KR20220155384A - 메소겐 화합물 - Google Patents

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KR20220155384A
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야니안 리
라마야가리 레디
앨런 엠 그럽
아닐 쿠마르
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트랜지션즈 옵티칼 리미티드
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Abstract

본 발명은 3개 또는 4개의 개별 확장부가 결합되어 있는 다가 비-메소겐성 코어 X를 포함하는 선택적 중합성 메소겐 화합물에 관한 것이며, 여기서, 각각의 확장부는 독립적으로 순서대로 연결기 -L-, 및 메소겐 기 -[메소겐]을 포함한다. 메소겐 화합물은 하기 화학식 I:
[화학식 I]

Description

메소겐 화합물
본 발명은 3개 또는 4개의 개별 확장부가 결합되어 있는 다가 비-메소겐성 코어를 포함하는 선택적 중합성 메소겐 화합물(여기서, 각각의 확장부는 독립적으로 순서대로 연결기 및 메소겐 기를 포함함), 이러한 메소겐 화합물을 포함하는 액정 조성물, 및 이러한 메소겐 화합물을 포함하는 광학 요소에 관한 것이다.
전형적으로 액정의 분자들은 실질적으로 한 방향으로 서로 맞추어 정렬될 수 있으며, 이는 광학적, 전자기적, 및/또는 기계적 특성에 관해서와 같이 이방성 특성을 갖는 유체 재료를 생성한다. 메소겐은 전형적으로 액정(예컨대 존재하는 다른 액정 재료) 사이에 구조적 질서를 유도하고/하거나 상기 구조적 질서로 유도되는 액정 재료의 일차 또는 기본 단위(또는 세그먼트 또는 기)로서 기술된다.
액정 중합체는 액체 상으로 존재하는 중에 고도로 질서화된 구조의 영역을 형성할 수 있는 중합체이다. 액정 중합체는 액정 디스플레이(LCD)용 엔지니어링 플라스틱, 및 겔을 비롯하여 광범위한 용도를 갖는다. 액정 중합체의 구조는 거의 중합체의 융점까지 자체 강화를 제공하는 조밀하게 패킹된 긴 중합체 사슬로 구성된 것으로 설명될 수 있다.
이색성은 분자 구조의 광학적 이방성, 또는 불순물의 존재, 또는 이색성 염료 및/또는 광변색성-이색성 재료의 존재로 인해 메소겐 화합물을 비롯한 액정에서 발생할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "이색성" 및 "이색성인"과 같은 유사한 용어는 방사선(투과 및/또는 반사 방사선 포함)의 2개의 직교 평면 편광 성분 중 하나를 다른 하나의 직교 평면 편광 성분보다 더 강하게 흡수하는 능력을 의미한다. 광변색성-이색성 재료는 광변색성 특성 및 이색성 특성 둘 다를 갖는다. 일부 경우에 광변색성-이색성 재료는 광변색성 분자(또는 코어, 또는 모이어티)에 적어도 하나의 연장 기(이의 적어도 일부는 메소겐성 재료에 맞추어 정렬될 수 있음(또는 메소겐성 재료와 함께 정렬될 수 있음))가 공유적으로 부착된 것을 포함하는 것으로 설명될 수 있다.
메소겐 화합물과 같은 액정 재료와 병용되는 경우 편광 효율 및 흡수비와 같은 광변색성-이색성 화합물의 이색성 특성이 향상될 수 있다. 어떤 이론에도 구애되고자 함이 없이, 현재의 증거를 기반으로 하면, 정렬된 메소겐 화합물에 맞추어 광변색성-이색성 화합물이 정렬되면 개선된 흡수비(AR) 값과 같은 광변색성-이색성 화합물의 이색성 특성을 향상시키는 것으로 믿어진다.
광변색성-이색성 화합물의 광변색성 특성은 이의 광변색성 부분이 흡수(또는 착색 상태)와 비흡수(또는 무색 상태) 사이에서 가역적 배좌 변화를 효율적으로 겪을 수 있도록 하는 화학적 환경에 의해 향상될 수 있다. 정량화가능한 광변색성 특성의 예는 퇴색 속도(때때로 퇴색 반감기, T1/2로도 지칭됨); 광학 밀도의 변화(때때로 ΔOD로 표기됨); 포화 시 광학 밀도의 변화(ΔOD); 감도(때때로 ΔOD/Min으로 표기됨); 및 광변색성 화합물이 광변색성 화합물을 활성화하는 데 필요한 방사선을 흡수하는 효율(때때로 색도로 표기됨)을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 광변색성-이색성 화합물의 이색성 부분의 이색성 특성을 향상시키면서, 정렬된 메소겐 화합물에 의해 제공되는 화학적 환경은 일부 경우에 광변색성-이색성 화합물의 광변색성 부분의 효율적인 가역적 배좌 변화를 불리하게 제한하거나 한정하는 화학적 환경을 제공할 수 있다.
광변색성-이색성 화합물과 같은 이색성 재료의 이색성 특성을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 메소겐 화합물을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 새롭게 개발된 메소겐 화합물은 이와 함께 사용되는 광변색성-이색성 재료의 광변색성 특성을 유지하거나 향상시키는 것이 더욱 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 하기 화학식 I로 표시되는 메소겐-함유 화합물이 제공된다:
[화학식 I]
Figure pct00001
여기서,
v는 3 또는 4이며,
t는 0 또는 1이며,
(A) 각각의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 II:
[화학식 II]
Figure pct00002
로 표시되며, 화학식 II에 있어서,
P는 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 할로알콕시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 아크릴아미도, 메타크릴아미도, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택되며;
S1, S2, S3, 및 S4는 각각의 경우에 -CH2-; -O-; -C(O)-; -N=N-; -CH=CH-; -C≡C-; -CH=N-; -CF2-; 또는 -NH-로부터 선택되는 스페이서 단위로부터 독립적으로 선택되되, 단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결된 경우 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결되며;
d는 0 내지 20이며;
e, f, 및 g는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 3이며;
Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴(여기서, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
e' 및 f'는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 6이되, 단, e'와 f'의 합은 2 이상이며;
(B) 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 III:
[화학식 III]
Figure pct00003
으로 표시되며,
여기서,
(i) y는 0 내지 30이며;
(ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 단일 결합, 지방족 기, 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로, -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
Figure pct00004
(여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택되며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택됨);
Figure pct00005
(여기서, t'는 1 내지 4이며, u'는 각각의 t'에 대해 독립적으로 1 내지 5이며, 각각의 R16은 각각의 t'에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며, 각각의 R17은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iv) E는 지방족 기 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(C) X는 Si; N; Ge; P(즉, 인); 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기; 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴 기; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되고, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기이며;
(D) R4는 -(S1)d-P(여기서 S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); =O; 및 비치환 또는 치환 페닐 기(여기서, 각각의 페닐 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되되,
단, 적어도 하나의 메소겐은 적어도 4개의 환형 기를 포함하며,
단, 각각의 -L-은 독립적으로 적어도 15개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하고, 추가로, 적어도 하나의 -L-은 적어도 25개 결합의 평균 사슬 길이를 포함한다.
추가로 본 발명에 따르면, 화학식 I에 관하여 기술된 바와 같은 본 발명의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 조성물이 제공된다.
추가로 본 발명에 따르면, 기판; 및 기판의 표면의 적어도 일부 상의 층을 포함하는 광학 요소가 제공되며, 여기서, 상기 층은 화학식 I에 관하여 기술된 바와 같은 본 발명의 메소겐-함유 화합물을 포함한다.
본 발명을 특징 짓는 특징은 본 개시 내용에 첨부되고 그의 일부를 형성하는, 청구범위에서 구체적으로 지적된다. 본 발명의 이들 및 다른 특징, 그의 작동 이점 및 그의 사용에 의해 얻어지는 특정 목적은 본 발명의 비제한적인 실시 형태가 예시되고 기재되는 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 것이다.
화학식 I로 표시되는 것과 같은 본 발명의 메소겐 화합물은 본원에서 "메소겐 화합물", "메소겐성 화합물", "메소겐-함유 화합물", "성상 메소겐 화합물" 및 "성상 메소겐-함유 화합물"로 지칭된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 단수형은 달리 명확히 그리고 모호하지 않게 하나의 지시 대상으로 제한되지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
달리 지시되지 않는 한, 본원에 개시된 모든 범위 또는 비는 그에 포함된 임의의 그리고 모든 하위범위 또는 하위비를 포괄하는 것으로 이해되어야한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위 또는 비는 최소값 1과 최대값 10 사이(1 및 10을 포함함)의 임의의 그리고 모든 하위범위를 포함하며, 즉, 모든 하위범위 또는 하위비가, 비제한적으로 1 내지 6.1, 3.5 내지 7.8, 및 5.5 내지 10과 같이, 최소값 1 또는 그 이상에서 시작하여 최대값 10 또는 그 이하에서 끝나는 것으로 고려되어야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 달리 지시되지 않는 한, 2가 연결기와 같은 연결기의 왼쪽에서 오른쪽으로의 표현은 오른쪽에서 왼쪽으로의 배향과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 다른 적절한 배향을 포함한다. 비제한적인 예시를 위해, 2가 연결기의 왼쪽에서 오른쪽으로의 표현
Figure pct00006
, 또는 동등하게 -C(O)O-는 그의 오른쪽에서 왼쪽으로의 표현
Figure pct00007
, 또는 동등하게 -O(O)C- 또는 -OC(O)-를 포함한다.
작동 예 또는 달리 지시된 경우를 제외하고, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분, 반응 조건 등의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 중합체의 분자량 값, 예컨대 중량 평균 분자량(Mw) 및 수 평균 분자량(Mn)은 폴리스티렌 표준물과 같은 적절한 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 다분산도 지수(PDI) 값은 중합체의 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(즉, Mw/Mn)를 나타낸다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 단독중합체(예를 들어, 단일 단량체 화학종으로부터 제조됨), 공중합체(예를 들어, 적어도 2개의 단량체 화학종으로부터 제조됨), 및 그래프트 중합체를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "~ 중 적어도 하나"는 요소들이 결합적으로 나열되는지 또는 분리적으로 나열되는지 여부에 관계없이 "~ 중 하나 이상"과 동의어이다. 예를 들어, 어구 "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"는 각각 A, B, 또는 C 중 어느 하나, 또는 A, B, 또는 C 중 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 의미한다. 예를 들어, A 단독; 또는 B 단독; 또는 C 단독; 또는 A와 B; 또는 A와 C; 또는 B와 C; 또는 A, B, 및 C 모두이다.
본원에 사용되는 바와 같이, "~로부터 선택되는"(selected from)은 요소들이 결합적으로 나열되는지 또는 분리적으로 나열되는지 여부에 관계없이 "~로부터 선택되는"(chosen from)과 동의어이다. 추가로, 어구 "A, B, 및 C로부터 선택되는" 및 "A, B, 또는 C로부터 선택되는"은 각각 A, B, 또는 C 중 어느 하나, 또는 A, B, 또는 C 중 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 의미한다. 예를 들어, A 단독; 또는 B 단독; 또는 C 단독; 또는 A와 B; 또는 A와 C; 또는 B와 C; 또는 A, B, 및 C 모두이다.
본원에서 본 발명의 논의는 소정 제한 내에서 "구체적으로" 또는 "바람직하게는"(예컨대, 소정 제한 내에서, "바람직하게는", "더 바람직하게는", 또는 "더욱 더 바람직하게는")인 것으로 소정 특징을 기술할 수 있다. 본 발명은 이러한 특정한 또는 바람직한 제한에 또는 상기 제한에 의해 한정되지 않고 본 발명의의 전체 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "광변색성" 및 유사한 용어, 예컨대 "광변색성 화합물"은 적어도 화학 방사선의 흡수에 반응하여 변하는 적어도 가시 방사선에 대한 흡수 스펙트럼을 가짐을 의미한다. 추가로, 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "광변색성 재료"는, 광변색 특성을 나타내도록 이루어지고(예를 들어 적어도 화학 방사선의 흡수에 반응하여 변하는 적어도 가시 방사선에 대한 흡수 스펙트럼을 갖도록 이루어지고) 적어도 하나의 광변색성 화합물을 포함하는 임의의 물질을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "화학 방사선"은 본원에 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 재료에서 응답을 야기할 수 있는, 예컨대, 비제한적으로, 광변색성 재료를 하나의 형태 또는 상태로부터 다른 형태 또는 상태로 변환할 수 있는 전자기 방사선을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "광변색성 재료"는 열적으로 가역적인 광변색성 재료 및 화합물 및 비-열적으로 가역적인 광변색성 재료 및 화합물을 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이 용어 "열적으로 가역적인 광변색성 화합물/재료"는 화학 방사선에 반응하여, 제1 상태(예컨대 "투명 상태")로부터, 제2 상태(예컨대 "착색 상태")로 전환될 수 있고 열에너지에 반응하여 다시 제1 상태로 되돌아갈 수 있는 화합물/재료를 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이 용어 "비-열적으로 가역적인 광변색성 화합물/재료"는 화학 방사선에 반응하여, 제1 상태(예컨대 "투명 상태")로부터, 제2 상태(예컨대 "착색 상태")로 전환될 수 있고 착색 상태의 흡수(들)와 실질적으로 동일한 파장(들)의 화학 방사선에 반응하여 다시 제1 상태로 되돌아갈 수 있는 화합물/재료를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "상태"를 수식하는 용어 "제1" 및 "제2"는 임의의 특정 순서 또는 연대순을 지칭하고자 하는 것이 아니라, 2가지 상이한 조건 또는 특성을 지칭한다. 비제한적인 예시를 위해, 광변색성 화합물의 제1 상태 및 제2 상태는 가시 및/또는 UV 방사선의 흡수와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 적어도 하나의 광학 특성에 대해 상이할 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 다양한 비제한적인 실시 형태에 따르면, 본 발명과 함께 사용되는 광변색성 화합물은 제1 상태 및 제2 상태의 각각에서 상이한 흡수 스펙트럼을 가질 수 있다. 예를 들어, 본원에서 제한되지는 않지만, 본 발명과 함께 사용되는 광변색성 화합물은 제1 상태에서 투명하고 제2 상태에서 착색될 수 있다. 대안적으로, 본 발명과 함께 사용되는 광변색성 화합물은 제1 상태에서 제1 색을 갖고 제2 상태에서 제2 색을 가질 수 있다. 추가로, 본 발명과 함께 사용되는 광변색성-이색성 화합물은 제1 상태에서 제1 정렬을 가질 수 있고, 제2 상태에서 제2 정렬을 가질 수 있으며, 여기서, 제1 정렬 및 제2 정렬 중 하나는 실질적으로 비정렬된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "광학"은 광 및/또는 시각과 관련되거나 연관됨을 의미한다. 예를 들어, 본원에 개시된 다양한 비제한적인 실시 형태에 따르면, 광학 물품 또는 요소 또는 장치는 안과 물품, 요소 및 장치, 디스플레이 물품, 요소 및 장치, 윈도우, 미러, 및 능동 및 수동 액정 셀 물품, 요소 및 장치로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "안과"는 눈 및 시각과 관련되거나 연관됨을 의미한다. 안과용 물품 또는 요소의 비제한적인 예에는 단초점 또는 다초점 렌즈(이는 분할되거나 비-분할된 다초점 렌즈(예컨대, 비제한적으로, 이중초점 렌즈, 삼중초점 렌즈 및 누진 다초점 렌즈)일 수 있음)를 포함하는 교정용 및 비-교정용 렌즈뿐만 아니라, 제한 없이, 콘택트렌즈, 안내 렌즈, 확대 렌즈, 및 보호 렌즈 또는 바이저를 포함하는, (미용 면에서 또는 다른 면에서) 시력을 교정, 보호 또는 향상하는 데 사용되는 다른 요소가 포함된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "디스플레이"는 단어, 숫자, 기호, 디자인 또는 도면에서 정보의 가시적이거나 기계-판독 가능한 표시를 의미한다. 디스플레이 요소의 비제한적인 예에는 스크린, 모니터, 및 보안 요소, 예컨대 보안 마크가 포함된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "윈도우"는 이를 통한 방사선의 투과를 허용하도록 구성된 개구를 의미한다. 윈도우의 비제한적인 예에는 자동차 및 항공기 투명체, 윈드쉴드, 필터, 셔터, 및 광학 스위치가 포함된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "미러"는 입사광의 대부분을 정반사하는 표면을 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "액정 셀"은 정렬될 수 있는 액정 재료를 함유하는 구조체를 지칭한다. 액정 셀 요소의 비제한적인 예는 액정 디스플레이이다.
본원에 사용되는 바와 같이, "좌측", "우측", "내측", "외측", "위", "아래" 등과 같은 공간적 또는 방향성 용어는 본 발명의 다양한 실시 형태를 설명하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 다양한 대안적인 배향을 가정할 수 있고, 따라서 그러한 용어는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "위에 형성되는", "위에 침착되는", "위에 제공되는", "위에 도포되는", "위에 존재하는" 또는 "위에 위치되는"은 아래에 놓인 요소 또는 아래에 놓인 요소의 표면 상에, 그러나 아래에 놓인 요소 또는 아래에 놓인 요소의 표면과 반드시 직접(또는 인접하여) 접촉하지는 않고 형성, 침착, 제공, 도포, 존재 또는 위치됨을 의미한다. 예를 들어, 기판 "위에 위치된" 층은, 위치되거나 형성된 층과 기판의 사이에 배치되는 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 층, 코팅 또는 필름의 존재를 배제하지는 않는다.
본원에 언급된 모든 문서, 예컨대, 비제한적으로, 발행된 특허 및 특허출원은 달리 지시되지 않는 한 전체적으로 "참고로 포함되는" 것으로 간주되어야 한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴레이트" 및 유사한 용어, 예컨대 "(메트)아크릴산 에스테르"는 메타크릴레이트 및/또는 아크릴레이트를 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 본 발명의 메소겐 화합물의 기, 및 다양한 기의 치환체에 관한 것과 같은 용어 "(메트)아크릴레이트", 및 "(메트)아크릴레이트 기" 및 “(메트)아크릴레이트 치환체"와 같은 관련 용어는 -O-C(O)-C(R')=CH2로 표시되는 물질을 포함하며, 여기서, R'는 수소 또는 메틸이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴산"은 메타크릴산 및/또는 아크릴산을 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 “(메트)아크릴아미도”는 아크릴아미도(-N(H)-C(O)-C(H)=CH2) 및 메타크릴아미도(-N(H)-C(O)-C(CH3)=CH2)를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 본 발명의 메소겐-함유 화합물의 기, 및 다양한 기의 치환체에 관한 것과 같은 용어 "카르복실산”, 및 "카르복실산 기" 및 “카르복실산 치환체"와 같은 관련 용어는 -C(O)OH로 표시되는 물질을 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 본 발명의 메소겐-함유 화합물의 기, 및 다양한 기의 치환체에 관한 것과 같은 용어 "카르복실산 에스테르”, 및 "카르복실산 에스테르 기" 및 “카르복실산 에스테르 치환체"와 같은 관련 용어는 -C(O)OR로 표시되는 물질을 의미하며, 여기서, R은 예를 들어 지방족 기, 지환족 기, 헤테로지환족 기, 아릴 기 및 헤테로아릴 기로부터 선택된다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "지방족" 및 관련 용어, 예컨대 "지방족 기(들)"는, C1-C20 지방족 기, 또는 C1-C10 지방족 기, 또는 C1-C6 지방족 기와 같이 적어도 하나의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형일 수 있고; 선택적으로 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알켄(또는 알케닐) 기를 포함하고; 선택적으로 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알킨(또는 알키닐) 기를 포함하는, 비-환형 및 비-방향족 탄화수소 기를 의미한다. 둘 이상의 알켄 기를 포함하는 경우, 지방족 기의 알켄 기는 공액 및/또는 비-공액일 수 있다. 둘 이상의 알킨 기를 포함하는 경우, 지방족 기의 알킨 기는 공액 및/또는 비-공액일 수 있다. 적어도 하나의 알켄 기 및 적어도 하나의 알킨 기를 포함하는 경우, 지방족 기의 알켄 및 알킨 기는 서로에 대해 공액 및/또는 비-공액일 수 있다.
지방족 기의 예에는 알킬 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "알킬" 및 관련 용어, 예컨대 "알킬 기(들)"는, C1-C20 알킬 기, 또는 C1-C10 알킬 기, 또는 C1-C6 알킬 기와 같이 적어도 하나의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 포화된(따라서 알켄 기 및 알킨 기가 없는) 기를 의미한다. 알킬 기의 예에는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, t-부틸, 선형 또는 분지형 펜틸, 선형 또는 분지형 헥실, 선형 또는 분지형 헵틸, 선형 또는 분지형 옥틸, 선형 또는 분지형 노닐, 선형 또는 분지형 데실, 선형 또는 분지형 운덴실, 선형 또는 분지형 도데실, 선형 또는 분지형 트리데실, 선형 또는 분지형 테트라데실, 선형 또는 분지형 펜타데실, 선형 또는 분지형 헥사데실, 선형 또는 분지형 헵타데실, 선형 또는 분지형 옥타데실, 선형 또는 분지형 노나데실, 및 선형 또는 분지형 에이코사닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 선형 또는 분지형 알킬과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 "선형 또는 분지형" 기의 언급은, 비제한적인 예시를 위해, 메틸렌 기 또는 메틸 기; 선형인 기, 예컨대 선형 C2-C20 알킬 기; 분지형 C3-C20 알킬 기와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 적절하게 분지된 기를 포함하는 것으로 본원에서 이해된다.
지방족 기의 예에는 알케닐 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "알케닐" 및 관련 용어, 예컨대 "알케닐 기"는, C2-C20 알케닐 기, 또는 C2-C10 알케닐 기, 또는 C2-C6 알케닐 기와 같이 적어도 2개의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알켄(또는 알케닐) 기를 포함하는 기를 의미한다. 알케닐 기의 예에는, 에테닐, 선형 또는 분지형 프로페닐, 선형 또는 분지형 부테닐, 선형 또는 분지형 펜테닐, 선형 또는 분지형 헥세닐 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 하나의 알켄(또는 알케닐) 기를 갖는, 본원에 앞서 언급된 선형 또는 분지형 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
지방족 기의 예에는 알키닐 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "알키닐" 및 관련 용어, 예컨대 "알키닐 기(들)"는, C2-C20 알키닐 기, 또는 C2-C10 알키닐 기, 또는 C2-C6 알키닐 기와 같이 적어도 2개의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이며; 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알킨(또는 알키닐) 기를 포함하는 기를 의미한다. 알키닐 기의 예에는, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 선형 또는 분지형 펜티닐, 선형 또는 분지형 헥시닐 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 하나의 알킨(또는 알키닐) 기를 갖는, 본원에 앞서 언급된 선형 또는 분지형 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로지방족" 및 관련 용어, 예컨대 "할로지방족 기(들)"는, C1-C20 할로지방족 기, 또는 C1-C10 할로지방족 기, 또는 C1-C6 할로지방족 기와 같이, 적어도 하나의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 적어도 하나의 할로 기를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 선택적으로 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알켄 기를 포함하고; 선택적으로 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알킨 기를 포함하는, 비-환형 및 비-방향족 탄화수소 기를 의미한다. 둘 이상의 알켄 기를 포함하는 경우, 할로지방족 기의 알켄 기는 공액 및/또는 비-공액일 수 있다. 둘 이상의 알킨 기를 포함하는 경우, 할로지방족 기의 알킨 기는 공액 및/또는 비-공액일 수 있다. 적어도 하나의 알켄 기 및 적어도 하나의 알킨 기를 포함하는 경우, 할로지방족 기의 알켄 및 알킨 기는 서로에 대해 공액 및/또는 비-공액일 수 있다. 할로지방족 기의 적어도 하나의 이용가능한 수소, 그리고 최대 모든 이용가능한 수소가, 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 할로 기로 대체될 수 있다. 따라서, 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로지방족"은 "퍼할로지방족" 및 관련 용어, 예컨대 "퍼할로지방족 기(들)"를 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
할로지방족 기의 예에는 할로알킬 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로알킬" 및 관련 용어, 예컨대 "할로알킬 기(들)"는, C1-C20 할로알킬, 또는 C1-C10 할로알킬, 또는 C1-C6 할로알킬과 같이 적어도 하나의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 적어도 하나의 할로 기를 포함하고; 포화된(따라서 알켄 기 및 알킨 기가 없는) 기를 의미한다. 할로알킬 기의 적어도 하나의 이용가능한 수소, 그리고 최대 모든 이용가능한 수소가, 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 할로 기로 대체될 수 있다. 따라서, 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로알킬"은 "퍼할로알킬" 및 관련 용어, 예컨대 "퍼할로알킬 기(들)"를 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 할로알킬 기의 예에는, 각각 독립적으로 적어도 하나의 할로 기를 포함하는, 할로메틸, 할로에틸, 선형 또는 분지형 할로프로필, 선형 또는 분지형 할로부틸, 선형 또는 분지형 할로펜틸, 선형 또는 분지형 할로헥실 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 적어도 하나의 할로 기를 포함하는, 상기에 언급된 선형 또는 분지형 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
할로지방족 기의 예에는 할로알케닐 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로알케닐" 및 관련 용어, 예컨대 "할로알케닐 기(들)"는, C2-C20 할로알케닐, 또는 C2-C10 할로알케닐, 또는 C2-C6 할로알케닐과 같이 적어도 2개의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 적어도 하나의 할로 기를 포함하고; 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알켄(또는 알케닐) 기를 포함하는 기를 의미한다. 할로알케닐 기의 예에는, 각각 독립적으로 적어도 하나의 할로 기를 포함하는, 할로에테닐, 선형 또는 분지형 할로프로페닐, 선형 또는 분지형 할로부테닐, 선형 또는 분지형 할로펜테닐, 선형 또는 분지형 할로헥세닐 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 적어도 2개의 탄소 원자, 적어도 하나의 알켄(또는 알케닐) 기, 및 적어도 하나의 할로 기를 갖는, 상기에 언급된 선형 또는 분지형 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
할로지방족 기의 예에는 할로알키닐 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로알키닐" 및 관련 용어, 예컨대 "할로알키닐 기(들)"는, C2-C20 할로알키닐, 또는 C2-C10 할로알키닐, 또는 C2-C6 할로알키닐과 같이 적어도 2개의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선형 또는 분지형이고; 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는 적어도 하나의 할로 기(또는 할로겐 기)를 포함하고; 하나 이상의 내부 및/또는 말단 알킨(또는 알키닐) 기를 포함하는 기를 의미한다. 할로알키닐 기의 예에는, 각각 독립적으로 적어도 하나의 할로 기를 포함하는, 할로에티닐, 할로프로피닐, 할로부티닐, 선형 또는 분지형 할로펜티닐, 선형 또는 분지형 할로헥시닐 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 적어도 2개의 탄소 원자, 적어도 하나의 알킨(또는 알키닐) 기, 및 적어도 하나의 할로 기를 갖는, 상기에 언급된 선형 또는 분지형 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "지환족" 및 관련 용어, 예컨대 "지환족 기(들)"는, C3-C20 지환족 기, 또는 C3-C10 지환족 기, 또는 C3-C8 지환족 기와 같이 적어도 3개의 탄소 원자, 예컨대 3 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선택적으로 알켄 및/또는 알킨으로부터 선택되는 적어도 하나의 불포화 기를 포함하고; 선택적으로 둘 이상의 융합 지환족 고리를 포함하는, 환형 및 비-방향족 탄화수소 기를 의미한다.
지환족 기의 예에는 시클로알킬 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "시클로알킬" 및 관련 용어, 예컨대 "시클로알킬 기(들)"는, C3-C20 시클로알킬 기, 또는 C3-C10 시클로알킬 기, 또는 C3-C8 시클로알킬 기와 같이 적어도 3개의 탄소 원자, 예컨대 3 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고; 선택적으로 알켄 및/또는 알킨으로부터 선택되는 적어도 하나의 불포화 기를 포함하고; 선택적으로 둘 이상의 융합 시클로알킬 고리를 포함하는 기를 의미한다. 시클로알킬 기의 예에는 시클로프로필; 시클로부틸; 시클로펜틸; 시클로헥실; 시클로헵틸; 시클로옥틸; 시클로노닐; 시클로데실; 시클로운데실; 시클로도데실; 노르보르닐; 데카히드로나프탈레닐; 테트라데카히드로안트라세닐; 테트라데카히드로페난트레닐; 및 도데카히드로-1H-페날레닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "헤테로지환족" 및 관련 용어, 예컨대 "헤테로지환족 기(들)"는 2개 이상의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고(예컨대 C2-C20 헤테로지환족 기, 또는 C2-C10 헤테로지환족 기, 또는 C2-C8 헤테로지환족 기); O, S, N, P 및 이들의 조합과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 하나 이상의 헤테로 원자를 환형 고리에 갖고; 알켄 및/또는 알킨으로부터 선택되는 하나 이상의 불포화 기를 선택적으로 포함하고; 둘 이상의 융합된 비방향족 환형 고리(이들 중 적어도 하나는 융합 헤테로지환족 고리임)를 선택적으로 포함하는 환형 및 비방향족 기를 의미한다.
헤테로지환족 기의 예에는 헤테로시클로알킬 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "헤테로시클로알킬" 및 관련 용어, 예컨대 "헤테로시클로알킬 기(들)"는 2개 이상의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자를 포함하고(예컨대 C2-C20 헤테로시클로알킬 기, 또는 C2-C10 헤테로시클로알킬 기, 또는 C2-C8 헤테로시클로알킬 기); O, S, N, P 및 이들의 조합과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 하나 이상의 헤테로 원자를 환형 고리에 갖고; 알켄 및/또는 알킨으로부터 선택되는 하나 이상의 불포화 기를 선택적으로 포함하고; 둘 이상의 융합된 비방향족 환형 고리(이들 중 적어도 하나는 융합 헤테로시클로알킬 고리임)를 선택적으로 포함하는 기를 의미한다. 헤테로시클로알킬 기의 예에는 이미다졸릴, 테트라히드로푸라닐, 테트라히드로피라닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 모르폴리닐, 7-옥사비시클로[2.2.1]헵타닐, 옥타히드로시클로펜타[b]피라닐, 및 옥타히드로-1H-이소크로메닐을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "아릴" 및 관련 용어, 예컨대 "아릴 기(들)"는, C6-C20 아릴 기, 또는 C6-C14 아릴 기와 같이 적어도 6개의 탄소 원자를 포함하고; 선택적으로 적어도 2개의 융합 방향족 고리(이들 중 적어도 하나는 융합 방향족 고리임)를 포함하는, 환형 방향족 기를 의미한다. 아릴 기의 예에는 페닐, 나프탈레닐, 안트라세닐, 페난트레닐, 트리페닐레닐, 9,10-디히드로안트라세닐, 9,10-디히드로페난트레닐, 및 트립티세닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "헤테로아릴" 및 관련 용어, 예컨대 "헤테로아릴 기(들)"는, C3-C20 헤테로아릴 기, 또는 C5-C14 헤테로아릴 기와 같이 적어도 3개의 탄소 원자를 포함하고; -O-, -N-, 및/또는 -S-와 같은 적어도 하나의 헤테로원자를 방향족 고리 내에 포함하고; 선택적으로 적어도 2개의 융합 고리(이들 중 적어도 하나는 융합 헤테로방향족 고리임)를 포함하는, 환형 방향족 기를 의미한다. 헤테로아릴 기의 예에는 피라졸릴, 이미다졸릴, 트리아지닐, 푸라닐, 티오페닐, 피라닐, 피리디닐, 이소퀴놀리닐, 및 피리미디닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 “알콕시” 및 관련 용어, 예컨대 “알콕시 기(들)”는 -OR로 표시되는 기를 의미하며, 여기서, R은 하나 이상의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 분지형 알킬 기, 예컨대 C1-C20 알킬, 또는 C1-C10 알킬, 또는 C1-C6 알킬이며, 이에 상응하여, 알콕시 기는 예를 들어 C1-C20 알콕시, 또는 C1-C10 알콕시, 또는 C1-C6 알콕시이다. 알콕시 기의 예에는, 메톡시(CH3-O-), 에톡시(CH3CH2-O-), n-프로폭시(CH3CH2CH2-O-), 이소-프로폭시, 선형 또는 분지형 부톡시, 선형 또는 분지형 펜톡시, 선형 또는 분지형 헥속시 등과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는, 말단 2가 산소 결합 또는 기(또는 말단 에테르 결합 또는 기)를 포함하는, 본원에 앞서 언급된 알킬 기의 그러한 예가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "아미노" 및 관련 용어, 예컨대 "아미노 기"는 -N(R11)(R12)로 표시되는 기를 포함하며, 여기서, R11 및 R12는 각각 독립적으로, 예를 들어 수소, 지방족 기, 지환족 기, 헤테로지환족 기, 아릴 기, 및 헤테로아릴 기로부터 선택된다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 “1차 아미노” 및 관련 용어, 예컨대 “1차 아미노 기”는 -NH2로 표시되는 기를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "할로겐" 및 관련 용어, 예컨대 "할로겐 기(들)" 및/또는 "할로 기(들)는", 예컨대 플루오로(F), 클로로(Cl), 브로모(Br), 및/또는 요오도(I)로부터 선택되는, 단일 결합된 할로겐 원자를 의미한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 그리고 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 용어 "수소" 및 관련 용어, 예컨대 "수소 기(들)"는 단일 결합된 수소(-H)를 의미한다.
화학식 II와 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, P는 아크릴레이트(CH2=CHC(O)O-), 메타크릴레이트(CH2=C(CH3)C(O)O-); 트리할로메타크릴레이트(CH2=C(CX'3)C(O)O-(여기서, 각각의 X'는 독립적으로 할로겐 또는 할로 기임); 시아노아크릴레이트(CH2=C(CN)C(O)O-); 옥시란(
Figure pct00008
); 히드록실(-OH); 1차 아미노(-NH2); 카르복실산(-C(O)OH); 카르복실산 에스테르(-C(O)OR, 이전에 본원에 기술된 바와 같음); 실록산; 카르보실란; 시아노(-CN); 및 니트로(-NO2)로부터 선택된다. P가 선택될 수 있는 트리할로메타크릴레이트의 예에는 트리플루오로메타크릴레이트 및 트리클로로메타크릴레이트가 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
일부 실시 형태에 따르면, 화학식 II의 P는 실록산 기로부터 선택된다. 일부 추가 실시 형태에서, 화학식 II의 P는 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산으로부터 선택된다. 일부 추가 실시 형태에 따르면, 화학식 II의 P는 하기 화학식 A로 표시되는 실록산 기로부터 선택된다:
[화학식 A]
Figure pct00009
화학식 A와 관련하여, n'는 1 내지 5이며; 각각의 n'에 대해 독립적으로, 각각의 R13은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택되며; 각각의 R14는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다.
일부 실시 형태에 따르면, 화학식 II의 P는 카르보실란 기로부터 선택된다. 일부 추가 실시 형태에 따르면, 화학식 II의 P는 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란 기로부터 선택된다.
일부 추가 실시 형태에 따르면, 화학식 II의 P는 하기 화학식 B로 표시되는 카르보실란 기로부터 선택된다:
[화학식 B]
Figure pct00010
화학식 B와 관련하여, t'는 1 내지 4이며; 각각의 t'에 대해 독립적으로, u는 1 내지 5이며; 각각의 t'에 대해 독립적으로, 각각의 R16은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택되며; 각각의 R17은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다.
일부 실시 형태에 따르면, 화학식 II와 관련하여, 그리고 각각의 v에 대해 독립적으로, 하첨자 d는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 20, 또는 0 내지 15, 또는 0 내지 12, 또는 0 내지 10, 또는 0 내지 8, 또는 0 내지 5이다.
일부 추가 실시 형태에 따르면, 화학식 II와 관련하여, 그리고 각각의 v에 대해 독립적으로, 하첨자 e, f, 및 g는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 3(예컨대 0, 1, 2, 또는 3)이다.
일부 실시 형태에서, 화학식 II에 대해 각각의 경우에 e' 및 f'는 독립적으로 0 내지 6(예컨대 0, 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6, 및 이들의 조합)이되, 단, e' 및 f'의 합은 적어도 2, 예를 들어 2 내지 10(예컨대 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10), 또는 2 내지 5(예컨대 2, 3, 4, 또는 5) 또는 2 내지 4(예컨대 2, 3, 또는 4)이다.
추가로 화학식 II와 관련하여, S1, S2, S3, 및 S4는 각각의 경우에 독립적으로 -CH2-; -O-; -C(O)-; -N=N-; -CH=CH-; -C≡C-; -CH=N-; -CF2-; 또는 -NH-로부터 선택되는 스페이서 단위로부터 선택되되, 단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결되는 경우 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결된다. 인접한 스페이서 단위들은 함께, 알킬 연결; 에테르 연결; 카르복실산 에스테르 연결, -O-C(O)- 및/또는 -C(O)-O-; 카르보네이트 연결, -O-C(O)-O-; 아미드 연결, -NH-C(O)- 및/또는 -C(O)-NH-; 우레아 연결, -NH-C(O)-NH-; 카르바메이트 연결, -O-C(O)-NH- 및/또는 -NH-C(O)-O-; 디온 연결, -C(O)-C(O)-; 및 이들의 조합과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 다양한 2가 연결을 형성할 수 있되, 단, 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결된다. 비제한적인 예시를 위해, 그리고 일부 실시 형태에서, 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결되는 스페이서 단위는 -O-가 -O-에 직접적으로 결합되지 않음; -NH-가 -NH-에 직접적으로 결합되지 않음; -O- 및 -NH-가 서로 직접적으로 결합되지 않음; -N=N-이 -N=N-에 직접적으로 결합되지 않음; -N=N-이 -O-에 직접적으로 결합되지 않음; -N=N-이 -NH-에 직접적으로 결합되지 않음; -CH=N-의 질소가 -CH=N-의 N에 직접적으로 결합되지 않음; -CH=N-의 N이 -O-, -NH-, 또는 -N=N-에 직접적으로 결합되지 않음을 의미하지만, 이로 한정되지 않는다.
일부 실시 형태에 따르면,그리고 화학식 II와 관련하여, S1, S2, S3, 및 S4는 각각의 경우에 독립적으로 -(CH2)-, -O-, -C(O)-, 또는 -NH-로부터 선택되는 스페이서 단위로부터 선택되며; 하첨자 e, f, 및 g는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 3(예컨대 0, 1, 2, 또는 3)이되; 단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결되는 경우 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결된다.
화학식 II와 관련하여, 그리고 본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 시클로알킬; 비치환 또는 치환 페닐; 비치환 또는 치환 나프틸; 또는 비치환 또는 치환 트립티세닐(여기서, 각각의 시클로알킬 치환체, 각각의 페닐 치환체, 각각의 나프틸 치환체, 및 각각의 트립티세닐 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로부터 선택되는 2가 기이다.
일부 추가 실시 형태에서, 그리고 화학식 II와 관련하여, Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 1,4-시클로헥실; 비치환 또는 치환 1,4-페닐; 비치환 또는 치환 1,5-나프틸; 비치환 또는 치환 2,6-나프틸; 비치환 또는 치환 1,8-나프틸; 및 비치환 또는 치환 1,4-트립티세닐(여기서, 각각의 1,4-시클로알킬 치환체, 각각의 1,4-페닐 치환체, 각각의 1,5-나프틸 치환체, 각각의 2,6-나프틸 치환체, 각각의 1,8-나프틸 치환체, 및 각각의 1,4-트립티세닐 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 화학식 II에 있어서, P는 수소, 알킬, 알콕시, 아크릴레이트, 또는 메타크릴레이트로부터 선택되며; 화학식 III은 다음과 같이 추가로 설명된다. 화학식 III에 있어서, (i) y는 1 내지 30이며; (ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 알킬 및 할로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며; (iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로 -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
Figure pct00011
(여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며; (iv) 알킬 기 및 할로알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이다.
일부 실시 형태에서, 화학식 I의 다가 연결기 X는 Si; 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로부터 선택된다.
일부 실시 형태에서, 화학식 I의 다가 연결기 X는 2 내지 6개의 Si 원자, 또는 2 내지 5개의 Si 원자를 갖는 다가 실록산으로부터 선택된다. 일부 추가 실시 형태에서, 화학식 I의 X가 선택될 수 있는 다가 실록산은 2 내지 6개의 Si 원자, 또는 2 내지 5개의 Si 원자를 갖는 선형, 분지형 또는 환형 실록산으로부터 선택된다. 일부 추가 실시 형태에서, X가 선택될 수 있는 환형 실록산은 시클로트리실록산 및 시클로테트라실록산을 포함한다.
화학식 I의 X가 선택될 수 있는 시클로트리실록산은 하기 화학식 C로 표시되는 것을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다:
[화학식 C]
Figure pct00012
.
화학식 C와 관련하여, 각각의 R9는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며; 화학식 I의 t는 0이며; 화학식 I의 v는 3이다.
화학식 I의 X가 선택될 수 있는 시클로테트라실록산은 하기 화학식 D로 표시되는 것을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다:
[화학식 D]
Figure pct00013
.
화학식 D와 관련하여, 각각의 R10은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며; 화학식 I의 t는 0이며; 화학식 I의 v는 4이다.
일부 실시 형태에서, 화학식 I의 다가 연결기 X는 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 다가 카르보실란으로부터 선택된다.
일부 추가 실시 형태에 따르면, 화학식 I의 다가 연결기 X는 Si; 비치환 또는 치환 C1-C10 알킬(여기서, 각각의 C1-C10 알킬 치환체는 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); 하기에 제공된 화학식 1로 표시되는 실록산; 또는 하기에 제공된 화학식 2로 표시되는 카르보실란으로부터 선택된다.
하기 화학식 1과 관련하여, 각각의 R6은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다:
[화학식 1]
Figure pct00014
.
일부 실시 형태에서 화학식 1은 화학식 I의 X가 선택될 수 있는 분지형 다가 실록산의 비제한적인 예이다.
일부 실시 형태에서, 화학식 I의 다가 연결기 X는 화학식 1로 표시되며, 여기서, 각각의 R6은 독립적으로 메틸 또는 페닐로부터 선택된다.
하기 화학식 2와 관련하여, R7은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 2가 지방족 기이며, 각각의 R8은 독립적으로 메틸, 에틸 또는 페닐로부터 선택된다.
[화학식 2]
Figure pct00015
.
일부 실시 형태에서, 화학식 I의 다가 연결기 X는 화학식 2로 표시되며, 여기서, R7은 2가 C1-C5 알킬 기이며; 각각의 R8은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다. 일부 실시 형태에서, 화학식 2의 R7은 -CH2CH2-이다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 0이며; 하첨자 v는 4이며; X는 하기 화학식 1a로 표시되는 실록산이다:
[화학식 1a]
Figure pct00016
.
화학식 1a와 관련하여, d'는 0 내지 3이며; 각각의 R18은 각각의 d'에 대해 독립적으로, 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며; 각각의 R19는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다. 추가로 화학식 1a와 관련하여, 2개의 Si 원자로부터 연장되는 만족되지 않은 원자가를 갖는 4개의 단일 결합 각각은 독립적으로 화학식 I의 -L-[메소겐] 기(또는 부분)에 대한 단일 결합을 나타낸다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 0이며; 하첨자 v는 4이며; X는 하기 화학식 2a로 표시되는 카르보실란이다:
[화학식 2a]
Figure pct00017
.
화학식 2a와 관련하여, q는 0 내지 3(예컨대 1 내지 3)이며; 각각의 q에 대해 독립적으로, w는 1 내지 3이며; 각각의 R20은 각각의 q에 대해 독립적으로, 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며; y는 1 내지 3이며; 각각의 R21은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택된다. 추가로 화학식 2a와 관련하여, 2개의 Si 원자로부터 연장되는 만족되지 않은 원자가를 갖는 4개의 단일 결합 각각은 독립적으로 화학식 1의 -L-[메소겐] 기(또는 부분)에 대한 단일 결합을 나타낸다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 0이며; 하첨자 v는 4이며; X는 하기 화학식 3으로 표시된다:
[화학식 3]
Figure pct00018
.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 0이며; 하첨자 v는 3이며; X는 하기 화학식 4로 표시된다:
[화학식 4]
Figure pct00019
.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 0이며; 하첨자 v는 4이며; X는 하기 화학식 5으로 표시된다:
[화학식 5]
Figure pct00020
.
추가로 화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 다가 연결기 X는 Si이며; t는 1이며; R4는 -(S1)d-P이며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II와 관련하여 정의된 바와 같으며; 하첨자 v는 3이다. 추가로 화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 다가 연결기 X는 Si이며; t는 1이며; R4는 -(S1)d-P이며, 하첨자 d는 0이며, P는 알킬, 예컨대 C1-C4 알킬이며; 하첨자 v는 3이다. 본 발명의 일부 추가 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 1이며; R4는 C3H7-이며; 하첨자 v는 3이며; X는 Si이며; R4-X는 하기 화학식 6으로 표시된다:
[화학식 6]
Figure pct00021
.
화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 다가 연결기 X는 P(즉, 인)이며; 하첨자 t는 1이며; R4는 =O이며; 하첨자 v는 3이다. 본 발명의 일부 추가 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 하첨자 t는 1이며; R4는 =O이며; 하첨자 v는 3이며; X는 P(즉, 인)이며; R4-X는 하기 화학식 7로 표시된다:
[화학식 7]
Figure pct00022
.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 화학식 I의 t는 0, 1, 또는 2이다. 일부 추가 실시 형태에서, t는 2이며, 2개의 R4 기는 함께, 이중 결합 산소 기(즉, =O)를 정의한다.
화학식 I과 관련하여, X와 R4 사이의 결합은 단일 결합으로 도시되지만, 일부 실시 형태에서, 어떤 R4가 선택되는지에 따라 이중 결합일 수 있다. 예시를 위해, R4가 =O로부터 선택되는 경우, X와 R4 사이의 결합은 이중 결합(=)이다. 추가 예시를 위해, R4가 -(S1)d-P로부터 선택되는 경우, X와 R4 사이의 결합은 단일 결합(-)이다.
본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 메소겐에 있어서, 화학식 II의 P는 각각의 경우에 독립적으로 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택된다.
본 발명의 일부 추가 실시 형태에서, 화학식 I의 각각의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로, 하기 화학식 IV로 표시된다:
[화학식 IV]
Figure pct00023
.
화학식 IV와 관련하여, 그리고 일부 추가 실시 형태에 따르면, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 및 할로알콕시로부터 선택되며; S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, f, 및 g는 각각 독립적으로 화학식 II와 관련하여 본원에 이전에 기술되고 정의된 바와 같다.
본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 화학식 I의 적어도 하나의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로, 화학식 IV로 표시된다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 화학식 I의 적어도 하나의 메소겐은, 적어도 하나의 하첨자 v에 대해, 그리고 모든 하첨자 v보다 적은 하첨자 v에 대해, 각각의 경우에 독립적으로 화학식 II로 표시되며, 여기서, 화학식 II의 P는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택된다. 추가로 이러한 실시 형태에 따르면, 화학식 I의 적어도 하나의 메소겐은, 적어도 하나의 하첨자 v에 대해, 그리고 모든 하첨자 v보다 적은 하첨자 v에 대해, 각각의 경우에 독립적으로 상기 화학식 IV로 표시되며, 여기서, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시로부터 선택되며; S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, 및 f는 각각 독립적으로 화학식 II와 관련하여 본원에 이전에 기술되고 정의된 바와 같다.
비제한적인 예시를 위하여, 화학식 IV의 말단 R-치환 2가 1,4-시클로헥실 부분,
Figure pct00024
는 화학식 II의 -Q1-(S1)d-P 말단 부분으로부터 유도되며, 여기서, Q1은 2가 1,4-시클로헥실 기이며; 하첨자 d는 0이며; P는 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시(R로 표기됨)로부터 선택된다.
본 발명의 메소겐-함유 화합물의 일부 추가 실시 형태에서, 그리고 화학식 I과 관련하여, 각각의 하첨자 v에 대해, 각각의 메소겐은 동일하다.
화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 각각의 메소겐은 각각의 하첨자 v에 대해, 적어도 4개의 환형 기를 포함한다.
화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 각각의 연결기 -L-은 각각의 하첨자 v에 대해 독립적으로, 25개 이상의 결합, 또는 30개 이상의 결합, 예컨대 25 내지 200개의 결합(또는 30 내지 200개의 결합, 또는 35 내지 200개의 결합); 또는 25 내지 150개의 결합(또는 30 내지 150개의 결합, 또는 35 내지 150개의 결합); 또는 25 내지 100개의 결합(또는 30 내지 100개의 결합, 또는 35 내지 100개의 결합); 또는 25 내지 80개의 결합(또는 30 내지 80개의 결합, 또는 35 내지 80개의 결합); 또는 25 내지 75개의 결합(또는 30 내지 75개의 결합, 또는 35 내지 75개의 결합); 또는 25 내지 70개의 결합(또는 30 내지 70개의 결합, 또는 35 내지 70개의 결합); 또는 25 내지 60개의 결합(또는 30 내지 60개의 결합, 또는 35 내지 60개의 결합); 또는 25 내지 45개의 결합(또는 30 내지 45개의 결합, 또는 35 내지 45개의 결합)의 평균 사슬 길이를 포함하며, 여기서, 각각의 결합은 독립적으로 단일 결합, 이중 결합, 또는 삼중 결합으로부터 선택된다.
추가로 화학식 I과 관련하여, 그리고 일부 실시 형태에 따르면, 각각의 연결기 -L-은 각각의 하첨자 v에 대해, 각각의 경우에 메소겐 특성이 없다.
일부 실시 형태에 따르면, 그리고 화학식 I과 관련하여, 각각의 연결기 -L-은 각각의 하첨자 v에 대해, 각각의 경우에 독립적으로 하기 화학식 L(1) 내지 L(10)(이의 둘 이상의 조합을 포함)로부터 선택된다:
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
.
화학식 L(1) 내지 L(10)과 관련하여, 각각의 t는 각각의 경우에 독립적으로 1 내지 20이다.
본 발명은 화학식 I과 관련하여 기술된 바와 같은 본 발명의 메소겐-함유 화합물(들)을 포함하는 액정 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정 조성물은, 일부 실시 형태에서, 화학식 I로 표시되는 하나 이상의 화합물에 더하여, 광변색성 화합물, 이색성 화합물 및/또는 광변색성-이색성 화합물 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에 존재할 수 있는 광변색성 화합물의 부류는 인데노-융합된 나프토피란, 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 스피로플루오로에노[1,2-b]피란, 페난트로피란, 퀴놀리노피란, 플루오로안테노피란, 스피로피란, 벤족사진, 나프톡사진, 스피로(인돌린)나프톡사진, 스피로(인돌린)피리도벤족사진, 스피로(인돌린)플루오르안테녹사진, 스피로(인돌린)퀴녹사진, 풀기드, 풀기미드, 디아릴에텐, 디아릴알킬에텐, 디아릴알케닐에텐, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
본 발명의 액정 조성물에 존재할 수 있는 광변색성-이색성 화합물은 전형적으로 하나 이상의 광변색성 모이어티; 및 하나 이상의 메소겐성 세그먼트를 포함할 수 있는 하나 이상의 공유 결합 연장 기를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 광변색성-이색성 화합물의 광변색성 모이어티는 인데노-융합된 나프토피란, 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 스피로플루오로에노[1,2-b]피란, 페난트로피란, 퀴놀리노피란, 플루오로안테노피란, 스피로피란, 벤족사진, 나프톡사진, 스피로(인돌린)나프톡사진, 스피로(인돌린)피리도벤족사진, 스피로(인돌린)플루오르안테녹사진, 스피로(인돌린)퀴녹사진, 풀기드, 풀기미드, 디아릴에텐, 디아릴알킬에텐, 디아릴알케닐에텐, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 액정 조성물에 포함될 수 있는 광변색성-이색성 화합물의 연장 기의 부류 및 예는 US 9,334,439 B2의 컬럼 37~51에 기술된 것을 포함하지만, 이로 한정되지 않으며, 이의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명에 따른 액정 조성물은 선택적으로 추가로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 선택적 첨가제의 예는 액정 재료, 액정 특성 제어 첨가제, 비선형 광학 재료, 염료(예를 들어, 정전기 염료), 이색성 염료, 청색광 차단(또는 필터링)제, 정렬 촉진제, 운동성 향상제, 광개시제, 열 개시제, 계면활성제, 중합 억제제, 용매, 광 안정제, 열 안정제, 이형제, 레올로지 조절제, 겔화제, 레벨링제, 자유 라디칼 제거제, 커플링제, 기울기(tilt) 조절 첨가제, 블록 또는 비-블록 중합체 재료 및/또는 접착 촉진제를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 청색광 차단(또는 필터링)제의 부류 및 예는 US 9,683,102 B2 및 US 2015/0234208 A1에 기술된 것을 포함하지만, 이로 한정되지 않으며, 이들의 관련 부분은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 액정 조성물에 포함될 수 있는 이색성 염료의 예는 아조메틴, 인디고이드, 티오인디고이드, 메로시아닌, 인단, 퀴노프탈로닉 염료, 페릴렌, 프탈로페린, 트리페노디옥사진, 인돌로퀴녹살린, 이미다조-트리아진, 테트라진, 아조 및 (폴리)아조 염료, 벤조퀴논, 나프토퀴논, 안트로퀴논 및 (폴리)안트로퀴논, 안트로피리미디논, 요오드, 요오드산염, 또는 이들의 둘 이상의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면, 기판; 및 기판의 표면의 적어도 일부 상의 (또는 그 위의) 층을 포함하는 광학 요소가 추가로 제공되며, 여기서, 상기 층은 본 발명에 따른 적어도 하나의 메소겐-함유 화합물을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 광학 요소의 기판은 유기 재료(예컨대 유기 중합체), 무기 재료, 또는 이들의 조합(예를 들어, 복합 재료)을 포함할 수 있는 광학 기판이다. 본 발명의 광학 요소에 포함될 수 있는 기판의 예는 US 8,628,685 B2의 컬럼 35, 5행 내지 컬럼 36, 57행에 기술된 것을 포함하지만 이로 한정되지 않으며, 이의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.
일부 실시 형태에서 본 발명의 광학 요소의 기판 위에 제공된 층(들)은 경화된(또는 가교결합된) 유기 매트릭스, 또는 열가소성 유기 매트릭스일 수 있는 유기 중합체 매트릭스와 같은 유기 매트릭스를 포함한다. 이와 상응하게, 본 발명의 광학 요소의 각 층은 경화된(또는 가교결합된) 층 및 열가소성 층으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 광학 요소의 각 층의 유기 매트릭스는 에테르 연결; 카르복실산 에스테르 연결; 우레탄 연결; 아미드 연결; 우레아 연결; 카르보네이트 연결; 비닐 기, 알릴 기 및/또는 (메트)아크릴레이트 기와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 라디칼 중합성 에틸렌계 불포화 기의 라디칼 중합에 의해 형성된 연결; 및 이들의 둘 이상의 조합과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 연결을 포함할 수 있다.
본 발명의 광학 요소의 각 층은 적층 방법 및 코팅 방법과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 당업계에 인정된 방법에 의해 형성될 수 있다. 코팅 방법에는 스프레이 코팅 방법; 스핀 코팅 방법; 커튼 코팅 방법; 딥 코팅 방법; 마이크로젯 코팅 방법(예컨대 잉크젯 코팅 방법); 인몰드(in-mold) 코팅 방법; 및 이들의 조합을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 적층 방법은 압출 적층 방법(예컨대 기판 위에 직접적으로); 인몰드 적층 방법(라미네이트가 몰드 내에 배치되고, 기판이 몰드 내에서 그에 맞닿아 형성됨); 열적층 방법(라미네이트가 기판 위에 열적으로 융합됨); 접착 적층 방법(개재된 접착제층에 의해 기판 위에 라미네이트가 접착됨); 및 이들의 조합을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 광학 요소는 기판과 층(본 발명의 메소겐-함유 화합물을 포함함) 사이에 개재된 정렬층을 추가로 포함하고, 여기서, 정렬층은 자기장, 전기장, 선형 편광 방사선, 전단력, 또는 이들의 둘 이상의 조합 중 적어도 하나에 대한 노출에 의해 적어도 부분적으로 정렬될 수 있다. 정렬층으로 사용되거나 정렬층을 형성하기 위해 사용될 수 있는 재료의 부류 및 예는 배향 설비, 배향 재료, 배향 매체 및 정렬 설비(개시 내용이 본원에 참고로 포함된 US 8,926,091 B2의 실시예; 및 컬럼 5, 5행 내지 컬럼 6, 4행; 컬럼 7, 56행 내지 컬럼 24, 36행에 기술됨)를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 요소는 프라이머 층(들), 반사 방지 층(들), 보호 층(들), 하드코트 층(들), 및 편광 층(들)과 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 선택적 층의 부류 및 예는 US 8,828,284 B2의 컬럼 20, 30행 내지 컬럼 21, 38행에 기술되어 있으며, 이의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 요소는 안과용 요소, 디스플레이 요소, 윈도우, 미러, 및 액정 셀 요소로부터 선택된다.
일부 추가 실시 형태에서, 본 발명의 안과용 요소는 교정 렌즈, 비교정 렌즈, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈 및 바이저로부터 선택된다.
본 발명은 하기의 비제한적인 조항 중 하나 이상에 의해 추가로 특징지어질 수 있다.
조항 1. 하기 화학식 I로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 I]
Figure pct00028
[여기서,
v는 3 또는 4이며,
t는 0 또는 1이며,
(A) 각각의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 II:
[화학식 II]
Figure pct00029
로 표시되며, 화학식 II에 있어서,
P는 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 할로알콕시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 아크릴아미도, 메타크릴아미도, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택되며;
S1, S2, S3, 및 S4는 각각의 경우에 -CH2-; -O-; -C(O)-; -N=N-; -CH=CH-; -C≡C-; -CH=N-; -CF2-; 또는 -NH-로부터 선택되는 스페이서 단위로부터 독립적으로 선택되되, 단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결된 경우 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결되며;
d는 0 내지 20이며;
e, f, 및 g는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 3이며;
Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴(여기서, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
e' 및 f'는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 6이되, 단, e'와 f'의 합은 2 이상이며;
(B) 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 III:
[화학식 III]
Figure pct00030
으로 표시되며, 여기서,
(i) y는 0 내지 30이며;
(ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 단일 결합, 지방족 기, 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로, -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
Figure pct00031
(여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택됨);
Figure pct00032
(여기서, t'는 1 내지 4이며, u'는 각각의 t'에 대해 독립적으로 1 내지 5이며, 각각의 R16은 각각의 t'에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며, 각각의 R17은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iv) E는 지방족 기 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(C) X는 Si; N; Ge; P; 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기; 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴 기; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되고, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기이며;
(D) R4는 -(S1)d-P(여기서 S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); =O; 및 비치환 또는 치환 페닐 기(여기서, 각각의 페닐 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되되,
단, 적어도 하나의 메소겐은 적어도 4개의 환형 기를 포함하며,
단, 각각의 -L-은 독립적으로 적어도 15개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하고, 추가로, 적어도 하나의 -L-은 적어도 25개 결합의 평균 사슬 길이를 포함함].
조항 2. 조항 1에 있어서,
각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 시클로알킬; 비치환 또는 치환 페닐; 비치환 또는 치환 나프틸; 및 비치환 또는 치환 트립티세닐(여기서, 각각의 시클로알킬 치환체, 각각의 페닐 치환체, 각각의 나프틸 치환체, 및 각각의 트립티세닐 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
X는 Si; 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 및 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기인 메소겐-함유 화합물.
조항 3. 조항 1 또는 조항 2에 있어서,
각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 1,4-시클로헥실; 비치환 또는 치환 1,4-페닐; 비치환 또는 치환 1,5-나프틸; 비치환 또는 치환 2,6-나프틸; 및 비치환 또는 치환 1,8-나프틸(여기서, 각각의 1,4-시클로알킬 치환체, 각각의 1,4-페닐 치환체, 각각의 1,5-나프틸 치환체, 각각의 2,6-나프틸 치환체, 및 각각의 1,8-나프틸 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
X는 Si; 비치환 또는 치환 C1-C10 알킬(여기서, 각각의 C1-C10 알킬 치환체는 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); 하기 화학식 1로 표시되는 실록산; 및 하기 화학식 2로 표시되는 카르보실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기인 메소겐-함유 화합물:
[화학식 1]
Figure pct00033
(화학식 1에 있어서, 각각의 R6은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)
[화학식 2]
Figure pct00034
(화학식 2에 있어서, R7은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 2가 지방족 기이며, 각각의 R8은 독립적으로 메틸, 에틸 또는 페닐로부터 선택됨).
조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 한 조항에 있어서,
각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
P는 수소, 알킬, 알콕시, 아크릴레이트, 또는 메타크릴레이트로부터 선택되며;
화학식 III에 있어서,
(i) y는 1 내지 30이며;
(ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 알킬 및 할로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로, -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
Figure pct00035
(여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
(iv) E는 알킬 기 및 할로알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기인 메소겐-함유 화합물.
조항 5. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 메소겐에 있어서, 화학식 II의 P는 각각의 경우에 독립적으로 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택되는 메소겐-함유 화합물.
조항 6: 조항 1 내지 조항 3 또는 조항 5 중 어느 한 조항에 있어서, 하나 이상의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 IV로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 IV]
Figure pct00036
(여기서, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시로부터 선택되며,
S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, f, 및 g는 각각 독립적으로 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음).
조항 7: 조항 1 내지 조항 3 또는 조항 6 중 어느 한 조항에 있어서,
각각의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 IV로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 IV]
Figure pct00037
(여기서, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시로부터 선택되며,
S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, f, 및 g는 각각 독립적으로 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음).
조항 8: 조항 1 내지 조항 3, 조항 5, 또는 조항 6 중 어느 한 조항에 있어서,
하나 이상의 메소겐은, 하나 이상의 v 및 모든 v보다 적은 v에 대해, 각각의 경우에 독립적으로 화학식 II(여기서,
화학식 II의 P는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택됨)로 표시되며;
하나 이상의 메소겐은, 하나 이상의 v 및 모든 v보다 적은 v에 대해, 각각의 경우에 독립적으로 화학식 IV로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 IV]
Figure pct00038
(여기서, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시로부터 선택되며,
S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, f, 및 g는 각각 독립적으로 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음).
조항 9: 조항 1 내지 조항 3, 조항 5 또는 조항 6 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 II의 P가 선택되는 실록산은 하기 화학식 A로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 A]
Figure pct00039
(화학식 A에 있어서, n'는 1 내지 4이며; 각각의 n'에 대해 독립적으로, 각각의 R13은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택되며; 각각의 R14는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨).
조항 10: 조항 1 내지 조항 3, 조항 5, 조항 6, 조항 8, 또는 조항 9 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 II의 P가 선택되는 카르보실란은 하기 화학식 B로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
[화학식 B]
Figure pct00040
(화학식 B에 있어서, t'는 1 내지 4이며; 각각의 t'에 대해 독립적으로, u는 1 내지 5이며; 각각의 t'에 대해 독립적으로, 각각의 R16은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택되며; 각각의 R17은 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨).
조항 11: 조항 1, 조항 2, 또는 조항 4 내지 조항 10 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 I에 있어서, t는 0이며, v는 3이며, X는 하기 화학식 C로 표시되는 3가 시클로트리실록산인 메소겐-함유 화합물:
[화학식 C]
Figure pct00041
(화학식 C에 있어서, 각각의 R9는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐임).
조항 12: 조항 1, 조항 2, 또는 조항 4 내지 조항 10 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 I에 있어서, t는 0이며, v는 4이며, X는 하기 화학식 D로 표시되는 4가 시클로테트라실록산인 메소겐-함유 화합물:
[화학식 D]
Figure pct00042
(화학식 D에 있어서, 각각의 R10은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐임).
조항 13: 조항 1, 조항 2, 또는 조항 4 내지 조항 10 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 I에 있어서, t는 0이며, v는 4이며, X는 하기 화학식 1a로 표시되는 4가 실록산인 메소겐-함유 화합물:
[화학식 1a]
Figure pct00043
(화학식 1a에 있어서, d'는 0 내지 3이며; 각각의 R18은 각각의 d'에 대해 독립적으로, 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며; 각각의 R19는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨).
조항 14: 조항 1, 조항 2, 또는 조항 4 내지 조항 10 중 어느 한 조항에 있어서, 화학식 I에 있어서, t는 0이며, v는 4이며, X는 하기 화학식 2a로 표시되는 4가 카르보실란인 메소겐-함유 화합물:
[화학식 2a]
Figure pct00044
(화학식 2a에 있어서, q는 0 내지 3(예컨대 1 내지 3)이며; 각각의 q에 대해 독립적으로, w는 1 내지 3이며; 각각의 R20은 각각의 q에 대해 독립적으로, 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며; y는 1 내지 3이며; 각각의 R21은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨).
조항 15: 조항 1 내지 조항 14 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 v에 대해, 각각의 메소겐이 동일한 것인 메소겐-함유 화합물.
조항 16: 조항 1 내지 조항 15 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로, 적어도 25개 결합, 또는 적어도 30개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하는 메소겐-함유 화합물.
조항 17: 조항 1 내지 조항 16 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로, 25 내지 200개 결합, 또는 30개 내지 150개 결합, 또는 35 내지 100개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하는 메소겐-함유 화합물.
조항 18: 조항 1 내지 조항 17 중 어느 한 조항에 있어서, 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로, 본원에 이전에 기술된 바와 같이, 화학식 L(1) 내지 화학식 L(10)(이들의 둘 이상의 조합 포함)으로부터 선택되는 메소겐-함유 화합물.
조항 19: 조항 1 내지 조항 18 중 어느 한 조항의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 조성물.
조항 20: 조항 19에 있어서, 광변색성 화합물, 이색성 화합물, 또는 광변색성-이색성 화합물 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 액정 조성물.
조항 21: 조항 20에 있어서, 상기 광변색성-이색성 화합물은 적어도 하나의 광변색성 모이어티를 포함하며, 상기 광변색성-이색성 화합물의 각각의 광변색성 모이어티 및 상기 광변색성 화합물은 각각의 경우에 독립적으로 인데노-융합된 나프토피란, 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 스피로플루오로에노[1,2-b]피란, 페난트로피란, 퀴놀리노피란, 플루오로안테노피란, 스피로피란, 벤족사진, 나프톡사진, 스피로(인돌린)나프톡사진, 스피로(인돌린)피리도벤족사진, 스피로(인돌린)플루오르안테녹사진, 스피로(인돌린)퀴녹사진, 풀기드, 풀기미드, 디아릴에텐, 디아릴알킬에텐, 디아릴알케닐에텐, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 액정 조성물.
조항 22: 광학 요소로서, 상기 광학 요소는
기판; 및
상기 기판의 표면의 적어도 일부 상의 층을 포함하며, 상기 층은 조항 1 내지 조항 18 중 어느 한 조항의 메소겐-함유 화합물을 포함하는, 광학 요소.
조항 23: 조항 22에 있어서, 광학 요소는 상기 기판과 상기 층 사이에 개재된 정렬층을 추가로 포함하며, 상기 정렬층은 자기장, 전기장, 선형 편광 방사선, 전단력, 또는 이들의 둘 이상의 조합 중 적어도 하나에 대한 노출에 의해 적어도 부분적으로 정렬될 수 있는, 광학 요소.
조항 24: 조항 23에 있어서, 디스플레이 요소, 윈도우, 미러, 액정 셀 요소, 및 안과용 요소로부터 선택되는 광학 요소.
조항 25: 조항 24에 있어서, 상기 안과용 요소는 교정 렌즈, 비교정 렌즈, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈 및 바이저로부터 선택되는 광학 요소.
본 발명은 다음의 실시예에서 더 구체적으로 기술되며, 이는 그의 수많은 수정 및 변경이 당업자에게 명백할 것이기 때문에 단지 예시적인 것으로 의도된다.
실시예
하기 실시예의 파트 1에는 중간 메소겐-함유 세그먼트,
Figure pct00045
의 제조가 설명되어 있다. 파트 2에는 v 연결기 -L- 및 t R4 기가 결합된 다가 비-메소겐성 코어 X를 각각 포함하는 중간 중앙 세그먼트 또는 부분의 제조가 설명되어 있다. 파트 3에는 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물의 제조, 및 비교용 메소겐-함유 화합물의 제조가 설명되어 있다. 파트 4에는 액정 코팅 제형의 제조가 설명되어 있다. 파트 5에는 코팅된 기판(테스트 시편)의 제조가 설명되어 있다. 파트 6에는 파트 5의 코팅된 기판의 광변색성 성능 테스트, 및 그 테스트 결과가 설명되어 있다.
파트 1
중간 메소겐-함유 세그먼트 S1 내지 S10의 제조가 다음과 같이 설명된다. 중간 메소겐-함유 세그먼트 S1~S10의 대표적인 구조가 표 1에 제공되어 있다.
세그먼트 S1
세그먼트 S1을 미국 특허 출원 공개 번호 US 2017/0275534 A1의 실시예 1, 단계 8에 따라 제조하였다.
세그먼트 S2
세그먼트 S1 (400 g) 및 숙신산 무수물 (74.0 g)을 함유하는 1구 둥근 바닥 플라스크에 톨루엔 (1.5 L) 및 트리에틸아민 ("Et3N", 15.0 mL)을 첨가하였다. 현탁액을 80℃까지 가열하고, 5시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 교반하면서 고온 에틸 아세테이트 ("EtOAc", 1.5 L, 65℃)에 붓고, 이어서 플라스크를 테트라히드로푸란 ("THF", 100 mL)으로 헹구었다. 생성된 용액을 실온까지 냉각시키고, 하룻밤 결정화하여 410 g의 생성물 (수율 88%)을 수득하였다. 1H NMR은 생성물이 4-옥소-4-((8-(4-((4-((4'-펜틸-[1,1'-비(시클로헥산)]-4-카르보닐)옥시)페녹시)카르보닐)페녹시)옥틸)옥시)부탄산과 일치하는 구조를 가짐을 보여주었다.
세그먼트 S3
세그먼트 S1 (25.0 g) 및 ε-카프로락톤 (18.5 g)을 디클로로메탄 ("DCM," 100 mL)에 현탁시킨 후 디페닐 포스페이트 ("DPP", 2.52 g)를 한번에 첨가하였다. 실온에서 6시간 동안 교반한 후, 조 반응 용액을 HCl (1 M, 2 x 100 mL), NaOH (5% 수성 wt/vol, 2 x 100 mL) 및 염수 (2 x 50 mL)로 세척하였다. 이어서, 유기 상을 MgSO4로 건조시키고, 이어서 셀라이트를 통해 여과하였다. 여과액을 용리제로서 DCM 중 10% EtOAc를 사용하여 셀라이트로 덮인 실리카 겔 플러그에 통과시켰다. 물질을 황백색 왁스질 고체까지 농축시킨 후 DCM (1 mL/g)에 용해시켰다. 용액을 셀라이트를 통해 여과하여 불용성 물질을 제거하였다. 용액을 50 mL까지 농축시킨 후 차가운 헥산 (0℃, 430 mL)에 천천히 첨가하였다. 수율: 37.18 g.
세그먼트 S4
세그먼트 S4는 단계 1에서 3-클로로프로판-1-올 대신 6-클로로헥산-1-올로 치환하고 단계 3에서 6-클로로헥산-1-올 대신 8-클로로옥탄-1-올로 치환한 것을 제외하고는 US 8,349,210 B2의 실시예 2의 단계 1 내지 6의 절차에 따라 제조하였다.
세그먼트 S5
세그먼트 S1을 등몰량의 세그먼트 S4로 대체하여 세그먼트 S2의 절차를 사용하여 세그먼트 S5를 제조하였다.
세그먼트 S6
세그먼트 S1 대신 세그먼트 S4를 사용하고 8몰 당량의 ε-카프로락톤을 사용한 것을 제외하고는 세그먼트 S3에 대한 절차를 사용하여 세그먼트 S6을 제조하였다.
세그먼트 S7
미국 특허 출원 공개 번호 US 2017/0275534A1의 실시예 7의 단계 1 및 2의 절차를 사용하여 세그먼트 S7을 제조하였다.
세그먼트 S8
세그먼트 S8을 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0002141A1의 실시예 8, 단계 2에 따라 제조하였다.
세그먼트 S9
DCM 중 세그먼트 S2 (21.6 g), 비스(히드록시프로필)테트라메틸디실록산 (15.0 g) 및 2-(디메틸아미노)피리디늄 p-톨루엔술포네이트 ("DPTS", 0.9 g)의 용액에 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 ("DCC," 7.4 g)를 5시간에 걸쳐 첨가하였다. 1,3-디시클로헥실우레아 ("DCU")를 제거하고, DCM-EtOAC (50:1~10:1)를 사용하여 물질을 크로마토그래피하여 원하는 생성물을 제공하였다. 수율: 14.0 g.
세그먼트 S10
하기 양을 사용하여 세그먼트 S9와 유사한 절차에 따라 세그먼트 S10의 합성을 완수하였다. S2 세그먼트 (21.6 g), 1H,1H,11H,11H-퍼플루오로-3,6,9-트리옥사운데칸-1,11-디올 (24.6 g), DPTS (0.9 g), DCM, 및 DCC (7.4 g). 수율: 22.0 g.
[표 1]
Figure pct00046
파트 2
다음과 같이 v 연결기 -L- 및 t R4 기가 결합된 다가 비-메소겐성 코어 X를 각각 포함하는 중간 중앙 세그먼트 (또는 부분) C1~C4의 제조가 설명되어 있다. 중간 중앙 세그먼트 C1~C4의 대표적인 구조가 표 2에 제공되어 있다.
세그먼트 C1
2-에틸-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올 (7.42 g) 및 ε-카프로락톤 (75.9 g)을 질소 퍼지 플라스크에 넣고, 균질해질 때까지 150℃까지 가열하고, 이어서 주석(II) 2-에틸헥사노에이트 (0.83 g)를 첨가하였다. 생성된 혼합물을 질소 하에 150℃에서 24시간 동안 교반하였다. 냉각된 반응 혼합물을 헥산 (300 mL)과 함께 교반하고, 이어서 경사시켰다. 이 과정을 3회 반복하여 점성 액체를 얻고, 이를 진공 하에 건조시켰다. 수율: 84 g.
세그먼트 C2
세그먼트 C1 (43.0 g), 숙신산 무수물 (8.8 g), Et3N (5 mL) 및 톨루엔 (200 mL)의 용액을 90℃에서 6시간 동안 가열하였다. 용매를 감압 하에 제거하고, 생성된 고체를 추가 정제 없이 사용하였다.
세그먼트 C3
단계 1
하기 양을 사용하여 세그먼트 C1과 유사한 절차에 따라 단계 1을 완수하였다. 펜타에리트리톨 (7.54 g), ε-카프로락톤 (50.6 g), 주석(II) 2-에틸헥사노에이트 (1.0 mL). 수율: 58.0 g.
단계 2
상기 단계 1로부터의 생성물을, 상기 세그먼트 C1에서 기술된 것과 유사한 방식으로 생성물을 정제한 것을 제외하고는 상기 세그먼트 S2에 대해 기술된 것과 동일한 반응 조건으로 처리하여 세그먼트 C3을 얻었다. 수율: 80.0 g.
세그먼트 C4
하기 양을 사용하여 세그먼트 S2와 유사한 절차에 따라 세그먼트 C4의 합성을 완수하였다. 펜타에리트리톨 (5.0 g), 숙신산 무수물 (18.3 g), Et3N (5.0 mL), 톨루엔 (100 mL). 수율: 15.0 g.
[표 2]
Figure pct00047
파트 3
하기와 같이, 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물(실시예 1~4, 6, 9, 10, 12, 및 14) 및 비교용 메소겐-함유 화합물(비교예 / CE 5, 7, 8, 11, 13, 및 15)의 제조가 설명되어 있다. 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물 및 비교용 메소겐-함유 화합물의 대표적인 구조가 표 8에 제공되어 있다.
실시예 1
단계 1
아세톤 (500 mL) 중 2-(히드록시메틸)-2-메틸프로판-1,3-디올 (100.0 g), 2,2-디메톡시프로판 (130 g) 및 4-톨루엔술폰산 ("TsOH," 4.0 g)을 함유하는 플라스크를 질소 하에 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 수성 NaHCO3 (100 mL, 4.3 M)을 첨가하였다. 상기 용액을 농축시키고, 500 mL의 DCM에 용해시키고, 물로 세척하였다. 유기 층을 짧은 실리카 플러그에 통과시키고, 농축시켜 (2,2,5-트리메틸-1,3-디옥산-5-일)메탄올을 얻었다.
단계 2
DCM (100 mL) 중 세그먼트 S5 (14.64 g), 상기 단계 1로부터의 생성물 (3.52 g) 및 4-디메틸아미노피리딘 (DMAP) (0.48 g)의 용액에 DCC (4.94 g)를 첨가하였다. 생성된 혼합물을 실온에서 몇 시간 동안 교반하였다. DCU를 여과에 의해 제거하고, 여과액을 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다.
단계 3
상기 단계 2로부터의 생성물을 DCM-메탄올 (MeOH) (1:1, 200 mL)에 용해시킨 후 TsOH (0.8 g)를 첨가하였다. 하룻밤 교반한 후, 용액을 수성 NaHCO3 및 염수로 세척하였다. 물질을 크로마토그래피하였다 (용리제는 DCM 중 17~66% EtOAc임).
단계 4
DPP (0.66 g)를 DCM (100 mL) 중 상기 단계 3으로부터의 생성물 (4.4 g) 및 ε-카프로락톤 (4.81 g)의 용액에 첨가하였다. 상기 용액을 실온에서 8시간 동안 교반하였다. DMAP (0.32 g), 세그먼트 S2 (8.36 g) 및 DCC (2.61 g)를 첨가하고, 반응물을 하룻밤 계속 교반하였다. DCU를 여과에 의해 제거하였다. 여과액을 HCl (1 M)로 2회, NaOH (5% wt./vol.)로 2회, 및 염수로 2회 세척하고, 이어서 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하였다(용리제는 DCM을 DCM-EtOAc(5:1)까지 램프(ramp)시킨 것임).
실시예 2
단계 1
2-(히드록시메틸)-2-메틸프로판-1,3-디올 대신 3-히드록시-2-(히드록시메틸)-2-메틸프로판산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1의 단계 1과 유사한 절차를 사용하여 단계 1을 완수하고, 조 생성물을 수성 NaHCO3 대신 에탄올성 암모니아로 세척하였다. 수율: 35.0 g.
단계 2
상기 단계 1로부터의 생성물 (4.53 g), 세그먼트 S6 (30.9 g), DPTS (3.12 g) 및 DCC (5.78 g)를 DCM (500mL)에 용해시켰다. 하룻밤 교반 후 출발 세그먼트 S6이 여전히 존재하였다. DCC (4.12 g)를 상기 단계 1로부터의 생성물 (3.48 g)에 추가로 첨가하였다. 3일 후, 혼합물을 부분적으로 농축시키고, DCU를 여과에 의해 제거하였다. 여과액을 물 및 염수로 세척하고, MgSO4로 건조시키고, 실리카 겔 플러그에 통과시켰다 (용리제는 DCM을 DCM-EtOAc (5:1)까지 램프시킨 것임). 생성된 물질을 EtOAc-MeOH로부터의 침전에 의해 정제하였다. 수율: 26.5 g.
단계 3
하기 양을 사용하여 실시예 1의 단계 3과 유사한 절차에 따라 단계 3을 완수하였다. 상기 단계 2로부터의 생성물 (26.5 g), TsOH (0.6 g), DCM-MeOH (1:1, 200 mL). 수율: 16.0 g.
단계 4
하기 양을 사용하여 상기 실시예 1의 단계 2와 유사한 절차를 사용하여 실시예 2의 합성을 완료하였다. 상기 단계 3으로부터의 생성물 (3.09 g), 세그먼트 S2 (3.17 g), DMAP (0.1 g), DCC (1.0 g), 및 DCM (100 mL). 수율: 2.5 g, 41%.
실시예 3, 4 및 CE-5
실시예 3, 4 및 CE-5의 메소겐-함유 화합물을 하기 일반 절차에 따라 제조하였다.
하기 표 3에 요약된 바와 같이, 3작용성 카르복실산 (트리-COOH) 중간 중앙 세그먼트 (C2) 1몰 당량, 알코올 (OH) 작용성 중간 메소겐-함유 세그먼트 (S9, S10 또는 S7) 3몰 당량, 및 DPTS (0.3 당량)를 중량 기준으로 약 90%의 희석을 제공하기에 충분한 DCM에서 조합하였다. DCC (4.0 당량)를 한꺼번에 첨가하고, 반응물을 실온에서 교반하였다. DCU를 제거하고, 용리제로서 DCM-EtOAc (10:1에서 3:1까지)를 사용하여 여과액을 크로마토그래피하여 원하는 생성물을 제공하였다. 1H NMR을 사용하여 모든 생성물 구조 및 정제된 생성물의 올리고머 길이를 확인하였다.
[표 3]
Figure pct00048
실시예 6, CE-7 및 CE-8
실시예 6, CE-7 및 CE-8의 메소겐-함유 화합물을 하기 일반 절차에 따라 제조하였다.
하기 표 4에 요약된 바와 같이, 3작용성 히드록실 (트리-OH) 중간 중앙 세그먼트 (표시된 바와 같음) 1몰 당량, 카르복실산 (COOH) 작용성 중간 메소겐-함유 세그먼트 (S8, S5, 또는 S2) 3.5몰 당량, 4-톨루엔술폰산 (0.5 당량), 및 DMAP (0.5 당량)를 중량 기준으로 약 90%의 희석을 제공하기에 충분한 DCM에서 조합하였다. DCC (3.25~4.0 당량)를 한꺼번에 첨가하였다. 질소 하에 24시간 동안 교반한 후, DCU 침전물을 제거하고, 물질을 크로마토그래피하였다 (용리제는 DCM/EtOAc임). 물질을 EtOAc에 용해시키고, 셀라이트를 통해 여과하고, 이어서 MeOH로부터 침전시켜 원하는 생성물을 제공하였다. 1H NMR을 사용하여 모든 생성물 구조 및 정제된 생성물의 올리고머 길이를 확인하였다.
[표 4]
Figure pct00049
실시예 9
단계 1
하기 양을 사용하여 실시예 14 (본원에 추가로 기술됨)와 유사한 절차에 따라 단계 1을 완수하였다. 세그먼트 S1 (30.0 g), DPP (6.0 g), ε-카프로락톤 (27.5 g), DCM (100 mL), 3-(알릴옥시)프로피온산 (8.0 g), DCC (15.0 g), DMAP (2.95 g). 수율: 50.0 g
단계 2
질소 퍼지된 Schlenk 튜브에 상기 단계 2의 생성물 (15.0 g), 1,3-디페닐테트라키스(디메틸실록시)디실록산 (1.6 g), Karsted 촉매 (5 드롭, 자일렌 중 2% Pt) 및 톨루엔 (25 mL)을 첨가하였다. 이어서 Schlenk 튜브를 알루미늄 호일로 덮고, 고무 코르크로 밀봉하고, 실온에서 6일 동안 교반하였다. 용매를 제거하고, 고체를 DCM에 용해시킨 후 크로마토그래피하였다 (용리제는 DCM 중 60% EtOAc임). 왁스질 고체를 EtOAc (1 g/5 mL)에 용해시키고, 셀라이트를 통해 여과하였다. 투명 용액을 차가운 MeOH(1:5 vol/vol%, 0℃)에 부어 침전시켰다. 침전된 생성물을 여과하고, MeOH로 세척하고, 실온에서 진공 하에 건조시켰다. 수율: 9 g, 51%.
실시예 10 및 CE-11
실시예 10 및 CE-11의 메소겐-함유 화합물을 하기 일반 절차에 따라 제조하였다.
하기 표 5에 요약된 바와 같이, 4작용성 카르복실산 (테트라-COOH) 중간 중앙 세그먼트 (표시된 바와 같음) 1몰 당량, 알코올 (OH) 작용성 중간 메소겐-함유 세그먼트 (S9 또는 S1) 4몰 당량, 및 DPTS (0.4~1.5 당량)를 중량 기준으로 약 90%의 희석을 제공하기에 충분한 DCM에서 조합하였다. DCC (4.5 당량)를 한꺼번에 첨가하고, 반응물을 실온에서 교반하였다. DCU를 제거하고, 여과액을 용리제로서 DCM-EtOAc (3:1)를 사용하여 크로마토그래피하거나 THF/에탄올 (2/1)로부터 재결정화하여 원하는 생성물을 제공하였다. 1H NMR을 사용하여 모든 생성물 구조 및 정제된 생성물의 올리고머 길이를 확인하였다.
[표 5]
Figure pct00050
실시예 12 및 CE-13
실시예 12 및 CE-13의 메소겐-함유 화합물을 하기 일반 절차에 따라 제조하였다.
하기 표 6에 요약된 바와 같이, 클로로실란 (표시된 바와 같음) 1몰 당량 및 Et3N (3.5~5 당량)을 DCM에 용해시키고, 얼음 상에서 냉각시켰다. DCM 중 알코올 (OH) 작용성 중간 메소겐-함유 세그먼트 (S3, 3 당량; 또는 S6, 4 당량)의 용액을 몇 분에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 조 반응 용액을 물 (2 x 100 mL) 및 염수 (2 x 50 mL)로 세척하였다. 유기 상을 MgSO4로 건조시킨 후 셀라이트를 통해 여과하였다. 여과액을 셀라이트로 덮인 실리카 겔 플러그에 통과시켰다 (용리제는 DCM 중 10~20% EtOAc임). 생성된 황백색 왁스질 고체를 DCM (1 mL/g)에 용해시켰다. 용액을 셀라이트를 통해 여과하여 불용성 물질을 제거하고, 여과액을 차가운 헥산 (0℃, 100mL)에 서서히 부어 물질을 침전시켰다. 1H NMR을 사용하여 모든 생성물 구조 및 정제된 생성물의 올리고머 길이를 확인하였다.
[표 6]
Figure pct00051
실시예 14 및 CE-15
실시예 14 및 CE-15의 메소겐-함유 화합물을 하기 일반 절차에 따라 제조하였다.
하기 표 7에 요약된 바와 같이, 알코올 (OH) 작용성 중간 메소겐-함유 세그먼트 (4.0~4.5몰 당량) 및 ε-카프로락톤(표시된 바와 같은 몰 당량)을 조합하였다. 이것에 DPP (2.0~2.25 당량)를 첨가하고, 혼합물을 질소 하에 4시간 동안 교반하여 새로운 알코올을 형성하였다. 다음에, 테트라-카르복실산 (테트라-COOH) 중간 중앙 세그먼트(표시된 바와 같음) 1몰 당량, DMAP (2.0~2.26 당량) 및 DCC (6 당량)를 첨가하였다. 하룻밤 교반한 후, DCU를 제거하고, 여과액을 NaHCO3으로 2회, 5% NaOH로 2회, 10% HCl로 2회, 염수로 2회 세척하였다. MgSO4와 함께 교반한 후, 물질을 실리카 겔 패드에 통과시켰다 (용리제는 DCM 중 5~25% EtOAc임). 조 생성물을 EtOAc (1 g/4 mL)에 재용해시키고, 셀라이트를 통해 여과하고, EtOAc와 MeOH의 혼합물 (1:8 v/v)로부터 침전시켰다. 1H NMR을 사용하여 모든 생성물 구조 및 정제된 생성물의 올리고머 길이를 확인하였다.
[표 7]
Figure pct00052
[표 8]
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
파트 4
액정 코팅 제형의 제조는 다음과 같이 설명된다. 파트 4a에서는 표준 액정 코팅 제형의 제조가 설명되어 있다. 파트 4b에서는 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 코팅 제형의 제조가 설명되어 있다.
파트 4a.
표준 액정 코팅 제형의 제조.
교반 막대가 장착된 적합한 용기에서, 표 9에 열거된 충전물 1의 성분을 충전하고, 균질한 용액이 얻어질 때까지 실온에서 교반하였다. 이어서, 충전물 2를 첨가하고, 생성된 혼합물을 90℃에서 1시간 동안 교반하였다. 이어서 액정 단량체 (충전물 3)를 첨가하고, 용액을 90℃에서 추가 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 용액의 온도를 60℃까지 낮추고, 충전물 4를 용액에 첨가하고, 혼합물을 30분 동안 교반하여 최종 용액을 얻었다.
[표 9]
Figure pct00057
파트 4b.
메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 코팅 제형의 제조.
특정 메소겐-함유 화합물 (표 10에 나타낸 바와 같음)을 파트 4a에 기술된 표준 액정 코팅 제형에 첨가함으로써 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 코팅 제형을 제조하였다. 하기 표 10에 요약된 바와 같이 혼합물을 제조하였고, 여기서, 각각의 메소겐-함유 화합물을 5.4부의 표준 액정 코팅 제형에 첨가하였다. 성분들을 조합하고, 80℃에서 1시간 동안 교반하여 균질한 용액을 달성하였다. 액정 단량체 2.2 몰%를 기준으로 첨가제 양을 계산하였다. 이어서 무수 황산마그네슘을 용액에 첨가하고, 이어서 실온에서 30분 동안 교반하였다. 이어서, 황산마그네슘을 원심분리에 의해 여과 제거하고, 여과액을 스핀 코팅에 사용하였다.
[표 10]
Figure pct00058
파트 5
파트 4b(표 10)의 액정 코팅 제형을 사용한 코팅된 기판(테스트 시편)의 제조는 다음과 같이 설명된다.
다음 절차를 사용하여 코팅된 기판(테스트 시편)을 형성하였다. 파트 4b(표 10)에 기술된 각각의 액정 코팅 제형을 400 rpm(분당 회전수)으로 6초 동안, 이어서 1250 rpm으로 6초 동안 정렬층을 갖는 CR-39® 렌즈 기판 상에 스핀 코팅하였다. 정렬을 촉진하기 위해 각각의 코팅된 기판을 30분 동안 60 내지 75℃의 오븐에 넣었고, 그 후에, 0.388 와트/cm2의 UVA 및 0.165 와트/cm2의 UVV의 피크 강도; 및 7.386 줄/cm2의 UVA 및 3.337 줄/cm2의 UVV의 UV 선량에서 2 ft/min(61 cm/min) 속도로 컨베이어 벨트 상에서 진행시키면서, 질소 하에 Belcan Engineering에 의해 설계 및 구축된 UV 경화 오븐에서 2개의 자외선 램프 하에서 경화시켰다.
파트 6
파트 5의 코팅된 기판(테스트 시편)의 광변색 성능 테스트 및 테스트 결과(흡수비 및 광학 반응 측정 및 결과 포함)가 다음과 같이 기술된다.
광학 벤치에 대해 반응 테스트를 수행하기 전에, 테스트 시편을 다단계 맞춤 구축 컨디셔닝 유닛에서 컨디셔닝하였다. 광변색성 화합물을 사전 활성화하기 위해, 먼저 테스트 시편을 전자기 방사선 공급원에서 약 10 cm 떨어진 거리에서 365 nm 자외선에 10분 동안 노광시켰다. 샘플에서의 UVA 조사는 7.7 와트/제곱미터인 것으로 측정되었다. 다음으로, 테스트 시편을 70℉ (21.1℃)까지 가열하고 10분 동안 유지하였다. 마지막으로, 가열 요소를 끄고, 테스트 시편 내의 광변색성 화합물을 탈색 또는 불활성화하기 위해, F17T8 황색 할로겐 라이트를 30분 동안 켰다. 테스트 시편에서 황색 할로겐 라이트로부터의 조도는 9.0 Klux인 것으로 측정되었다. 이어서, 테스트 시편을 다시 그라운드 상태로 계속 퇴색시키고 냉각시키기 위해, 테스트 전에 적어도 1시간 동안 어두운 환경에 두었다.
테스트 시편의 광학적 특성을 측정하고 흡수비 및 광변색 특성을 도출하기 위해 광학 벤치를 사용하였다. 각각의 테스트 시편을 테스트 샘플의 표면에 대해 30° 내지 35° 입사각으로 위치된 활성화 광원과 함께 광학 벤치 상에 놓았다. 사용한 활성화 광원은 표유광이 데이터 수집 공정을 방해하지 않도록 데이터 수집 동안 즉각적으로 닫히는 UNIBLITZ® VS-25 고속 컴퓨터 제어 셔터, 단파장 방사선을 제거하는 SCHOTT® 3 mm KG-2 열 흡수 필터, 강도 감쇠를 위한 중성 밀도 필터(들) 및 빔 시준을 위한 집광 렌즈가 장착된 Newport/Oriel 모델 69911 300-와트 전력공급기에 의해 전력 공급되는 제논 아크 램프였다. 아크 램프는 시간 경과에 따라 출력의 미세한 제어를 유지하기 위해 디지털 노출 제어기(Digital Exposure Controller) 및 센서(Newport/Oriel 모델 68945)를 구비하였다.
반응 측정을 모니터링하기 위한 광대역 광원을 테스트 시편의 표면에 수직으로 위치시켰다. 100-와트 텅스텐 할로겐 램프(LAMBDA® ZUP60-14 정전압 전력공급 장치에 의해 제어됨)로부터 별도로 필터링된 광을 수집하고 스플릿-엔드, 두 갈래 광섬유 케이블과 조합함으로써 더 짧은 가시광 파장의 증가된 신호를 얻었다. 텅스텐 할로겐 램프의 한쪽으로부터의 광은 열을 흡수하는 SCHOTT® KG1 필터 및 더 짧은 파장의 통과를 허용하는 HOYA® B-440 필터로 여과되었다. 광의 다른 쪽은 SCHOTT® KG1 필터로 여과되거나 여과되지 않았다. 램프의 각 면으로부터의 광을 스플릿-엔드, 두 갈래 광섬유 케이블의 별도의 단부에 집중시켜 광을 수집하였고, 후속하여 케이블의 단일 단부로부터 나오는 하나의 광원으로 조합시켰다. 적절한 혼합을 보장하기 위해 4 내지 6 인치(10.2 내지 15.25 cm) 광 파이프를 케이블의 단일 단부에 부착시켰다. 광대역 광원에는 데이터 수집 동안 즉각적으로 열리는 UNIBLITZ® VS-25 고속 컴퓨터 제어 셔터가 장착되었다.
광원의 편광은 케이블의 단일 단부로부터의 광을 컴퓨터 구동(분석기 편광기), 전동 회전 스테이지에 고정된 Moxtek, PROFLUX® 편광기(Physik Instrumente로부터의 모델 M-061.PD, M660, U651 또는 등가물)에 통과시켜 달성하였다. 하나의 편광 평면(0°)이 광학 벤치 테이블의 평면에 수직이고 제2 편광 평면(90°)이 광학 벤치 테이블의 평면에 평행하도록 모니터링 빔을 설정하였다. 테스트 시편을 공기 중에서 23℃ ± 0.1℃(온도는 온도 제어 에어 셀에 의해 유지됨)에서 진행시켰다.
파트 4에서 제조된 테스트 시편을 정렬하기 위해, 제2 편광기(OptoSigma로부터의 편광기, SPF-50C-32와 같은 연구 등급 필름 편광기)를 광학 경로에 추가하였다. 제2 편광기는 제1 분석기 편광기의 90°(+/- 0.1도)로 설정하였다. 샘플을 회전 스테이지(Physik Instrumente로부터의 모델 M-061.PD, M660, U651 또는 등가물)에 장착된 자체-센터링 홀더의 에어 셀에 배치하였다. 레이저 빔(Coherent -ULN 635 다이오드 레이저)을 교차 편광기 및 샘플을 통해 지향시켰다. 레이저 빔의 신호 강도를 분광광도계에 의해 상대 카운트로 측정하였다. 레이저 빔의 최소 투과광 강도를 찾기 위해 테스트 시편을 3도 증분으로 120되 회전시켰다. 이어서, 테스트 시편을 최소 투과광 강도 부근에 위치시킨 다음, 샘플 품질에 따라 +/- 0.1도까지 최소 투과를 찾기 위해 테스트 시편을 0.1도 단계로 12도 회전시켰다. 이어서, 테스트 시편을 최종적으로 최소 투과 각도로 위치시켰다. 이 시점에 테스트 시편을 Moxtek 분석기 편광기에 평행하거나 수직으로 정렬시켰다. 제2 편광기와 다이오드 레이저 빔을 광학 경로에서 제거하였다. 이 공정을 사용하여 사용하여, 테스트 시편을 임의의 활성화 전에 ±0.1도까지 정렬하였다.
측정을 수행하기 위해, 각각의 테스트 시편을 15분 동안 활성화 광원으로부터의 대략 6.7 W/m2의 UVA에 노출시켜 광변색성 화합물을 활성화하였다. 검출기 시스템을 갖는 International Light Research Radiometer (모델 ILT950(FC)를 사용하여 매일의 시작에 노출을 확인하였다. 이어서, 0° 편광 평면에 대해 편광된 모니터링 소스의 광을 샘플에 통과시키고 단일 기능 광섬유 케이블을 사용하는 OCEAN OPTICS® S2000 분광광도계에 연결된 1인치(2.54 cm) 적분구에 집중시켰다. 샘플 통과 후의 스펙트럼 정보를, Transitions Optical, Ltd.의 전용 소프트웨어와 함께 OCEAN OPTICS Drivers를 사용하여 수집하였다. 광변색성 재료가 활성화되는 동안, 편광기의 위치를 앞뒤로 회전시켜 모니터링 광원으로부터의 광을 90° 편광 평면에 대해 편광시키고 그 반대로 편광시켰다. 활성화 동안 5초 간격으로 약 600~1200초 동안 데이터를 수집하였다. 각각의 테스트에 대해, 편광기의 회전을 조정하여 편광 평면의 하기 시퀀스에서 데이터를 수집하였다: 0°, 90°, 90°, 0° 등.
흡수비(AR)는 90° 편광(분석기 편광기와 수직 배향, 최소 투과) 및 0° 편광(분석기 편광기와 평행 배향, 최대 투과)에서 측정된 흡광도의 비이다.
탈색된 상태(활성화되지 않은 상태)에서 어두워진 상태(활성화된 상태)로의 광학 밀도의 변화(ΔOD)는, 초기 투과율을 확립하고, 제논 램프에서 셔터를 열어 자외선을 제공하여 테스트 시편을 탈색된 상태에서 활성화된 상태로 변화시킴으로써 결정하였다. 선택된 시간 간격으로 데이터를 수집하여, 활성화된 상태에서의 투과율을 측정하고 다음 식에 따라 광학 밀도의 변화를 계산하였다: ΔOD=log(%Tb/%Ta), 여기서, %Tb는 탈색된 상태에서의 퍼센트 투과율이고, %Ta는 활성화된 상태에서의 퍼센트 투과율이고, 로그는 밑이 10이다.
퇴색 반감기(Τ½)는 테스트 시편에서 광변색성 화합물의 활성화된 형태의 ΔOD가, 예를 들어, 셔터를 닫음으로써 활성화 광원을 제거한 후 실온에서 포화 또는 거의 포화가 달성된 후에 또는 15분 후에 측정된 ΔOD의 1/2에 도달하는 시간 간격(초 단위)이다.
본 발명에 따른 대표적인 실시예(실시예) 및 비교예(CE)로부터 얻어진 광변색 성능 테스트 결과(흡수비 및 퇴색 반감기)가 하기 표 11에 요약되어 있다.
[표 11]
Figure pct00059
[표 11]
Figure pct00060
2 비교예 CE-8 및 CE-11은 표준 액정 코팅 제형에 용해되지 않았으며, CE-25 및 CE-30에 상응하는 균질한 용액은 다음 용매 중 어느 것으로도 얻을 수 없었다: 아니솔, NMP 및 다양한 비의 아니솔/NMP의 혼합물. 생성된 혼합물은 스핀 코팅 후 정렬에 실패하여 광변색 성능 데이터를 입수할 수 없다.
표 11에 요약된 바와 같은 광변색 성능 결과는 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물 (이의 적어도 하나의 메소겐 기는 적어도 4개의 환형 기를 포함함)이 비교용 메소겐-함유 화합물 (이의 메소겐 기는 단지 3개의 환형 기를 포함함)에 비해 개선된 흡수비 값을 제공함을 입증한다. 또한, 본 발명에 따른 메소겐-함유 화합물 (각 -L- 연결기는 독립적으로 적어도 15개 결합의 평균 사슬 길이를 갖고, 적어도 하나의 -L- 연결기는 적어도 25개 결합의 평균 사슬 길이를 가짐)은 CE-25 (3개의 개별적인 -L-[메소겐] 확장부를 갖는 비교용 메소겐-함유 화합물 CE-8 포함) 및 CE-30 (4개의 개별적인 -L-[메소겐] 확장부를 갖는 비교용 메소겐-함유 화합물 CE-11 포함)과 비교하여 바람직한 용해도를 가졌다.
표 11에 요약된 성능 결과를 추가로 참조하면, 모든 경우에 비교용 메소겐-함유 화합물/제형은 표준 액정 코팅 제형 단독 (CE-16)과 비교하여 흡수비의 개선을 제공하지 않았다.
본 발명은 본원의 특정 실시 형태의 구체적인 세부 사항을 참조하여 설명되었다. 그러한 세부 사항이 첨부된 청구 범위에 포함되는 한 그 정도를 제외하고는 본 발명의 범위에 대한 제한으로서 간주되도록 의도되지 않는다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
    [화학식 I]
    Figure pct00061

    [여기서,
    v는 3 또는 4이며,
    t는 0 또는 1이며,
    (A) 각각의 메소겐은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 II:
    [화학식 II]
    Figure pct00062

    로 표시되며, 화학식 II에 있어서,
    P는 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 할로알콕시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 아크릴아미도, 메타크릴아미도, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택되며;
    S1, S2, S3, 및 S4는 각각의 경우에 -CH2-; -O-; -C(O)-; -N=N-; -CH=CH-; -C≡C-; -CH=N-; -CF2-; 또는 -NH-로부터 선택되는 스페이서 단위로부터 독립적으로 선택되되, 단, 헤테로원자를 포함하는 2개의 스페이서 단위가 함께 연결된 경우 스페이서 단위는 헤테로원자가 서로 직접적으로 연결되지 않도록 연결되며;
    d는 0 내지 20이며;
    e, f, 및 g는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 3이며;
    Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴(여기서, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    e' 및 f'는 각각의 경우에 독립적으로 0 내지 6이되, 단, e'와 f'의 합은 2 이상이며;
    (B) 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로 하기 화학식 III:
    [화학식 III]
    Figure pct00063

    으로 표시되며, 여기서,
    (i) y는 0 내지 30이며;
    (ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 단일 결합, 지방족 기, 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    (iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로, -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
    Figure pct00064
    (여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택됨);
    Figure pct00065
    (여기서, t'는 1 내지 4이며, u'는 각각의 t'에 대해 독립적으로 1 내지 5이며, 각각의 R16은 각각의 t'에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택되며, 각각의 R17은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    (iv) E는 지방족 기 및 할로지방족 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    (C) X는 Si; N; Ge; P; 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기; 비치환 또는 치환 지환족 기; 비치환 또는 치환 헤테로지환족 기; 비치환 또는 치환 아릴 기; 및 비치환 또는 치환 헤테로아릴 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체, 각각의 지환족 기 치환체, 각각의 헤테로지환족 기 치환체, 각각의 아릴 치환체, 및 각각의 헤테로아릴 치환체는 각각의 경우에 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되고, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기이며;
    (D) R4는 -(S1)d-P(여기서 S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); =O; 및 비치환 또는 치환 페닐 기(여기서, 각각의 페닐 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되되,
    단, 적어도 하나의 메소겐은 적어도 4개의 환형 기를 포함하며,
    단, 각각의 -L-은 독립적으로 적어도 15개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하고, 추가로, 적어도 하나의 -L-은 적어도 25개 결합의 평균 사슬 길이를 포함함].
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
    Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 시클로알킬; 비치환 또는 치환 페닐; 비치환 또는 치환 나프틸; 및 비치환 또는 치환 트립티세닐(여기서, 각각의 시클로알킬 치환체, 각각의 페닐 치환체, 각각의 나프틸 치환체, 및 각각의 트립티세닐 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    X는 Si; 2 내지 6개의 Si 원자를 갖는 실록산; 2 내지 5개의 Si 원자, 및 각 Si 원자 쌍 사이에 1 내지 5개의 메틸렌 기를 갖는 카르보실란; 및 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환 또는 치환 지방족 기(여기서, 각각의 지방족 기 치환체는 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기인 메소겐-함유 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
    Q1, Q2, 및 Q3은 각각의 경우에 독립적으로 비치환 또는 치환 1,4-시클로헥실; 비치환 또는 치환 1,4-페닐; 비치환 또는 치환 1,5-나프틸; 비치환 또는 치환 2,6-나프틸; 및 비치환 또는 치환 1,8-나프틸(여기서, 각각의 1,4-시클로알킬 치환체, 각각의 1,4-페닐 치환체, 각각의 1,5-나프틸 치환체, 각각의 2,6-나프틸 치환체, 및 각각의 1,8-나프틸 치환체는 각각의 경우에 독립적으로 -(S1)d-P로부터 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    X는 Si; 비치환 또는 치환 C1-C10 알킬(여기서, 각각의 C1-C10 알킬 치환체는 -(S1)d-P로부터 독립적으로 선택되며, S1, d, 및 P는 각각 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음); 하기 화학식 1로 표시되는 실록산; 및 하기 화학식 2로 표시되는 카르보실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 기인 메소겐-함유 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pct00066

    (화학식 1에 있어서, 각각의 R6은 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)
    [화학식 2]
    Figure pct00067

    (화학식 2에 있어서, R7은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 2가 지방족 기이며, 각각의 R8은 독립적으로 메틸, 에틸 또는 페닐로부터 선택됨).
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 메소겐에 대해 독립적으로, 그리고 각각의 화학식 II에 대해 독립적으로,
    P는 수소, 알킬, 알콕시, 아크릴레이트, 또는 메타크릴레이트로부터 선택되며
    화학식 III에 있어서,
    (i) y는 1 내지 30이며;
    (ii) 각각의 A는 각각의 y에 대해 독립적으로 알킬 및 할로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    (iii) 각각의 B는 각각의 y에 대해 독립적으로, -O-; -C(O)O-; -OC(O)O-; -C(O)N(R1)-(여기서, R1은 H 또는 알킬임); -NH-C(O)O-; -N(R2)C(O)N(R2)-(여기서, 각각의 R2는 독립적으로 H 또는 알킬로부터 선택됨);
    Figure pct00068
    (여기서, n은 1 내지 4이며, 각각의 Ra는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐이며, 각각의 R3은 각각의 n에 대해 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 독립적으로 선택됨); 및 -Si(R5)(R5)-(여기서, 각각의 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 또는 페닐로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기이며;
    (iv) E는 알킬 기 및 할로알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 기인 메소겐-함유 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 메소겐에 있어서, 화학식 II의 P는 각각의 경우에 독립적으로 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 트리할로메타크릴레이트, 시아노아크릴레이트, 옥시란, 히드록실, 1차 아미노, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 실록산, 카르보실란, 시아노, 또는 니트로로부터 선택되는 메소겐-함유 화합물.
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 메소겐은 하나 이상의 v에 대해 각각의 경우에 독립적으로 하기 화학식 IV로 표시되는 메소겐-함유 화합물:
    [화학식 IV]
    Figure pct00069

    (여기서, R은 수소, 할로겐, 알킬, 할로알킬, 알콕시, 또는 할로알콕시로부터 선택되며,
    S2, S3, S4, Q2, Q3, e', f', e, f, 및 g는 각각 독립적으로 화학식 II에 대해 정의된 바와 같음).
  7. 제1항에 있어서, 각각의 v에 대해, 각각의 메소겐이 동일한 것인 메소겐-함유 화합물.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 -L-은 각각의 v에 대해 독립적으로, 적어도 25개 결합의 평균 사슬 길이를 포함하는 메소겐-함유 화합물.
  9. 제1항의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 액정 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 광변색성 화합물, 이색성 화합물, 또는 광변색성-이색성 화합물 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 액정 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광변색성-이색성 화합물은 적어도 하나의 광변색성 모이어티를 포함하며, 상기 광변색성-이색성 화합물의 각각의 광변색성 모이어티 및 상기 광변색성 화합물은 각각의 경우에 독립적으로 인데노-융합된 나프토피란, 나프토[1,2-b]피란, 나프토[2,1-b]피란, 스피로플루오로에노[1,2-b]피란, 페난트로피란, 퀴놀리노피란, 플루오로안테노피란, 스피로피란, 벤족사진, 나프톡사진, 스피로(인돌린)나프톡사진, 스피로(인돌린)피리도벤족사진, 스피로(인돌린)플루오르안테녹사진, 스피로(인돌린)퀴녹사진, 풀기드, 풀기미드, 디아릴에텐, 디아릴알킬에텐, 디아릴알케닐에텐, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 액정 조성물.
  12. 광학 요소로서, 상기 광학 요소는
    기판; 및
    상기 기판의 표면의 적어도 일부 상의 층을 포함하며, 상기 층은 제1항의 메소겐-함유 화합물을 포함하는 광학 요소.
  13. 제12항에 있어서, 광학 요소는 상기 기판과 상기 층 사이에 개재된 정렬층을 추가로 포함하며, 상기 정렬층은 자기장, 전기장, 선형 편광 방사선, 전단력, 또는 이들의 둘 이상의 조합 중 적어도 하나에 대한 노출에 의해 적어도 부분적으로 정렬될 수 있는 광학 요소.
  14. 제13항에 있어서, 디스플레이 요소, 윈도우, 미러, 액정 셀 요소, 또는 안과용 요소로부터 선택되는 광학 요소.
  15. 제14항에 있어서, 상기 안과용 요소는 교정 렌즈, 비교정 렌즈, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 확대 렌즈, 보호 렌즈 또는 바이저로부터 선택되는 광학 요소.
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