코팅 조성물은 적어도 부분적으로 경화될 수 있으며, 그런 후에 광변색성 물질이 코팅 조성물 내로 (앞에서 논의한 바와 같이) 흡수될 수 있다.
또한, 기재가 중합체 물질 또는 무기 물질, 예를 들어, 유리를 포함하는 경우, 광변색성 물질은 적층에 의해 기재의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 상기 비-제한 태양에 따르면, 광변색성 물질을 포함하는 필름은, 접착제 및/또는 열 및 압력의 적용하에 또는 이들 없이, 기재의 일부분에 부착되거나 또는 연결될 수 있다. 그런 후에, 필요한 경우, 제 2의 기재를 제 1 기재 위에 적용할 수 있으며, 2개의 기재를 서로 적층시켜(즉, 열 및 압력을 적용하여) 광변색성 물질을 포함하는 필름이 두 기재 사이에 삽입된 요소를 제조할 수 있다. 광변색성 물질을 포함하는 필름을 제조하는 방법은, 예를 들면, 제한하지 않고, 광변색성 물질을 중합체 용액 또는 올리고머 용액 또는 혼합물과 혼합하고, 그로부터 필름을 주조 또는 압출하고, 필요한 경우, 필름을 적어도 부분적으로 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 필름이 (광변색성 물질의 존재 또는 부재하에) 제조되고 (상기 논의한 바와 같이) 광변색성 물질이 흡수될 수 있다.
또한, 본 발명은 광변색성 제품을 제조하기 위한 상기 방법들의 다양한 조합의 사용을 고려한다. 예를 들면, 본 발명을 제한하지 않고, 광변색성 물질은, 그로부터 기재가 제조되는 유기 물질내로 혼입(예를 들면, 현장 주조 방법 및/또는 흡수에 의해)됨으로써 기재에 연결될 수 있고, 그 후에 광변색성 물질(전술한 광변색성 물질과 같거나 다를 수 있다)이 상기 논의한 주형내 주조, 코팅 및/또는 적층 방법을 이용하여 기재의 일부분에 연결될 수 있다.
또한, 당해 분야에 숙련된 자라면 본원에 개시된 광변색성 조성물 및 제품이 또한 조성물 또는 제품의 가공 및/또는 성능을 촉진하는 다른 첨가제를 포함할 수 있음을 인지할 것이다. 상기 첨가제의 비-제한 예로는 광개시제, 말단 개시제, 중합 억제제, 용매, 광 안정화제(예를 들면, 자외선 흡수제, 및 장애 아민 광 안정화제(HALS)와 같은 광 안정화제가 포함되나, 이로 한정되지 않음), 열 안정화제, 이형제, 레올로지(rheology) 조절제, 레벨링제(leveling agent)(예를 들면, 계면활성제가 포함되나 이로 한정되지 않음), 유리 라디칼 소거제, 접착 촉진제(예를 들면, 헥산다이올 다이아크릴레이트 및 커플링제), 및 그의 조합 및 혼합물이 포함된다.
다양한 비-제한 태양들에 따르면, 본원에 기술된 광변색성 물질은 광변색성 물질이 혼입되거나 또는 연결되는 유기 물질 또는 기재가 목적하는 광학 성질을 나타내도록 하는 양(또는 비)으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 광변색성 물질의 양 및 유형은, 광변색성 물질이 폐쇄-형태(즉, 탈색 또는 불활성화 상태)로 존재할 때 유기 물질 또는 기재가 투명하거나 무색일 수 있고, 광변색성 물질이 개방-형태(즉, 화학 방사선에 의해 활성화될 때)로 존재할 때 목적하는 결과의 색을 나타낼 수 있도록 선택될 수 있다. 본원에 기술된 다양한 광변색성 조성물 및 제품에 사용될 광변색성 물질의 정확한 양은 중요하지 않으나, 단 목적하는 효과를 수득하기에 충분한 양을 사용하여야 한다. 사용되는 광변색성 물질의 특정량은 광변색성 물질의 흡수 특성, 활성화시 목적하는 색의 색상 및 강도, 및 광변색성 물질을 기재에 혼입하거나 연결하기 위해 사용되는 방법과 같은(이로 한정되지는 않는다) 다양한 요인들에 따라 달라질 수 있다. 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 본원에 개시된 다양한 비-제한 태양에 따라서, 유기 물질내에 혼입되는 광변색성 물질의 양은 유기 물질의 중량을 기준으로 0.01 내지 40 중량%의 범위일 수 있다.
본원에 개시된 다양한 비-제한 태양들을 이제 하기의 비-제한 실시예에서 예시한다.
실시예
파트 1은 실시예 1 내지 4 및 비교 실시예(CE) 1 내지 2의 제조를 기술한다. 파트 2는 실시예 및 비교 실시예의 광변색성 성질들의 시험을 기술한다.
파트 1 - 실시예 1 내지 4 및 비교 실시예 1 내지 2의 제조
실시예 1
단계 1
칼륨 t-부톡사이드(26.4 g)를, 질소 대기하에 배치된, 기계적 교반기가 장착된 2 L 반응 플라스크에 계량해 넣고, 1200 mL의 톨루엔을 첨가한 후 3,3'-비스트라이플루오로메틸벤조페논(50 g)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 기계적으로 교반하고 50 ℃로 가열하였다. 다이메틸 숙시네이트(28.7 g)를 반응 혼합물에 30 분동안 첨가하였다. 반응 혼합물은 점성이 되었으며, 100 mL의 톨루엔을 가하여 반응 혼합물을 희석시켰다. 반응 혼합물을 70 ℃에서 4 시간동안 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후에, 반응 혼합물을 1000 mL의 물에 붓고 톨루엔 층을 폐기하였다. 수성층을 다이에틸 에터(2 x 700 mL)로 추출하여 중성 생성물을 제거한 다음, 수성층을 진한 염산으로 산성화시켰다. 황색 유성 액체를 수성층으로부터 수득하였으며, 2 x 600 mL의 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 유기층을 합하고, 포화 NaCl 용액(1 x 700 mL)으로 세척하고, 무수 황산나트륨 상에서 건조하였다. 회전 증발에 의해 용매를 제거하여 (E 및 Z) 4,4-(비스(3-트라이플루오로메틸페닐)-3-메톡시카보닐-3-부테노산의 혼합물 65 g을 갈색을 띤 황색 오일로서 수득하였다. 상기 물질은 더 정제하지 않고 다음 단계에서 바로 사용하였다.
단계 2
단계 1의 생성물(4,4-(비스(3-트라이플루오로메틸페닐)-3-메톡시카보닐-3-부테노산의 E 및 Z 이성질체의 혼합물, 65 g) 및 아세트산 무수물(250 mL)을 반응 플라스크에 가하였다. 반응 혼합물을 질소 대기하에 6 시간동안 가열 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 이어서 과량의 아세트산 무수물을 회전 증발에 의해 제거하여 68.6 g의 1-(3-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-7-트라이플루오로메틸 나프탈렌을 수득하였다. 생성물을 더 정제하지 않고 후속 반응에 사용하였다.
단계 3
단계 2의 생성물(1-(3-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-아세톡시-7-트라이플루오로메틸 나프탈렌, 68.6 g) 및 400 mL의 메탄올을 반응 플라스크에서 혼합하였다. 반응 플라스크에 12 mL의 진한 염산을 가하고, 질소 대기하에서 밤새 가열 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 및 이어서 0 ℃로 냉각하였다. 목적 생성물(1-(3-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-하이드록시-7-트라이플루오로메틸 나프탈렌)의 백색 결정을 수득하고, 이어서 여과시키고 진공하에 건조하여 31.17 g의 생성물을 수득하였다. 상기 물질은 더 정제하지 않고 다음 단계에 바로 사용하였다.
단계 4
단계 3의 생성물(1-(3-트라이플루오로메틸페닐)-2-메톡시카보닐-4-하이드록시-7-트라이플루오로메틸 나프탈렌, 31 g)을 250 mL의 테트라하이드로푸란을 함유한 반응 플라스크에 가하였다. 생성된 혼합물을 실온에서 질소 대기하에 교반하였다. 메틸 마그네슘 클로라이드 용액(테트라하이드로푸란 중 3M 용액 98.8 mL)을 30 분에 걸쳐 적가하였다. 생성된 황색 반응 혼합물을 4 시간동안 환류 온도로 가열하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 500 mL의 포화 NaCl 용액중에 부은 후, 산성이 될 때까지 진한 염산으로 중화시켰다. 혼합물을 2 x 300 mL 분량의 에터로 추출하고, 유기 부분을 함하고 700 mL의 포화 NaCl 용액으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고 회전 증발에 의해 농축하였다. 생성된 갈색 오일(31 g)을 200 mL의 자일렌을 함유하는 반응 용기(딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap) 장착)로 옮기고, 여기에 1.5 g의 파라-톨루엔 설폰산을 가하였다. 반응 혼합물을 4 시간동안 가열 환류시키고 냉각하였다. 자일렌을 회전 증발에 의해 제거하여 갈색을 띠는 오일을 수득하였다. TLC 분석은 2개의 생성물을 나타내었다. 갈색을 띠는 오일을, 용출제로서 헥산, 메틸렌 클로라이드 및 에틸 아세테이트(70/25/5)의 혼합물을 사용하여 실리카겔 컬럼 상에서 플래시 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 상부(덜 극성) 스팟은 2,8-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌(분획들을 합한 후에 14.4 g 수득)인 반면, 두 번째(더 극성) 스팟은 2,10-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌(분획들을 합한 후에 6.6 g 수득)이었다.
단계 5
단계 4의 덜 극성인 생성물(2,8-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌, 2.73 g), 1,1-비스-(4-메톡시페닐)-2-프로핀-1-올(2.34 g), 12 방울의 메탄 설폰산 및 250 mL의 메틸렌 클로라이드를 반응 플라스크에서 혼합하고 질소 대기하에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 250 mL의 포화 중탄산나트륨 용액과 250 mL의 물의 혼합물로 조심스럽게 세척하였다. 유기 층을 분리하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 회전 증발에 의해 농축시켜 갈색 고체를 수득하였다. 상기 갈색 고체는, 용출제로서 헥산과 메틸렌 클로라이드(70/30)의 혼합물을 이용하여 실리카겔 컬럼 상에서 플래시 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 2.0 g의 회색 고체를 수득하였다. NMR 스펙트럼은 생성물이 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 가짐을 나타내었다.
Figure pct00013
실시예 2
단계 1
실시예 1, 단계 4의 더 극성인 생성물(2,10-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌, 2.6 g), 1,1-비스-(4-메톡시페닐)-2-프로핀-1-올(2.26 g), 14 방울의 메탄 설폰산 및 250 mL의 메틸렌 클로라이드를 반응 플라스크에서 혼합하고 질소 대기하에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 250 mL의 포화 중탄산나트륨 용액과 250 mL의 물의 혼합물로 조심스럽게 세척하였다. 유기 층을 분리하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 회전 증발에 의해 농축시켜 갈색 고체를 수득하였다. 상기 갈색 고체는, 용출제로서 헥산과 에틸 아세테이트(80/20)의 혼합물을 이용하여 실리카겔 컬럼 상에서 플래시 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 1.5 g의 회색 고체를 수득하였다. NMR 스펙트럼은 생성물이 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 가짐을 나타내었다.
Figure pct00014
실시예 3
단계 1
실시예 1, 단계 4의 덜 극성인 생성물(2,8-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌, 4.07 g), 1,1-다이페닐-2-프로핀-1-올(2.14 g), 10 방울의 트라이플루오로아세트산, 5 방울의 메탄 설폰산 및 200 mL의 메틸렌 클로라이드를 반응 플라스크에서 혼합하고 질소 대기하에서 4 시간동안 교반하였다. 반응 혼합물을 100 mL의 포화 중탄산나트륨 용액과 100 mL의 물의 혼합물로 조심스럽게 세척하였다. 유기 층을 분리하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 회전 증발에 의해 농축시켜 갈색 고체를 수득하였다. 상기 갈색 고체를 다이에틸 에터로부터 결정화시켜 정제하여 4.3 g의 백색 고체를 수득하였다. NMR 스펙트럼은 생성물이 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-다이페닐-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 가짐을 나타내었다.
Figure pct00015
실시예 4
단계 1
실시예 1, 단계 4의 더 극성인 생성물(2,10-비스트라이플루오로메틸-7,7-다이메틸-5-하이드록시-7H-벤조[C]플루오렌, 1.95 g), 1,1-다이페닐-2-프로핀-1-올(1.02 g), 10 방울의 트라이플루오로아세트산, 4 방울의 메탄 설폰산 및 1250 mL의 메틸렌 클로라이드를 반응 플라스크에서 혼합하고 질소 대기하에서 2 시간동안 교반하였다. 반응 혼합물을 100 mL의 포화 중탄산나트륨 용액과 100 mL의 물의 혼합물로 조심스럽게 세척하였다. 유기 층을 분리하고, 황산나트륨 상에서 건조하고, 회전 증발에 의해 농축시켜 갈색 고체를 수득하였다. 상기 갈색 고체를 다이에틸 에터와 헥산의 1:1 혼합물로부터 결정화시켜 정제하여 2.1 g의 백색 고체를 수득하였다. NMR 스펙트럼은 생성물이 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-다이페닐-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란과 일치하는 구조를 가짐을 나타내었다.
Figure pct00016
비교 실시예 1( CE -1)
CE-1은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,645,767 호의 개시내용에 따라 제조하였으며, 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-비스-(4-메톡시페닐)-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란인 것으로 보고되었다.
Figure pct00017
비교 실시예 2( CE -2)
CE-2는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,645,767 호의 개시내용에 따라 제조하였으며, 하기 식으로 나타내는 바와 같은 3,3-다이페닐-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란인 것으로 보고되었다.
Figure pct00018
파트 2 - 광변색성 성질 시험
파트 2A - 시험 스퀘어 제조
시험은 하기의 방식으로 실시예 1 내지 4 및 CE 1 내지 2에 기술된 화합물들을 사용하여 수행하였다. 1.5 x 10-3 몰랄 용액을 제공하도록 계산된 양의 화합물을, 4 부의 에톡실화 비스페놀 A 다이메타크릴레이트(BPA 2EO DMA), 1 부의 폴리(에틸렌 글리콜) 600 다이메타크릴레이트, 및 0.033 중량%의 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오니트릴)(AIBN)의 단량체 블렌드 50 g을 함유하는 플라스크에 가하였다. 각 화합물을, 필요한 경우, 교반하고 약하게 가열하여 단량체 블렌드 내에 용해시켰다. 투명 용액이 수득된 후, 샘플을 진공 오븐중에서 25 토르에서 5 내지 10 분간 탈기시켰다. 주사기를 사용하여, 샘플을 2.2 +/- 0.3 mm x 6 인치(15.24 cm) x 6 인치(15.24 cm)의 내부 치수를 갖는 평판 주형 내에 부었다. 주형을 밀봉하고 수평 기류의 프로그램가능한 오븐에 넣어서 5 시간 간격에 걸쳐 40 ℃에서 95 ℃로 상승시키고, 3 시간동안 온도를 95 ℃에서 유지시키고, 2 시간 간격에 걸쳐 60 ℃로 강하시킨 다음 60 ℃에서 16 시간동안 유지시켰다. 경화시킨 후에, 주형을 개방하고, 중합체 시트를 다이아몬드 날 톱을 사용하여 2 인치(5.1 cm) 시험 스퀘어로 절단하였다.
파트 2B - 반응 시험
광학대 상에서의 반응 시험에 앞서, 파트 2A에서 수득한 광변색성 시험 스퀘어를 광원으로부터 약 14 cm의 거리에서 약 30 분동안 365 nm 자외선에 노출시켜 광변색성 물질을 기저-상태 형태로부터 활성화-상태 형태로 전환시킨 다음, 75 ℃ 오븐에 약 20 분동안 넣어서 광변색성 물질이 기저-상태 형태로 다시 복귀되게 하였다. 이어서, 시험 스퀘어를 실온으로 냉각하고, 2 시간 이상동안 형광 실내 등에 노출시킨 다음, 73 ℉(23 ℃)에서 유지시킨 광학대 상에서의 시험 전에 2 시간 이상동안 덮은 채로(즉, 어두운 환경에서) 유지시켰다. 상기 광학대에는 300-와트 제논 아크 램프(xenon arc lamp), 원격 조작 셔터, UV 및 IR 파장을 변경시키고 히트-싱크(heat-sink)로 작용하는 멜레스 그리오(Melles Griot) KG2 필터, 중성 밀도 필터(들) 및 수조내에 놓인, 시험될 스퀘어가 삽입되는 샘플 홀더가 장착되었다. 텅스텐 램프로부터의 빛의 시준 광속(collimated beam)을 스퀘어에 대해 통상적인 소각(약 30°)에서 스퀘어에 통과시켰다. 스퀘어를 통과시킨 후, 텅스텐 램프로부터의 빛을, 빛들이 블렌딩되는 집광 구, 및 측정 빔의 스펙트럼이 수집 및 분석되는 오션 옵틱스(Ocean Optics) S2000 분광기 상으로 향하게 하였다. λmax-vis는 시험 스퀘어중 광변색성 화합물의 활성화-상태 형태의 최대 흡수가 일어나는 가시 스펙트럼내 파장이다. λmax-vis 파장은 광변색성 시험 스퀘어를 배리언 캐리(Varian Cary) UV-비저블 분광광도계에서 시험하여 측정하였으며; 상기 파장은 또한 광학대 상의 S2000 분광기에 의해 수득된 스펙트럼으로부터 산출될 수 있다.
결과는 표 1에 나열하였다. 비교 실시예 1은 실시예 1 및 2와 구조상 유사하며 이들과 비교해야 한다. 비교 실시예 2는 실시예 3 및 4와 구조상 유사하며 이들과 비교해야 한다.
[표 1] 광변색성 성능 시험 결과
Figure pct00019

본 설명은 본 발명의 명확한 이해와 관련된 본 발명의 양태들을 예시하는 것으로 이해해야 한다. 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자에게 명백하고 따라서 본 발명의 더 나은 이해를 조장하지 않는 본 발명의 특정 양태들은 본 설명을 간단히 하기 위해 나타내지 않았다. 본 발명을 특정 태양들과 관련하여 기술하였지만, 본 발명은 개시된 특정 태양들로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위로 규정되는 바와 같은, 본 발명의 진의 및 범위에 속하는 변형들을 포함하는 것이다.

Claims (29)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:
    화학식 I
    Figure pct00020

    상기 식에서,
    R16, R17 및 R17'은 각각 독립적으로 0.05 내지 0.85의 하메트 σp 값을 갖는 전자 유인기로부터 선택되나, 단, R16 및 R17 중 하나는 수소이고;
    R18은 각 경우에 독립적으로 수소; 할로겐; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 치환되거나 비치환된 페닐; -OR29 또는 -OC(=O)R29[여기서, R29는 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, (C1-C6)알콕시(C2-C4)알킬, C3-C7 사이클로알킬 또는 모노(C1-C4)알킬 치환된 C3-C7 사이클로알킬이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; -N(R30)R31[여기서, R30 및 R31은 각각 독립적으로 수소, C1-C8 알킬, 페닐, 나프틸, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 벤조피리딜, 플루오레닐, C1-C8 알킬아릴, C3-C20 사이클로알킬, C4-C20 바이사이클로알킬, C5-C20 트라이사이클로알킬 또는 (C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬이고, 상기 아릴기는 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 R30 및 R31은 질소 원자와 함께 C3-C20 헤테로-바이사이클로알킬 고리 또는 C4-C20 헤테로-트라이사이클로알킬 고리를 형성한다]; 하기 화학식 IVA로 나타내는 질소 함유 고리:
    화학식 IVA
    Figure pct00021

    [여기서, -Y-는 각각 독립적으로 각 경우에 -CH2-, -CH(R32)-, -C(R32)2-, -CH(아릴)-, -C(아릴)2- 및 -C(R32)(아릴)-로부터 선택되고, Z는 -Y-, -O-, -S-, -S(O)-, -SO2-, -NH-, -N(R32)- 또는 -N(아릴)-이고, R32는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 하이드록시(C1-C6)알킬이고, 아릴은 각각 독립적으로 페닐 또는 나프틸이며, m은 정수 1, 2 또는 3이고, p는 정수 0, 1, 2 또는 3이고, p가 0인 경우 Z는 -Y-이다]; 하기 화학식 IVB 또는 IVC 중 하나로 나타내는 기:
    화학식 IVB
    Figure pct00022

    화학식 IVC
    Figure pct00023

    [여기서, R34, R35 및 R36은 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, 페닐 또는 나프틸이거나, 또는 기 R34 및 R35는 함께 5 내지 8개의 탄소원자를 갖는 고리를 형성하고, R33은 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 할로겐이고, p는 정수 0, 1, 2 또는 3이다]; 및, 비치환, 일- 또는 이-치환된 C4-C18 스피로바이사이클릭 아민, 또는 비치환, 일- 및 이-치환된 C4-C18 스피로트라이사이클릭 아민[여기서, 상기 치환기는 독립적으로 아릴, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시 또는 페닐(C1-C6)알킬이다]이고;
    q는 0 내지 2의 정수이고;
    s는 0 내지 3의 정수이며;
    R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소; C1-C6 알킬; C3-C7 사이클로알킬; 알릴; 치환되거나 비치환된 페닐; 치환되거나 비치환된 벤질; 클로로; 플루오로; 기 -C(=O)W[여기서, W는 수소, 하이드록시, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐아미노이다]; -OR37[여기서, R37은 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, C1-C6 클로로알킬, C1-C6 플루오로알킬, 알릴 또는 기 -CH(R38)Y"이고, R38은 수소 또는 C1-C3 알킬이고, Y"는 CN, CF3 또는 COOR39이고, R39는 수소 또는 C1-C3 알킬이거나, 또는 R37은 기 -C(=O)W'이고, W'는 수소, C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, 비치환, 일- 또는 이-치환된 아릴기 페닐 또는 나프틸, 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알킬 치환된 페녹시, 모노- 또는 다이-(C1-C6)알콕시 치환된 페녹시, 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 페닐 또는 나프틸기 치환기는 각각 독립적으로 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 또는 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 치환기는 다이카복실산 잔기, 다이아민 잔기, 아미노 알콜 잔기, 폴리올 잔기, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6이고, k는 1 내지 50의 정수이고, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]이거나; 또는 R19 및 R20은 함께 옥소기, 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-카보사이클릭기, 또는 1 내지 2개의 산소원자 및 스피로탄소 원자를 포함하여 3 내지 6개의 탄소원자를 함유하는 스피로-헤테로사이클릭기를 형성하고, 상기 스피로-카보사이클릭 및 스피로-헤테로사이클릭기는 0, 1 또는 2개의 벤젠 고리와 융합되고;
    B 및 B'는 각각 독립적으로 비치환, 일-, 이- 또는 삼-치환된 페닐 또는 아릴기; 9-줄로리디닐; 또는 피리딜, 푸라닐, 벤조푸란-2-일, 벤조푸란-3-일, 티에닐, 벤조티엔-2-일, 벤조티엔-3-일, 다이벤조푸라닐, 다이벤조티에닐, 카바조일, 벤조피리딜, 인돌리닐 및 플루오레닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 헤테로방향족기[여기서, 페닐, 아릴 및 헤테로방향족 치환기 각각은 각각 독립적으로 하이드록실, 기 -C(=O)R40이고, R40은 -OR41, N(R42)R43, 피페리디노 또는 모폴리노이고, R41은 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, 상기 할로 치환기는 클로로, 플루오로, 브로모 또는 요오도이고, R42 및 R43은 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐 또는 치환된 페닐이고, 상기 페닐 치환기는 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시이다]; 피라졸릴, 이미다졸릴, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리닐, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 페나지닐 및 아크리디닐로부터 선택된 비치환 또는 일-치환된 기[상기 치환기는 각각 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 페닐 또는 할로겐이다]; 파라 위치에 위치한 치환기를 갖는 일-치환된 페닐[여기서, 치환기는 다이카복실산 잔기 또는 그의 유도체, 다이아민 잔기 또는 그의 유도체, 아미노 알콜 잔기 또는 그의 유도체, 폴리올 잔기 또는 그의 유도체, -CH2-, -(CH2)t- 또는 -[O-(CH2)t]k-이고, t는 정수 2, 3, 4, 5 또는 6 이고, k는 1 내지 50의 정수이며, 상기 치환기는 또 다른 광변색성 물질 상의 아릴기에 결합된다]; 하기 화학식들 중 하나로 나타내는 기:
    Figure pct00024

    [여기서, K는 -CH2- 또는 -O-이고, M은 -O- 또는 치환된 질소이나, 단 M이 치환된 질소인 경우, K는 -CH2-이고, 치환된 질소 치환기는 수소, C1-C12 알킬 또는 C1-C12 아실이고, R44는 각각 독립적으로 각 경우에 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시, 하이드록시 및 할로겐으로부터 선택되고, R45 및 R46은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C12 알킬이고, u는 0 내지 2의 범위의 정수이다]; 또는 하기 화학식으로 나타내는 기:
    Figure pct00025

    [여기서, R47은 수소 또는 C1-C12 알킬이고, R48은 나프틸, 페닐, 푸라닐 및 티에닐로부터 선택된 비치환, 일- 또는 이-치환된 기이고, 상기 치환기는 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 또는 할로겐이다]이거나; 또는
    B 및 B'는 함께 플루오렌-9-일리덴, 일- 또는 이-치환된 플루오렌-9-일리덴 중 하나를 형성하고, 상기 플루오렌-9-일리덴 치환기들은 각각 독립적으로 C1-C12 알킬, C1-C12 알콕시 및 할로겐으로부터 선택된다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R16, R17 및 R17'이 각각 독립적으로 플루오로, 클로로, 브로모, 할로알킬, 할로알콕시, 시아노, 니트로, 설포닐, 설포네이트, -OC(=O)R0, 또는 -C(=O)-X로부터 선택되고, X가 수소, C1-C6 알킬, -OR1 또는 -NR2R3이고, R0, R1, R2 및 R3이 각각 독립적으로 수소, C1-C6 알킬, C5-C7 사이클로알킬, 페닐, 일-치환된 페닐, 이치환된 페닐, 알킬렌 글리콜 또는 폴리알킬렌 글리콜이고, 상기 일- 및 이치환된 페닐 치환기가 C1-C6 알킬 또는 C1-C6 알콕시인 화합물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    R16, R17 및 R17'이 각각 독립적으로 수소, C1-C4 할로알킬, 클로로, 플루오로, 시아노, 니트로, -OC(=O)R0, 또는 -C(=O)-X로 부터 선택되고, X가 -OR1이고, R0 및 R1이 각각 독립적으로 C1-C4 알킬인 화합물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    R16, R17 및 R17'이 각각 독립적으로 CF3, CF2CF3, 클로로, 플루오로, 시아노, 니트로, 아세틸, 프로피오닐, 메톡시카보닐 및 에톡시카보닐로부터 선택되는 화합물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    R16이 수소인 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R17이 수소인 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    R19 및 R20이 각각 독립적으로 C1-C6 알킬, 치환된 C1-C6 알킬, C2-C6 알케닐, 치환된 C2-C6 알케닐, C2-C6 알키닐 및 치환된 C2-C6 알키닐로부터 선택되는 화합물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    R19 및 R20이 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실로부터 선택되는 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    R18이 각 경우에 독립적으로 C1-C6 알킬, 치환된 C1-C6 알킬, 브로모, 클로로, 플루오로, 페닐, 치환된 페닐, 벤질, 치환된 벤질, C1-C6 알콕시, C1-C6 퍼할로알킬 및 아미노로부터 선택되는 화합물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    R18이 각 경우에 독립적으로 수소, C1-C4 알킬, 치환된 C1-C4 알킬, 브로모, 클로로, 플루오로, 페닐, 벤질, C1-C4 알콕시, C1-C4 할로알킬 및 아미노로부터 선택되는 화합물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    R18이 각 경우에 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 브로모, 클로로, 플루오로, 메톡시, 에톡시 및 CF3로부터 선택되는 화합물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    B 및 B'가 각각 독립적으로 페닐 및 치환된 페닐로부터 선택되는 화합물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    B 및 B'가 각각 독립적으로 알콕시, 할로겐, 아미노, 퍼할로알콕시, 아실, 카복시 및 알콕시카보닐로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기로 치환된 페닐로부터 선택되는 화합물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    B 및 B'가 각각 독립적으로 C1-C4 알콕시, 플루오로, 클로로 및 CF3로부터 선택된 하나의 기로 치환된 페닐로부터 선택되는 화합물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    B 및 B'가 4-메톡시페닐인 화합물.
  16. 다음에서 선택된 화학식 I의 화합물:
    3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란;
    3,3-비스-(4-메톡시페닐)-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란;
    3,3-다이페닐-7,12-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란; 및
    3,3-다이페닐-7,10-비스트라이플루오로메틸-13,13-다이메틸-3H,13H-인데노[2,1-f]나프토[1,2-b]피란.
  17. 제 1 항에 있어서,
    광변색성 화합물인 화합물.
  18. 제 17 항의 화합물 및 선택적으로 하나 이상의 다른 광변색성 화합물을 포함하는 광변색성 조성물로서, 다음을 포함하는 조성물:
    (a) 단일 광변색성 화합물;
    (b) 광변색성 화합물들의 혼합물;
    (c) 하나 이상의 광변색성 화합물을 포함하는 물질;
    (d) 하나 이상의 광변색성 화합물이 화학적으로 결합된 물질;
    (e) 하나 이상의 광변색성 화합물과 외부 물질의 접촉을 실질적으로 방지하기 위한 코팅을 추가로 포함하는 물질 (c) 또는 (d);
    (f) 광변색성 중합체; 또는
    (g) 이들의 혼합물.
  19. 중합체 물질, 올리고머 물질, 단량체 물질, 또는 그의 혼합물 또는 조합인 유기 물질의 적어도 일부에 혼입된 하나 이상의 제 17 항의 화합물을 포함하는 광변색성 조성물.
  20. 제 19 항에 있어서,
    중합체 물질이 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리사이클릭 알켄, 폴리우레탄, 폴리(우레아)우레탄, 폴리티오우레탄, 폴리티오(우레아)우레탄, 폴리(알릴 카보네이트), 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 다이아세테이트, 셀룰로스 트라이아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 폴리알켄, 폴리알킬렌-비닐 아세테이트, 폴리(비닐아세테이트), 폴리(비닐 알콜), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐포르말), 폴리(비닐아세탈), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리에스터, 폴리설폰, 폴리올레핀, 그의 공중합체, 및/또는 그의 혼합물을 포함하는 광변색성 조성물.
  21. 제 19 항에 있어서,
    염료, 산화방지제, 운동성 증진 첨가제, 광개시제, 열 개시제, 중합 억제제, 용매, 광 안정화제, 열 안정화제, 이형제, 레올로지 조절제, 레벨링제, 유리 라디칼 소거제 및 접착 촉진제로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 광변색성 조성물.
  22. 기재, 및 기재의 적어도 일부분에 연결된 제 17 항에 따른 광변색성 화합물을 포함하는 광변색성 제품.
  23. 제 22 항에 있어서,
    안과 요소, 디스플레이 요소, 창, 거울 및 포장재 중 하나 이상인 광학 요소를 포함하는 광변색성 제품.
  24. 제 23 항에 있어서,
    안과 요소가 교정 렌즈, 비-교정 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈 또는 바이저를 포함하는 광변색성 제품.
  25. 제 22 항에 있어서,
    기재가 중합체 물질을 포함하고, 광변색성 물질이 중합체 물질의 적어도 일부에 혼입되는 광변색성 제품.
  26. 제 25 항에 있어서,
    광변색성 물질이 중합체 물질의 적어도 일부와 블렌딩되고, 중합체 물질의 적어도 일부와 결합되고/되거나, 중합체 물질의 적어도 일부 내에 흡수되는 광변색성 제품.
  27. 제 22 항에 있어서,
    광변색성 제품이 기재의 적어도 일부분에 연결된, 광변색성 물질을 포함하는 코팅 또는 필름을 포함하는 광변색성 제품.
  28. 제 27 항에 있어서,
    기재가 유기 물질, 무기 물질 또는 그의 조합으로부터 제조되는 광변색성 제품.
  29. 제 27 항에 있어서,
    광변색성 코팅 또는 필름, 반사방지 코팅 또는 필름, 선형 편광 코팅 또는 필름, 전이 코팅 또는 필름, 프라이머 코팅 또는 필름, 접착성 코팅 또는 필름, 반사성 코팅 또는 필름, 김서림방지 코팅 또는 필름, 산소 차단 코팅 또는 필름, 자외선 흡수 코팅 또는 필름, 및 보호 코팅 또는 필름으로부터 선택된 하나 이상의 추가의 적어도 부분 코팅 또는 필름을 추가로 포함하는 광변색성 제품.
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