KR20230107831A - 체적 브래그 격자를 위한 치환된 프로판-코어 단량체 및 그의 중합체 - Google Patents

체적 브래그 격자를 위한 치환된 프로판-코어 단량체 및 그의 중합체 Download PDF

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오스틴 레인
매튜 이 콜번
라프 조셉 2세 퍼비스
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메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용은 홀로그래피 적용예를 위한 체적 브래그 격자를 포함하나 이에 제한되지 않는 체적 브래그 격자에 사용하기 위한 프로판 유도체화된 단량체 및 중합체를 포함한 기록 재료를 제공한다. 브래그 격자 적용예에 사용하여 더 높은 굴절률, 낮은 복굴절 및 높은 투명도를 갖는 재료를 생성하기 위한 프로판 유도체화된 단량체 및 중합체에 대한 수개의 구조가 개시되어 있다. 개시된 프로판 유도체화된 단량체 및 그의 중합체는 제1의 단계에서 매트릭스를 경화시킨 후, 단량체의 제2의 경화 단계에 의하여 체적 브래그 격자가 라이팅되는 2단계 중합체 재료를 포함한 임의의 체적 브래그 격자 재료에 사용될 수 있다.

Description

체적 브래그 격자를 위한 치환된 프로판-코어 단량체 및 그의 중합체
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 2020년 11월 13일자로 출원된 미국 특허 가출원 제63/113,738호를 우선권주장으로 한다.
기술 분야
본원에는 체적 홀로그램, 체적 홀로그래피 소자, 체적 홀로그래피 격자 등을 위한 기록 재료뿐 아니라, 상기 기록 재료의 라이팅(writing) 또는 기록에 의하여 생성된 체적 홀로그램, 체적 홀로그래피 소자, 체적 홀로그래피 격자가 기재되어 있다.
배경
예를 들면 감광성 중합체 필름을 포함한 홀로그래피 기록 매체의 분야에서 중합체 기재가 개시되어 있다. 예를 들면, 문헌[Smothers et al., "Photopolymers for Holography," SPIE OE /Laser Conference, 1212-03, Los Angeles, Calif., 1990] 참조. 상기 논문에 기재된 홀로그래피 기록 매체는 액체 단량체 물질(광활성 단량체) 및 광개시제(노광시 단량체의 중합을 촉진함)를 함유하는 광화상계를 함유하며, 여기서 광화상계는 노출광에 대하여 실질적으로 불활성인 유기 중합체 호스트 매트릭스 중에 존재한다. 재료에 정보를 라이팅(기록)하는 동안(데이타를 나타내는 어레이를 통한 기록 광을 통과시켜서) 단량체는 노광 부위에서 중합된다. 중합에 의하여 야기되는 단량체 농도의 감소로 인하여, 재료의 어두운 미노광 영역으로부터의 단량체는 노광 영역으로 확산된다. 예를 들면 문헌[Colburn and Haines, "Volume Hologram Formation in Photopolymer Materials," Appl . Opt. 10, 1636-1641, 1971] 참조. 중합 및 생성된 확산은 Δn으로 지칭되는 굴절률 변화를 생성하며, 그리하여 데이타를 나타내는 홀로그램(홀로그래피 격자)을 형성한다.
중합의 쇄 길이 및 정도는 일반적으로 높은 광 강도, 다가작용성 단량체, 고 농도의 단량체, 열 등을 사용하여 코팅, 실런트, 접착제 등과 같은 통상의 적용예에 사용되는 광중합계에서 일반적으로 최대화되어 완료된다. 단량체 농도가 높은 유기 광중합체 배합물을 사용하여 해당 기술분야에서 공지된 홀로그래피 기록 매체에 유사한 접근법이 사용되었다. 예를 들면, "일액형(one-component)" 유기 광중합체계를 개시하는 미국 특허 제5,874,187호 및 제5,759,721호를 참조한다. 그러나, 상기 일액형계는 통상적으로 광으로 어느 정도로 예비경화되지 않을 경우 큰 브래그(Bragg) 디튜닝(detuning) 값을 갖는다.
홀로그래피 광중합체 매체에서의 개선은 중합체 매트릭스의 형성을 홀로그래피 정보를 기록하는데 사용된 광화학으로부터 분리하여 이루어졌다. 예를 들면, "이액형" 유기 광중합체계를 개시하는 미국 특허 제6,103,454호 및 제6,482,551호를 참조한다. 이액형 유기 광중합체계는 더욱 균일한 출발 조건(예, 기록 공정에 관하여), 더욱 편리한 가공 및 패키징 옵션 및 더 적은 수축 또는 브래그 디튜닝을 갖는 더 높은 동적 범위 매체를 얻는 능력을 허용한다.
상기 이액형계는 개선을 필요로 하는 다양한 문제를 갖는다. 예를 들면, 홀로그래피 광중합체의 성능은 종이 중합 동안 확산되는 방법에 의하여 강력하게 결정된다. 일반적으로, 중합 및 확산은 노광 부위 내에서 상대적으로 제어되지 않은 방식으로 동시에 발생된다. 이는 수개의 바람직하지 않은 효과를 초래한다: 예를 들면, 중합 개시 또는 종결 반응 후 매트릭스에 결합되지 않은 중합체는 필름의 노광 영역으로부터 미노광 부위로 자유로이 확산되며, 이는 생성된 프린지를 "흐리게" 하여 최종 홀로그램의 Δn 및 회절 효율을 감소시킨다. 노광 동안 Δn의 빌드업은 후속 노광이 이들 격자로부터 광을 산란시킬 수 있으며, 그리하여 노이즈 격자를 형성한다는 것을 의미한다. 이는 최종 도파관 디스플레이에서 흐림도 및 선명도 상실을 생성한다. 본원에 기재된 바와 같이, 일정한 선량/노광을 사용한 일련의 다중 노광의 경우, 1차 노광은 대부분의 단량체를 소비할 것이며, 이는 각각의 노광으로 회절 효율에서의 기하급수적 감소를 초래한다. 모든 홀로그램의 회절 효율의 균형을 맞추기 위하여 복잡한 "선량 스케쥴링" 절차가 요구된다.
일반적으로, 홀로그래피 매체의 저장 용량은 매체의 두께에 비례한다. 광화상계를 함유하는 사전형성된 매트릭스 재료의 기재 상에서의 부착은 통상적으로 용매의 사용을 필요로 하며, 그리하여 재료의 두께는 예를 들면 약 150 ㎛ 이하로 제한되어 안정한 재료를 얻으며, 공극 형성을 감소시키기에 충분한 용매 증발을 허용한다. 그래서, 용매 제거에 대한 필요성은 매체의 저장 용량을 억제한다.
대조적으로, 체적 홀로그래피에서 매체 두께는 일반적으로 프린지 이격보다 더 크며, 클라인-쿡(Klein-Cook) Q 파라미터는 1보다 크다. 문헌[Klein and Cook, "Unified approach to ultrasonic light diffraction," IEEE Transaction on Sonics and Ultrasonics, SU-14, 123-134, 1967] 참조. 유기 올리고머 매트릭스 전구체 및 광화상계의 유체 혼합물로부터 매트릭스 재료를 계내 중합시켜 형성된 기록 매체도 또한 공지되어 있다. 이들 매트릭스 재료의 부착에는 통상적으로 용매가 거의 또는 전혀 필요하지 않으므로, 예를 들면 200 ㎛ 이상의 더 큰 두께가 가능하다. 그러나, 상기 공정에 의하여 유용한 결과를 얻는 한편, 매트릭스 중합체에 대한 전구체 및 광활성 단량체 사이의 반응에 가능성이 존재한다. 그러한 반응은 매트릭스 및 중합된 광활성 단량체 사이에서 굴절률 콘트라스트를 감소시켜서 저장된 홀로그램의 강도에 어느 정도 영향을 미친다.
개요
제1의 측면에서, 본 개시내용은 하기 화학식 I의 화합물을 제공한다:
Figure pct00001
상기 화학식 I에서, R은 각각의 독립적인 발생에서 수소이거나 또는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa, -S(O)tRa, -S(O)tORa, -S(O)tN(Ra)2, -S(O)tN(Ra)C(O)Ra, -O(O)P(ORa)2 및 -O(S)P(ORa)2로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 치환기이며; t는 1 또는 2이며; Ra는 각각의 발생에서 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴알킬로부터 독립적으로 선택되며; 여기서 화학식 I의 화합물은 적어도 하나의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 적어도 하나의 R 치환기를 포함한다.
한 실시양태에서, 치환기는 하나 이상의 연결 기를 포함하며, 여기서 치환기는 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S- 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함한다. 한 실시양태에서, 치환기는 적어도 아릴 기 Ar을 포함하며, 여기서 Ar은 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 치환기는
Figure pct00002
Figure pct00003
및
Figure pct00004
으로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다. 한 실시양태에서, 치환기는
Figure pct00005
및
Figure pct00006
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다. 한 실시양태에서, 화합물은
Figure pct00007
Figure pct00008
및
Figure pct00009
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다. 한 실시양태에서, 화합물은
Figure pct00010
및
Figure pct00011
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 하기 화학식 IIa 또는 화학식 IIb의 화합물을 제공한다:
Figure pct00012
Figure pct00013
상기 화학식 IIa 및 화학식 IIb에서, R20은 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며; R21 및 R22는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴 또는 C(R23)3이며; R23은 각각의 독립적인 발생에서 임의로 치환된 아릴이다.
한 실시양태에서, 화학식 IIa 또는 화학식 IIb의 화합물은
Figure pct00014
,
Figure pct00015
및
Figure pct00016
로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 하기 화학식 III을 갖는 화합물을 제공한다:
Figure pct00017
상기 화학식 III에서, R30은 알킬이며; R31 및 R32는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며; R33은 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 -SRa 치환기 중의 기이며; L은 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이다.
한 실시양태에서, 화학식 III의 화합물은
Figure pct00018
및
Figure pct00019
로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 하기 화학식 IV의 화합물을 제공한다:
Figure pct00020
상기 화학식 IV에서,
Figure pct00021
은 CR43 또는
Figure pct00022
이며; 각각 R40, R41 및 R42는 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 치환기들 중의 기이며, 여기서 치환기 중 하나 이상은
Figure pct00023
를 포함하며, 치환기 중 하나 이상은 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하며; 및/또는 치환기 중 하나 이상은
Figure pct00024
을 포함하며; R43은 H 또는 알킬이며; R44는 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S- 및 (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이며; R45, R46 및 R48은 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴이며; R47은 적어도 1개의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 치환기이다.
한 실시양태에서, 화학식 IV의 화합물은
Figure pct00025
Figure pct00026
및
Figure pct00027
으로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 하기 화학식 V를 갖는 화합물을 제공한다:
Figure pct00028
상기 화학식 V에서, R50 및 R51은 각각 독립적으로 수소 및 알킬로부터 선택되며; R52, R54, R55 및 R57은 각각 독립적으로 할로이며; R53 및 R56은 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이다.
한 실시양태에서, 화학식 V의 화합물은
Figure pct00029
이다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 체적 브래그 격자를 라이팅하기 위한 기록 재료를 제공하며, 그러한 재료는 청구항 1의 화합물을 포함하는 제1의 중합체 전구체를 포함하는 수지 혼합물을 포함하며, 여기서 제1의 중합체 전구체는 부분 또는 완전 중합 또는 가교된다.
한 실시양태에서, 본 개시내용은 또한 본원에 개시된 기록 재료 상에 기록된 체적 브래그 격자를 제공하며, 여기서 격자는 1 이상의 Q 파라미터를 특징으로 한다:
Figure pct00030
상기 식에서, λ0은 기록 파장이며, d는 기록 재료의 두께이며, n0은 기록 재료의 굴절률이며, Λ는 격자 상수이다.
본 개시내용의 상기 개요뿐 아니라, 하기 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 숙독시 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 체적 브래그 격자(VBG)를 형성하기 위한 일반적인 단계를 도시한다. 원재료는 2종의 상이한 전구체, 예를 들면 매트릭스 전구체 및 광중합성 화상 전구체를 혼합하여 형성될 수 있다. 원재료는 매트릭스 전구체를 경화 또는 가교 또는 부분 경화 또는 가교에 의하여 필름으로 형성될 수 있다. 마지막으로, 홀로그래피 노광은 VBG 제조의 홀로그래피 기록 공정의 주요 단계인 광중합성 전구체의 경화 또는 가교를 개시한다.
도 2는 홀로그래피 적용을 위한 제어된 라디칼 중합에 포함된 다양한 단계를 도시하는 개략도이다. 상기 적용의 일반적인 목적은 가시광에 민감하며, 커다란 Δn 반응을 생성하며, 쇄 전달 및 종결 반응이 감소 또는 억제되도록 광중합체의 반응/확산을 제어하는 광중합체 재료의 설계이다. 통상의 광중합체 재료 내에서 발생하는 중합 반응은 하기와 같은 수개의 특징을 갖는 자유 라디칼 중합으로서 공지되어 있다: 라디칼 종은 노광시 즉시 생성되며, 단량체를 쇄 단부에 첨가하여 라디칼은 중합을 개시 및 전파되며, 라디칼은 또한 수소 제거 및 쇄 전달 반응에 의하여 매트릭스와 반응하며, 라디칼은 기타 라디칼과 조합하여 또는 억제 종(예, O2)과 반응하여 종료될 수 있다.
도 3A-3C는 일반적으로 체적 브래그 격자용 2단계 광중합체 기록 재료를 사용하는 개념을 도시하며, 상기 재료는 중합체 매트릭스(가교 라인)을 포함하며, 광중합성 단량체(원)를 기록한다. 재료가 광원(화살표, 도 3A)에 노광되면, 단량체는 반응 및 중합되기 시작한다. 이상적으로, 중합은 광 노광부에서만 발생하여 단량체 농도의 감소를 초래한다. 단량체가 중합됨에 따라 단량체 농도 구배가 생성되며, 이는 고 단량체 농축부로부터 저 단량체 농축부를 향하여 확산되는 단량체를 초래한다(도 3B). 단량체가 노광된 영역으로 확산됨에 따라 팽창되어 암영역으로 "확산"됨에 따라 주변 매트릭스 중합체에 응력이 쌓인다(도 3C). 매트릭스의 응력이 너무 커져서 더 많은 단량체를 수용하도록 팽창되지 못할 경우 미반응 단량체에 대한 농도 구배가 존재하더라도 노광부로의 확산은 중지될 것이다. 이는 통상적으로 Δn의 축적이 명영역으로 확산되는 미반응 단량체에 의존하므로 광중합체의 최대 동적 범위를 제한한다.
도 4는 광학 콤바이너를 포함하는 도파관 디스플레이를 사용하는 광학 투과(see-through) 증강 현실 시스템의 일례를 도시한다.
도 5A는 체적 브래그 격자의 일례를 도시한다. 도 5B는 도 5A에 도시한 체적 브래그 격자에 대한 브래그 조건을 도시한다.
도 6A는 체적 브래그 격자를 기록하기 위한 기록 광 비임을 도시한다. 도 6B는 기록 비임 및 재구성 비임의 파동 벡터 및 기록된 체적 브래그 격자의 격자 벡터를 도시하는 홀로그래피 모멘텀 다이어그램의 일례이다.
도 7은 홀로그래피 광학 소자를 기록하기 위한 홀로그래피 기록 시스템의 일례를 도시한다.
일반적으로 홀로그래피 기술에 의하여 생성되며, 체적 홀로그래피 격자(VHG), 체적 브래그 격자(VBG) 또는 체적 홀로그램로서 공지된 체적 격자는 재료의 전체 체적에서 주기적 위상 또는 흡수 변조를 갖는 재료에 기초한 회절 광학 소자이다. 입사광이 브래그 조건을 충족할 경우 격자에 의하여 회절된다. 회절은 다양한 파장 및 입사각 내에서 발생한다. 다시, 격자는 오프-브래그 각도 및 스펙트럼 범위로부터의 광에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 이들 격자는 또한 다중화 능력을 갖는다. 이들 성질로 인하여, VHG/VBG는 디스플레이, 광 섬유 통신, 분광학 등을 위한 데이타 저장 및 회절 광학 소자와 같은 광학에서의 다양한 적용예에 대한 커다란 관심을 갖는다.
회절 격자의 브래그 영역(regime)의 달성은 일반적으로 하기 클라인(Klein) 파라미터 Q에 의하여 결정된다:
Figure pct00031
여기서, d는 격자의 두께이며, λ는 광의 파장이며, Λ는 격자 주기이며, n은 기록 매체의 굴절률이다. 대체로, 브래그 조건은 Q>>1인 경우 달성되며, 통상적으로 Q≥10이다. 그래서, 브래그 조건을 충족하기 위하여, 회절 격자의 두께는 격자, 기록 매체 및 광의 파라미터에 의하여 결정된 일부 값보다 더 커야만 한다. 그 때문에, VBG는 또한 두꺼운 격자로 지칭된다. 그 반대로, Q<1의 격자는 얇은 것으로 간주되며, 이는 통상적으로 다수의 회절 차수를 입증한다(라만-나쓰(Raman-Nath) 회절 영역).
정의
달리 정의되지 않는다면, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 기술분야의 기술자 중 하나가 통상적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 언급된 모든 특허 및 공보는 참조로 그 전문이 포함된다.
본원에서 예를 들면 분자량 또는 화학적 구조식과 같은 물리적 또는 화학적 성질을 기재하는데 범위가 사용되는 경우, 본원의 범위의 모든 조합 및 하위조합 및 구체적인 실시양태를 포함하고자 한다. 수치 또는 수치 범위의 지칭시 용어 "약"의 사용은 실험 변동성 내에서(또는 통계적 실험 오차 내에서) 근사치이며, 그리하여 수치 또는 수치 범위는 변동될 수 있다는 것을 의미한다. 변동은 통상적으로 언급된 수치 또는 수치 범위의 0% 내지 15% 또는 0% 내지 10% 또는 0% 내지 5%이다. 용어 "포함하다(including)"(및 "포함하다(comprise)" 또는 "갖다"와 같은 관련 용어)는 이들 실시양태, 예를 들면 기재된 특징"으로 이루어진" 또는 "본질적으로 이루어진" 물질의 임의의 조성, 방법 또는 공정의 실시양태를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광원"은 임의의 파장의 임의의 전자기 방사원을 지칭한다. 일부 실시양태 및 예에서, 광원은 특정 파장의 레이저가 될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광개시 광원"은 광개시제, 광활성 중합성 물질 또는 둘다를 활성화시키는 광원을 지칭한다. 광개시 광원은 기록 광을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "공간 광 강도"는 공간의 주어진 체적 내에서 광 강도 분포 또는 변동하는 광 강도의 패턴을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "체적 브래그 격자", "체적 홀로그래피 격자", "홀로그래피 격자" 및 "홀로그램"은 신호 비임 및 참조 비임이 서로 간섭시 형성된 기록된 간섭 패턴을 지칭하는데 번갈아 사용된다. 일부 예에서 및 디지탈 데이타가 기록되는 사례에서, 신호 비임은 공간 광 변조기로 인코딩된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "홀로그래피 기록"은 홀로그래피 기록 매체에 기록한 후의 홀로그래피 격자를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "홀로그래피 기록 매체"는 3차원에서 하나 이상의 홀로그래피 격자를 기록 및 저장할 수 있는 물품을 지칭한다. 일부 예에서, 그러한 용어는 3차원에서 물품에 임프린팅된 변동하는 굴절률의 패턴으로서 하나 이상의 페이지로서 하나 이상의 홀로그래피 격자를 기록 및 저장할 수 있는 물품을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "데이타 페이지" 또는 "페이지"는 홀로그래피에 대하여 사용된 바와 같은 데이타 페이지의 통상의 의미를 지칭한다. 예를 들면, 데이타 페이지는 본원에 기재된 물품과 같은 홀로그래피 기록 매체에 기록하고자 하는 데이타, 하나 이상의 그림 등의 페이지일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "기록 광"은 홀로그래피 매체에 기록하는데 사용되는 광원을 지칭한다. 기록 광의 공간 광 강도 패턴은 기록되는 것이다. 그래서, 기록 광이 광의 단순 비간섭성 비임인 경우 도파관이 생성될 수 있거나 또는 2종의 간섭하는 레이저 비임인 경우 간섭 패턴이 기록될 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "데이타의 기록"은 변동되는 굴절률의 패턴으로서 하나 이상의 페이지의 홀로그래피 표현을 저장하는 것을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "데이타의 읽기"는 홀로그래피 표현으로서 저장된 데이타를 회수하는 것을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "노광"은 홀로그래피 기록 매체가 기록 광에 노광될 때, 예를 들면 홀로그래피 격자가 매체에 기록될 때를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "노광 기간" 및 "노광 시간"은 홀로그래피 기록 매체가 기록 광에 얼마나 오래 노광되는지, 예를 들면 기록 광이 홀로그래피 기록 매체에서 홀로그래피 격자의 기록 동안 얼마나 오래 지속되는지를 번갈아 지칭한다. "노광 시간"은 단일 홀로그램을 기록하는데 소요되는 시간 또는 복수의 홀로그램을 주어진 체적 중에서 기록하기 위한 누적 시간을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "스케쥴"은 매체에 홀로그래피 격자를 기록하는데 있어서의 누적 노광 시간에 대한 노광의 패턴, 계획, 설계, 시퀀스 등을 지칭한다. 일반적으로, 스케쥴은 사전결정된 회절 효율을 산출하기 위하여 복수의 노광 세트에서 각각의 단일 노광에 필요한 시간(또는 광 에너지)을 예측하게 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "스케쥴"과 함께 사용시 용어 "함수"는 복수의 홀로그래피 격자의 기록에서 누적 노광 시간에 대한 노광의 스케쥴을 정의 또는 기재하는 그래픽 도식 또는 수학적 표현이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "스케쥴"과 함께 사용시 용어 "실질적으로 선형 함수"는 직선 또는 실질적으로 직선을 제공하는 노광 시간에 대한 노광의 스케쥴의 그래프 도식을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "지지 매트릭스"는 중합성 성분이 용해, 분산, 매립, 봉입되는 등의 재료, 매체, 물질 등을 지칭한다. 일부 예에서, 지지 매트릭스는 통상적으로 낮은 Tg 중합체이다. 그러한 중합체는 유기, 무기 또는 이 둘의 혼합일 수 있다. 구체적으로 제한하지는 않지만, 중합체는 열경화성 또는 열가소성일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "상이한 형태"는 물질의 블록, 물질의 분말, 물질의 칩 등을 포함하는 물품을 성형품, 시트, 자유 가요성 필름, 스티프(stiff) 카드, 가요성 카드, 압출품, 기재 상에 부착된 필름 등을 포함한 물품을 가공하는 것과 같은 상이한 형태를 갖는 제품을 형성하기 위하여 가공되는 본 개시내용의 물품을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "입자 물질"은 물품을 더 작은 성분으로 세분하는 분쇄, 파쇄, 단편화 또는 기타에 의하여 생성되는 물질 또는 분말과 같은 작은 성분으로 이루어진 물질을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "자유 가요성 필름"은 기재 상에서 지지되지 않고 그의 형태를 유지하는 가요성 물질의 얇은 시트를 지칭한다. 자유 가요성 필름의 예는 식품 보관에 사용되는 다양한 형태의 플라스틱 랩을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "스티프 물품"은 굴곡시 갈라지거나 또는 주름이 생길 수 있는 물품을 지칭한다. 스티프 물품은 플라스틱 신용 카드, DVD, 슬라이드, 포장지, 운송 박스 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "휘발성 화합물"은 높은 증기압 및/또는 약 150℃ 미만의 비점을 갖는 임의의 화학물질을 지칭한다. 휘발성 화합물의 예는 아세톤, 메틸렌 클로라이드, 톨루엔 등을 포함한다. 물품, 혼합물 또는 성분이 휘발성 화합물을 포함하지 않는 경우 물품, 혼합물 또는 성분은 "휘발성 화합물이 없다"가 된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "올리고머"는 제한된 개수의 반복 단위, 예를 들면 대략 30개 이하의 반복 단위를 갖지만 이에 제한되지 않는 중합체 또는 본 개시내용의 물품에 용해시 실온에서 대략 2 분 이내에 적어도 약 100 ㎚ 확산될 수 있는 임의의 커다란 분자를 지칭한다. 상기 올리고머는 하나 이상의 중합성 기를 함유할 수 있어서 중합성 기가 중합성 성분 중에서 기타 가능한 단량체와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 더욱이, 1종 초과의 중합성 기가 올리고머 상에 존재할 경우 이들은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 추가적으로, 올리고머는 수지상일 수 있다. 올리고머는 때때로 "광활성 올리고머(들)"로 지칭될 수도 있더라도 본원에서 광활성 단량체인 것으로 간주한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광중합"은 광개시 광원으로의 노광에 의하여 야기되는 임의의 중합 반응을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "추가의 중합에 대한 저항성"은 암반응이 최소화, 감소, 약화 또는 제거 등등되도록 광개시 광원에 노광되지 않을 때 중합의 의도적으로 제어되고, 실질적으로 감소된 속도를 갖는 중합성 성분의 미중합 부분을 지칭한다. 본 개시내용에 의한 중합성 성분의 미중합 부분의 중합 속도에서의 실질적인 감소는 하기 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함한 임의의 적절한 조성물, 화합물, 분자, 방법, 메카니즘 등 또는 그의 임의의 조합에 의하여 달성될 수 있다: (1) 중합 지연제; (2) 중합 억제제; (3) 쇄 전달제; (4) 준안정 반응성 중심; (5) 광 또는 열 불안정성 광종결제(phototerminator); (6) 광산 발생제, 광염기 발생제 또는 광발생된 라디칼; (7) 극성 또는 용매화 효과; (8) 반대 이온 효과; 및 (9) 단량체 반응성에서의 변화.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 감소된 속도"는 광개시 광원이 오프되거나 또는 존재하지 않은 후 수초 이내에 0에 근접하는 속도로, 이상적으로 0의 속도로 중합 속도를 낮추는 것을 지칭한다. 중합 속도는 통상적으로 이전에 기록된 홀로그램의 충실성의 손실을 방지하기에 충분하게 감소되어야 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "암반응"은 광개시 광원의 부재 하에서 발생하는 임의의 중합 반응을 지칭한다. 비제한적인 일부 예에서, 암반응은 미사용 단량체를 고갈시킬 수 있으며, 동적 범위의 손실을 야기할 수 있으며, 소음 격자를 야기할 수 있으며, 미광 격자를 야기할 수 있거나 또는 추가적인 홀로그램의 기록에 사용되는 스케쥴에서의 예측불가능성을 야기할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "자유 라디칼 중합"은 자유 라디칼 또는 라디칼들을 포함하는 임의의 분자에 의하여 개시되는 임의의 중합 반응을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "양이온성 중합"은 양이온성 모이어티 또는 모이어티들을 포함하는 임의의 분자에 의하여 개시되는 임의의 중합 반응을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "음이온성 중합"은 음이온성 모이어티 또는 모이어티들을 포함하는 임의의 분자에 의하여 개시되는 임의의 중합 반응을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광개시제"는 용어 광개시제의 통상의 의미를 지칭하며, 또한 증감제 및 염료를 지칭한다. 일반적으로, 광개시제를 함유하는 물질이 광개시제를 활성화시키는 파장의 광, 예를 들면 개시 광원에 노광시 광개시제는 물질, 예컨대 광활성 올리고머 또는 단량체의 광 개시된 중합을 야기한다. 광개시제는 성분의 조합을 지칭할 수 있으며, 그의 일부는 개별적으로 광감성이 아니며, 조합시 광활성 올리고머 또는 단량체를 경화시킬 수 있으며, 그의 예는 염료/아민, 증감제/요오도늄 염, 염료/보레이트 염 등을 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광개시제 성분"은 단일의 광개시제 또는 2종 이상의 광개시제의 조합을 지칭한다. 예를 들면, 2종 이상의 광개시제는 2종 이상의 상이한 파장의 광을 기록하도록 본 개시내용의 광개시제 성분에 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합성 성분"은 하나 이상의 광활성 중합성 물질 및 가능하게는 하나 이상의 추가적인 중합성 물질, 예를 들면 중합체를 형성할 수 있는 단량체 및/또는 올리고머를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합성 모이어티"는 중합 반응, 임의의 수준에서 예를 들면 개시, 전파 등에 참여할 수 있는 화학적 기를 지칭한다. 중합성 모이어티는 부가 중합성 모이어티 및 축합 중합성 모이어티를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 중합성 모이어티는 이중 결합, 삼중 결합 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광활성 중합성 물질"은 광개시 광원, 예를 들면 기록 광에 노광되어 활성화되는 광개시제의 존재 하에서 중합되는 단량체, 올리고머 및 그의 조합을 지칭한다. 경화를 겪게 되는 작용기에 관하여, 광활성 중합성 물질은 적어도 하나의 상기 작용기를 포함한다. 또한, 광개시제, 예컨대 N-메틸말레이미드, 유도체화된 아세토페논 등인 광활성 중합성 물질이 존재하는 것으로 이해하며, 그러한 사례에서 본 개시내용의 광활성 단량체 및/또는 올리고머는 또한 광개시제일 수 있는 것으로 이해한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광중합체"는 하나 이상의 광활성 중합성 물질에 의하여 형성된 중합체 및 가능하게는 하나 이상의 추가적인 단량체 및/또는 올리고머를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합 지연제"는 광개시 광원이 오프되거나 또는 존재하지 않는 동안 중합 속도를 서행, 감소시키는 등 또는, 광개시 광원이 오프되거나 또는 존재하지 않을 때 중합성 성분의 중합을 억제하는 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 지칭한다. 중합 지연제는 통상적으로 라디칼과 반응하는 것을 지연시키며(억제제에 비하여), 그리하여 광개시 광원이 온 상태일 때 라디칼의 일부가 지연제에 의하여 효과적으로 종결되므로 중합이 감소된 속도에서 지속된다. 일부 예에서, 충분히 높은 농도에서 중합 지연제는 중합 억제제로서 잠재적으로 행동할 수 있다. 일부 예에서, 중합의 억제보다는 중합의 지연이 발생하도록 하는 농도 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합 억제제"는 광개시 광원이 온 또는 오프 상태일 때 중합성 성분의 중합을 억제할 수 있거나 또는 실질적으로 억제할 수 있는 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 지칭한다. 중합 억제제는 통상적으로 라디칼과 매우 신속하게 반응하며, 중합 반응을 효과적으로 중지시킨다. 억제제는 광중합체 형태가 거의 또는 전혀 없는, 예를 들면 매우 작은 쇄만을 갖는 동안의 억제 시간을 야기한다. 통상적으로, 광중합은 억제제의 거의 100%가 반응한 후에만 발생한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "쇄 전달제"는 새로운 중합체 분자 쇄를 형성하기 위한 새로운 핵으로서 반응할 수 있는 새로운 라디칼의 형성에 의하여 중합체 분자 쇄의 성장을 방해할 수 있는 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 지칭한다. 통상적으로, 쇄 전달제는 쇄 전달제의 부재 하에서 발생하는 중합 반응에 비하여 높은 비율의 더 짧은 중합체의 형성을 야기한다. 일부 예에서, 특정한 쇄 전달제는 중합을 효율적으로 재개시하지 않는 경우 지연제 또는 억제제로서 행동할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "준안정 반응성 중심"은 특정한 중합성 성분과의 유사-리빙(pseudo-living) 라디칼 중합을 생성하는 능력을 갖는 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 지칭한다. 중합에 대한 준안정 반응성 중심을 활성화시키기 위하여 있는 적외선 또는 열이 사용될 수 있는 것으로 이해한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광 또는 열 불안정성 광종결제"는 광원 및/또는 열을 사용한 가역적 종결 반응이 가능한 하나 이상의 조성물, 화합물, 성분, 물질, 분자 등을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "광산 발생제", "광염기 발생제" 및 "광발생된 라디칼"은 광원에 노광시 산성, 염기성 또는 자유 라디칼인 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 생성하는 하나 이상의 조성물, 화합물, 분자 등을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "극성 또는 용매화 효과"는 용매 또는 매체의 극성이 중합 속도에 미치는 효과 또는 효과들을 지칭한다. 그러한 효과는 반응성 쇄 말단에 대한 반대 이온의 근접성이 중합 속도에 영향을 미치는 이온성 중합에 대하여 가장 뚜렷하다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "반대 이온 효과"는 이온성 중합에서 반대 이온이 동역학적 쇄 길이에 갖는 효과를 지칭한다. 우수한 반대 이온은 매우 긴 동역학적 쇄 길이를 허용하는 반면, 불량한 반대 이온은 반응성 쇄 말단과 함께 붕괴되는 경향이 있어서 동역학적 쇄를 종결시킨다(예를 들면 더 작은 쇄가 형성되도록 한다).
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "가소제"는 용어 가소제의 통상의 의미를 지칭한다. 일반적으로, 가소제는 가공을 촉진하며, 중합체 분자의 내적 변형(용매화)에 의하여 생성물의 가요성 및/또는 인성을 증가시키기 위하여 중합체에 첨가되는 화합물이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "열가소성"은 열에 노출시 부드러워지며, 일반적으로 실온으로 냉각시 그의 본래의 상태가 되는 물질, 예컨대 고 중합체의 성질을 나타내는 열가소성 수지, 예를 들면 조성물, 화합물, 물질 등의 통상의 의미를 지칭한다. 열가소제의 예는 폴리(메틸 비닐 에테르-alt-말레산 무수물), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(스티렌), 폴리(프로필렌), 폴리(에틸렌 옥시드), 선형 나일론, 선형 폴리에스테르, 선형 폴리카르보네이트, 선형 폴리우레탄 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "실온 열가소성"은 실온에서 고체이며, 예를 들면 실온에서 저온 유동되지 않는 열가소성을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "실온"은 실온의 통상적으로 허용되는 의미를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "열경화제"는 용융 온도를 갖지 않도록 가교되는 열경화성 수지, 예를 들면 조성물, 화합물, 물질 등의 통상의 의미를 지칭한다. 열경화제의 예는 가교된 폴리(우레탄), 가교된 폴리(아크릴레이트), 가교된 폴리(스티렌) 등이다.
달리 언급되지 않는다면, 본원에 도시된 화학적 구조식은 하나 이상의 동위원소가 풍부한 원자의 존재 하에서만 상이한 화합물을 포함하고자 한다. 예를 들면, 하나 이상의 수소 원자가 중수소 또는 삼중수소에 의하여 대체되거나 또는 하나 이상의 탄소 원자가 13C- 또는 14C-풍부한 탄소로 대체되는 화합물은 본 개시내용의 범주 내에 포함된다.
"알킬"은 탄소 및 수소 원자만으로 이루어지며, 불포화는 함유하지 않으며, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소 쇄 라디칼을 지칭한다(예를 들면 (C1- 10)알킬 또는 C1-10 알킬). 본원에 나타날 때 "1 내지 10"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내에서 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "1 내지 10개의 탄소 원자"는 그 정의가 또한 수치 범위가 구체적으로 지정되지 않는 용어 "알킬"의 발생을 포함하기는 하더라도 알킬 기가 1개의 탄소 원자, 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자 등, 10개까지 및 10개를 포함한 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 통상의 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸 이소부틸, 3급 부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 헥실, 셉틸, 옥틸, 노닐 및 데실을 포함하나 어떠한 방식으로도 이에 제한되지 않는다. 알킬 모이어티는 단일 결합에 의하여 분자의 나머지에 부착될 수 있으며, 예를 들면 메틸(Me), 에틸(Et), n-프로필(Pr), 1-메틸에틸(이소프로필), n-부틸, n-펜틸, 1,1-디메틸에틸(t-부틸) 및 3-메틸헥실이다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 알킬 기는 독립적으로 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"알킬아릴"은 아릴 및 알킬이 본원에 개시된 바와 같으며, 아릴 및 알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환되는 -(알킬)아릴 라디칼을 지칭한다.
"알킬헤트아릴"은 -(알킬)헤트아릴 라디칼을 지칭하며, 여기서 헤트아릴 및 알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 아릴 및 알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"알킬헤테로시클로알킬"은 -(알킬) 헤테로시클릴 라디칼을 지칭하며, 여기서 알킬 및 헤테로시클로알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 헤테로시클로알킬 및 알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"알켄" 모이어티는 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 기를 지칭하며, "알킨" 모이어티는 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 기를 지칭한다. 알킬 모이어티는 포화 또는 불포화되건 간에 분지쇄형, 직쇄형 또는 시클릭일 수 있다.
"알케닐"은 탄소 및 수소 원자만으로 이루어지며, 적어도 하나의 이중 결합을 함유하며, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소 쇄 라디칼 기를 지칭한다(예를 들면 (C2- 10)알케닐 또는 C2-10 알케닐). 본원에 나타날 때 "2 내지 10"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내의 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "2 내지 10개의 탄소 원자"는 알케닐 기가 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자 등, 10개까지 및 10개를 포함하는 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 알케닐 모이어티는 분자의 나머지에 단일 결합에 의하여 부착될 수 있으며, 예를 들면 에테닐(예를 들면 비닐), 프로프-1-에닐(예를 들면 알릴), 부트-1-에닐, 펜트-1-에닐 및 펜타-1,4-디에닐이다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 알케닐 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"알케닐-시클로알킬"은 -(알케닐)시클로알킬 라디칼을 지칭하며, 여기서 알케닐 및 시클로알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 알케닐 및 시클로알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"알키닐"은 탄소 및 수소 원자로만 이루어지며, 적어도 하나의 삼중 결합을 함유하며, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄형 또는 분지쇄형 탄화수소 쇄 라디칼 기를 지칭한다(예를 들면 (C2- 10)알키닐 또는 C2-10 알키닐). 본원에 나타날 때 "2 내지 10"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내의 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "2 내지 10개의 탄소 원자"는 알키닐 기가 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자 등, 10개까지 및 10개를 포함한 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 알키닐은 분자의 나머지에 단일 결합에 의하여 부착될 수 있으며, 예를 들면 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐 및 헥시닐이다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 알키닐 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"알키닐-시클로알킬"은 -(알키닐)시클로알킬 라디칼을 지칭하며, 여기서 알키닐 및 시클로알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 알키닐 및 시클로알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"카르복스알데히드"는 -(C=O)H 라디칼을 지칭한다.
"카르복실"은 -(C=O)OH 라디칼을 지칭한다.
"시아노"는 -CN 라디칼을 지칭한다.
"시클로알킬"은 탄소 및 수소만을 함유하며, 포화 또는 부분 불포화될 수 있는 모노시클릭 또는 폴리시클릭 라디칼을 지칭한다. 시클로알킬 기는 3 내지 10개의 고리 원자를 갖는 기를 포함한다(예, (C3- 10)시클로알킬 또는 C3-10 시클로알킬). 본원에 나타날 때 "3 내지 10"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내의 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "3 내지 10개의 탄소 원자"는 시클로알킬 기가 3개의 탄소 원자 등, 10개까지 및 10개를 포함하는 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 시클로알킬 기의 예시의 예는 하기 모이어티를 포함하나 이에 제한되지 않는다: 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로펜테닐, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐, 시클로데실, 노르보르닐 등. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 시클로알킬 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"시클로알킬-알케닐"은 -(시클로알킬)알케닐 라디칼을 지칭하며, 여기서 시클로알킬 및 알케닐은 본원에 개시된 바와 같으며, 시클로알킬 및 알케닐 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"시클로알킬-헤테로시클로알킬"은 -(시클로알킬)헤테로시클로알킬 라디칼을 지칭하며, 여기서 시클로알킬 및 헤테로시클로알킬은 본원에 정의된 바와 같으며, 시클로알킬 및 헤테로시클로알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"시클로알킬-헤테로아릴"은 -(시클로알킬)헤테로아릴 라디칼을 지칭하며, 여기서 시클로알킬 및 헤테로아릴은 본원에 개시된 바와 같으며, 시클로알킬 및 헤테로아릴 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
용어 "알콕시"는 산소에 의하여 모구조식에 부착된 직쇄형, 분지쇄형, 시클릭 구성 및 그의 조합의 1 내지 8개의 탄소 원자를 포함한 기 -O-알킬을 지칭한다. 그의 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 시클로프로필옥시 및 시클로헥실옥시를 포함하나 이에 제한되지 않는다. "저급 알콕시"는 1 내지 6개의 탄소를 함유하는 알콕시 기를 지칭한다.
용어 "치환된 알콕시"는 알킬 성분이 치환된 알콕시(예를 들면 -O-(치환된 알킬))를 지칭한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 알콕시 기의 알킬 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
용어 "알콕시카르보닐"은 카르보닐 탄소에 의하여 부착된 화학식 (알콕시)(C=O)-의 기를 지칭하며, 여기서 알콕시 기는 제시된 개수의 탄소 원자를 갖는다. 그래서, (C1- 6)알콕시카르보닐 기는 그의 산소를 통하여 카르보닐 링커에 부착된 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기이다. "저급 알콕시카르보닐"은 알콕시 기가 저급 알콕시 기인 알콕시카르보닐 기를 지칭한다.
용어 "치환된 알콕시카르보닐"은 기 (치환된 알킬)-O-C(O)-를 지칭하며, 여기서 기는 카르보닐 작용기에 의하여 모구조식에 부착된다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 알콕시카르보닐 기의 알킬 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra,-OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"아실"은 기 (알킬)-C(O)-, (아릴)-C(O)-, (헤테로아릴)-C(O)-, (헤테로알킬)-C(O)- 및 (헤테로시클로알킬)-C(O)-를 지칭하며, 여기서 기는 카르보닐 작용기에 의하여 모구조식에 부착된다. R 라디칼이 헤테로아릴 또는 헤테로시클로알킬인 경우 헤테로 고리 또는 쇄 원자는 쇄 또는 고리 원자의 총수에 기여한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아실 기의 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra,-OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Rb(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"아실옥시"는 R(C=O)O- 라디칼을 지칭하며, 여기서 R은 본원에 기재된 바와 같은 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알킬 또는 헤테로시클로알킬이다. R 라디칼이 헤테로아릴 또는 헤테로시클로알킬인 경우 헤테로 고리 또는 쇄 원자는 쇄 또는 고리 원자의 총수에 기여한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아실옥시 기의 R은 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra,-OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"아미노" 또는 "아민"은 -N(Ra)2 라디칼 기를 지칭하며, 여기서 각각의 Ra는 본 명세서에서 구체적으로 달리 명시되지 않는다면 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다. -N(Ra)2 기가 수소를 제외한 2개의 Ra 치환기를 갖는 경우 이들은 질소 원자와 조합하여 4, 5, 6 또는 7원 고리를 형성할 수 있다. 예를 들면, -N(Ra)2는 1-피롤리디닐 및 4-모르폴리닐을 포함하고자 하나 이에 제한되지 않는다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아미노 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra,-OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
용어 "치환된 아미노"는 또한 각각 상기 기재된 바와 같은 기 -NHRd 및 -NRdRd의 N-옥시드를 지칭한다. N-옥시드는 해당 아미노 기를 예를 들면 수소 퍼옥시드 또는 m-클로로퍼옥시벤조산으로 처리하여 생성될 수 있다.
"아미드" 또는 "아미도"는 화학식 -C(O)N(R)2 또는 -NHC(O)R을 갖는 화학적 모이어티를 지칭하며, 여기서 R은 수소, 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴(고리 탄소에 의하여 결합됨) 및 헤테로알리시클릭(고리 탄소에 의하여 결합됨)으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 각각의 모이어티는 그 자체가 임의로 치환될 수 있다. 아미드의 -N(R)2의 R2는 임의로, 결합되어 있는 질소와 함께 취하여 4, 5, 6 또는 7원 고리를 형성할 수 있다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아미도 기는 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로시클로알킬에 대하여 본원에 기재된 바와 같은 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다. 아미드는 본원에 개시된 화합물에 부착되어 프로드러그를 형성하는 아미노산 또는 펩티드 분자일 수 있다. 상기 아미드를 생성하기 위한 절차 및 구체적인 기는 해당 기술분야의 기술자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌[Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, N.Y., 1999]과 같은 중요 문헌에서 쉽게 찾아볼 수 있으며, 이 문헌은 본원에 그 전문이 참조로 포함된다.
"방향족" 또는 "아릴" 또는 "Ar"은 카르보시클릭인 공액 π 전자계를 갖는 적어도 하나의 고리를 갖는 6 내지 10개의 고리 원자를 갖는 방향족 라디칼(예를 들면 C6-C10 방향족 또는 C6-C10 아릴)을 지칭한다(예를 들면 페닐, 플루오레닐 및 나프틸). 치환된 벤젠 유도체로부터 형성되며, 고리 원자에서 자유 원자가를 갖는 2가 라디칼은 치환된 페닐렌 라디칼로서 명명된다. 자유 원자가를 갖는 탄소 원자로부터 1개의 수소 원자의 제거에 의하여 명칭의 어미에 "-일"을 갖는 1가 폴리시클릭 탄화수소 라디칼로부터 유래된 2가 라디칼은 해당 1가 라디칼의 명칭에 "-이덴"을 추가하여 명명하며, 예를 들면 부착의 2개의 지점을 갖는 나프틸 기는 나프틸리덴으로 지칭된다. 본원에 나타날 때 "6 내지 10"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내에서 각각의 정수를 지칭하며; 예를 들면 "6 내지 10개의 고리 원자"는 아릴 기가 6개의 고리 원자, 7개의 고리 원자 등, 10개까지 및 10개를 포함한 고리 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 용어는 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(예를 들면 고리 원자의 이웃하는 쌍을 공유하는 고리) 기를 포함한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아릴 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다. 명시되지 않은 위치에서의 방향족 고리에 부착된 치환기 R(예, )은 가능한 치환기의 하나 이상 및 최대수까지를 포함하는 것으로 이해한다.
용어 "아릴옥시"는 기 -O-아릴을 지칭한다.
용어 "치환된 아릴옥시"는 아릴 치환기가 치환된 아릴옥시(예를 들면 -O-(치환된 아릴))를 지칭한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 아릴옥시 기의 아릴 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"아랄킬" 또는 "아릴알킬"은 (아릴)알킬-라디칼을 지칭하며, 여기서 아릴 및 알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 아릴 및 알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"에스테르"는 화학식 -COOR의 화학적 라디칼을 지칭하며, 여기서 R은 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴(고리 탄소에 의하여 결합됨) 및 헤테로알리시클릭(고리 탄소에 의하여 결합됨)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 에스테르를 생성하기 위한 절차 및 구체적인 기는 해당 기술분야의 기술자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌[Greene and Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, N.Y., 1999]과 같은 중요 문헌에서 쉽게 찾아볼 수 있으며, 이 문헌은 본원에 그 전문이 참조로 포함된다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 에스테르 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"플루오로알킬"은 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 플루오로 라디칼에 의하여 치환된 상기 정의된 바와 같은 알킬 라디칼을 지칭하며, 예를 들면 트리플루오로메틸, 디플루오로메틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 1-플루오로메틸-2-플루오로에틸 등이다. 플루오로알킬 라디칼의 알킬 부분은 알킬 기에 대하여 상기 정의된 바와 같이 임의로 치환될 수 있다.
"할로", "할라이드" 또는 대안적으로 "할로겐"은 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도를 의미하고자 한다. 용어 "할로알킬", "할로알케닐", "할로알키닐" 및 "할로알콕시"는 하나 이상의 할로 기 또는 그의 조합으로 치환된 알킬, 알케닐, 알키닐 및 알콕시 구조를 포함한다. 예를 들면, 용어 "플루오로알킬" 및 "플루오로알콕시"는 할로알킬 및 할로알콕시 기 각각을 포함하며, 여기서 할로는 불소이다.
"헤테로알킬", "헤테로알케닐" 및 "헤테로알키닐"은 탄소를 제외한 원자, 예를 들면 산소, 질소, 황, 인 또는 그의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 골격 쇄 원자를 갖는 임의로 치환된 알킬, 알케닐 및 알키닐 라디칼을 지칭한다. 수치 범위가 제시될 수 있으며, 예를 들면 총 쇄 길이를 지칭하며, 본 예에서는 4개의 원자 길이인 C1-C4 헤테로알킬이다. 헤테로알킬 기는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 니트로, 옥소, 티옥소, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"헤테로알킬아릴"은 -(헤테로알킬)아릴 라디칼을 지칭하며, 여기서 헤테로알킬 및 아릴은 본원에서 개시된 바와 같으며, 헤테로알킬 및 아릴 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"헤테로알킬헤테로아릴"은 -(헤테로알킬)헤테로아릴 라디칼을 지칭하며, 여기서 헤테로알킬 및 헤테로아릴은 본원에서 개시된 바와 같으며, 헤테로알킬 및 헤테로아릴 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"헤테로알킬헤테로시클로알킬"은 -(헤테로알킬)헤테로시클로알킬 라디칼을 지칭하며, 여기서 헤테로알킬 및 헤테로시클로알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 헤테로알킬 및 헤테로시클로알킬에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"헤테로알킬시클로알킬"은 -(헤테로알킬)시클로알킬 라디칼을 지칭하며, 여기서 헤테로알킬 및 시클로알킬은 본원에 개시된 바와 같으며, 헤테로알킬 및 시클로알킬 각각에 대하여 적절한 치환기로서 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"헤테로아릴" 또는 "헤테로방향족" 또는 "HetAr"은 질소, 산소 및 황으로부터 선택된 하나 이상의 고리 헤테로원자를 포함하며, 모노시클릭, 바이시클릭, 트리시클릭 또는 테트라시클릭 고리계일 수 있는 5 내지 18원 방향족 라디칼(예를 들면 C5-C13 헤테로아릴)을 지칭한다. 본원에 나타날 때 "5 내지 18"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내에서 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "5 내지 18개의 고리 원자"는 헤테로아릴 기가 5개의 고리 원자, 6개의 고리 원자 등, 18개까지의 및 18개를 포함하는 고리 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 자유 원자가를 갖는 원자로부터 1개의 수소 원자의 제거에 의하여 명칭의 어미에 "-일"을 갖는 1가 헤테로아릴 라디칼로부터 유래된 2가 라디칼은 해당 1가 라디칼의 명칭에 "-이덴"을 추가하여 명명하며, 예를 들면 부착의 2개의 지점을 갖는 피리딜 기는 피리딜리덴이다. N 함유 "헤테로방향족" 또는 "헤테로아릴" 모이어티는 고리의 골격 원자의 적어도 하나가 질소 원자인 방향족 기를 지칭한다. 폴리시클릭 헤테로아릴 기는 융합될 수 있거나 또는 융합되지 않을 수 있다. 헤테로아릴 라디칼에서 헤테로원자(들)는 임의로 산화될 수 있다. 하나 이상의 질소 원자는 존재할 경우 임의로 4차화된다. 헤테로아릴은 분자의 나머지에 고리(들)의 임의의 원자를 통하여 부착될 수 있다. 헤테로아릴의 예는 아제피닐, 아크리디닐, 벤즈이미다졸릴, 벤즈인돌릴, 1,3-벤조디옥솔릴, 벤조푸라닐, 벤조옥사졸릴, 벤조[d]티아졸릴, 벤조티아디아졸릴, 벤조[b][1,4]디옥세피닐, 벤조[b][1,4]옥사지닐, 1,4-벤조디옥사닐, 벤조나프토푸라닐, 밴족사졸릴, 벤조디옥솔릴, 벤조디옥시닐, 밴족사졸릴, 벤조피라닐, 벤조피라노닐, 벤조푸라닐, 벤조푸라노닐, 벤조푸라자닐, 벤조티아졸릴, 벤조티에닐(벤조티오페닐), 벤조티에노[3,2-d]피리미디닐, 벤조트리아졸릴, 벤조[4,6]이미다조[1,2-a]피리디닐, 카르바졸릴, 신놀리닐, 시클로펜타[d]피리미디닐, 6,7-디히드로-5H-시클로펜타[4,5]티에노[2,3-d]피리미디닐, 5,6-디히드로벤조[h]퀴나졸리닐, 5,6-디히드로벤조[h]신놀리닐, 6,7-디히드로-5H-벤조[6,7]시클로헵타[1,2-c]피리다지닐, 디벤조푸라닐, 디벤조티오페닐, 푸라닐, 푸라자닐, 푸라노닐, 푸로[3,2-c]피리디닐, 5,6,7,8,9,10-헥사히드로시클로옥타[d]피리미디닐, 5,6,7,8,9,10-헥사히드로시클로옥타[d]피리다지닐, 5,6,7,8,9,10-헥사히드로시클로옥타[d]피리디닐, 이소티아졸릴, 이미다졸릴, 인다졸릴, 인돌릴, 인다졸릴, 이소인돌릴, 인돌리닐, 이소인돌리닐, 이소퀴놀릴, 인돌리지닐, 이속사졸릴, 5,8-메타노-5,6,7,8-테트라히드로퀴나졸리닐, 나프티리디닐, 1,6-나프티리디노닐, 옥사디아졸릴, 2-옥소아제피닐, 옥사졸릴, 옥시라닐, 5,6,6a,7,8,9,10,10a-옥타히드로벤조[h]퀴나졸리닐, 1-페닐-1H-피롤릴, 페나지닐, 페노티아지닐, 페녹사지닐, 프탈라지닐, 프테리디닐, 푸리닐, 피라닐, 피롤릴, 피라졸릴, 피라졸로[3,4-d]피리미디닐, 피리디닐, 피리도[3,2-d]피리미디닐, 피리도[3,4-d]피리미디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 피롤릴, 퀴나졸리닐, 퀴녹살리닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 테트라히드로퀴놀리닐, 5,6,7,8-테트라히드로퀴나졸리닐, 5,6,7,8-테트라히드로벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미디닐, 6,7,8,9-테트라히드로-5H-시클로헵타[4,5]티에노[2,3-d]피리미디닐, 5,6,7,8-테트라히드로피리도[4,5-c]피리다지닐, 티아졸릴, 티아디아졸릴, 티아피라닐, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 트리아지닐, 티에노[2,3-d]피리미디닐, 티에노[3,2-d]피리미디닐, 티에노[2,3-c]피리디닐 및 티오페닐(예를 들면 티에닐)을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 헤테로아릴 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 니트로, 옥소, 티옥소, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
치환된 헤테로아릴은 또한 하나 이상의 옥시드(-O-) 치환기로 치환된 고리계, 예를 들면 피리디닐 N-옥시드를 포함한다.
"헤테로아릴알킬"은 본원에 기재된 바와 같은 알킬렌 모이어티에 연결된 본원에 기재된 바와 같은 아릴 모이어티를 갖는 모이어티를 지칭하며, 여기서 분자의 나머지로의 연결은 알킬렌 기에 의하여서이다.
"헤테로시클로알킬"은 2 내지 12개의 탄소 원자 및, 질소, 산소 및 황으로부터 선택된 1 내지 6개의 헤테로원자를 포함하는 안정한 3 내지 18원 비방향족 고리 라디칼을 지칭한다. 본원에 나타날 때 "3 내지 18"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내에서 각각의 정수를 지칭하며, 예를 들면 "3 내지 18개의 고리 원자"는 헤테로시클로알킬 기가 3개의 고리 원자, 4개의 고리 원자 등, 18개까지 및 18개를 포함한 고리 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 헤테로시클로알킬 라디칼은 융합된 또는 가교된 고리계를 포함할 수 있는 모노시클릭, 바이시클릭, 트리시클릭 또는 테트라시클릭 고리계이다. 헤테로시클로알킬 라디칼에서의 헤테로원자는 임의로 산화될 수 있다. 하나 이상의 질소 원자는 존재할 경우 임의로 4차화된다. 헤테로시클로알킬 라디칼은 부분 또는 완전 포화된다. 헤테로시클로알킬은 분자의 나머지에 고리(들)의 임의의 원자에 의하여 부착될 수 있다. 상기 헤테로시클로알킬 라디칼의 예는 디옥솔라닐, 티에닐[1,3]디티아닐, 데카히드로이소퀴놀릴, 이미다졸리닐, 이미다졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 이속사졸리디닐, 모르폴리닐, 옥타히드로인돌릴, 옥타히드로이소인돌릴, 2-옥소피페라지닐, 2-옥소피페리디닐, 2-옥소피롤리디닐, 옥사졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 4-피페리도닐, 피롤리디닐, 피라졸리디닐, 퀴누클리디닐, 티아졸리디닐, 테트라히드로푸릴, 트리티아닐, 테트라히드로피라닐, 티오모르폴리닐, 티아모르폴리닐, 1-옥소-티오모르폴리닐 및 1,1-디옥소-티오모르폴리닐을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 명세서에서 달리 구체적으로 명시되지 않는다면 헤테로시클로알킬 모이어티는 독립적으로 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 아릴알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 니트로, 옥소, 티옥소, 트리메틸실라닐, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(RaRa)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tRa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tORa(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)2(여기서 t는 1 또는 2임), -S(O)tN(Ra)C(O)Ra(여기서 t는 1 또는 2임) 또는 PO3(Ra)2인 하나 이상의 치환기에 의하여 임의로 치환되며, 여기서 각각의 Ra는 독립적으로 수소, 알킬, 플루오로알킬, 카르보시클릴, 카르보시클릴알킬, 아릴, 아랄킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴 또는 헤테로아릴알킬이다.
"헤테로시클로알킬"은 또한 1개의 비방향족 고리가 일반적으로 3 내지 7개의 고리 원자와 함께 산소, 황 및 질소로부터 독립적으로 선택된 1-3개의 헤테로원자 이외에 적어도 2개의 탄소 원자뿐 아니라, 상기 헤테로원자 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 함유하며, 기타 고리는 일반적으로 3 내지 7개의 고리 원자와 함께 산소, 황 및 질소로부터 독립적으로 선택된 1-3개의 헤테로원자를 임의로 함유하며, 방향족이 아닌 바이시클릭 고리계를 포함한다.
"니트로"는 -NO2 라디칼을 지칭한다.
"옥사"는 -O- 라디칼을 지칭한다.
"옥소"는 =O 라디칼을 지칭한다.
"이성질체"는 동일한 분자식을 갖는 상이한 화합물이다. "입체이성질체"는 원자가 공간에서 배열되는 방식만 상이하며, 예를 들면 상이한 입체화학 구성을 갖는 이성질체이다. "거울상이성질체"는 서로 중첩 불가한 거울상인 한 쌍의 입체이성질체이다. 한 쌍의 거울상이성질체의 1:1 혼합물은 "라세미" 혼합물이다. 용어 "(±)"는 적절할 경우 라세미 혼합물을 지정하는데 사용된다. "부분입체이성질체"는 서로 거울상이 아닌 것을 제외하고, 적어도 2개의 비대칭 원자를 갖는 입체이성질체이다. 절대 입체화학은 칸-인골드-프렐로그(Cahn-Ingold-Prelog) R-S 시스템에 의하여 명시된다. 화합물이 순수한 거울상이성질체인 경우 각각의 키랄 탄소에서의 입체화학은 (R) 또는 (S)에 의하여 명시될 수 있다. 공지되지 않은 절대 구성을 갖는 분해된 화합물은 나트륨 D 선의 파장에서 평면 편광을 회전시키는 방향(우선성 또는 좌선성)에 의존하여 (+) 또는 (-)로 지정될 수 있다. 본원에 기재된 특정한 화합물은 하나 이상의 비대칭 중심을 함유하며, 절대 입체화학에 관하여 (R) 또는 (S)로서 정의될 수 있는 거울상이성질체, 부분입체이성질체 및 기타 입체이성질체 형태를 발생할 수 있다. 본 발명의 화학적 실체, 조성물 및 방법은 라세미 혼합물, 광학적으로 순수한 형태 및 중간 혼합물을 포함한 모든 상기 가능한 이성질체를 포함하는 것을 의미한다. 광학적 활성 (R)- 및 (S)-이성질체는 키랄 신톤 또는 키랄 시약을 사용하여 생성될 수 있거나 또는 통상의 기술을 사용하여 분해될 수 있다. 본원에 기재된 화합물이 기하 비대칭의 올레핀성 이중 결합 또는 기타 중심을 함유하며, 달리 명시되지 않는다면, 화합물은 E 및 Z 기하 이성질체 둘다를 포함하고자 한다.
본원에서 사용된 바와 같은 "거울상이성질체 순도"는 기타 거울상이성질체에 대한 특정한 거울상이성질체의 존재의 퍼센트로서 나타낸 상대적 양을 지칭한다. 예를 들면, (R)- 또는 (S)-이성질체 구성을 잠재적으로 가질 수 있는 화합물이 라세미 혼합물로서 존재하는 경우 거울상이성질체 순도는 (R)- 또는 (S)-이성질체에 대하여 약 50%이다. 그러한 화합물이 다른 이성질체에 비하여 지배적인 1종의 이성질체 형태를 갖는 예를 들면 80% (S)-이성질체 및 20% (R)-이성질체의 경우, (S)-이성질체 형태에 대한 화합물의 거울상이성질체 순도는 80%이다. 화합물의 거울상이성질체 순도는 키랄 지지체를 사용한 크로마토그래피, 편광의 회전의 편광계 측정, 란탄족 함유 키랄 착체 또는 퍼클(Pirkle) 시약을 포함하나 이에 제한되지 않는 키랄 이동 시약을 사용하는 핵 자기 공명 분광학 또는 모셔(Mosher) 산과 같은 키랄 화합물을 사용한 화합물의 유도체화에 이어서 크로마토그래피 또는 핵 자기 공명 분광학을 포함하나 이에 제한되지 않는 해당 기술분야에 공지된 다수의 방식으로 측정될 수 있다.
일부 예에서, 거울상이성질체적으로 풍부한 조성물은 해당 조성물의 라세미 혼합물보다 상이한 성질을 갖는다. 거울상이성질체는 키랄 고압 액체 크로마토그패피(HPLC) 및 키랄 염의 형성 및 결정화를 포함한 해당 기술분야의 기술자에게 공지된 방법에 의하여 혼합물로부터 단리될 수 있거나; 또는 바람직한 거울상이성질체는 비대칭 합성에 의하여 생성될 수 있다. 예를 들면 문헌[Jacques, et al., Enantiomers , Ra cemates and Resolutions, Wiley Interscience, New York (1981); E. L. Eliel, Stereochemistry of Carbon Compounds, McGraw-Hill, New York (1962); and E. L. Eliel and S. H. Wilen, Stereochemistry of Organic Compounds, Wiley-Interscience, New York (1994)] 참조.
용어 "거울상이성질체적으로 풍부한" 및 "비라세미"는 본원에 사용된 바와 같이 1종의 거울상이성질체의 중량%가 라세미 조성물의 대조 혼합물 중 1종의 거울상이성질체의 양보다 더 큰 조성을 지칭한다(예를 들면 1:1 중량 초과). 예를 들면, (S)-거울상이성질체의 거울상이성질체적으로 풍부한 제조는 (R)-거울상이성질체에 대하여 (S)-거울상이성질체의 50 중량% 초과, 예컨대 적어도 75 중량%, 예컨대 적어도 80 중량%를 갖는 화합물의 제조를 의미한다. 일부 예에서, 풍부는 상당하게 80 중량% 초과일 수 있으며, 다른 거울상이성질체에 대하여 적어도 85 중량%, 예컨대 적어도 90 중량% 또는 예컨대 적어도 95 중량%의 1종의 거울상이성질체를 갖는 조성의 제조를 지칭하는 "실질적으로 거울상이성질체적으로 풍부한" 또는 "실질적으로 비라세미" 제조를 제공한다. 용어 "거울상이성질체적으로 순수한" 또는 "실질적으로 거울상이성질체적으로 순수한"은 적어도 98%의 단일 거울상이성질체 및 2% 미만의 반대의 거울상이성질체를 포함하는 조성물을 지칭한다.
"모이어티"는 분자의 특정한 분절 또는 작용기를 지칭한다. 화학적 모이어티는 종종 분자에 매립되거나 또는 부착된 화학적 실체로 인지된다.
"호변이성질체"는 호변이성질체화에 의하여 상호전환되는 구조적으로 뚜렷한 이성질체이다. "호변이성질체화"는 이성질체화의 한 형태이며, 산-염기 화학의 부집합으로 고려되는 양성자성 또는 양성자 이동 호변이성질체화를 포함한다. "양성자성 호변이성질체화" 또는 "양성자 이동 호변이성질체화"는 결합 차수에서의 변화에 의하여 수반되는 양성자의 이동, 종종 단일 결합과 이웃하는 이중 결합과의 상호교환을 수반한다. 호변이성질체화가 가능한 경우(예를 들면 용액 중에서), 호변이성질체의 화학적 평형이 도달될 수 있다. 호변이성질체화의 예는 케토-에놀 호변이성질체화이다. 케토-에놀 호변이성질체화의 구체적인 예는 펜탄-2,4-디온 및 4-히드록시펜트-3-엔-2-온 호변이성질체의 상호전환이다. 호변이성질체화의 또 다른 예는 페놀-케토 호변이성질체화이다. 페놀-케토 호변이성질체화의 구체적인 예는 피리딘-4-올 및 피리딘-4(1H)-온 호변이성질체의 상호전환이다.
"이탈 기 또는 원자"는 선택된 반응 조건 하에서 출발 물질로부터 분해되어 특정 부위에서 반응을 도울 임의의 기 또는 원자이다. 그러한 기의 예는 달리 명시하지 않는다면 할로겐 원자 및 메실옥시, p-니트로벤젠술포닐옥시 및 토실옥시 기를 포함한다.
"보호기"는 화학 반응이 또 다른 보호되지 않는 반응성 부위에서 선택적으로 실시되고, 그 후 선택성 반응이 완료된 후 기가 쉽게 제거 또는 탈보호될 수 있도록 다가작용성 화합물에서 하나 이상의 반응성 부위를 선택적으로 차단하는 기를 의미하도록 한다. 각종 보호기는 예를 들면 문헌[T. H. Greene and P. G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, Third Edition, John Wiley & Sons, New York (1999)]에 개시되어 있다.
"용매화물"은 약학적으로 허용되는 용매의 하나 이상의 분자와 물리적으로 회합하는 화합물을 지칭한다.
"치환된"은 언급된 기가 예를 들면 아실, 알킬, 알킬아릴, 시클로알킬, 아랄킬, 아릴, 탄수화물, 카르보네이트, 헤테로아릴, 헤테로시클로알킬, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 머캅토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로, 카르보닐, 에스테르, 티오카르보닐, 이소시아나토, 티오시아나토, 이소티오시아나토, 니트로, 옥소, 퍼할로알킬, 퍼플루오로알킬, 포스페이트, 실릴, 술피닐, 술포닐, 술폰아미딜, 술폭실, 술포네이트, 우레아 및, 모노- 및 디-치환된 아미노 기를 포함한 아미노 및 그의 보호된 유도체로부터 개별적으로 및 독립적으로 선택된 하나 이상의 추가적인 기, 라디칼 또는 모이어티를 부착할 수 있다는 것을 의미한다. 치환기 그 자체는 치환될 수 있으며, 예를 들면 시클로알킬 치환기는 그 자체가 그의 고리 탄소 중 하나 이상에서 할라이드 치환기를 가질 수 있다. 용어 "임의로 치환된"은 명시된 기, 라디칼 또는 모이어티로 임의적인 치환을 의미한다.
"술파닐"은 -S-(임의로 치환된 알킬), -S-(임의로 치환된 아릴), -S-(임의로 치환된 헤테로아릴) 및 -S-(임의로 치환된 헤테로시클로알킬)을 포함하는 기를 지칭한다.
"술피닐"은 -S(O)-H, -S(O)-(임의로 치환된 알킬), -S(O)-(임의로 치환된 아미노), -S(O)-(임의로 치환된 아릴), -S(O)-(임의로 치환된 헤테로아릴) 및 -S(O)-(임의로 치환된 헤테로시클로알킬)을 포함하는 기를 지칭한다.
"술포닐"은 -S(O2)-H, -S(O2)-(임의로 치환된 알킬), -S(O2)-(임의로 치환된 아미노), -S(O2)-(임의로 치환된 아릴), -S(O2)-(임의로 치환된 헤테로아릴) 및 -S(O2)-(임의로 치환된 헤테로시클로알킬)을 포함하는 기를 지칭한다.
"술폰아미딜" 또는 "술폰아미도"는 -S(=O)2-NRR 라디칼을 지칭하며, 여기서 각각의 R은 수소, 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴(고리 탄소에 의하여 결합됨) 및 헤테로알리시클릭(고리 탄소에 의하여 결합됨)으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. -S(=O)2-NRR 라디칼의 -NRR에서의 R 기는 이들이 부착되어 있는 질소와 함께 취하여 4, 5, 6 또는 7원 고리를 형성할 수 있다. 술폰아미도 기는 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 각각에 대하여 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 임의로 치환된다.
"술폭실"은 -S(=O)2OH 라디칼을 지칭한다.
"술포네이트"는 -S(=O)2-OR 라디칼을 지칭하며, 여기서 R은 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴(고리 탄소에 의하여 결합됨) 및 헤테로알리시클릭(고리 탄소에 의하여 결합됨)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 술포네이트 기는 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 각각에 대하여 기재된 치환기 중 하나 이상에 의하여 R 상에서 임의로 치환된다.
본 개시내용의 화합물은 또한 예를 들면 해당 화합물의 다형체, 유사다형체, 용매화물, 수화물, 비용매화 다형체(무수화물 포함), 구조 다형체 및 무정형 형태뿐 아니라 그의 혼합물을 포함한 결정형 및 무정형 형태를 포함한다. "결정형 형태" 및 "다형체"는 특정한 결정형 또는 무정형 형태가 언급되지 않는다면 예를 들면 다형체, 유사다형체, 용매화물, 수화물, 비용매화 다형체(무수화물 포함), 구조 다형체 및 무정형 형태뿐 아니라 그의 혼합물을 포함한 해당 화합물의 모든 결정형 및 무정형 형태를 포함하고자 한다.
혼동을 피하기 위하여, 본원에서 본 개시내용의 특정한 측면, 실시양태 또는 예와 관련하여 기재된 특정한 특징(예를 들면 정수, 특징, 값, 용도, 질환, 화학식, 화합물 또는 기)은 이와 부적합하지 않다면 본원에 기재된 임의의 기타 측면, 실시양태 또는 예에 적용 가능한 것으로 이해하여야 한다는 것을 의도한다. 그래서, 상기 특징은 본원에서 정의된 임의의 정의, 청구범위 또는 실시양태와 관련하여 적절할 경우 사용될 수 있다. 본 명세서(임의의 첨부하는 청구범위, 요약서 및 도면 포함)에 개시된 모든 특징 및/또는 개시되어 있는 바와 같은 임의의 방법 또는 공정의 모든 단계는 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 본 개시내용은 임의의 개시된 실시양태 또는 실시예의 임의의 세부사항으로 제한하지 않는다. 본 개시내용은 본 명세서(임의의 첨부된 청구범위, 요약서 및 도면 포함)에 개시된 특징의 임의의 신규한 것 또는 신규한 조합으로 또는 개시된 임의의 방법 또는 공정의 단계의 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합으로 확대된다.
체적 홀로그래피
본원에 기재된 홀로그래피 기록 매체는 홀로그래피 시스템에 사용될 수 있다. 홀로그램, 도파관 또는 기타 광학 물품의 형성은 매체의 노광 및 미노광 영역 사이의 굴절률 대비(Δn)에 의존한다. 홀로그래피 매체에 저장될 수 있는 정보의 양은 광기록 재료의 굴절률 대비 Δn와 광기록 재료의 두께 d의 곱의 함수이다. 굴절률 대비 Δn은 통상적으로 공지되어 있으며, 평면파, 체적 홀로그램이 라이팅된 재료의 굴절률에서의 정현파 변동의 진폭으로서 정의된다. 굴절률은 하기와 같이 변동된다:
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상기 식에서, n(x)는 공간적으로 변동되는 굴절률이며, x는 위치 벡터이며, K는 격자 파수 벡터이며, n0은 매체의 기준선 굴절률이다. 예를 들면 문헌[P. Hariharan, 4Optical Holography: Principles, Techniques and Applications, Cambridge University Press, Cambridge, 1991, at 44]을 참조하며, 그의 개시내용은 본원에 참조로 포함된다. 재료의 Δn은 통상적으로 매체에 기록된 단일 체적 홀로그램 또는 체적 홀로그램의 다중 세트의 회절 효율 또는 효율들로부터 계산된다. Δn은 라이팅하기 이전에 매체와 관련되어 있으나, 기록 후 수행된 측정에 의하여 관찰된다. 이롭게는, 본 개시내용의 광기록 재료는 3×10-3 이상의 Δn을 나타낸다.
일부 예에서, 그러한 대비는 적어도 부분적으로 노광된 영역으로의 단량체/올리고머 확산으로 인한 것이다. 예를 들면 문헌[Colburn and Haines, "Volume Hologram Formation in Photopolymer Materials," Appl . Opt. 10, 1636-1641, 1971; Lesnichii et al., "Study of diffusion in bulk polymer films below glass transition: evidences of dynamical heterogeneities", J. Phys.: Conf . Ser . 1062 012020, 2018] 참조. 높은 지수 대비는 일반적으로 홀로그램을 읽을 때 개선된 신호 강도를 제공하며, 도파관에서 광학파의 효율적인 제한을 제공하므로 바람직하다. 일부 예에서, 본 개시내용에서 높은 지수 대비를 제공하는 한 방식은 지지 매트릭스로부터 실질적으로 존재하지 않으며, 지지 매트릭스의 벌크에 의하여 나타난 지수와는 실질적으로 상이한 굴절률을 나타내는 예를 들면 지수 대비 모이어티로서 지칭되는, 모이어티를 갖는 광활성 단량체/올리고머를 사용하는 것이다. 일부 예에서, 높은 대비는 낮은 지수를 제공하는 저 농도의 중원자 및 공액 이중 결합을 갖는 주로 지방족 또는 포화 알리시클릭 모이어티 및, 주로 방향족 또는 유사한 높은 지수 모이어티로 이루어진 광활성 단량체/올리고머를 주로 함유하는 지지 매트릭스를 사용하여 얻을 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 홀로그래피 기록 매체는 매체로 홀로그래피 라이팅 및 읽기가 가능하도록 형성된다. 통상적으로, 매체의 제조는 지지 매트릭스/중합성 성분/광개시제 성분의 조합, 블렌드, 혼합물 등뿐 아니라, 예를 들면 혼합물을 함유하기 위하여 가스켓을 사용하여 2개의 판 사이에서 광개시 광원(예를 들면 중합 지연제)의 부재 하에서 중합 속도를 제어 또는 실질적으로 감소시키는데 사용된 임의의 조성물, 화합물, 분자 등을 부착시키는 것을 수반한다. 상기 판은 통상적으로 유리이지만, 또한 데이타를 라이팅하는 데 사용되는 방사선에 대하여 투명한 기타 재료, 예를 들면 플라스틱, 예컨대 폴리카르보네이트 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 사용할 수 있다. 기록 매체에 요구되는 두께를 유지하기 위하여 판들 사이에서 스페이서를 사용할 수 있다. 광학 편평도를 요구하는 적용예에서, 액체 혼합물은 냉각(열가소성인 경우) 또는 경화(열경화성인 경우) 중에 수축될 수 있으므로, 물품의 광학 편평도를 왜곡한다. 그러한 효과를 감소시키기 위하여, 병렬성 및/또는 간격에서의 변화에 반응하여 조절 가능한 진공 척(chuck)과 같은 마운트를 함유하는 장치에서 판들 사이에 물품을 배치하는 것이 유용하다. 그러한 장치에서, 통상의 간섭적 방법의 사용에 의하여 실시간으로 병렬성을 모니터링하고, 가열/냉각 공정에 대한 임의의 필수 조절을 실시하는 것이 가능하다. 일부 예에서, 본 개시내용의 물품 또는 기재는 반사방지 코팅을 가질 수 있으며 및/또는 물 및/또는 산소를 배제하기 위하여 엣지 밀봉시킬 수 있다. 반사방지 코팅은 물품 또는 기재 상에서 다양한 공정, 예컨대 화학적 증착에 의하여 부착될 수 있으며, 물품 또는 기재는 공지된 방법을 사용하여 엣지 밀봉될 수 있다. 일부 예에서, 광기록 재료는 또한 기타 방식으로 지지될 수 있다. 더욱 통상적인 중합체 가공, 예를 들면 폐쇄된 몰드 형성 또는 시트 압출을 또한 사용할 수 있다. 층상 매체, 예를 들면 기재 사이에 배치된 광기록 재료의 층과 함께 복수의 기재, 예를 들면 유리를 함유하는 매체도 또한 사용될 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 홀로그래피 필름은 임의의 원하는 배열로 하나 이상의 기재 필름, 하나 이상의 광중합체 필름 및 하나 이상의 보호 필름으로 이루어진 필름 복합체이다. 일부 예에서, 기재 층의 재료 또는 재료 복합체는 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 수화물, 셀룰로스 니트레이트, 시클로올레핀 중합체, 폴리스티렌, 폴리에폭시드, 폴리술폰, 셀룰로스 트리아세테이트(CTA), 폴리아미드, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 부티랄 또는 폴리디시클로펜타디엔 또는 그의 혼합물에 기초한다. 게다가, 재료 복합체, 예컨대 필름 적층체 또는 공압출체는 기재 필름으로서 사용될 수 있다. 재료 복합체의 예는 구성 A/B, A/B/A 또는 A/B/C, 예컨대 PC/PET, PET/PC/PET 및 PC/TPU(TPU=열가소성 폴리우레탄) 중 하나에 의한 구조를 갖는 2중 및 3중 필름이다. 일부 예에서, PC 및 PET는 기재 필름으로서 사용된다. 광학적으로 투명한, 예를 들면 흐리지 않은 투명 기재 필름은 일부 예에서 사용될 수 있다. 흐림도는 3.5% 미만 또는 1% 미만 또는 0.3% 미만인 흐림도에 의하여 측정 가능하다. 흐림도 값은 방사선이 통과하는 샘플에 의하여 정방향으로 산란되는 투과된 광의 분율을 기재한다. 그래서, 이는 투명 재료의 불투명도 또는 흐림도의 측정이며, 투명도를 방해하는 재료 또는 그의 표면에서 재료 결함, 입자, 불균질성 또는 결정형 상 경계를 정량화한다. 흐림도의 측정 방법은 표준 ASTM D 1003에 기재되어 있다.
일부 예에서, 기재 필름은 너무 높지 않은 광학 지연, 예를 들면 1,000 ㎚ 미만 또는 700 ㎚ 미만 또는 300 ㎚ 미만의 평균 광학 지연을 갖는다. 광학 지연의 자동 및 객관적 측정은 화상 편광계를 사용하여 실시된다. 광학 지연은 수직 입사에서 측정된다. 기재 필름에 대하여 명시된 지연 값은 측면 평균값이다.
일부 예에서, 한면 또는 양면 상에서 가능한 코팅을 포함하는 기재 필름은 5 내지 2,000 ㎛ 또는 8 내지 300 ㎛ 또는 30 내지 200 또는 125 내지 175 ㎛ 또는 30 내지 45 ㎛의 두께를 갖는다.
일부 예에서, 필름 복합체는 먼지 및 환경 영향으로부터 보호하기 위하여 하나 이상의 피복층을 광중합체 층상에 가질 수 있다. 플라스틱 필름 또는 필름 복합체 시스템뿐 아니라, 클리어코트가 상기 목적에 사용될 수 있다. 일부 예에서, 피복층은 5 내지 200 ㎛ 또는 8 내지 125 ㎛ 또는 20 내지 50 ㎛의 두께를 갖는 기재 필름에 사용되는 재료와 유사한 필름 재료이다. 일부 예에서, 가능한한 평활한 표면을 갖는 피복층이 바람직하다. 거칠기는 DIN EN ISO 4288에 의하여 측정할 수 있다. 일부 예에서, 영역에서 2 ㎛ 이하 또는 0.5 ㎛ 이하의 거칠기를 갖는다. 일부 예에서, 20 내지 60 ㎛의 두께를 갖는 PE 또는 PET 필름은 적층 필름으로서 사용될 수 있다. 일부 예에서, 40 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 필름을 사용할 수 있다. 일부 예에서, 기재 필름의 추가의 보호층, 예를 들면 백킹을 사용할 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 물품은 열가소성 성질을 나타낼 수 있으며, 그의 용융 온도보다 높게 가열될 수 있으며, 지지 매트릭스/중합성 성분/광개시제 성분/중합 지연제의 조합, 블렌드, 혼합물 등을 위하여 본원에 기재된 방식으로 처리될 수 있다.
기타 광학 물품의 예는 비임 필터, 비임 조향기 또는 전향기 및 광학 커플러를 포함한다. 예를 들면 문헌[Solymar and Cooke, "Volume Holography and Volume Gratings", Academic Press, 315-327, 1981]을 참조하며, 이 문헌은 본원에 참조로 포함된다. 비임 필터는 특정한 각도를 따라 이동하는 입사 레이저 비임을 비임의 나머지로부터 분리한다. 구체적으로, 두꺼운 투과 홀로그램의 브래그 선택성은 입사의 특정한 각도를 따라 광을 선택적으로 회절시키는 한편, 다른 각도를 따른 광은 홀로그램을 통하여 전향되지 않고 이동한다. 예를 들면 문헌[Ludman et al., "Very thick holographic nonspatial filtering of laser beams," Optical Engineering, Vol. 36, No. 6, 1700, 1997]을 참조하며, 이 문헌은 본원에 참조로 포함된다. 비임 조향기는 브래그 각도에서 입사하는 광을 전향시키는 홀로그램이다. 광학 커플러는 통상적으로 광원으로부터 표적으로 광을 조향하는 비임 전향기의 조합이다. 통상적으로 홀로그래피 광학 소자로 지칭되는 물품은 데이타 저장과 관련하여 상기 논의된 바와 같이 특정한 광학 간섭 패턴을 기록 매체 내에서 화상화하여 제조한다. 이들 홀로그래피 광학 소자에 대한 매체는 기록 매체 또는 도파관에 대하여 본원에서 논의된 기술에 의하여 형성될 수 있다.
본원에 논의된 재료 원리는 홀로그램 형성뿐 아니라, 광학 전송 장치, 예컨대 도파관의 형성에 적용 가능하다. 중합체 광학 도파관은 예를 들면 문헌[Booth, "Optical Interconnection Polymers", in Polymers for Lightwave and Integrated Optics, Technology and Applications, Hornak, ed., Marcel Dekker, Inc. (1992)], 1994년 3월 18일자로 발생된 미국 특허 제5,292,620호(Booth et al.); 및 1993년 6월 15일자로 발생된 미국 특허 제5,219,710호(Horn et al.)에 논의되어 있으며, 이들은 본원에 참조로 포함된다. 일부 예에서, 본원에 기재된 기록 재료는 도파관 패턴 및 주위(피복) 재료 사이에서 굴절률 대비를 제공하기 위하여 원하는 도파관 패턴으로 조사한다. 예를 들면 집속된 레이저 광에 의하여 또는 비집속된 광원을 사용한 마스크의 사용에 의하여 노광을 수행할 수 있다. 일반적으로, 단일 층을 상기 방식으로 노광시켜 도파관 패턴을 제공하며, 추가적인 층을 첨가하여 피복을 완료하여 도파관을 완료한다.
본 개시내용의 일례에서, 통상의 성형 기술을 사용하여 지지 매트릭스/중합성 성분/광개시제 성분/중합 지연제의 조합, 블렌드, 혼합물 등을 성형하여 실온으로 냉각에 의하여 물품의 형성 이전에 다양한 형상을 실현할 수 있다. 예를 들면, 지지 매트릭스/중합성 성분/광개시제 성분/중합 지연제의 조합, 블렌드, 혼합물 등은 릿지(ridge) 도파관으로 성형될 수 있으며, 여기서 복수의 굴절률 패턴은 성형된 구조로 라이팅된다. 그에 의하여 구조식, 예컨대 브래그 격자를 쉽게 형성할 수 있다. 본 개시내용의 특징은 중합체 도파관이 유용한 적용예의 폭을 넓힌다.
2 단계 광중합체
광중합체의 목적은 3차원 광학 패턴의 위상 및 진폭 둘다를 충실하게 기록한다. 노광 공정 중에, 광학 패턴은 광중합체 필름의 내부에서 굴절률에서의 변조로서 기록된다. 광은 광중합 반응에 의하여 굴절률에서의 변동으로 전환되며, 이는 높은 지수 및 낮은 지수 종이 명 및 암 프린지로 각각 확산된다.
2 단계 광중합체는 2회 "경화된" 재료를 지칭한다(도 3A-3C). 통상적으로 (적어도) 3종의 재료로 이루어진다: i) 매트릭스: 통상적으로 홀로그래피 노광 중에 기계적 지지체를 제공하고, 굴절률 변조가 영구적으로 보존되는지를 보장하기 위하여 열적 경화시키는(1차 단계) 낮은 굴절률 고무 중합체(폴리우레탄과 같음); ii) 라이팅 단량체: 통상적으로 광개시제와 반응하며, 신속하게 중합되는 높은 지수 아크릴레이트 단량체; 및 iii) 광개시제(PI) 시스템: 광과 반응하고, 라이팅 단량체의 중합을 개시하는 화합물 또는 화합물의 기. 가시광 중합의 경우, PI 시스템은 일반적으로 함께 작용하는 2종의 화합물로 이루어진다. "염료" 또는 "증감제"는 광을 흡수하고, 에너지 또는 일부 반응성 종을 "공개시제"에 전달하며, 이는 실제로 중합 반응을 개시한다.
홀로그래피 광중합체의 성능은 종이 중합 중에 확산되는 방법에 의하여 강하게 결정된다. 일반적으로, 중합 & 확산은 노광된 부위 내에서 상대적으로 제어되지 않는 방식으로 동시에 발생된다. 이는 수개의 바람직하지 않은 효과를 초래한다. 개시 또는 종결 반응 후 매트릭스에 결합되지 않은 중합체는 필름의 노광된 영역에서 미노광 부위로 자유로이 확산된다. 이는 생성된 프린지를 "희미하게" 하며, 최종 홀로그램의 Δn 및 회절 효율을 감소시킨다. 노광 중 Δn의 축적은 후속 노광이 이들 격자로부터 광을 산란시킬 수 있어서 소음 격자를 형성하게 된다는 것을 의미한다. 이는 최종 도파관 디스플레이에서 흐림도 및 투명성 손실을 생성한다. 일정한 선량/노광을 사용한 일련의 다중 노광의 경우 1차 노광은 대부분의 단량체를 소비할 것이며, 이는 각각의 노광으로 회절 효율의 지수적 감소를 초래한다. 모든 홀로그램의 회절 효율의 균형을 이루기 위하여 복잡한 "선량 스케쥴" 절차가 필요하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제어된 라디칼 중합은 홀로그래피 적용예에 사용될 수 있다. 상기 적용예를 위한 일반적인 목적은 가시광에 민감하며, 큰 Δn 반응을 생성하며, 쇄 전달 및 종결 반응이 감소 또는 억제되도록 광중합체의 반응/확산을 제어하는 광중합체 재료의 설계이다. 통상의 광중합체 재료 내부에서 발생하는 중합 반응은 하기 수개의 특징을 갖는 자유 라디칼 중합으로서 공지되어 있다: 라디칼 종은 노광시 즉시 생성되며, 라디칼은 중합을 개시하며, 단량체를 쇄 말단에 첨가하여 전파되며, 라디칼은 또한 수소 추출 및 쇄 전달 반응에 의하여 매트릭스와 반응하며, 라디칼은 기타 라디칼과 조합되거나 또는 억제 종(예를 들면 O2)과 반응하여 종결될 수 있다. 사용 가능한 제어된 라디칼 중합은 원자 전달 라디칼 중합(ATRP), 가역적 첨가 분해 쇄 전달 중합(RAFT) 및 니트록시드 매개 중합(NMP)을 포함한다.
매트릭스는 매트릭스 전구체로부터 경화 단계(중합체 매트릭스를 형성하기 위하여 전구체의 반응을 유도하는 단계를 나타내는 경화)에 의하여 계내 형성된 고체 중합체이다. 전구체는 하나 이상의 단량체, 하나 이상의 올리고머 또는 단량체와 올리고머의 혼합물일 수 있다. 게다가, 단일의 전구체 분자 상에서 또는 전구체 분자의 기에서 1종 초과의 전구체 작용기가 존재할 수 있다. 전구체 작용기는 매트릭스 경화 중에 중합을 위한 반응 부위인 전구체 분자 상의 기 또는 기들이다. 광활성 단량체와의 혼합을 촉진시키기 위하여 일부 예에서 전구체는 약 -50℃ 내지 약 80℃의 일부 온도에서 액체이다. 일부 예에서, 매트릭스 중합은 실온에서 수행될 수 있다. 일부 예에서, 중합은 300 분 미만, 예를 들면 약 5 내지 약 200 분의 기간 이내에 수행될 수 있다. 일부 예에서, 광기록 재료의 유리 전이 온도(Tg)는 홀로그래피 기록 공정 중에 광활성 단량체의 충분한 확산 및 화학적 반응을 허용하기에 충분히 낮다. 일반적으로, Tg는 홀로그래피 기록이 수행되는 온도보다 50℃ 이상 높지 않으며, 이는 통상의 홀로그래피 기록의 경우 약 80℃ 내지 약 -130℃의 Tg(통상의 방법에 의하여 측정한 바와 같음)를 의미한다. 일부 예에서, 매트릭스는 본원에 기재된 원하는 모듈러스를 제공하기 위하여 선형 구조와 반대로 3차원 망상 구조를 나타낸다.
일부 예에서, 매트릭스 전구체, 예를 들면 매트릭스가 형성되는 하나 이상의 화합물 및 독립적인 반응에 의하여 중합되는 광활성 단량체의 사용은 경화 중 광활성 단량체 및 매트릭스 전구체 사이의 가교 및 후속 단량체 중합의 억제 둘다를 실질적으로 방지한다. 적합성 중합체를 형성하는 매트릭스 전구체 및 광활성 단량체의 사용은 상 분리를 실질적으로 방지하며, 계내 형성은 바람직한 두께를 갖는 매체의 제조를 허용한다. 이들 재료 성질은 또한 다양한 광학 물품(굴절률 패턴의 형성 또는 굴절률에서의 변조에 의존하여 그에게 향하는 광을 제어 또는 변조하는 물품인 광학 물품)을 형성하는데 유용하다. 기록 매체 이외에, 상기 물품은 광학 도파관, 비임 조향기 및 광학 필터를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
일부 예에서, 독립적인 반응은 하기를 나타낸다: (a) 반응이 상이한 유형의 반응 중간체에 의하여 진행되며, 예를 들면 이온성 대 자유 라디칼, (b) 매트릭스가 중합되는 어떠한 중간체 또는 조건도 광활성 단량체 작용기, 예를 들면 패턴(예를 들면 홀로그램) 라이팅 공정 중에 중합에 대한 반응 부위인 광활성 단량체 상의 기 또는 기들의 실질적인 중합을 유도하지 않을 것이며(실질적인 중합은 단량체 작용기의 20% 초과의 중합을 나타냄) 및 (c) 매트릭스가 중합되는 어떠한 중간체 또는 조건도 단량체 작용기 및 매트릭스 사이의 교차 반응을 야기하거나 또는 단량체 작용기의 차후의 중합을 억제하는 단량체 작용기의 비중합 반응을 유도하게 되지는 않을 것이다.
일부 예에서, 중합체는 중합체의 블렌드가 홀로그램 형성에 사용된 파장의 90° 광 산란에서 7×10-3 cm-1 미만인 레일리 비율(R90°)을 특징으로 하는 경우 적합성인 것으로 간주한다. 레일리 비율(Rθ)은 통상적으로 공지된 성질이며, 문헌[Kerker, "The Scattering of Light and Other Electromagnetic Ra diation", Academic Press, San Diego, 1969, at 38]에서 논의된 바와 같이 비편광 광의 단위 강도로 매체를 조사시 스테라디안당 방향 θ에서 단위 체적에 의하여 산란된 에너지로서 정의된다. 측정에 사용된 광원은 일반적으로 스펙트럼의 가시부에서 파장을 갖는 레이저이다. 정상적으로, 라이팅 홀로그램에 사용하기 위한 파장을 사용한다. 산란 측정은 플러드 노광된 광기록 재료 상에서 이루어졌다. 산란된 광은 통상적으로 광검출기에 의하여 입사광으로부터 90°의 각도에서 수집된다. 그러한 단계가 필요하지 않을 수도 있더라도 광검출기의 전면에서 레이저 파장에서 집중된 협대역 필터를 배치하여 형광 광을 차단할 수 있다. 레일리 비율은 통상적으로 공지의 레일리 비율을 갖는 참조 재료의 에너지 산란과 비교하여 얻는다. 예를 들면 통상의 테스트, 예컨대 단일 유리 전이 온도의 표시에 따라 혼화성으로 간주되는 중합체는 통상적으로 또한 적합성일 것이다. 그러나, 적합성인 중합체는 반드시 혼화성일 필요는 없다. 계내라는 것은 매트릭스가 광화상계의 존재 하에서 경화된다는 것을 나타낸다. 유용한 광기록 재료, 예를 들면 매트릭스 재료 + 광활성 단량체, 광개시제 및/또는 기타 첨가제를 얻으며, 재료는 200 ㎛ 초과, 일부 예에서 500 ㎛ 초과의 두께로 형성될 수 있으며, 플러드 노광시 레일리 비율 R90이 7×10-3 cm-1 미만이 되도록 광 산란 성질을 나타낸다. 일부 예에서, 플러드 노광은 재료 전체에 걸쳐 광활성 단량체의 실질적으로 완전 중합을 유도하기에 적절한 파장에서 비간섭성 광에 의한 전체 광기록 재료의 노광이다.
예를 들면 통상의 테스트, 예컨대 단일 유리 전이 온도의 표시에 따라 혼화성으로 간주되는 중합체 블렌드는 또한 통상적으로 적합성일 것이며, 예를 들면 혼화성은 적합성의 하위집합이다. 그러므로, 표준 혼화성 가이드라인 및 표는 적합성 불렌드의 선택에서 유용하다. 그러나, 비혼화성인 중합체 블렌드는 본원에 기재된 광 산란에 의하여 적합성일 수 있다.
중합체 블렌드는 일반적으로 블렌드가 통상의 방법에 의하여 측정시 단일 유리 전이 온도 Tg를 나타낸다면 혼화성으로 간주한다. 비혼화성 블렌드는 통상적으로 개개의 중합체의 Tg 값에 해당하는 2종의 유리 전이 온도를 나타낼 것이다. Tg 테스트는 시차 주사 열량계(DSC)에 의하여 가장 통상적으로 수행되며, 이는 열류에서의 단계 변화로서 Tg를 나타낸다(통상적으로 종축). 보고된 Tg는 통상적으로 종축이 전이 이전 및 이후에 외삽된 기준선 사이의 중간점에 도달할 때의 온도이다. 또한, Tg를 측정하기 위하여 동적 기계 분석(DMA)을 사용할 수 있다. DMA는 재료의 저장 모듈러스를 측정하며, 이는 유리 전이 영역에서 수배로 감소된다. 특정한 경우에서 블렌드의 중합체는 서로 근접한 개별적인 Tg 값을 가질 수 있다. 그러한 사례에서, 상기 중첩하는 Tg를 해결하기 위한 통상의 방법을 사용하여야 하며, 예컨대 문헌[Brinke et al., "The thermal characterization of multi-component systems by enthalpy relaxation", Thermochimica Acta., 238, 75, 1994]에 논의되어 있다.
혼화성을 나타내는 매트릭스 중합체 및 광중합체는 수개의 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 혼화성 중합체의 수개의 공개된 편집물은 예컨대 문헌[Olabisi et al., "Polymer-Polymer Miscibility", Academic Press, New York, 1979; Robeson, MMI. Press Symp. Ser., 2, 177, 1982; Utracki, "Polymer Alloys and Blends: Thermodynamics and Rheology", Hanser Publishers, Munich, 1989; and S. Krause in Polymer Handbook, J. Brandrup and E. H. Immergut, Eds.; 3rd Ed., Wiley Interscience, New York, 1989, pp. VI 347-370]에서 입수 가능하며, 이들 문헌은 본원에 참조로 포함된다. 관심의 특정한 중합체를 상기 문헌에서 찾을 수 없더라도, 명시된 접근법은 대조용 샘플을 사용하여 적합성 광기록 재료를 측정하게 한다.
혼화성 또는 적합성 블렌드의 측정은 통상적으로 혼화성을 유도하는 분자내 상호작용 고려에 의하여 추가로 도움을 얻는다. 예를 들면, 폴리스티렌 및 폴리(메틸비닐에테르)는 메틸 에테르 기 및 페닐 고리 사이의 인력 상호작용으로 인하여 혼화성이다. 그러므로, 1종의 중합체에서의 메틸 에테르 기 및 다른 중합체에서의 페닐 기를 사용하여 2종의 중합체의 혼화성 또는 적어도 적합성을 촉진할 수 있다. 비혼화성 중합체는 또한 이온성 상호작용을 제공할 수 있는 적절한 작용기의 상호작용에 의하여 혼화성이 될 수 있다. 문헌[Zhou and Eisenberg, J. Polym . Sci ., Polym. Phys. Ed., 21 (4), 595, 1983; Murali and Eisenberg, J. Polym . Sci ., Part B: Polym . Phys., 26 (7), 1385, 1988; and Natansohn et al., Makromol . Chem., Macromol . Symp ., 16, 175, 1988] 참조. 예를 들면, 폴리이소프렌 및 폴리스티렌은 비혼화성이다. 그러나, 폴리이소프렌이 부분적으로 술포네이트화(5%)되고, 4-비닐 피리딘이 폴리스티렌으로 공중합되는 경우 이들 2종의 작용성 중합체의 블렌드는 혼화성이 된다. 임의의 특정한 이론에 의하여 제한하지는 않지만, 술포네이트화 기 및 피리딘 기 사이의 이온성 상호작용(양성자 이동)은 블렌드가 혼화성이 되도록 하는 구동력인 것으로 고려된다. 유사하게, 정상적으로 비혼화성인 폴리스티렌 및 폴리(에틸 아크릴레이트)는 폴리스티렌을 약하게 술폰화하여 혼화성이 되었다. 문헌[Taylor-Smith and Register, Macromolecules, 26, 2802, 1993] 참조. 전하 이동은 또한 달리 비혼화성인 혼화성 중합체를 생성하는데 사용되었다. 예를 들면, 폴리(메틸 아크릴레이트) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)가 비혼화성이더라도 적량의 공여체 및 수용체가 사용된다면 전자가 (N-에틸카르바졸-3-일)메틸 아크릴레이트(전자 공여체)로 공중합되며, 후자가 2-[(3,5-디니트로벤조일)옥시]에틸 메타크릴레이트(전자 수용체)로 공중합되는 블렌드는 혼화성인 것으로 입증되었다. 문헌[Piton and Natansohn, Macromolecules, 28, 15, 1995] 참조. 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리스티렌은 또한 해당 공여체-수용체 공단량체를 사용하여 혼화성이 될 수 있다. 문헌[Piton and Natansohn, Macromolecules, 28, 1605, 1995] 참조.
문헌[Hale and Bair, Ch. 4-"Polymer Blends and Block Copolymers", Thermal Characterization of Polymeric Materials, 2nd Ed., Academic Press, 1997]에 공개된 최근의 개요에서 반영되는 바와 같이 중합체의 혼화성 또는 적합성을 평가하기 위하여 다양한 테스트 방법이 존재한다. 예를 들면, 광학 방법의 영역에서, 불투명성은 통상적으로 2상 재료를 나타내는 반면, 투명성은 일반적으로 적합성 시스템을 나타낸다. 혼화성을 평가하기 위한 기타 방법은 중성자 산란, 적외선 분광법(IR), 핵 자기 공명(NMR), x선 산란 및 회절, 형광, 브릴루앙(Brillouin) 산란, 용융 적정, 열계량법 및 화학발광을 포함한다. 일반적으로 문헌[Robeson, herein; Krause, Chemtracts - Macromol . Chem ., 2, 367, 1991; Vesely in Polymer Blends and Alloys, Folkes and Hope, Eds., Blackie Academic and Professional, Glasgow, pp. 103-125; Coleman et al., Specific Interactions and the Miscibility of Polymer Blends, Technomic Publishing, Lancaster, Pa., 1991; Garton, Infrared Spectroscopy of Polymer Blends Composites and Surfaces, Hanser, New York, 1992; Kelts et al., Macromolecules, 26, 2941, 1993; White and Mirau, Macromolecules, 26, 3049, 1993; White and Mirau, Macromolecules, 27, 1648, 1994; and Cruz et al., Macromolecules, 12, 726, 1979; Landry et al., Macromolecules, 26, 35, 1993] 참조.
일부 예에서, 적합성은 또한 반응성 기를 중합체 매트릭스에 혼입시켜 달리 부적합성 중합체에서 촉진되었으며, 여기서 상기 기는 홀로그래피 기록 단계 중에 광활성 단량체와 반응할 수 있다. 일부 광활성 단량체는 기록 중에 매트릭스에 그래프팅될 것이다. 이들 그래프트가 충분할 경우 기록 중 상 분리를 방지 또는 감소시킬 수 있다. 그러나, 그래프팅된 모이어티 및 단량체의 굴절률이 비교적 유사할 경우 너무 많은 그래프트, 예를 들면 매트릭스에 그래프팅된 30% 초과의 단량체는 굴절률 대비를 감소시키는 경향이 있어서 바람직하지 않다.
본 개시내용의 광학 물품은 매트릭스를 계내 형성하기 위하여 매트릭스 전구체 및 광활성 단량체의 혼합 및 혼합물의 경화를 포함한 단계에 의하여 형성된다. 일부 예에서, 매트릭스 전구체가 경화 중에 중합되는 반응은 광활성 단량체가 차후에 패턴, 예를 들면 데이타 또는 도파관 형태의 라이팅 동안 중합되어 반응과는 독립적이며, 게다가, 매트릭스 중합체 및, 광활성 단량체, 예를 들면 광중합체의 중합으로부터 생성된 중합체는 서로 적합성이다. 매트릭스는 광기록 재료가 적어도 약 105 Pa의 탄성 모듈러스를 나타낼 경우 형성되는 것으로 간주한다. 일부 예에서, 매트릭스는 광기록 재료, 예를 들면 매트릭스 재료 + 광활성 단량체, 광개시제 및/또는 기타 첨가제가 적어도 약 105 Pa의 탄성 모듈러스를 나타낼 때 형성되는 것으로 간주한다. 일부 예에서, 매트릭스는 광기록 재료, 예를 들면 매트릭스 재료 + 광활성 단량체, 광개시제 및/또는 기타 첨가제가 약 105 Pa 내지 약 109 Pa의 탄성 모듈러스를 나타낼 때 형성되는 것으로 간주한다. 일부 예에서, 매트릭스는 광기록 재료, 예를 들면 매트릭스 재료 + 광활성 단량체, 광개시제 및/또는 기타 첨가제가 약 106 Pa 내지 약 108 Pa의 탄성 모듈러스를 나타낼 때 형성되는 것으로 간주한다.
일부 예에서, 본원에 기재된 광학 물품은 3차원 가교된 중합체 매트릭스 및 하나 이상의 광활성 단량체를 함유한다. 적어도 1종의 광활성 단량체는 중합체 매트릭스가 실질적으로 없는 단량체 작용기를 제외하고 하나 이상의 모이어티를 함유한다. 실질적으로 없다라는 것은 광기록 재료 중의 상기 모이어티 전체의 20% 이하로 존재하며, 예를 들면 매트릭스 중에서 공유 결합되도록 광활성 단량체 중의 모이어티를 발견할 수 있다는 것을 나타낸다. 호스트 매트릭스 및 단량체 사이의 독립성은 홀로그래피 매체에서의 유용한 기록 성질 및 도파관에서의 바람직한 성질을 제공하며, 예컨대 고 농도의 광활성 단량체의 필요 없이 굴절률에서의 커다란 변조를 형성할 수 있다. 더욱이, 용매 현상 없이 재료를 형성할 수 있다.
일부 예에서, 매트릭스 전구체를 사용하는 매체 및 비독립적 반응에 의하여 중합되는 광활성 단량체를 사용할 수 있으며, 이는 매트릭스 경화 중 전구체 및 광활성 단량체 사이의 실질적인 교차 반응(예를 들면 단량체의 20% 초과가 경화 후 매트릭스에 부착됨) 또는 광활성 단량체의 중합을 억제하는 기타 반응을 초래한다. 교차 반응은 매트릭스 및 광활성 단량체 사이의 굴절률 대비를 감소시키는 경향이 있으며, 광활성 단량체의 후속 중합에 영향을 미칠 수 있으며, 단량체 중합의 억제는 명백하게 홀로그램 라이팅 공정에 영향을 미친다. 적합성의 경우, 이전의 작업은 매트릭스에서 생성된 광중합체의 적합성이 아니라 매트릭스 중합체에서 광활성 단량체의 적합성과 관련되었다. 그렇지만, 광중합체 및 매트릭스 중합체가 적합성이 아닌 경우 상 분리는 통상적으로 홀로그램 형성 중에 발생한다. 상기 상 분리는 흐림도 또는 불투명성에 반영되는 증가된 광 산란을 초래하며, 그에 의하여 매체의 품질 및, 저장된 데이타가 복구될 수 있는 충실도를 저하시킬 수 있다.
일례에서, 지지 매트릭스는 열가소성이며, 본원에 기재된 물품이 마치 전체 물품이 열가소성인 것과 같이 행동하게 된다. 즉, 지지 매트릭스는 열가소성 수지를 가공하고, 예를 들면 성형품으로 성형하고, 필름으로 블로운하고, 액체 형태로 기재 상에 부착하고, 압출, 롤링, 프레싱하고, 재료 등의 시트로 생성한 후, 실온에서 경화되어 안정한 형상 또는 형태를 취하는 방식과 유사하게 물품을 처리한다. 지지 매트릭스는 하나 이상의 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 적절한 열가소성 수지는 폴리(메틸 비닐 에테르-alt-말레산 무수물), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(스티렌), 폴리(프로필렌), 폴리(에틸렌 옥시드), 선형 나일론, 선형 폴리에스테르, 선형 폴리카르보네이트, 선형 폴리우레탄, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 알콜-co-비닐 아세테이트) 등을 포함한다. 일부 예에서, 매트릭스 중합체를 형성하는데 사용될 수 있는 중합 반응은 양이온성 에폭시 중합, 양이온성 비닐 에테르 중합, 양이온성 알케닐 에테르 중합, 양이온성 알렌 에테르 중합, 양이온성 케텐 아세탈 중합, 에폭시-아민 단계 중합, 에폭시-머캅탄 단계 중합, 불포화 에스테르-아민 단계 중합(예를 들면 마이클 첨가에 의하여), 불포화 에스테르-머캅탄 단계 중합(예를 들면 마이클 첨가에 의하여), 비닐-수소화규소 단계 중합(히드로실릴화), 이소시아네이트-히드록실 단계 중합(예를 들면 우레탄 형성), 이소시아네이트-아민 단계 중합(예를 들면 우레아 형성) 등을 포함한다.
일부 예에서, 본원에 기재된 광중합체 배합물은 폴리이소시아네이트 성분을 이소시아네이트 반응성 성분과 반응시켜 얻을 수 있는 매트릭스 중합체를 포함한다. 이소시아네이트 성분은 바람직하게는 폴리이소시아네이트를 포함한다. 사용 가능한 폴리이소시아네이트는 분자당 평균 2개 이상의 NCO 작용기를 갖는, 해당 기술분야의 기술자에게 그 자체로 공지된 모든 화합물 또는 그의 혼합물이다. 이들은 방향족, 아르지방족, 지방족 또는 시클로지방족 기준을 가질 수 있다. 불포화 기를 함유하는 모노이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트는 또한 부수적으로 소량으로 사용될 수 있다. 일부 예에서, 이소시아네이트 성분은 부틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,8-디이소시아나토-4-(이소시아나토메틸)옥탄, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이성질체 비스(4,4'-이소시아나토시클로헥실)메탄 및 임의의 원하는 이성질체 함유량을 갖는 그의 혼합물, 이소시아나토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 이성질체 시클로헥산디메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,4'- 또는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및/또는 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트 중 하나 이상을 포함한다. 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우렛, 옥사디아진트리온, 우레트디온 및/또는 이미노옥사디아진디온 구조를 갖는 단량체 디- 또는 트리이소시아네이트의 유도체의 사용도 또한 가능하다. 일부 예에서, 지방족 및/또는 시클로지방족 디- 또는 트리이소시아네이트에 기초한 폴리이소시아네이트의 사용이 바람직하다. 일부 예에서, 폴리이소시아네이트는 디- 또는 올리고머화된 지방족 및/또는 시클로지방족 디- 또는 트리이소시아네이트이다. 일부 예에서, HDI에 기초한 이소시아누레이트, 우레트디온 및/또는 이미노옥사디아진디온 및 1,8-디이소시아나토-4-(이소시아나토메틸)옥탄 또는 그의 혼합물이 바람직하다.
일부 예에서, 우레탄, 알로파네이트, 비우렛 및/또는 아미드 기를 갖는 NCO-작용성 예비중합체를 사용할 수 있다. 예비중합체는 또한 촉매 및 용매의 임의적인 사용과 함께 적절한 화학량론으로 단량체, 올리고머 또는 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트 반응성 화합물과 반응시켜 해당 기술분야의 기술자에게 그 자체로 공지된 방식으로 얻을 수 있다. 일부 예에서, 적절한 폴리이소시아네이트는 해당 기술분야의 기술자에게 그 자체로 공지된 모든 지방족, 시클로지방족, 방향족 또는 아르지방족 디- 및 트리이소시아네이트이며, 이들이 포스겐화에 의하여 또는 무포스겐 공정에 의하여 얻는지의 여부는 중요하지 않다. 게다가, 해당 기술분야의 기술자에게 그 자체로 널리 공지된 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우렛, 옥사디아진트리온, 우레트디온 또는 이미노옥사디아진디온 구조를 갖는 단량체 디- 및/또는 트리이소시아네이트의 고 분자량 후속 생성물도 또한 각각의 사례에서 개별적으로 또는 서로의 임의의 원하는 혼합물로 사용될 수 있다. 사용 가능한 적절한 단량체 디- 또는 트리이소시아네이트의 예는 부틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI), 1,8-디이소시아나토-4-(이소시아나토메틸)옥탄, 이소시아나토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트(TIN), 2,4- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트이다.
OH-작용성 화합물은 예비중합체를 합성하기 위한 이소시아네이트 반응성 화합물로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 화합물은 본원에 기재된 기타 OH-작용성 화합물과 유사하다. 일부 예에서, OH-작용성 화합물은 200 내지 6,200 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 폴리에스테르 폴리올 및/또는 폴리에테르 폴리올이다. 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜에 기초한 2가작용성 폴리에테르 폴리올, 적어도 40 중량%에 해당하는 프로필렌 글리콜의 비율 및, 200 내지 4,100 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 테트라히드로푸란 및 200 내지 3,100 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 지방족 폴리에스테르 폴리올의 중합체를 사용할 수 있다. 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜에 기초한 2가작용성 폴리에테르 폴리올, 적어도 80 중량%에 해당하는 프로필렌 글리콜(특히 순수한 폴리프로필렌 글리콜)의 비율 및 200 내지 2,100 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 테트라히드로푸란의 중합체를 일부 예에서 사용할 수 있다. 부티로락톤, ε-카프로락톤 및/또는 메틸-ε-카프로락톤(특히 ε-카프로락톤)과 2 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 지방족, 아르지방족 또는 시클로지방족 2가, 3가 또는 다가작용성 알콜(특히 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 2가작용성 지방족 알콜)의 부가물이 일부 예에서 사용될 수 있다. 일부 예에서, 이들 부가물은 200 내지 2,000 g/mol 또는 500 내지 1,400 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는다.
알로파네이트는 또한 기타 예비중합체 또는 올리고머와의 혼합물로서 사용될 수 있다. 이들 사례에서, 1 내지 3.1의 작용가를 갖는 OH-작용성 화합물의 사용이 이롭다. 1가작용성 알콜의 사용시 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 예비중합체 제조에 아민을 사용할 수 있다. 예를 들면, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 프로필렌디아민, 디아미노시클로헥산, 디아미노벤젠, 디아미노비스페닐, 2가작용성 폴리아민, 예를 들면 제파민(Jeffamines)®, 10,000 g/mol 이하의 수 평균 몰 질량을 갖는 아민 종결된 중합체 또는 그의 서로의 임의의 원하는 혼합물이 적절하다.
비우렛 기를 함유하는 예비중합체의 제조의 경우, 과잉의 이소시아네이트를 아민과 반응시켜 비우렛 기를 형성한다. 그러한 사례에서, 언급된 디-, 트리- 및 폴리이소시아네이트와의 반응에 적절한 아민은 본원에 기재된 모든 올리고머 또는 중합체, 1급 또는 2급 2가작용성 아민이다. 일부 예에서 지방족 아민 및 지방족 이소시아네이트에 기초한 지방족 비우렛을 사용할 수 있다. 일부 예에서, 2,000 g/mol 미만의 수 평균 몰 질량을 가지며, 지방족 디아민 또는 2가작용성 폴리아민 및 지방족 디이소시아네이트, 특히 HDI 및 TMDI에 기초한 저 분자량 비우렛을 사용할 수 있다.
일부 예에서, 예비중합체는 200 내지 10,000 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 지방족 이소시아네이트-작용성 화합물 및 올리고머 또는 중합체 이소시아네이트 반응성 화합물로부터 얻은 우레탄, 알로파네이트 또는 비우렛이며; 200 내지 6,200 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 지방족 이소시아네이트-작용성 화합물 및 폴리올 또는 3,000 g/mol 미만의 수 평균 몰 질량을 갖는 (폴리)아민로부터 얻은 우레탄, 알로파네이트 또는 비우렛을 일부 예에서 사용할 수 있으며, 200 내지 2,100 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 HDI 또는 TMDI 및 2가작용성 폴리에테르 폴리올(특히 폴리프로필렌 글리콜)로부터 얻은 알로파네이트, 500 내지 3,000 g/mol, 특히 바람직하게는 1,000 내지 2,000 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 부티로락톤, ε-카프로락톤 및/또는 메틸-ε-카프로락톤(특히 ε-카프로락톤)과 2 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 지방족, 아르지방족 또는 시클로지방족 2가, 3가 또는 다가작용성 알콜(특히 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 2가작용성 지방족 알콜)의 부가물에 기초하여 HDI 또는 TMDI로부터 얻은 우레탄(특히 2가작용성 지방족 이소시아네이트의 기타 올리고머와의 혼합물로서) 또는 2,000 내지 6,200 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 3작용성 폴리에테르 폴리올(특히 폴리프로필렌 글리콜)에 기초한 HDI 또는 TMDI로부터 얻은 우레탄 및 200 내지 1,400 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 HDI 또는 TMDI와 2가작용성 아민 또는 폴리아민으로부터 얻은 비우렛(특히 또한 2가작용성 지방족 이소시아네이트의 기타 올리고머와의 혼합물로서)을 일부 예에서 사용될 수 있다. 일부 예에서, 본원에 기재된 예비중합체는 2 중량% 미만 또는 1.0 중량% 미만 또는 0.5 중량% 미만의 유리 단량체 이소시아네이트의 잔류 함유량을 갖는다.
일부 예에서, 이소시아네이트 성분은 기재된 예비중합체 이외에 비례하여 추가의 이소시아네이트 성분을 함유한다. 방향족, 아르지방족, 지방족 및 시클로지방족 디-, 트리- 또는 폴리이소시아네이트가 상기 목적을 위하여 사용하는 것이 적절하다. 또한, 상기 디-, 트리- 또는 폴리이소시아네이트의 혼합물을 사용할 수 있다. 적절한 디-, 트리- 또는 폴리이소시아네이트의 예는 부틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 1,8-디이소시아나토-4-(이소시아나토메틸)옥탄, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트(TMDI), 이성질체 비스(4,4'-이소시아나토시클로헥실)메탄 및 임의의 원하는 이성질체 함유량을 갖는 그의 혼합물, 이소시아나토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실렌 디이소시아네이트, 이성질체 시클로헥산디메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 2,4'- 또는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 4,4',4"-트리이소시아네이트 또는, 우레탄, 우레아, 카르보디이미드, 아실우레아, 이소시아누레이트, 알로파네이트, 비우렛, 옥사디아진트리온, 우레트디온 또는 이미노옥사디아진디온 구조 및 그의 혼합물을 갖는 그의 유도체이다. 적절한 공정에 의하여 과잉의 디이소시아네이트가 없는 올리고머화 및/또는 유도체화된 디이소시아네이트에 기초한 폴리이소시아네이트가 바람직하며, 특히 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 것이다. HDI 및 그의 혼합물의 올리고머 이소시아누레이트, 우레트디온 및 이미노옥사디아진디온이 일부 예에서 사용될 수 있다.
일부 예에서, 이소시아네이트 성분은 비례하여 이소시아네이트 반응성 에틸렌형 불포화 화합물과 부분적으로 반응한 이소시아네이트를 임의로 또한 함유할 수 있다. α,β-불포화 카르복실산 유도체, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레에이트, 푸마레이트, 말레이미드, 아크릴아미드 및 비닐 에테르, 프로페닐 에테르, 알릴 에테르 및, 디시클로펜타디에닐 단위를 함유하며, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 적어도 하나의 기를 갖는 화합물은 일부 예에서 이소시아네이트 반응성 에틸렌형 불포화 화합물로서 사용될 수 있으며; 적어도 하나의 이소시아네이트 반응성 기를 갖는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트는 일부 예에서 사용될 수 있다. 적절한 히드록시-작용성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트는 예를 들면 화합물, 예컨대 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥시드 모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 옥시드 모노(메트)-아크릴레이트, 폴리알킬렌 옥시드 모노(메트)아크릴레이트, 폴리(ε-카프로락톤)모노(메트)-아크릴레이트, 예를 들면 톤(Tone)® M100(다우(Dow), 미국 소재), 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 3-히드록시-2,2-디메틸프로필(메트)아크릴레이트, 다가 알콜, 예컨대 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 에톡실화, 프로폭실화 또는 알콕실화 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 또는 그의 공업적 혼합물의 히드록시-작용성 모노-, 디- 또는 테트라(메트)아크릴레이트이다. 게다가, 단독으로 또는 전술한 단량체 화합물과 조합한 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 기를 함유하는 이소시아네이트 반응성 올리고머 또는 중합체 불포화 화합물이 적절하다. 이소시아네이트 성분에 기초한 이소시아네이트 반응성 에틸렌형 불포화 화합물과 부분적으로 반응한 이소시아네이트의 비율은 0 내지 99% 또는 0 내지 50% 또는 0 내지 25% 또는 0 내지 15%이다.
일부 예에서, 이소시아네이트 성분이 코팅 기술로부터 해당 기술분야의 기술자에게 공지된 블로킹제와 완전하게 또는 부분적으로 반응한 이소시아네이트를 완전하게 또는 비례하여 임의로 또한 함유할 수 있다. 하기는 블로킹제의 예로서 언급할 수 있다: 알콜, 락탐, 옥심, 말론산 에스테르, 알킬 아세토아세테이트, 트리아졸, 페놀, 이미다졸, 피라졸 및 아민, 예를 들면 부타논 옥심, 디이소프로필아민, 1,2,4-트리아졸, 디메틸-1,2,4-트리아졸, 이미다졸, 디에틸 말로네이트, 에틸 아세토아세테이트, 아세톤 옥심, 3,5-디메틸피라졸, ε-카프로락탐, N-tert-부틸벤질아민, 시클로펜타논 카르복시에틸 에스테르 또는 이들 블로킹제의 임의의 원하는 혼합물.
일반적으로, 분자당 평균 적어도 1.5개의 이소시아네이트 반응성 기를 갖는 모든 다가작용성, 이소시아네이트 반응성 화합물을 사용할 수 있다. 본 개시내용의 문맥에서 이소시아네이트 반응성 기는 바람직하게는 히드록시, 아미노 또는 티오 기이며; 히드록시 화합물은 일부 예에서 사용될 수 있다. 적절한 다가작용성, 이소시아네이트 반응성 화합물은 예를 들면 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리카르보네이트, 폴리(메트)아크릴레이트 및/또는 폴리우레탄 폴리올이다. 일부 예에서, 저 분자량, 예를 들면 500 g/mol 미만의 분자량 및 예를 들면 2 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 단쇄를 갖는 지방족, 아르지방족 또는 시클로지방족 2가, 3가 또는 다가작용성 알콜이 또한 다가작용성, 이소시아네이트 반응성 화합물로서 적절하다. 일부 예에서, 이들은 예를 들면 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 2-에틸-2-부틸프로판디올, 트리메틸펜탄디올, 디에틸옥탄디올의 위치 이성질체, 1,3-부틸렌 글리콜, 시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 1,6-헥산디올, 1,2- 및 1,4-시클로헥산디올, 수소화 비스페놀 A(2,2-비스(4-히드록시시클로헥실)프로판), 2,2-디메틸-3-히드록시-프로피온산(2,2-디메틸-3-히드록시프로필 에스테르)일 수 있다. 적절한 트리올의 예는 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판 또는 글리세롤이다. 적절한 고 작용성 알콜은 디트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 또는 소르비톨이다. 적절한 폴리에스테르 폴리올은 예를 들면 공지된 방식으로 지방족, 시클로지방족 또는 방향족 디- 또는 폴리카르복실산 또는 ≥2의 OH 작용가를 갖는 다가 알콜과의 무수물로부터 얻은 바와 같은 선형 폴리에스테르 디올 또는 분지쇄형 폴리에스테르 폴리올이다. 일부 예에서, 디- 또는 폴리카르복실산 또는 무수물은 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 노난디카르복실산, 데칸디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산, o-프탈산, 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산 또는 트리멜리트산 및 산 무수물, 예컨대 o-프탈산, 트리멜리트산 또는 숙신산 무수물 또는 그의 서로의 임의의 원하는 혼합물이다. 일부 예에서, 적절한 알콜은 에탄디올, 디-, 트리- 및 테트라에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 디-, 트리- 및 테트라프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 부탄디올-1,4, 부탄디올-1,3, 부탄디올-2,3, 펜탄디올-1,5, 헥산디올-1,6, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,4-디히드록시시클로헥산, 1,4-디메틸올시클로헥산, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 1,12-도데칸디올, 트리메틸올프로판, 글리세롤 또는 그의 서로의 임의의 원하는 혼합물이다. 일부 예에서, 폴리에스테르 폴리올은 지방족 알콜 및, 지방족 및 방향족 산의 혼합물에 기초하며, 500 내지 10,000 g/mol의 수 평균 몰 질량 및 1.8 내지 6.1의 작용가를 갖는다. 일부 예에서, 폴리에스테르 폴리올은 지방족 디올, 예컨대 부탄-1,4-디올, 헥산-1,6-디올, 네오펜틸 글리콜, 에탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 디-, 트리- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 디-, 트리- 및/또는 테트라프로필렌 글리콜 또는, 전술한 디올과 지방족 고 작용성 알콜, 예컨대 트리메틸올프로판 및/또는 펜타에리트리톨의 혼합물에 기초하며, 고 작용성 알콜의 비율은 지방족 디- 또는 폴리카르복실산 또는 무수물, 예컨대 아디프산 및/또는 숙신산 또는, 전술한 지방족 폴리카르복실산 또는 무수물과 방향족 폴리카르복실산 또는 무수물, 예컨대 테레프탈산 및/또는 이소프탈산의 혼합물과 조합하여 사용된 알콜의 총량을 기준으로 하여 바람직하게는 50 중량% 미만(특히 바람직하게는 30 중량% 미만)에 해당하며, 방향족 폴리카르복실산 또는 무수물의 비율은 사용된 폴리카르복실산 또는 무수물의 총량을 기준으로 하여 바람직하게는 50 중량% 미만(특히 바람직하게는 30 중량% 미만)에 해당한다. 일부 예에서, 폴리에스테르 폴리올은 1,000 내지 6,000 g/mol의 수 평균 몰 질량 및 1.9 내지 3.3의 작용가를 갖는다. 폴리에스테르 폴리올은 또한 천연 원재료, 예컨대 피마자유에 기초할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 폴리올은 락톤의 단독- 또는 공중합체에 기초할 수 있는데, 이는 개환 락톤 중합에서의 락톤 또는 락톤 혼합물, 예컨대 부티로락톤, ε-카프로락톤 및/또는 메틸-ε-카프로락톤과 히드록시-작용성 화합물, 예를 들면 전술한 유형의 ≥2의 OH 작용가를 갖는 다가 알콜 또는 1.8 초과의 작용가를 갖는 폴리올의 부가 반응에 의하여 얻을 수 있는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 일부 예에서, 본원에서 출발 물질로서 사용되는 폴리올은 1.8 내지 3.1의 작용가 및 200 내지 4,000 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 폴리에테르 폴리올이며; 1.9 내지 2.2의 작용가 및 500 내지 2,000 g/mol(특히 600 내지 1,400 g/mol)의 수 평균 몰 질량을 갖는 폴리(테트라히드로푸란)이 특히 바람직하다. 일부 예에서, 부가물은 부티로락톤, ε-카프로락톤 및/또는 메틸-ε-카프로락톤, ε-카프로락톤이다. 일부 예에서, 폴리에스테르 폴리올은 400 내지 6,000 g/mol 또는 800 내지 3,000 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는 것이 바람직하다. 일부 예에서, OH 작용가는 1.8 내지 3.5 또는 1.9 내지 2.2이다.
적절한 폴리카르보네이트 폴리올은 유기 카르보네이트 또는 포스겐과 디올 또는 디올 혼합물의 반응에 의하여 그 자체로 공지된 방식으로 얻을 수 있다. 일부 예에서, 유기 카르보네이트는 디메틸, 디에틸 및 디페닐 카르보네이트이다. 일부 예에서, 적절한 디올 또는 혼합물은 폴리에스테르 분절의 문맥에서 언급되며, ≥2의 OH 작용기를 갖는 다가 알콜, 바람직하게는 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및/또는 3-메틸펜탄디올을 포함하거나 또는 폴리에스테르 폴리올은 폴리카르보네이트 폴리올로 전환될 수 있다. 일부 예에서, 상기 폴리카르보네이트 폴리올은 400 내지 4,000 g/mol 또는 500 내지 2,000 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는다. 일부 예에서, 이들 폴리올의 OH 작용가는 1.8 내지 3.2 또는 1.9 내지 3.0이다.
일부 예에서, 적절한 폴리에테르 폴리올은 시클릭 에테르와 OH- 또는 NH-작용성 출발물질 분자의 다가부가물이며, 다가부가물은 임의로 블록 구조를 갖는다. 적절한 시클릭 에테르는 예를 들면 스티렌 옥시드, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 테트라히드로푸란, 부틸렌 옥시드, 에피클로로히드린 및 그의 임의의 원하는 혼합물이다. 사용 가능한 출발물질은 폴리에스테르 폴리올의 문맥에서 언급되며, ≥2의 OH 작용가를 갖는 다가 알콜 및 1급 또는 2급 아민 및 아미노 알콜이다. 일부 예에서, 폴리에테르 폴리올은 전적으로 프로필렌 옥시드에 기초한 전술한 유형의 것 또는, 추가의 1-알킬렌 옥시드와 함께 프로필렌 옥시드에 기초한 랜덤 또는 블록 공중합체이며, 1-알킬렌 옥시드의 비율은 80 중량% 이하이다. 프로필렌 옥시드 단독중합체 및, 옥시에틸렌, 옥시프로필렌 및/또는 옥시부틸렌 단위를 갖는 랜덤 또는 블록 공중합체를 일부 예에서 사용할 수 있으며, 옥시프로필렌 단위의 비율은 모든 옥시에틸렌, 옥시프로필렌 및 옥시부틸렌 단위의 총량에 기초하여 적어도 20 중량%, 바람직하게는 적어도 45 중량%에 해당한다. 옥시프로필렌 및 옥시부틸렌은 모든 각각의 선형 및 분지쇄형 C3- 및 C4-이성질체를 포함한다. 일부 예에서, 상기 폴리에테르 폴리올은 250 내지 10,000 g/mol 또는 500 내지 8,500 g/mol 또는 600 내지 4,500 g/mol의 수 평균 몰 질량을 갖는다. 일부 예에서, OH 작용가는 1.5 내지 4.0 또는 1.8 내지 3.1 또는 1.9 내지 2.2이다.
일부 예에서, 매트릭스 형성 반응은 적절한 촉매에 의하여 가능하거나 또는 가속된다. 예를 들면, 양이온성 에폭시 중합은 실온에서 BF3계 촉매의 사용에 의하여 신속하게 실시되며, 기타 양이온성 중합은 양성자의 존재 하에서 진행되며, 에폭시-머캅탄 반응 및 마이클 첨가는 염기, 예컨대 아민에 의하여 가속되며, 히드로실릴화는 전이 금속 촉매, 예컨대 백금의 존재 하에서 신속하게 진행되며, 우레탄 및 우레아 형성은 주석 촉매 사용시 신속하게 진행된다. 또한, 광생성 동안 광활성 단량체의 중합을 방지하기 위하여 단계를 실시한다면 매트릭스 형성을 위한 광발생된 촉매를 사용할 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 홀로그래피 기록 매체에 사용된 열가소성 수지의 양은 전체 홀로그래피 기록 매체가 대부분의 가공 목적을 위하여 열가소성 수지로서 효과적으로 작용하기에 충분하다. 일부 예에서, 홀로그래피 기록 매체의 결합제 성분은 홀로그래피 기록 매체의 약 5 중량% 또는 약 50 중량% 또는 약 90 중량%를 구성할 수 있다. 홀로그래피 기록 매체 중의 임의의 주어진 지지 매트릭스의 양은 결합제 성분을 구성하는 열가소성 수지 또는 열가소성 수지들의 투명성, 굴절률, 용융 온도, Tg, 색상, 복굴절, 용해도 등에 기초하여 변경될 수 있다. 추가적으로, 홀로그래피 기록 매체 중의 지지 매트릭스의 양은 고체, 가요성 필름 또는 접착제이건간에 물품의 최종 형태에 의존하여 변경될 수 있다.
본 개시내용의 일례에서, 지지 매트릭스는 텔레켈릭 열가소성 수지를 포함하며, 예를 들면 열가소성 중합체는 지지 매트릭스 중의 열가소성 수지를 격자 형성 중 중합성 성분으로부터 형성된 중합체와 공유 가교되는 반응성 기로 작용화될 수 있다. 상기 가교는 연장된 기간 동안 고온에 대하여서조차 열가소성 홀로그래피 기록 매체에 저장된 격자는 매우 안정하게 된다.
열경화성 수지가 형성되는 일부 예에서, 매트릭스는 광중합체를 형성하는데 사용되는 단량체와 공중합되거나 또는 달리 공유 결합되는 작용기를 함유할 수 있다. 상기 매트릭스 부착 방법은 기록된 홀로그램의 증가된 아카이브 수명을 허용한다. 본원에 사용하기 위한 적절한 열경화성 시스템은 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제6,482,551호(Dhar et al.)에 개시되어 있다.
일부 예에서, 열가소성 지지 매트릭스는 지지 매트릭스 내의 작용화된 열가소성 중합체를 사용하여 격자 형성시 형성된 중합체와 비공유 가교된다. 그러한 비공유 결합의 예는 이온성 결합, 수소 결합, 쌍극자-쌍극자 결합, 방향족 파이(pi) 스태킹 등이다.
일부 예에서, 본 개시내용의 물품의 중합성 성분은 데이타 페이지를 홀로그래피 기록 매체에 기록하는 광개시 광원, 예컨대 레이저 비임에 노광시 중합체 또는 공중합체로 생성된 홀로그래피 격자를 형성할 수 있는 적어도 하나의 광활성 중합성 물질을 포함한다. 광활성 중합성 물질은 광개시된 중합을 실시할 수 있으며, 지지 매트릭스와 조합하여 본 개시내용의 적합성 요건을 충족하는 임의의 단량체, 올리고머 등을 포함할 수 있다. 적절한 광활성 중합성 물질은 자유 라디칼 반응에 의하여 중합되는 것, 예를 들면 에틸렌형 불포화를 함유하는 분자, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 스티렌, 치환된 스티렌, 비닐 나프탈렌, 치환된 비닐 나프탈렌 및 기타 비닐 유도체를 포함한다. 자유 라디칼 공중합성 쌍 시스템, 예컨대 비닐 에테르/말레이미드, 비닐 에테르/티올, 아크릴레이트/티올, 비닐 에테르/히드록시 등도 또한 적절하다. 또한, 양이온성 중합성 시스템을 사용할 수 있으며; 수개의 예는 비닐 에테르, 알케닐 에테르, 알렌 에테르, 케텐 아세탈, 에폭시드 등이다. 더욱이, 음이온성 중합성 시스템이 적절하다. 또한, 단일 광활성 중합성 분자는 1개 초과의 중합성 작용기를 함유할 수 있다. 기타 적절한 광활성 중합성 물질은 시클릭 디술피드 및 시클릭 에스테르를 포함한다. 광개시 광원에 노광시 홀로그래피 격자를 형성하기 위하여 중합성 성분 중에 포함될 수 있는 올리고머는 올리고머 예컨대 올리고머(에틸렌 술피드) 디티올, 올리고머(페닐렌 술피드) 디티올, 올리고머(비스페놀 A), 올리고머(비스페놀 A) 디아크릴레이트, 측쇄 비닐 에테르 기를 갖는 올리고머 폴리에틸렌 등을 포함한다. 본 개시내용의 물품의 중합성 성분의 광활성 중합성 물질은 1가작용성, 2가작용성 및/또는 다가작용성일 수 있다.
일부 예에서, 중합성 성분은 하기 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pct00034
상기 화학식 I에서,
R은 각각의 독립적인 발생에서 수소이거나 또는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa, -S(O)tRa, -S(O)tORa, -S(O)tN(Ra)2, -S(O)tN(Ra)C(O)Ra, -O(O)P(ORa)2 및 -O(S)P(ORa)2로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 치환기이며; t는 1 또는 2이며; Ra는 각각의 발생에서 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴알킬로부터 독립적으로 선택되며; 화학식 I의 화합물은 적어도 하나의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 적어도 하나의 R 치환기를 포함한다.
일부 예에서, 중합성 성분은 -C1-10 알킬-, -O-C1-10 알킬-, -C1-10 알케닐-, -O-C1-10 알케닐-, -C1-10 시클로알케닐-, -O-C1-10 시클로알케닐-, -C1-10 알키닐-, -O-C1-10 알키닐-, -C1-10 아릴-, -O-C1-10-, -아릴-, -O-, -S-, -S(O)w-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -C(O)S-, -SC(O)-, -OC(O)O-, -N(Rb)-, -C(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)-, -OC(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)O-, -SC(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)S-, -N(Rb)C(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(NRb)N(Rb)-, -N(Rb)S(O)w-, -S(O)wN(Rb)-, -S(O)wO-, -OS(O)w-, -OS(O)wO-, -O(O)P(ORb)O-, (O)P(O-)3, -O(S)P(ORb)O- 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함하는 치환기를 포함하는 화합물을 포함하며, 여기서 w는 1 또는 2이며, Rb는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 아릴이다. 일부 예에서, 하나 이상의 연결 기는 -(CH2)p-, 1,2 이치환된 페닐, 1,3 이치환된 페닐, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -S-, -S(O)2-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, -NHC(O)NH-, -NHC(NH)NH-, -NHS(O)2-, -S(O)2NH-, -S(O)2O-, -OS(O)2-, -OS(O)O-, (O)P(O-)3 및 (S)P(O-)3으로부터 선택되며, 여기서 p는 1 내지 12의 정수이다. 일부 예에서, 하나 이상의 연결 기는 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S- 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된다.
일부 예에서, 중합성 성분은 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 스티렌, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 락톤, 임의로 치환된 카르보네이트, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로 및 트리메틸실라닐로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 치환기를 포함하는 화합물을 포함한다. 일부 예에서, 하나 이상의 말단 기는 알케닐, 시클로알케닐, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴로부터 선택된다. 일부 예에서, 하나 이상의 말단 기는 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 비닐, 임의로 치환된 알릴, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜 및 임의로 치환된 알릴로부터 선택된다. 일부 예에서, 하나 이상의 말단 기는 비닐, 알릴, 에폭시드, 티이란, 글리시딜, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다. 일부 예에서, 하나 이상의 말단 기는 임의로 치환된 티오페닐, 임의로 치환된 티오피라닐, 임의로 치환된 티에노티오페닐 및 임의로 치환된 벤조티오페닐로부터 선택된다.
일부 예에서, 중합성 성분은 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 시클로알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 스티렌, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 락톤, 임의로 치환된 락탐 및 임의로 치환된 카르보네이트로부터 선택된 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 화합물을 포함한다. 일부 예에서, 중합성 또는 가교성 기는 비닐, 알릴, 에폭시드, 티이란, 글리시딜, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된다.
일부 예에서, 중합성 성분은 적어도 아릴 기 Ar을 포함하는 치환기를 포함하는 화합물을 포함하며, 여기서 Ar은 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐이다. 일부 예에서, Ar은 1,2-치환된 페닐, 1,3-치환된 페닐 및 1,4-치환된 페닐로부터 선택된다. 일부 예에서, Ar은 1,4-치환된 페닐이다.
일부 예에서, 중합성 성분은 적어도 아릴 기 Ar을 포함하는 화합물을 포함하며, 여기서 Ar은 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐로부터 선택된다. 일부 예에서, Ar은 1,2-치환된 페닐, 1,3-치환된 페닐 및 1,4-치환된 페닐로부터 선택된다. 일부 예에서, Ar은 1,4-치환된 페닐이다.
일부 예에서, 중합성 성분은 본원에서 실시예 이하에서 개시된 임의의 화합물을 포함한다.
일부 예에서, 중합성 성분은 -Me, -OMe, -OPh, -SMe, -SPh, -F, -Cl, -Br 및 -I로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 치환기를 포함하는 화합물을 포함한다. 일부 예에서, 치환기는 , , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다. 일부 예에서, 치환기는 , , , , , , , , , , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다. 일부 예에서, 치환기는
및
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다.
일부 예에서, 중합성 성분은
및
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 화합물을 포함한다. 일부 예에서, 화합물은
및
로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함한다.
일부 예에서, 본원에 기재된 프로판 유도체화된 화합물은 추가적인 페닐 고리로 인한 높은 굴절률, 구조의 페닐 고리 및 나머지 사이의 꼬인 오프셋 배향으로 인한 낮은 복굴절을 갖는다. 임의의 특정한 이론에 의하여 제한하지 않으면서, 이는 더 낮은 편광 이방성 및 수직 및 평행 배향에서의 RI 사이의 더 작은 차이를 초래하는 것으로 여겨진다. 또한, 임의의 특정한 이론에 의하여 제한하지 않으면서, 꼬인 구조는 감소된 패킹으로 인하여 높은 투명도를 초래하는 것으로 여겨진다.
일부 예에서, 프로판 유도체화된 화합물 중에 포함된 치환기는 할로겐(F, Cl, Br, I), 황 함유 기, 예컨대 티올, 티오에테르, 티오에스테르, 티안트렌 등, 페닐 기(본원에 기재된 높은 RI 기로 임의로 추가로 치환됨)를 포함한 고 굴절률(RI) 기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일부 예에서, R 기의 하나 이상은 올레핀성 기, 예컨대 비닐, 알릴, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 스티렌 등, 시클릭 구조, 예컨대 에폭시드, 락톤, 카르보네이트 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 중합성 기를 포함한다. 일부 예에서, 주위 매트릭스 중합체와의 적합성을 개선시키는 수소 결합에 참여할 수 있는 일부 기를 함유하는 구조가 바람직하다. 일부 예에서, 본원에 기재된 화합물은 티오에테르 기를 제외한다.
본원에 기재된 바와 같이, 기록 매체에서의 개선된 판독 또는 도파관에서의 효율적인 광 가둠(confinement)이건 간에 물품에서 비교적 높은 지수 대비가 요구된다. 게다가, 비제한적인 일부 실시양태에서, 단량체의 중합은 일반적으로 재료에서의 수축을 유도하므로 작은 개수의 단량체 작용기와의 상대적으로 큰 지수 교환을 유도하는 것이 이롭다. 그러한 수축은 저장된 홀로그램으로부터 데이타의 회수에 불리한 효과를 가지며, 또한 도파관 디바이스의 성능, 예컨대 증가된 전송 손실 또는 기타 성능 편차를 저하시킨다. 일부 예에서, 필수 지수 대비를 얻기 위하여 중합되어야만 하는 단량체 작용기의 개수의 감소가 바람직하다. 그러한 감소는 단량체 상의 단량체 작용기의 개수에 대한 단량체의 분자 체적의 비를 증가시켜 가능하다. 그러한 증가는 단량체에 더 큰 지수 대비 모이어티 및/또는 더 큰 개수의 지수 대비 모이어티를 혼입하여 달성될 수 있다. 예를 들면, 매트릭스가 주로 지방족 또는 기타 낮은 지수 모이어티로 이루어지며, 단량체가 벤젠 고리에 의하여 부여되는 더 높은 지수를 갖는 고 지수 종인 경우 벤젠 고리 대신에 나프탈렌 고리(더 큰 체적을 갖는 나프탈렌)을 혼입하거나 또는 단량체 작용기의 개수를 증가시키지 않고 하나 이상의 추가적인 벤젠 고리를 혼입하여 분자 체적을 단량체 작용기의 개수에 대하여 증가시킬 수 있다. 그러한 방식으로, 더 큰 분자 체적/단량체 작용기 비를 갖는 주어진 체적 분율의 단량체의 중합은 더 적은 단량체 작용기의 중합을 필요로 하여 더 적은 수축을 유도한다. 그러나, 단량체의 필수 체적 분율은 미노광 영역으로부터 노광 영역으로 여전히 확산되어 원하는 굴절률을 제공한다.
그러나, 단량체의 분자 체적은 확산을 허용되는 비율 미만으로 지연시킬 정도로 크지 않아야 한다. 확산 속도는 확산 종의 크기, 매체의 점도 및 분자간 상호작용을 포함한 요인에 의하여 제어된다. 더 큰 종은 더 느리게 확산되는 경향이 있으나, 일부 상황에서 확산을 허용되는 수준으로 상승시키기 위하여 점도를 감소시키거나 또는 존재하는 기타 분자로 조절할 수 있다. 또한, 본원에 기재된 바와 같이 더 큰 분자가 매트릭스와의 적합성을 유지하는 것을 보장하는 것이 중요하다.
다수의 아키텍쳐는 복수의 지수 대비 모이어티를 함유하는 단량체에 가능하다. 예를 들면, 모이어티는 선형 올리고머의 주쇄 내에 있을 수 있거나 또는 올리고머 쇄를 따른 치환기가 될 수 있다. 대안적으로, 지수 대비 모이어티는 분지형 또는 수지상 저 분자량 중합체의 서브단위일 수 있다.
적어도 하나의 광활성 중합성 물질 이외에, 본 개시내용의 물품은 광개시제를 함유할 수 있다. 광개시제는 적어도 하나의 광활성 중합성 물질의 중합을 화학적으로 개시한다. 광개시제는 일반적으로 특정한 광활성 중합성 물질, 예를 들면 광활성 단량체의 중합을 개시하는 종의 공급원을 제공하여야 한다. 통상적으로, 약 0.1 내지 약 20 부피% 광개시제는 바람직한 결과를 제공한다.
해당 기술분야의 기술자에게 공지되고, 통상적으로 입수 가능한 다양한 광개시제는 본원에 기재된 바와 같이 사용하기에 적절하며, 예를 들면 이들은 본원에 참조로 포함되는 2004년 8월 24일자로 발행된 미국 특허 제6,780,546호(Trentler et al.)에 개시된 포스핀 옥시드 기, 예컨대 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥시드를 포함한다. 일부 예에서, 광개시제는 통상의 레이저 광원으로부터 입수 가능한 파장, 예를 들면 Ar+의 청색 및 녹색 라인(458, 488, 514 ㎚) 및 He-Cd 레이저(442 ㎚), 주파수 2체배 YAG 레이저의 녹색 라인(532 ㎚) 및 He-Ne의 적색 라인(633 ㎚), Kr+ 레이저(647 및 676 ㎚) 및 각종 다이오드 레이저(290 내지 900 ㎚)에서의 광에 민감하다. 일부 예에서, 자유 라디칼 광개시제 비스(η-5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐]티타늄을 사용할 수 있다. 일부 예에서, 자유 라디칼 광개시제 5,7-디요오도-3-부톡시-6-플루오론을 사용할 수 있다. 일부 예에서, 그러한 광개시제는 공개시제를 필요로 한다. 염료-수소 공여체 시스템의 자유 라디칼 광개시제도 또한 사용될 수 있다. 적절한 염료의 예는 에오신, 로즈 벵갈, 에리트로신 및 메틸렌 블루를 포함하며, 적절한 수소 공여체는 3급 아민, 예컨대 n-메틸 디에탄올 아민을 포함한다. 양이온 중합성 성분의 경우, 양이온성 광개시제, 예컨대 술포늄 염 또는 요오도늄 염을 사용한다. 이들 양이온성 광개시제 염은 통상적으로 스펙트럼의 UV 부분에서 주로 흡수되므로, 스펙트럼의 가시 부분을 사용하기 위하여 증감제 또는 염료로 감작화된다. 대안의 가시 양이온성 광개시제의 예는 (η5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)(η6-이소프로필벤젠)-철(II) 헥사플루오로포스페이트이다. 일부 예에서, 본원에 사용된 광개시제는 약 200 ㎚ 내지 약 800 ㎚의 자외선 및 가시 방사선에 민감하다. 일부 예에서, 기타 첨가제는 광화상계, 예를 들면 비교적 높은 또는 낮은 굴절률을 갖는 불활성 확산제에 사용될 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 물품은 또한 첨가제. 예컨대 단량체 및/또는 올리고머의 융점, 가요성, 인성, 확산성 및 가공 용이성을 포함한 본 개시내용의 물품의 성질을 변경시키기 위한 가소제를 포함할 수 있다. 적절한 가소제의 예는 디부틸 프탈레이트, 폴리(에틸렌 옥시드) 메틸 에테르, N,N-디메틸포름아미드 등을 포함한다. 가소제는 용매가 통상적으로 증발되는 용매와는 상이한 반면, 가소제는 물품 중에 잔존하는 것을 의미한다.
액체 혼합물 및 본 개시내용의 물품 중에 사용될 수 있는 기타 유형의 첨가제는 비교적 높은 또는 낮은 굴절률을 갖는 불활성 확산제이다. 불활성 확산제는 통상적으로 형성되는 격자로부터 확산되며, 높은 또는 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 일부 예에서, 본원에 사용된 첨가제는 낮은 굴절률을 갖는다. 일부 예에서, 높은 굴절률의 단량체는 낮은 굴절률의 불활성 확산제와 함께 사용된다. 일부 예에서, 불활성 확산제는 간섭 패턴에서 널(null)로 확산된다. 일부 예에서, 그러한 확산은 증가되는 격자의 대비를 초래한다. 액체 혼합물 및 본 개시내용의 물품 중에 사용될 수 있는 기타 첨가제는 안료, 충전제, 비광개시 염료, 산화방지제, 표백제, 몰드 이형제, 소포제, 적외선/마이크로파 흡수제, 계면활성제, 접착 증진제 등을 포함한다.
일부 예에서, 본 개시내용의 물품의 중합성 성분은 약 20 부피% 미만이다. 일부 예에서, 본 개시내용의 물품의 중합성 성분은 약 10 부피% 미만 또는 약 5 부피% 미만일 수 있다. 데이타 저장 적용예의 경우, 통상적인 중합성 성분은 약 5 부피%, 약 6 부피%, 약 7 부피%, 약 8 부피%, 약 9 부피%, 약 10 부피%, 약 11 부피%, 약 12 부피%, 약 13 부피%, 약 14 부피% 또는 약 15 부피%로 존재한다. 일부 예에서, 중합성 성분은 약 1 부피%, 약 2 부피%, 약 3 부피%, 약 4 부피%, 약 5 부피%, 약 6 부피%, 약 7 부피%, 약 8 부피%, 약 9 부피%, 약 10 부피%, 약 11 부피%, 약 12 부피%, 약 13 부피%, 약 14 부피%, 약 15 부피%, 약 16 부피%, 약 17 부피%, 약 18 부피%, 약 19 부피% 또는 약 20 부피%로 존재한다.
본원에 기재된 물품은 임의의 두께가 요구될 수 있다. 일부 예에서, 물품은 디스플레이 홀로그래피의 경우 얇을 수 있거나 또는 데이타 저장의 경우 두꺼울 수 있다. 일부 예에서, 물품은 기재 상에 부착된 필름, 자유 가요성 필름(예를 들면 식품용 랩과 유사한 필름) 또는 기재를 필요로 하지 않는 경질 물품(예를 들면 신용카드와 유사함)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 데이타 저장 적용예의 경우, 일부 예에서, 물품은 통상적으로 두께가 약 1 내지 약 1.5 ㎜일 것이며, 통상적으로 2개의 기재 사이에서 반사방지 코팅을 갖는 기재의 적어도 하나로 부착된 필름의 형태로 존재하며, 물품은 또한 아마도 습기 또는 공기로부터 밀봉될 것이다.
본 개시내용의 물품은 가열되어 다공성 기재, 예컨대 유리, 직물, 종이, 목재 또는 플라스틱에 주입되는 액체 혼합물을 형성한 후, 냉각될 수 있다. 그러한 물품은 디스플레이의 홀로그램 및/또는 데이타 성질을 저장할 수 있다.
본 개시내용의 물품은 적절한 공정, 예컨대 본원에 참조로 포함된 1999년 8월 3일자로 발행된 미국 특허 제5,932,045호(Campbell et al.)에 기재된 공정에 의하여 광학적으로 편평하게 될 수 있다.
본원에 기재된 물품에 사용하고자 하는 광범위한 매트릭스 유형 사이에서 선택하여 수분 또는 습기와 같은 문제의 감소 또는 제거를 달성할 수 있다. 한 실시양태에서, 본원에 기재된 물품은 휘발성 홀로그램을 저장하는데 사용될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이 광중합체 쇄 길이를 제어하는 능력으로 인하여 특정한 혼합물은 기록된 홀로그램에 대하여 매우 일반적인 수명을 갖도록 조정될 수 있다. 그래서, 홀로그램 기록 후, 홀로그램은 1 주, 수 개월 또는 수년과 같은 규정된 기간 동안 읽기 가능할 수 있다. 물품의 가열은 또한 홀로그램 파기의 공정을 증가시킬 수 있다. 일부 예에서, 휘발성 홀로그램은 렌탈 영화, 보안 정보, 티켓(또는 시즌 패쓰), 열 이력 검출기, 타임 스탬프 및/또는 임시 개인 기록에 사용될 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 물품은 영구 홀로그램을 기록하는데 사용될 수 있다. 기록된 홀로그램의 영구성을 증가시키는 방법은 수개 존재한다. 일부 예에서, 이들 방법은 경화 중 광중합체를 매트릭스에 부착시키도록 작용기를 매트릭스 상에 배치하는 것을 수반한다. 부착 기는 비닐 불포화, 쇄 전달 부위 또는 중합 지연제, 예컨대 BHT 유도체일 수 있다. 달리, 기록된 홀로그램의 증가된 아카이브 안정성을 위하여, 광중합체를 가교시켜 매트릭스 내에서의 광중합체의 얽힘을 증가시킬 수 있는 다가작용성 단량체를 사용할 수 있다. 일부 예에서, 다가작용성 단량체 및 매트릭스-부착된 지연제 둘다 사용한다. 그러한 방식으로, 중합 지연제에 의하여 야기되는 더 짧은 쇄는 아카이브 수명의 손실을 야기하지 않는다.
본원에 기재된 광중합체계 이외에, 각종 광중합체계를 본원에 기재된 홀로그래피 기록 매체에 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시내용에 사용하기에 적절한 광중합체계는 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제6,103,454호(Dhar et al.), 미국 특허 제6,482,551호(Dhar et al.), 미국 특허 제6,650,447호(Curtis et al.), 미국 특허 제6,743,552호(Setthachayanon et al.), 미국 특허 제6,765,061호(Dhar et al.), 미국 특허 제6,780,546호(Trentler et al.), 2003년 11월 6일자로 발행된 미국 특허 출원 제2003-0206320호(Cole et al) 및 2004년 2월 12일자로 발행된 미국 특허 출원 제2004-0027625호에 기재되어 있다.
본 개시내용의 물품은 분쇄, 파쇄, 단편화 등과 같이 처리되어 분말, 칩 등의 입자 물질을 형성할 수 있다. 입자 물질은 차후의 시간에서 가열하여 기재 등에 적용하는 코팅, 성형물을 생성하는데 사용되는 유동성 액체를 형성할 수 있다.
일부 예에서, 본원에 기재된 물품은 재료의 블록으로서 또는 기재 상에 코팅된 코팅의 일부로서 각종 크기 및 형상의 데이타 저장 디바이스를 생성하는데 사용된다.
일부 예에서, 본 개시내용은 홀로그래피 기록 매체에서 광중합 반응을 제어하는 방법을 제공한다. 일부 예에서, 본 개시내용은 상기 홀로그래피 기록 매체에 사용되는 광중합체계에서 암반응을 감소, 최소화, 약화 또는 제거 등등의 방법을 제공한다. 일부 예에서, 상기 방법은 (1) 중합 지연제; (2) 중합 억제제; (3) 쇄 전달제; (4) 준안정 반응성 중심의 사용; (5) 광 또는 열 불안정성 광종결제의 사용; (6) 광산 발생제, 광염기 발생제 또는 광발생된 라디칼의 사용; (7) 극성 또는 용매화 효과의 사용; (8) 반대 이온 효과; 및 (9) 광활성 중합성 물질 반응성에서의 변화 중 하나 이상을 사용하는 것을 포함한다. 라디칼 중합의 제어 방법은 본원에 참조로 포함되는 문헌["Controlled Radical Polymerization Guide: ATRP , RAFT, NMP", Aldrich, 2012]에 기재되어 있다(예를 들면 문헌[Jakubowski, Tsarevsky, McCarthy, and Matyjaszewsky: "ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) for Everyone: Ligands and Initiators for the Clean Synthesis of Functional Polymers;" Grajales: "Tools for Performing ATRP;" Haddleton: "Copper(I)-mediated Living Radical Polymerization in the Presence of Pyridylmethanimine Ligands;" Haddleton: "Typical Procedures for Polymerizing via ATRP;" Zhu, Edmondson: "Applying ARGET ATRP to the Growth of Polymer Brush Thin Films by Surface-initiated Polymerization;" Zhu, Edmondson: "ARGET ATRP: Procedure for PMMA Polymer Brush Growth;" "Ligands for ATRP Catalysts;" "Metal Salts for ATRP Catalysts;" "Reversible Addition/Fragmentation Chain Transfer Polymerization (RAFT);" Moad, Rizzardo, and Thang: "A Micro Review of Reversible Addition/Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerization;" "Concepts and Tools for RAFT Polymerization;" "Typical Procedures for Polymerizing via RAFT;" "Universal/Switchable RAFT Agents for Well-defined Block Copolymers: Agent Selection and Polymerization;" "Polymerization Procedure with Universal/Switchable RAFT Agents;" "RAFT Agents;" "Switchable RAFT Agents;" "Radical Initiators;" "Nitroxide-mediated Polymerization (NMP);" Lee and Wooley: "Block Copolymer Synthesis Using a Commercially Available Nitroxide-mediated Radical Polymerization (NMP) Initiator"] 참조).
자유 라디칼 시스템의 경우 광중합 반응의 동역학은 수개의 변수, 예컨대 단량체/올리고머 농도, 단량체/올리고머 작용성, 시스템의 점도, 광 강도, 광개시제 유형 및 농도, 각종 첨가제(예를 들면 쇄 전달제, 억제제)의 존재 등에 의존한다. 그래서, 자유 라디칼 광중합의 경우 하기 단계는 통상적으로 광중합체의 형성을 위한 메카니즘을 기재한다:
hv+PI→2R* (개시 반응)
R*+M→M* (개시 반응)
M*+M→(M)2* (전파 반응)
(M)2*+M→(M)3* (전파 반응)
(M)n*+M→(M)n+1* (전파 반응)
R*+M*→RM (종결 반응)
(M)n*+(M)m*→(M)n+m (종결 반응)
R*+(M)m*→R(M)m (종결 반응)
R*+R*→RR (종결 반응)
광개시 및 중합 속도의 계산은 해당 기술분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제7,704,643호에 기재되어 있다. 개시 속도는 광개시제에 의하여 생성된 라디칼의 개수(다수의 자유 라디칼 개시제의 경우 n=2, 다수의 양이온성 개시제의 경우 n=1), 개시에 대한 양자 수율(통상적으로 1 미만), 흡수된 광의 강도, 입사광 강도, 광개시제의 농도, 관심의 파장에서 개시제의 몰 흡수율 및 시스템의 두께에 의존한다. 중합 속도는 중합에 대한 동역학적 속도 상수(kp), 단량체 농도 및 종결에 대한 동역학적 속도 상수(kt)에 의존한다. 일부 예에서, 광 강도는 매체를 통하여 크게 변동되지 않는 것으로 추정한다. 일부 예에서, 단량체 농도가 0.1 M 미만인 경우 자유 라디칼 광개시제에 대한 개시의 양자 효율은 단량체 농도, 점도 및 개시 속도에 의하여 크게 영향받으며, 이는 일부 실시양태에서 이액형 광중합체 홀로그래피 매체에 대한 영역이 된다. 그래서, 일부 예에서, 하기 의존성은 개시에 대한 양자 수율을 감소시키는 것으로 밝혀졌다: 더 높은 점도, 더 낮은 단량체 농도 및 더 높은 개시 속도(증가된 강도로부터 더 높은 몰 흡수율 등).
중합 지연제/억제제 Z-Y를 첨가시 하기 추가적인 단계가 발생될 수 있다(여기서 X*는 임의의 라디칼을 나타낸다):
X*+Z-Y→X-Y+Z* (종결 반응)
Z*+X*→Z-X (종결 반응).
지연제/억제제로의 이동이 기타 종결 반응에 비하여 높은 것으로 추정하면, 중합 속도는 억제제의 농도 및 지연제/억제제를 사용한 종결의 속도 상수(kz)에 추가로 의존한다. 중합 속도는 또한 개시 속도의 1차 멱수에 추가로 의존한다. kz/kp의 비는 억제제 상수(예를 들면 소문자 z)로 지칭한다. 약 1보다 훨씬 더 큰 값은 억제 효과를 나타내는 한편, 약 1 이하의 값은 지연 효과를 나타낸다. 약 1보다 훨씬 낮은 값은 중합 속도에 적은 효과를 나타낸다.
중합 억제제 및 중합 지연제 사이의 차이는 종종 관련된 특정 중합성 성분에 의존한다. 예를 들면, 니트로벤젠은 단지 메틸 아크릴레이트의 라디칼 중합을 약간 지연시키며, 니트로벤젠은 비닐 아세테이트의 라디칼 중합을 억제한다. 그래서, 통상적으로 본 개시내용의 목적을 위하여 또한 지연제로서 작용하는 억제제로서 간주되는 약제를 발견할 수 있다. 다양한 중합체 시스템을 사용한 다양한 중합 지연제/억제제에 대한 억제제 상수 z는 해당 기술분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제7,704,643호에 기재되어 있다.
본원에 사용하기에 적절한 중합 지연제 및 억제제는 하기 중 하나 이상을 포함하나 이에 제한되지 않는다: 자유 라디칼 중합의 경우 부틸화 히드록시톨루엔(BHT), 예컨대 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, p-메톡시페놀, 디페닐-p-벤조퀴논, 벤조퀴논, 히드로퀴논, 피로갈롤, 레소르시놀, 페난트라퀴논, 2,5-톨루퀴논, 벤질아미노페놀, p-디히드록시벤젠, 2,4,6-트리메틸페놀 등을 포함한 각종 페놀; o-디니트로벤젠, p-디니트로벤젠, m-디니트로벤젠 등을 포함한 각종 니트로벤젠; N-페닐-1-나프틸아민, N-페닐-2-나프틸아민, 쿠프페론, 페노티아진, 탄닌산, p-니트로스아민, 클로라닐, 아닐린, 힌더드 아닐린, 염화제2철, 염화제2구리, 트리에틸아민 등. 이들 중합 지연제 및 억제제는 개별적으로(예를 들면 단일 지연제) 사용될 수 있거나 또는 2종 이상, 예를 들면 복수의 지연제의 조합으로 사용될 수 있다. 동일한 원리를 이온성 중합에 적용할 수 있다. 예를 들면, 클로라이드 음이온은 클로라이드 음이온의 단량체 유형 및 농도 둘다에 의존하여 양이온성 중합에 대한 지연제 또는 억제제로서 행동할 수 있는 것으로 공지되어 있다. 통상적으로, 염기성 또는 약간의 친핵성인 작용기는 양이온성 중합의 경우 지연제 및 억제제로서 행동하는 반면, 음이온성 중합의 경우 약한 산성 및 약간 친전자성 작용기는 지연제 및 억제제로서 행동한다.
일부 예에서, 중합 지연제 및 억제제 둘다를 수반하는 중합 반응은 종결 반응을 초래하여야 한다. 재개시가 임의의 상당한 정도로 발생할 경우 약제는 통상적으로 쇄 전달제로 간주한다. 예를 들면, 트리에틸아민은 또한 일부 라디칼 중합을 재개시할 수 있으므로 쇄 전달제로서 사용될 수 있으나, 재개시가 종결 반응에 비하여 느릴 경우 쇄 전달제도 본 개시내용의 목적을 위하여 잠재적인 중합 지연제 또는 억제제로서 간주될 수 있다. 본원에 사용하기에 적절한 쇄 전달제는 트리에틸아민, 티오에테르, 카르보네이트 기를 갖는 화합물, 에테르, 톨루엔 유도체, 알릴 에테르 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 약하게 지연된 쇄 전달제는 매트릭스에 혼입될 수 있으며, 광중합체 및 광개시제 라디칼을 매트릭스에 부착시킬 수 있으므로 바람직할 수 있다.
일부 예에서, 복수의 홀로그램의 기록에서 최초 수회의 노광 후, 매체 중에 존재하는 중합 억제제의 양은 감소될 수 있다. 반대로, 중합 지연제의 사용으로 소량의 지연제만이 임의의 제시된 노광 중에 반응한다. 그러므로, 중합 지연제의 농도는 실질적으로 선형으로 및 단량체 농도에서의 감소와 상관관계로 잠재적으로 감소될 수 있다. 그래서, 노광 스케쥴의 후반에서조차, 노광 후 중합 및 낮은 광 강도 부위에서의 중합 둘다 방지하기에 충분한 지연제가 존재한다. 효율적으로, 중합 지연제는 쇄 길이 제한제로서 작용한다. 이상적으로, 중합성 물질(예를 들면 단량체)에 대한 중합 지연제의 비는 노광 스케쥴 전체 동안 거의 일정하게 유지된다. 그러한 시나리오에서, 쇄 길이(중합도)는 노광 스케쥴 전체에서 본질적으로 동일하게 유지되어 각각의 노광의 경우 기간에 대한 노광의 횟수에 대하여 실질적으로 선형 반응을 초래한다. 지연제/억제제/쇄 전달제의 사용은 라디칼 중합으로 제한되지 않으며, 마찬가지로 이온성 쇄 중합에도 적용 가능하다.
지연제, 억제제 및/또는 쇄 전달제 이외에, 준안정 반응성 중심 및 광 불안정성 광종결제는 또한 적절한 반응성의 본원에 기재된 중합 반응을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 니트록실 라디칼은 준안정 반응성 중심으로서 첨가될 수 있다. 니트록실 라디칼은 특정한 단량체와의 유사-리빙 라디칼 중합을 생성한다. 그래서, 니트록실 라디칼은 중합이 실시되는 온도에 의존하여 종결제(예컨대 억제제)로서 초기에 행동하며, 종결은 가역적이다. 그러한 시나리오에서, 쇄 길이는 기록 온도를 변경시켜 제어될 수 있다. 그래서, 홀로그램을 고온에서 기록한 후, 실온으로 냉각시켜 추가의 중합을 방지할 수 있다. 추가적으로, 실온에서 기록할 수 있으며, 그리하여 억제제와 같이 모든 쇄를 신속하게 종결시키며, 그 후 샘플을 가열하여 새로운 광활성 단량체를 모든 격자에 첨가할 수 있다. 그러한 기타 시나리오에서, 브래그 디튜닝이 관련된 모든 격자에 대하여 균일하다는 점에서 단일 시간에 발생하는 모든 격자의 중합으로부터 얻은 잇점이 존재한다. 기타 잠재적인 준안정 반응성 중심은 트리페닐메틸 라디칼을 포함하며, 디티오에스테르는 통상적으로 가역적 첨가 분해 쇄 이동(RAFT) 중합에 사용되며, 이는 적절한 준안정 반응성 중심 등으로서 행동할 수 있다. 이온성 중합의 경우, 상기 예의 니트록실 라디칼과 동일한 작용을 수행할 수 있는 안정한 이온이 존재한다.
광 불안정성 광종결제의 사용은 (상기 기재된 바와 같은 가열과는 반대로) 광과 반응성인 종의 활성을 제어하는 능력을 제공한다. 광 불안정성 광종결제는 광원을 사용하여 가역적 종결 반응을 실시할 수 있는 임의의 분자이다. 예를 들면, 특정한 코발톡심 착체는 라디칼 중합을 광개시시키며, 또한 동일한 라디칼 중합을 종결시키는데 사용될 수 있다. 디티오에스테르는 또한 광의 적절한 파장으로 라디칼을 가역적으로 형성하는 능력을 가지므로 광 불안정성 광종결제로서 적절하다. 적절한 조건 하에서 및 적절한 단량체(예컨대 스티렌 및 아크릴레이트)를 사용하여 광개시 광원(예를 들면 기록 광)으로 조사하여 중합을 다시 시작할 수 있다. 그래서, 주어진 체적을 광개시 광원에 노광시킨다면 라디칼 중합이 지속되는 반면, 광개시 광이 오프되거나 또는 존재하지 않을 경우 중합은 종결된다. 준안정 반응성 중심 및 광 불안정성 광종결제는 또한 본 개시내용에 의한 이온성(예를 들면 양이온성 또는 음이온성 개시된) 중합 반응 시스템을 제어하는데 사용될 수 있다.
이온성 쇄 반응(예를 들면 양이온성 및 음이온성 개시된 중합 반응)의 경우 반대 이온 및 용매 효과는 반응성 중심을 종결시켜 중합을 제어하는데 사용될 수 있다. 용매(또는 지지 매트릭스)가 반응성 중심에 대한 반대 이온의 근접성을 결정하므로 이온성 시스템은 용매 조건에 민감하다. 예를 들면, 비극성 매체에서 반대 이온은 반응성 중심과 매우 밀접하게 회합될 것이며; 극성 매체에서 반대 이온은 자유롭게 해리될 수 있다. 반대 이온의 근접성은 중합 속도뿐 아니라 반대 이온을 사용한 붕괴에 대한 잠재성을 결정할 수 있다(사용된 반대 이온에 의존함). 예를 들면, 비극성 지지 매트릭스 및, 반대 이온으로서 클로라이드 음이온과의 양이온성 중합을 사용할 경우 반대 이온의 붕괴로 인하여 반응을 종결시킬 가능성이 더 우수하다. 그래서, 그러한 방식으로, 지지 매트릭스 및 반대 이온의 선택이 전파 확률에 대한 붕괴 가능성을 결정하게 하므로 이온성 중합은 제어된 방식으로 종결될 수 있다.
특정한 단량체 혼합물은 또한 중합의 정도 또는 속도를 제어할 수 있는 방식으로 행동할 수 있다. 예를 들면, 소량의 알파 메틸 스티렌이 아크릴레이트 중합 중에 존재할 경우 아크릴레이트는 알파 메틸 스티렌에 첨가될 것이며, 스티렌은 아크릴레이트의 중합을 실질적으로 재개시하지 않을 것이며, 예를 들면 알파 메틸 스티렌은 아크릴레이트 중합 속도를 지연시킨다. 추가적으로, 알파 메틸 스티렌은 그 자체와 중합되기에 느리므로 공단량체이더라도 중합 지연제/억제제로서 행동한다. 이온성 중합의 경우 예를 들면 비닐 아니솔은 비닐 에테르 중합을 효율적으로 재개시시키지 않으므로 양이온성 비닐 에테르 중합에서 비닐 아니솔은 지연된 중합 속도를 초래한다.
체적 홀로그램, 감광성 중합체 및 그의 디바이스
일부 예에서, 본 개시내용은 체적 홀로그램을 위한 기록 재료에 관한 것이며, 여기서 기록 재료는 두께를 특징으로 하며, 본원에 기재된 하나 이상의 화합물을 포함한다. 일부 예에서, 본 개시내용은 본원에 기재된 하나 이상의 안트라퀴논 유도체화된 화합물을 포함한 제1의 중합체 전구체를 포함하는 수지 혼합물을 제공한다.
또한, 본 개시내용은 본원에 기재된 임의의 기록 재료 상에 기록된 체적 브래그 격자를 제공하며, 격자는 10 이상의 Q 파라미터를 특징으로 하며, 여기서
Figure pct00061
이며, λ0은 기록 파장이며, d는 기록 재료의 두께이며, n0은 기록 재료의 굴절률이며, Λ는 격자 상수이다.
일부 예에서, 체적 브래그 격자는 2종 이상의 간섭성 광 비임 사이에서 간섭에 의하여 생성된 광 패턴에 홀로그래피 재료층을 노광시켜 본원에 기재된 임의의 홀로그래피 재료층 상에 기록될 수 있다. 도 5A는 체적 브래그 격자(VBG)(500)의 예를 도시한다. 도 5A에 도시된 체적 브래그 격자(500)는 두께 D를 갖는 투과형 홀로그래피 격자를 포함할 수 있다. 체적 브래그 격자(500)의 굴절률 n은 진폭 n1에서 변조될 수 있으며, 체적 브래그 격자(500)의 격자 주기는 Λ일 수 있다. 파장 λ를 갖는 입사광(510)은 입사각(θ)에서 체적 브래그 격자(500) 상에서 입사일 수 있으며, 체적 브래그 격자(500)에서 각도 θn에서 전파되는 입사광(520)으로서 체적 브래그 격자(500)로 굴절될 수 있다. 입사광(520)은 회절광(530)으로 체적 브래그 격자(500)에 의하여 회절될 수 있으며, 이는 체적 브래그 격자(500)에서 회절각(θd)에서 전파될 수 있으며, 회절광(540)으로서 체적 브래그 격자(500)로부터 굴절될 수 있다.
도 5B는 도 5A에 도시된 체적 브래그 격자(500)에 대한 브래그 조건을 도시한다. 벡터(505)는 격자 벡터
Figure pct00062
를 나타내며, 여기서
Figure pct00063
이다. 벡터(525)는 입사 파수 벡터
Figure pct00064
를 나타내며, 벡터(535)는 회절 파수 벡터
Figure pct00065
를 나타내며, 여기서
Figure pct00066
이다. 브래그 위상 정합 조건 하에서,
Figure pct00067
이다. 그래서, 주어진 파장 λ의 경우, 브래그 조건을 완전하게 충족하는 한 쌍의 입사각(θ)(또는 θn) 및 회절각(θd)만이 존재할 수 있다. 유사하게, 주어진 입사각(θ)의 경우 브래그 조건을 완전하게 충족하는 1종의 파장 λ만이 존재할 수 있다. 그리하여, 회절은 작은 파장 범위 및 작은 입사각 범위에서만 실시될 수 있다. 체적 브래그 격자(500)의 회절 효율, 파장 선택성 및 각도 선택성은 체적 브래그 격자(500)의 두께(D)의 함수일 수 있다. 예를 들면, 브래그 조건에서 체적 브래그 격자(500)의 반치전폭(FWHM) 파장 범위 및 FWHM 각도 범위는 체적 브래그 격자(500)의 두께(D)에 반비례할 수 있는 한편, 브래그 조건에서 최대 회절 효율은 함수
Figure pct00068
일 수 있으며, 여기서 a는 계수이다. 반사 체적 브래그 격자의 경우 브래그 조건에서 최대 회절 효율은
Figure pct00069
의 함수일 수 있다.
일부 예에서, 다중 브래그 격자는 전체 가시광선 스펙트럼(예를 들면 약 400 ㎚ 내지 약 700 ㎚ 또는 약 440 ㎚ 내지 약 650 ㎚)에 대하여 원하는 광학 성능, 예컨대 높은 회절 효율 및 커다란 FOV를 달성하는데 사용할 수 있다. 다중 브래그 격자의 각각의 부분은 각각의 FOV 범위로부터 및/또는 각각의 파장 범위 내에서 광을 회절시키는데 사용될 수 있다. 그래서, 일부 설계에서, 각각의 기록 조건 하에서 각각 기록된 복수의 체적 브래그 격자를 사용할 수 있다.
본원에 기재된 홀로그래피 광학 소자는 홀로그래피 재료(예를 들면 광중합체) 층에 기록될 수 있다. 일부 예에서, HOEs는 우선 기록한 후, 근안 디스플레이 시스템에서 기재 상에 적층될 수 있다. 일부 예에서, 홀로그래피 재료층은 기재 상에 코팅 또는 적층될 수 있으며, 그 후 HOES는 홀로그래피 재료층에 기록될 수 있다.
일반적으로, 홀로그래피 광학 소자를 감광성 재료층에 기록하기 위하여, 2종의 간섭성 비임이 특정한 각도에서 서로 간섭되어 감광성 재료층에서 독특한 간섭 패턴을 생성할 수 있으며, 이는 다시 감광성 재료층에서 독특한 굴절률 변조 패턴을 생성할 수 있으며, 여기서 굴절률 변조 패턴은 간섭 패턴의 광 강도 패턴에 해당할 수 있다. 감광성 재료층은 예를 들면 할로겐화은 에멀젼, 중크롬산 젤라틴, 중합체 매트릭스 중에 현탁된 광중합성 단량체를 포함하는 광중합체, 광굴절성 결정 등을 포함할 수 있다. 도 6A는 체적 브래그 격자(600)를 기록하기 위한 기록 광 비임 및, 체적 브래그 격자(600)로부터 재구성된 광 비임을 도시한다. 도시된 예에서, 체적 브래그 격자(600)는 제1의 파장, 예컨대 660 ㎚에서 참조 비임(620) 및 객체 비임(610)을 사용하여 기록된 투과형 체적 홀로그램을 포함할 수 있다. 제2의 파장(예를 들면 940 ㎚)에서의 광 비임(630)이 0° 입사각에서 체적 브래그 격자(600) 상에서 입사인 경우 입사광 비임(630)은 회절된 비임(640)에 의하여 나타낸 바와 같이 회절각에서 체적 브래그 격자(600)에 의하여 회절될 수 있다.
도 6B는 기록 비임 및 재구성 비임의 파동 벡터 및 기록된 체적 브래그 격자의 격자 벡터를 예시하는 홀로그래피 모멘텀 다이어그램(605)의 일례이다. 도 6B는 홀로그래피 격자 기록 및 재구성 동안 브래그 정합 조건을 도시한다. 기록 비임(예를 들면 객체 비임(610) 및 참조 비임(620))의 파수 벡터(650 및 660)의 길이는
Figure pct00070
에 따라 기록 광 파장(λc)(예를 들면 660 ㎚)에 기초하여 결정될 수 있으며, 여기서 n은 홀로그래피 재료층의 평균 굴절률이다. 파수 벡터(650 및 660) 및 격자 벡터 K(670)가 도 6B에 도시된 바와 같은 이등변 삼각형을 형성할 수 있도록 기록 비임의 파수 벡터(650 및 660)의 방향은 원하는 격자 벡터 K(670)에 기초하여 결정될 수 있다. 격자 벡터 K는 진폭
Figure pct00071
를 가질 수 있으며, 여기서 Λ는 격자 주기이다. 격자 벡터 K는 다시 원하는 재구성 조건에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 원하는 재구성 파장(λr)(예를 들면 940 ㎚) 및 입사광 비임(예를 들면 0°에서의 광 비임(630))의 방향 및 회절된 광 비임(예를 들면 회절된 비임(640))에 기초하여 체적 브래그 격자(600)의 격자 벡터 K(670)는 브래그 조건에 기초하여 결정될 수 있으며, 여기서 입사광 비임(예를 들면 광 비임(630))의 파수 벡터(680) 및 회절된 광 비임(예를 들면 회절된 비임(640))의 파수 벡터(690)는 진폭
Figure pct00072
을 가질 수 있으며, 도 6B에 도시한 바와 같이 격자 벡터 K(670)를 갖는 이등변 삼각형으로서 형성될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 주어진 파장의 경우 브래그 조건을 완전하게 충족하는 한 쌍의 입사각 및 회절각만이 존재할 수 있다. 유사하게, 주어진 입사각의 경우 브래그 조건을 완전하게 충족하는 1개의 파장만이 존재할 수 있다. 재구성 광 비임의 입사각이 체적 브래그 격자의 브래그 조건을 충족하는 입사각과는 상이한 경우 또는 재구성 광 비임의 파장이 체적 브래그 격자의 브래그 조건을 충족하는 파장과 상이할 경우 회절 효율은 브래그 조건으로부터 각도 또는 파장 디튜닝에 의하여 야기되는 브래그 부정합 인자의 함수로서 감소될 수 있다. 그리하여, 회절은 작은 파장 범위 및 작은 입사각 범위 내에서만 발생될 수 있다.
도 7은 홀로그래피 광학 소자를 기록하기 위한 홀로그래피 기록 시스템(700)의 일례를 도시한다. 홀로그래피 기록 시스템(700)은 비임 스플리터(710)(예를 들면 비임 스플리터 큐브)를 포함하며, 이는 간섭성이며, 유사한 강도를 가질 수 있는 입사 레이저 비임(702)을 2개의 광 비임(712 및 714)으로 분할할 수 있다. 광 비임(712)은 반사된 광 비임(722)에 의하여 나타난 바와 같이 판(730)을 향하여 제1의 거울(720)에 의하여 반사될 수 있다. 또 다른 경로에서 광 비임(714)은 제2의 거울(740)에 의하여 반사될 수 있다. 반사된 광 비임(742)은 판(730)을 향하여 지향될 수 있으며, 판(730)에서 광 비임(722)으로 간섭되어 간섭 패턴을 생성할 수 있다. 홀로그래피 기록 재료층(750)은 판(730) 상에서 또는 판(730) 상에 장착된 기재 상에서 형성될 수 있다. 간섭 패턴은 홀로그래피 광학 소자가 상기 기재된 바와 같은 홀로그래피 기록 재료층(750)에 기록되도록 할 수 있다. 일부 예에서, 판(730)은 또한 거울일 수 있다.
일부 예에서, 마스크(760)는 홀로그래피 기록 재료층(750)의 상이한 영역에서 상이한 HOEs를 기록하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 마스크(760)는 홀로그래피 기록에 대한 구경(762)을 포함할 수 있으며, 구경(762)을 홀로그래피 기록 재료층(750) 상의 상이한 영역에 배치하도록 이동시켜 상이한 HOEs를 상이한 영역에서 상이한 기록 조건(예를 들면 상이한 각도를 갖는 기록 비임)을 사용하여 기록할 수 있다.
홀로그래피 재료는 홀로그래피 재료의 일부 파라미터, 예컨대 홀로그래피 재료에 대한 공간 주파수 반응, 동적 범위, 감광성, 물리적 치수, 기게적 성질, 파장 감도 및 현상 또는 표백 방법에 기초하여 특정한 적용예에 대하여 선택될 수 있다.
동적 범위는 얼마나 많은 굴절률 변화가 홀로그래피 재료 내에서 달성될 수 있는지를 나타낸다. 동적 범위는 예를 들면 홀로그래피 재료에서 다중일 수 있는 홀로그램의 높은 효율 및 개수에 대한 디바이스의 두께에 영향을 미칠 수 있다. 동적 범위는 굴절률 변조(RIM)에 의하여 나타낼 수 있으며, 이는 굴절률에서의 전체 변화의 절반일 수 있다. 굴절률 변조의 작은 값은 백만부당 부(ppm)로 제시될 수 있다. 일반적으로, 회절 효율을 개선시키고, 동일한 홀로그래피 재료층에서 복수의 홀로그래피 광학 소자를 기록하기 위하여 홀로그래피 광학 소자에서의 커다란 굴절률 변조가 요구된다.
주파수 반응은 홀로그래피 재료가 기록될 수 있는 특징 크기의 측정이며, 달성될 수 있는 브래그 조건의 유형을 지시할 수 있다. 주파수 반응은 변조 전달 함수를 특징으로 할 수 있으며, 이는 변동되는 주파수의 사인파를 도시하는 곡선일 수 있다. 일반적으로, 단일 주파수 값은 주파수 반응을 나타내는데 사용될 수 있으며, 이는 굴절률 변조가 하락하기 시작하는 또는 굴절률 변조가 3 dB 정도 감소되는 주파수 값을 나타낼 수 있다. 주파수 반응은 또한 라인/㎜, 라인 쌍/㎜ 또는 사인 곡선의 주기에 의하여 나타낼 수 있다.
홀로그래피 재료의 감광성은 특정한 효율, 예컨대 100% 또는 1%를 달성하는데 요구되는 광선량을 나타낸다(예를 들면 광굴절 결정의 경우). 특정한 홀로그래피 재료에서 달성될 수 있는 물리적 치수는 HOE 디바이스의 구경 크기뿐 아니라 스펙트럼 선택성에 영향을 미친다. 홀로그래피 재료의 물리적 파라미터는 손상 한계치 및 환경적 안정성과 관련될 수 있다. 파장 감도는 기록 셋업을 위한 광원을 선택하는데 사용될 수 있으며, 또한 최소 달성 가능한 기간에 영향을 미칠 수 있다. 일부 재료는 넓은 파장 범위에서 광에 민감할 수 있다. 현상 고려사항은 홀로그래피 재료가 기록후 처리되는 방법을 포함할 수 있다. 다수의 홀로그래피 재료는 노광후 현상 또는 표백을 필요로 할 수 있다.
본 발명의 실시양태는 인공 현실 시스템의 성분을 제조하는데 사용될 수 있거나 또는 인공 현실 시스템과 함께 실행될 수 있다. 인공 현실은 사용자에게 제시되기 이전에 일부 방식으로 조절되는 현실의 한 형태이며, 이는 예를 들면 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 혼합 현실(MR), 혼성 현실 또는 그의 일부 조합 및/또는 유도를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 완전 생성된 콘텐츠 또는, 캡쳐된(예를 들면 실세계) 콘텐츠와 조합된 생성된 콘텐츠를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 비디오, 오디오, 촉감 피드백 또는 그의 일부 조합을 포함할 수 있으며, 그의 임의의 것은 단일 채널로 또는 복수의 채널로(예컨대 시청자에게 3차원 효과를 생성하는 입체 비디오) 제시될 수 있다. 추가적으로, 일부 예에서, 인공 현실은 또한 애플리케이션, 프로덕츠, 액세서리, 서비스 또는 그의 일부 조합과 관련될 수 있으며, 이는 예를 들면 인공 현실에서 콘텐츠를 생성하는데 사용되며 및/또는 달리 인공 현실에서 사용된다(예를 들면 인공 현실에서 액티비티를 수행한다). 인공 현실 콘텐츠를 제공하는 인공 현실 시스템은 호스트 컴퓨터 시스템에 접속된 헤드 마운티드 디스플레이(HMD), 독립형 HMD, 모바일 디바이스 또는 컴퓨팅 시스템을 포함한 다양한 플랫폼 또는 인공 현실 콘텐츠를 하나 이상의 시청자에게 제공할 수 있는 임의의 기타 하드웨어 플랫폼 상에서 실행될 수 있다.
도 4는 도파관 디스플레이를 사용하는 광학 투과 증강 현실 시스템(400)의 일례를 도시한다. 증강 현실 시스템(400)은 프로젝터(410) 및 콤바이너(415)를 포함할 수 있다. 프로젝터(410)는 광원 또는 화상 소스(412) 및 프로젝터 광학(414)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 화상 소스(412)는 가상 객체를 디스플레이하는 복수의 픽셀, 예컨대 LCD 디스플레이 패널 또는 LED 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 화상 소스(412)는 간섭성 또는 부분 간섭성 광을 생성하는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 화상 소스(412)는 레이저 다이오드, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저 및/또는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 화상 소스(412)는 각각 원색(예를 들면 적색, 녹색 또는 청색)에 해당하는 단색 화상 광을 방출하는 복수의 광원을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 화상 소스(412)는 광학 패턴 발생제, 예컨대 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 프로젝터 광학(414)은 광을 화상 소스(412)로부터 컨디셔닝할 수 있는, 예컨대 광을 화상 소스(412)로부터 콤바이너(415)로 확대, 조준, 스캐닝 또는 프로젝트하는 하나 이상의 광학 성분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 성분은 예를 들면 하나 이상의 렌즈, 리퀴드 렌즈, 거울, 구경 및/또는 격자를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 프로젝터 광학(414)은 화상 소스(412)로부터 광을 스캐닝하는 복수의 전극을 갖는 리퀴드 렌즈(예를 들면 리퀴드 결정 렌즈)를 포함할 수 있다.
콤바이너(415)는 프로젝터(410)로부터 콤바이너(415)의 기재(420)로 광을 커플링시키기 위한 입력 커플러(430)를 포함할 수 있다. 콤바이너(415)는 광의 적어도 50%를 제1의 파장 범위에서 투과시킬 수 잇으며, 광의 적어도 25%를 제2의 파장 범위에서 반사할 수 있다. 예를 들면, 제1의 파장 범위는 약 400 ㎚ 내지 약 650 ㎚에서 가시광이 될 수 있으며, 제2의 파장 범위는 적외선 대역, 예를 들면 약 800 ㎚ 내지 약 1,000 ㎚에 있을 수 있다. 입력 커플러(430)는 체적 홀로그래피 격자, 회절 광학 소자(DOE)(예를 들면 표면 부조 격자), 기재(420)의 경사면 또는 굴절성 커플러(예를 들면 Ÿ‡지 또는 프리즘)를 포함할 수 있다. 입력 커플러(430)는 가시광의 30%, 50%, 75%, 90% 초과 또는 그 이상의 커플링 효율을 가질 수 있다. 기재(420)에 커플링된 광은 기재(420) 내에서 내부 전반사(TIR)를 통하여 전파될 수 있다. 기재(420)는 안경의 렌즈 형태로 존재할 있다. 기재(420)는 편평하거나 또는 굴곡된 표면을 가질 수 있으며, 하나 이상의 유형의 유전 재료, 예컨대 유리, 석영, 플라스틱, 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 결정 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 기재의 두께는 예를 들면 약 1 ㎜ 미만 내지 약 10 ㎜ 이상의 범위일 수 있다. 기재(420)는 가시광에 투명할 수 있다.
기재(420)는 기재(420)로부터 기재(420) 내에서 안내되고, 전파되는 광의 적어도 일부를 추출하도록 구성된 복수의 출력 커플러(440)를 포함할 수 있거나 또는 이에 커플링될 수 있으며, 증강 현실 시스템(400)의 사용자의 눈(490)에 추출된 광(460)을 보낼 수 있다. 입력 커플러(430)로서 출력 커플러(440)는 격자 커플러(예를 들면 체적 홀로그래피 격자 또는 표면 부조 격자), 기타 DOE, 프리즘 등을 포함할 수 있다. 출력 커플러(440)는 상이한 위치에서 상이한 커플링(예를 들면 회절) 효율을 가질 수 있다. 기재(420)는 또한 광(450)이 콤바이너(415)의 전면에서의 환경으로부터 손실이 거의 또는 전혀 없이 통과되도록 할 수 있다. 출력 커플러(440)는 또한 거의 손실 없이 광(450)이 통과되도록 할 수 있다. 예를 들면, 일부 실행에서, 출력 커플러(440)는 광(450)이 거의 손실 없이 출력 커플러(440)를 통하여 굴절되거나 또는 달리 통과될 수 있도록 광(450)에 대한 낮은 회절 효율을 가질 수 있으며, 그리하여 추출된 광(460)보다 더 큰 강도를 가질 수 있다. 일부 실행에서, 출력 커플러(440)는 광(450)에 대한 높은 회절 효율을 가질 수 있으며, 거의 손실 없이 특정한 원하는 방향(즉 회절각)으로 광(450)을 회절시킬 수 있다. 그 결과, 사용자는 콤바이너(415)의 전면에서의 환경의 합한 화상 및 프로젝터(410)에 의하여 프로젝트된 가상 객체를 볼 수 있다.
하기 조항은 본 개시내용에 의한 특정 예를 기재한다.
조항 1. 하기 화학식 I의 화합물:
Figure pct00073
상기 화학식 I에서, R은 각각의 독립적인 발생에서 수소이거나 또는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa, -S(O)tRa, -S(O)tORa, -S(O)tN(Ra)2, -S(O)tN(Ra)C(O)Ra, -O(O)P(ORa)2 및 -O(S)P(ORa)2로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 치환기이며; t는 1 또는 2이며; Ra는 각각의 발생에서 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴알킬로부터 독립적으로 선택되며; 화학식 I의 화합물은 적어도 하나의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 적어도 하나의 R 치환기를 포함한다.
조항 2. 치환기가 -C1-10 알킬-, -O-C1-10 알킬-, -C1-10 알케닐-, -O-C1-10 알케닐-, -C1-10 시클로알케닐-, -O-C1-10 시클로알케닐-, -C1-10 알키닐-, -O-C1-10 알키닐-, -C1-10 아릴-, -O-C1-10-, -아릴-, -O-, -S-, -S(O)w-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -C(O)S-, -SC(O)-, -OC(O)O-, -N(Rb)-, -C(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)-, -OC(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)O-, -SC(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(O)S-, -N(Rb)C(O)N(Rb)-, -N(Rb)C(NRb)N(Rb)-, -N(Rb)S(O)w-, -S(O)wN(Rb)-, -S(O)wO-, -OS(O)w-, -OS(O)wO-, -O(O)P(ORb)O-, (O)P(O-)3, -O(S)P(ORb)O- 및 (S)P(O-)3로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함하며, 여기서 w는 1 또는 2이며, Rb는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬 또는 임의로 치환된 아릴인 조항 1의 화합물.
조항 3. 치환기가 -(CH2)p-, 1,2 이치환된 페닐, 1,3 이치환된 페닐, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -S-, -S(O)2-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -OC(O)O-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, -NHC(O)NH-, -NHC(NH)NH-, -NHS(O)2-, -S(O)2NH-, -S(O)2O-, -OS(O)2-, -OS(O)O-, (O)P(O-)3 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함하며, 여기서 p는 1 내지 12의 정수인 조항 1 또는 2의 화합물.
조항 4. 치환기가 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S- 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함하는 조항 1 또는 2의 화합물.
조항 5. 치환기가 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 스티렌, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 락톤, 임의로 치환된 카르보네이트, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로 및 트리메틸실라닐로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 조항 1 내지 4 중 임의의 하나의 화합물.
조항 6. 치환기가 알케닐, 시클로알케닐, 임의로 치환된 아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 조항 1 내지 4 중 임의의 하나의 화합물.
조항 7. 치환기가 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 비닐, 임의로 치환된 알릴, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜 및 임의로 치환된 알릴로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 조항 1 내지 4 중 임의의 하나의 화합물.
조항 8. 치환기가 비닐, 알릴, 에폭시드, 티이란, 글리시딜, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 조항 1 내지 4 중 임의의 하나의 화합물.
조항 9. 치환기가 임의로 치환된 티오페닐, 임의로 치환된 티오피라닐, 임의로 치환된 티에노티오페닐 및 임의로 치환된 벤조티오페닐로부터 선택된 하나 이상의 말단 기를 포함하는 조항 1 내지 8 중 임의의 하나의 화합물.
조항 10. 중합성 또는 가교성 기가 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 시클로알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, 임의로 치환된 스티렌, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 티이란, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 락톤, 임의로 치환된 락탐 및 임의로 치환된 카르보네이트로부터 선택되는 조항 1 내지 9 중 임의의 하나의 화합물.
조항 11. 중합성 또는 가교성 기가 비닐, 알릴, 에폭시드, 티이란, 글리시딜, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트로부터 선택되는 조항 1 내지 9 중 임의의 하나의 화합물.
조항 12. 치환기가 적어도 아릴 기 Ar을 포함하며, 여기서 Ar이 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐로부터 선택되는 조항 1 내지 11 중 임의의 하나의 화합물.
조항 13. 화합물이 적어도 아릴 기 Ar을 포함하며, 여기서 Ar이 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐로부터 선택되는 조항 1 내지 11 중 임의의 하나의 화합물.
조항 14. Ar이 각각의 독립적인 발생에서 1,2-치환된 페닐, 1,3-치환된 페닐 및 1,4-치환된 페닐로부터 선택되는 조항 12 또는 조항 13의 화합물.
조항 15. Ar이 1,4-치환된 페닐인 조항 12 또는 조항 13의 화합물.
조항 16. 치환기가 -Me, -OMe, -OPh, -SMe, -SPh, -F, -Cl, -Br 및 -I로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 15 중 임의의 하나의 화합물.
조항 17. 화합물이 -Me, -OMe, -OPh, -SMe, -SPh, -F, -Cl, -Br 및 -I로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 15 중 임의의 하나의 화합물.
조항 18. 치환기가 , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 19. 화합물이 , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 20. 치환기가 , , , , , , , , , , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 21. 화합물이 , , , , , , , , , , , , 및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 22. 치환기가
및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 23. 화합물이
및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 24. 화합물이
및 로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 조항 1 내지 17 중 임의의 하나의 화합물.
조항 25. 하기 화학식 IIa 또는 화학식 IIb를 갖는 조항 1 내지 24 중 임의의 하나의 화합물:
상기 화학식 IIa 및 화학식 IIb에서,
R20은 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며;
R21 및 R22는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴 또는 C(R23)3이며;
R23은 각각의 독립적인 발생에서 임의로 치환된 아릴이다.
조항 26. 화학식 IIa를 가지며, 여기서 R21 및 R22는 각각 비치환된 페닐이며, R21 및 R22는 각각 비치환된 나프틸이거나 또는 R21 및 R22는 각각 C(R23)3이며, 여기서 R23의 각각의 발생이 비치환된 페닐인 조항 25의 화합물.
조항 27. 화학식 IIa를 가지며, 여기서 R21이 치환된 페닐이며, R22가 비치환된 페닐인 조항 25의 화합물.
조항 28. R21이 1개의 -Br로 치환된 페닐인 조항 27의 화합물.
조항 29. 화학식 IIb를 가지며, 여기서 R21 및 R22가 각각 치환된 페닐인 조항 25의 화합물.
조항 30. R21 및 R22가 각각 비페닐인 조항 29의 화합물.
조항 31. 화합물이
Figure pct00123
Figure pct00124
Figure pct00125
및
Figure pct00126
으로부터 선택되는 조항 25 내지 30 중 임의의 하나의 화합물.
조항 32. 하기 화학식 III을 갖는 조항 1 내지 24 중 임의의 하나의 화합물:
상기 화학식 III에서,
R30은 알킬이며;
R31 및 R32는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며;
R33은 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 -SRa 치환기들 중의 기이며;
L은 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이다.
조항 33. R30이 메틸인 조항 32의 화합물.
조항 34. R33이 1개의 -SRa 치환기이며, 여기서 Ra는 비치환된 알킬인 조항 32 또는 조항 33의 화합물.
조항 35. Ra가 메틸인 조항 34의 화합물.
조항 36. 화합물이
Figure pct00128
및
Figure pct00129
로부터 선택되는 조항 32 내지 35 중 임의의 하나의 화합물.
조항 37. 하기 화학식 IV를 갖는 조항 1 내지 24 중 임의의 하나의 화합물:
상기 화학식 IV에서,
은 CR43 또는 이며;
각각의 R40, R41 및 R42는 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 치환기들 중의 기이며,
여기서 치환기 중 하나 이상은 이며, 치환기 중 하나 이상은 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하며; 및/또는
치환기 중 하나 이상은 을 포함하며;
R43은 H 또는 알킬이며;
R44는 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이며;
R45, R46 및 R48은 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴이며;
R47은 적어도 1개의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 치환기이다.
조항 38. 이 CR43이며, R43이 H 및 메틸로부터 선택되는 조항 37의 화합물.
조항 39. R40 및 R41이 각각 1개의 독립적으로 선택된 치환기이며, 여기서 각각의 R40 및 R41은
Figure pct00136
를 포함하며, R42는 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 1개의 독립적으로 선택된 치환기인 조항 37 또는 조항 38의 화합물.
조항 40. R45 및 R46의 각각의 발생이 비치환된 페닐인 조항 39의 화합물.
조항 41. R40이 를 포함하는 1개의 독립적으로 선택된 치환기이며, R41 및 R42는 각각 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 1개의 독립적으로 선택된 치환기인 조항 37 또는 조항 38의 화합물.
조항 42. R45 및 R46이 각각 비치환된 페닐인 조항 41의 화합물.
조항 43. R40, R41 및 R42가 각각 1개의 독립적으로 선택된 치환기이며, 각각의 R40, R41 및 R42가 을 포함하는 조항 37 또는 조항 38의 화합물.
조항 44. R47의 각각의 발생이 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 조항 43의 화합물.
조항 45. R48의 각각의 발생이 치환된 페닐인 조항 43 또는 조항 44의 화합물.
조항 46. R48의 각각의 발생이 1개의 -Cl로 치환된 페닐인 조항 45의 화합물.
조항 47. 화합물이
Figure pct00139
Figure pct00140
및
Figure pct00141
로부터 선택되는 조항 37-46 중 임의의 하나의 화합물.
조항 48. 하기 화학식 V를 갖는 조항 1 내지 24 중 임의의 하나의 화합물:
상기 화학식 V에서,
R50 및 R51은 각각 독립적으로 수소 및 알킬로부터 선택되며;
R52, R54, R55 및 R57은 각각 독립적으로 할로이며;
R53 및 R56은 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이다.
조항 49. R50 및 R51이 각각 메틸인 조항 48의 화합물.
조항 50. R52, R54, R55 및 R57이 각각 -Br인 조항 48 또는 조항 49의 화합물.
조항 51. 화합물이
Figure pct00143
인 조항 48 내지 50 중 임의의 하나의 화합물.
조항 52. 화합물이 실시예에 개시된 임의의 하나의 화합물인 조항 1의 화합물.
조항 53. 조항 1 내지 52 중 임의의 하나의 화합물을 포함하는 제1의 중합체 전구체를 포함하는 수지 혼합물.
조항 54. 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 상이한 화합물을 포함하는 제2의 중합체 전구체를 추가로 포함하는 조항 53의 수지 혼합물.
조항 55. 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 상이한 화합물을 포함하는 제3의 중합체 전구체를 추가로 포함하는 조항 54의 수지 혼합물.
조항 56. 상이한 화합물이 알콜 및 이소시아네이트로부터 선택되는 조항 54 또는 조항 55의 수지 혼합물.
조항 57. 제2의 중합체 전구체가 부분 또는 완전 중합 또는 가교되는 조항 53 내지 56 중 임의의 하나의 수지 혼합물을 포함하는 중합체 재료.
조항 58. 제1의 중합체 전구체가 부분 또는 완전 중합 또는 가교되는 조항 57의 중합체 재료.
조항 59. 조항 53 내지 56 중 임의의 하나의 수지 혼합물 또는 조항 59 또는 60의 중합체 재료를 포함하는, 체적 브래그 격자를 라이팅하기 위한 기록 재료.
조항 60. 투명 지지체를 추가로 포함하는 조항 59의 기록 재료.
조항 61. 재료가 1 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 조항 59 또는 조항 60의 기록 재료.
조항 62. 1 이상의 Q 파라미터를 특징으로 하는, 조항 59 내지 61 중 임의의 하나의 기록 재료 상에 기록된 체적 브래그 격자:
Figure pct00144
상기 식에서, λ0은 기록 파장이며, d는 기록 재료의 두께이며, n0은 기록 재료의 굴절률이며, Λ는 격자 상수이다.
조항 63. 5 이상의 Q 파라미터를 특징으로 하는 조항 62의 체적 브래그 격자.
조항 64. 10 이상의 Q 파라미터를 특징으로 하는 조항 62의 체적 브래그 격자.
바람직한 실시양태가 본원에 제시 및 기재되어 있는 한편, 그러한 실시양태는 단지 예로서 제공되며, 본 개시내용의 범주를 달리 제한하지 않는다. 기재된 실시양태에 대한 다양한 대안은 본 개시내용을 실시하는데 사용될 수 있다.
다수의 특허 및 비특허 문헌은 본 개시내용이 속하는 해당 기술분야의 상태를 기재하기 위하여 본원에서 인용된다. 이들 문헌 각각의 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
특정한 실시양태가 본원에 기재 및/또는 예시되는 한편, 각종 기타 실시양태는 본 개시내용으로부터 해당 기술분야의 기술자에게 자명할 것이다. 그러므로, 본 개시내용은 기재 및/또는 예시된 특정한 실시양태로 제한되지 않지만, 첨부된 청구범위로부터 벗어남 없이 상당한 수정예 및 변경예가 가능할 수 있다.
실시예
1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올 알칸 특허 구조의 합성
100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 20 ㎖의 물에 이어서 티오페놀(12.642 g, 0.1147 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 트리에틸아민(11.606 g, 0.1147 mol)을 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 1,3-디브로모프로판-2-올(5 g, 0.02294 mol)을 반응 혼합물에 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 반응을 실온에서 16 시간 동안 반응하도록 하였다. 반응을 1회 포화 중탄산나트륨으로 켄칭시켰다. 수성층을 50 ㎖ DCM으로 3회 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 20% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.581 g(0.01297 mol, 56.5%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.26 (s, 15H), 3.90-3.68 (m, 1H), 3.18-3.05 (m, 4H), 2.26 (broad s, 1H);
1,3-비스(페닐티오)프로판-2-일 아크릴레이트의 합성
250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(6.337 g, 0.02294 mol)을 76 ㎖의 디클로로메탄 중에 용해시킨 후 트리에틸아민(11.687 g, 0.1147 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 아크릴로일 클로라이드(4.325 g, 0.04779 mol)를 적가하였다. 그 후, 반응을 실온으로 가온되도록 하고, 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 포화 중탄산나트륨으로 1회 켄칭시켰다. 수성층을 50 ㎖ DCM으로 3회 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 20% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.581 g(0.01084 mol, 47.2%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 6.41-5.56 (m, 2H), 5.29-5.10 (m, 2h), 3.33 - 3.25 (m, 4H).
1,3-비스(나프탈렌-1-일티오)프로판-2-올의 합성
100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 20 ㎖의 물 및 30 ㎖의 디클로로메탄을 첨가한 후, 나프탈렌-1-티올(18.380 g, 0.1147 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 트리에틸아민(11.606 g, 0.1147 mol)을 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 1,3-디브로모프로판-2-올(5 g, 0.02295 mol)을 반응 혼합물에 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 반응을 실온에서 16 시간 동안 반응되도록 하였다. 반응을 포화 중탄산나트륨으로 1회 켄칭시켰다. 수성층을 50 ㎖ DCM으로 2회 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 20% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 5.896 g(0.01807 mol, 78.7%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 8.46-8.33 (m, 2H), 7.91-7.16 (m, 12H), 3.88-3.65 (m, 1H), 3.23-3.16 (m, 4H), 2.36 (broad s, 1H).
1,3-비스(나프탈렌-1-일티오)프로판-2-일 아크릴레이트의 합성
250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1,3-비스(나프탈렌-1-일티오)프로판-2-올(5.896 g, 0.01559 mol)을 52 ㎖의 디클로로메탄 중에 용해시킨 후, 트리에틸아민(7.943 g, 0.07795 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 아크릴로일 클로라이드(4.325 g, 0.07795 mol)를 적가하였다. 그 후, 반응을 실온으로 가온되도록 하고, 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 물로 켄칭시켰다. 수성층을 50 ㎖ DCM으로 2회 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 100% 디클로로메탄으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 8.42-8.29 (m, 2H), 7.771-7.26 (m, 12H), 6.82-5.20 (m, 2H), 5.75-5.28 (m, 2h), 3.50 - 3.42 (m, 4H).
1-브로모-3-(페닐티오)프로판-2-올의 합성
50 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 20 ㎖의 디클로로메탄 및 5 ㎖의 물에 이어서 티오페놀(2.528 g, 0.02294 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 트리에틸아민(2.321 g, 0.02294 mol)을 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 1,3-디브로모프로판-2-올(5 g, 0.02294 mol)을 반응 혼합물에 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 반응을 실온에서 3 일 동안 반응하도록 하였다. 물을 더 첨가하여 반응을 켄칭시켰다. 수성층을 2회 30 ㎖ DCM으로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 100% DCM으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 4.134 g(0.01673 mol, 73%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.44 (m, 5H), 4.08-3.78 (m, 1H), 3.62-3.54 (m, 2H) 3.18-3.06 (m, 2H), 2.34 (broad s, 1H).
1-((4-브로모페닐)티오)-3-(페닐티오)프로판-2-올의 합성
100 ㎖ 2목 둥근 바닥 플라스크에 25 ㎖의 디클로로메탄 및 5 ㎖의 물에 이어서 4-브로모벤젠티올(3.479 g, 0.01840 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 트리에틸아민(1.862 g, 0.01840 mol)을 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 1-브로모-3-(페닐티오)프로판-2-올(4.134 g, 0.01673 mol)을 첨가한 후, 반응을 실온에서 3.5 시간 동안 반응하도록 하였다. 또 다른 0.5 당량의 4-브로모벤젠티올 및 1 당량의 트리에틸아민을 첨가하고, 또 다른 16 시간 동안 반응시켰다. 물을 더 첨가하여 반응을 켄칭시켰다. 수성층을 2회 30 ㎖ DCM으로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 50 내지 100% DCM으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 4.717 g(0.01324 mol, 79.1%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.59-7.26 (m, 9H), 4.09-3.78 (m, 1H), 3.45-2.98 (m, 4H), 2.29 (broad s, 1H).
2-((((1-((4- 브로모페닐 ) 티오 )-3-( 페닐티오 )프로판-2-일) 옥시 )카르보닐)아미노)에틸 아크릴레이트의 합성
2목 50 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1-((4-브로모페닐)티오)-3-(페닐티오)프로판-2-올(2.359 g, 0.006637 mol)을 35 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후, 2-이소시아나토에틸 아크릴레이트(2.809 g, 0.01991 mol)를 용액에 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 주석(II) 2-에틸헥사노에이트(0.003 g, 0.000006368 mol)를 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 100 ㎖ EtAc로 희석하였다. 유기층을 합하고, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 20% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.166 g(0.006378 mol, 96%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.44-7.140 (m, 9H), 6.10 (s, 1H), 6.77-5.77 (m, 7H), 5.11-4.88 (m, 1H), 4.24-4.08 (m, 2H), 3.52-3.17 (m, 6H).
2- 메틸 -2-(((4-( 메틸티오 ) 페녹시 )카르보닐)아미노)프로판-1,3- 디일 디아크릴레이트의 합성
2목 50 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 4-(메틸티오)페놀(12 g, 0.0856 mol)을 35 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후, 2-이소시아나토-2-메틸프로판-1,3-디일 디아크릴레이트(21.5 g, 0.08987 mol)를 용액에 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 주석(II) 2-에틸헥사노에이트(0.060 g)를 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다.
2- 메틸 -2-((((3-( 메틸티오 )페닐) 카르바모일 ) 옥시 ) 메틸 )프로판-1,3- 디일비스(2-메틸아크릴레이트)의 합성
2목 100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 2-(히드록시메틸)-2-메틸프로판-1,3-디일 비스(2-메틸아크릴레이트)(3.031 g, 0.01169 mol)를 20 ㎖의 에틸 아세테이트에 용해시킨 후, (3-이소시아나토페닐)(메틸)술판(2.028 g, 0.01228 mol)을 용액에 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 주석(II) 2-에틸헥사노에이트(0.005 g, 0.00001228 mol)을 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 100 ㎖ EtAc로 희석하였다. 유기층을 합하고, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 100% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.452 g(0.08134 mol, 69.6%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.39-6.78 (m, 4H), 6.13-6.10 (m, 2H), 5.61-5.57 (m, 1H), 4.41-4.14 (s, 6H), 2.47 (s, 3H), 1.96 (s, 6H), 1.11 (s, 3H).
2-((((1,3- 비스(페닐티오)프로판 -2-일) 옥시 )카르보닐)아미노)에틸 메타크릴레이트의 합성
250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(6.820 g, 0.02294 mol)을 20 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트(11.687 g, 0.1147 mol)를 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔(0.004 g, 0.00002467 mol)을 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 포화 중탄산나트륨으로 1회 켄칭시켰다. 수성층을 3회 50 ㎖ EtAc로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 20% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.593 g(0.008325 mol, 33.7%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.45-7.14 (m 10H), 6.14-6.09 (m, 1H), 5.63-5.55 (m, 1H), 6.41-5.56 (m, 2H), 5.29-5.10 (m, 2h), 4.25-4.10 (m, 2H), 3.44-3.23 m, 2H), 1.94 (s, 3H); LC/MS [M]+Na 454.1.
1-([1,1'-비페닐]-2- 일옥시 )-3-([1,1'-비페닐]-4- 일옥시 )프로판-2-올의 합성
2-(([1,1'-비페닐]-2-일옥시)메틸)옥시란 및 [1,1'-비페닐]-2-올을 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고, 70 ㎖의 톨루엔 중에 용해시켰다. 그 후, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트를 용액에 첨가하고, 반응을 환류 가열하고, 밤새 반응시켰다.
2-((((1-([1,1'-비페닐]-2- 일옥시 )-3-([1,1'-비페닐]-4- 일옥시 )프로판-2-일)옥시)카르보닐)아미노)에틸 메타크릴레이트의 합성
50 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1-([1,1'-비페닐]-2-일옥시)-3-([1,1'-비페닐]-4-일옥시)프로판-2-올(3 g, 0.00757 mol)을 10 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후, 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트(1.27 g, 0.00794 mol)를 첨가하였다. 용액에 N-니트로소-1,3-디메틸티오우레아(1 방울)를 첨가하고, 반응을 실온에서 16 시간 동안 교반하였다. 반응을 포화 중탄산나트륨으로 1회 켄칭시켰다. 수성층을 3회 20 ㎖ EtAc로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다.
1,3-비스(트리틸티오)프로판-2-올의 합성
100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 25 ㎖ 에틸 아세테이트 및 10 ㎖의 물에 이어서 트리페닐메탄티올(10 g, 0.03579 mol)을 첨가하였다. 그 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 트리에틸아민(8.682 g, 0.0852 mol)을 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 1,3-디브로모프로판-2-올(3.714 g, 0.017044 mol)을 반응 혼합물에 적가하여 발열을 제어하였다. 그 후, 반응을 실온에서 16 시간 동안 반응되도록 하였다. 반응을 물, 1회 포화 중탄산나트륨으로 켄칭시켰다. 수성층을 3회 50 ㎖ 에틸 아세테이트로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 포화 중탄산나트륨, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 55% 디클로로메탄으로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 4.58 g(0.00752 mol, 44.1%); LC/MS [M]+Na 631.3.
2-((((1,3- 비스(트리틸티오)프로판 -2-일) 옥시 )카르보닐)아미노)에틸 메타크릴레이트의 합성
50 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1,3-비스(트리틸티오)프로판-2-올(4.58 g, 0.007522 mol)을 20 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후, 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트(1.284 g, 0.008274 mol)를 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔(0.001 g, 0.000008274)을 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 16 시간 후 반응을 1/3만 완료하고, 2 당량의 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트 및 0.1% DBU를 첨가하였다. 첨가 8 시간 후 0.003 ㎖의 주석(II) 2-에틸헥사노에이트를 첨가하고, 60℃에서 16 시간 동안 반응시켰다. 반응을 포화 중탄산나트륨으로 1회 켄칭시켰다. 수성층을 3회 20 ㎖ EtAc로 세정하였다. 유기층을 합하고, 1회 1 M HCl, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 반응 혼합물을 헥산 중의 0 내지 25% 에틸 아세테이트로 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 수율 3.172 g(0.00415 mol, 55.2%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.36-7.15 (m 30H), 6.10-6.07 (m, 1H), 5.55-5.50 (m, 1H), 4.34-4.08 (m, 2H), 3.53-3.32 (m, 2H), 1.91 (s, 3H) ; LC/MS [M]+Na 786.2.
실시예
Figure pct00159
절차: 100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 에틸 아세테이트 중의 티오포스페이트 트리이소시아네이트 27% 용액(11.110 g의 용액)(3 g의 티오포스페이트, 0.006446 mol)에 이어서 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(1.789 g, 0.00648 mol)에 이어서 Sn(II) 2-에틸 헥사노에이트(0.003 g, 0.002 ㎖, 0.00000645 mol)를 첨가한 후, 용액을 2 시간 동안 60℃에서 교반하였다. 2 시간 후, 제2의 당량의 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(1.789 g, 0.00648 mol)을 추가적인 2 시간 동안 60℃에서 반응시켰다. 그 후, 2-히드록시에틸 아크릴레이트(0.749 g, 0.740 ㎖, 0.00645 mol)을 반응에 첨가한 후, 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 16 시간 후, 반응을 실온으로 냉각되도록 하였다. 반응을 100 ㎖ 에틸 아세테이트로 희석하고, 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 탈이온수로 1회, 포화 NaCl 용액으로 1회 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시켰다. 건조된 용액을 세정하고, 습식 패킹된 규조토 상에서 여과하였다. 추가로 정제를 실시하지 않았다. 수율(6.116 g, 0.00539 mol, 84%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.42-7.19 (m, 32H), 6.41-5.91 (m, 3H), 5.31-5.06 (m, 2H), 4.46 (s, 4H), 3.36-3.28 (m, 8H).
실시예
Figure pct00160
절차: 100 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 에틸 아세테이트 중의 티오포스페이트 트리이소시아네이트 27% 용액(9.020 g의 용액)(2.435 g의 티오포스페이트, 0.00523 mol)에 이어서 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(1.45 g, 0.00523 mol)에 이어서 Sn(II) 2-에틸 헥사노에이트(0.002 g, 0.002 ㎖, 0.00000523 mol)를 첨가한 후, 용액을 2 시간 동안 60℃에서 교반하였다. 2-히드록시에틸 아크릴레이트(1.215 g, 1.202 ㎖, 0.00105 mol)를 반응에 첨가한 후, 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 16 시간 후, 반응을 실온으로 냉각되도록 하였다. 반응을 100 ㎖ 에틸 아세테이트로 희석하고, 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 탈이온수로 1회, 포화 NaCl 용액으로 1회 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시켰다. 건조된 용액을 세정하고, 습식 패킹된 규조토 상에서 여과하였다. 추가로 정제를 실시하지 않았다. 수율(3.723 g, 0.00382 mol, 73%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.45-7.08 (m, 22H), 6.73 (m, 1H), 6.61-6.17 (m, 4H), 5.97-5.77 (m, 2H), 5.18-5.04 (m, 1H), 4.41 (s, 8H), 3.34-3.27 (m, 4H).
실시예
Figure pct00161
절차: 250 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 에틸 아세테이트 중의 티오포스페이트 트리이소시아네이트 27% 용액(37.037 g의 용액)(10 g의 티오포스페이트, 0.0215 mol)에 이어서 1,3-비스(페닐티오)프로판-2-올(6.236 g, 0.0226 mol)에 이어서 Sn(II) 2-에틸 헥사노에이트(0.008 g, 0.007 ㎖, 0.0000215 mol)를 첨가한 후, 용액을 3 시간 동안 60℃에서 교반하였다. 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(5.731 g, 1.202 ㎖, 0.00105 mol)를 반응에 첨가한 후, 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다. 16 시간 후, 반응을 실온으로 냉각되게 하였다. 반응을 100 ㎖ 에틸 아세테이트로 희석하고, 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 탈이온수로 1회, 포화 NaCl 용액으로 1회 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시켰다. 건조된 용액을 세정하고, 습식 패킹된 규조토 상에서 여과하였다. 추가로 정제를 실시하지 않았다. 수율(16.164 g, 0.0161 mol, 75%); 1H NMR (80 MHz, CDCl3) 7.45-7.08 (m, 22H), 6.81 (m, 2H), 6.15 (s, 2H), 5.62-5.58 (m, 2H), 5.19-5.08 (m, 1H), 4.40 (s, 8H), 3.34-3.26 (m, 4H), 1.95 (s, 6H); LC/MS M+Na 1024.2.
실시예 : 3,3',3"- ((메탄트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(1-((4-클로로페닐) 티오)프로판-2-올)
트리스(4-(옥시란-2-일메톡시)페닐)메탄, 1.754 그램을 4-클로로벤젠티올, 2.755 그램 및 트리에틸아민 1.850 밀리리터와 합하고, 50 밀리리터의 에틸 아세테이트 중에 용해시키고, 60℃로 16 시간 동안 가열하였다. 모든 에폭시드 출발 재료가 소비되는 것은 아니므로, 2 당량의 4-클로로벤젠티올 및 트리에틸 아민 둘다를 첨가하고, 추가적인 24 시간 동안 반응시켰다. 미정제 반응 혼합물을 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 물로 1회, 포화 염화나트륨 용액으로 1회 세정한 후, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 감압 하에서 농축시켰다. 정제는 헥산 중의 0-50% 에틸 아세테이트의 구배로 실리카 컬럼 상에서 수행하였다. 수율 37%, LC/MS, 96% 순수한 [M]+H 893.0.
실시예 : ((((((메탄트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(3-((4-클로로페닐)티오)프로판-1,2-디일))트리스(옥시))트리스(카르보닐))트리스(아잔디일))트리스(에탄-2,1-디일)트리스(2-메틸아크릴레이트)
3,3',3"-((메탄트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(1-((4-클로로페닐)티오)프로판-2-올), 1.248 그램을 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트, 0.858 그램 및 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔, 0.001 밀리리터와 합하고, 15 밀리리터의 에틸 아세테이트 중에 용해시키고, 60℃로 16 시간 동안 가열하였다. 미정제 반응 혼합물을 1회 포화 중탄산나트륨 용액, 1회 물, 1회 포화 염화나트륨 용액으로 세정한 후, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 감압 하에서 농축시켰다. 정제를 헥산 중의 0-50% 에틸 아세테이트의 구배로 실리카 컬럼 상에서 수행하였다. 수율 60%, LC/MS, 99% 순수함 [M]+Na 1382.2, 굴절률, 1.598.
실시예 : 3,3',3"- ((에 탄-1,1,1- 트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시) )트리스(1-((4-클로로페닐)티오)프로판-2-올)
2,2',2"-(((에탄-1,1,1-트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(메틸렌))트리스(옥시란), 1.944 그램을 4-클로로벤젠티올, 2.962 그램 및 트리에틸아민, 2.072 밀리리터와 합하고, 30 밀리리터의 에틸 아세테이트 중에 용해시키고, 60℃로 16 시간 동안 가열하였다. 미정제 반응 혼합물을 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 물로 1회, 포화 염화나트륨 용액으로 1회 세정한 후, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 감압 하에서 농축시켰다. 정제를 헥산 중의 0-50% 에틸 아세테이트의 구배로 실리카 컬럼 상에서 수행하였다. 수율 82%, LC/MS, 97% 순수함 [M]+Na 931.0.
실시예 : ((((((에탄-1,1,1-트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(3-((4-클로로페닐)티오)프로판-1,2-디일))트리스(옥시))트리스(카르보닐))트리스(아잔디일))트리스(에탄-2,1-디일)트리스(2-메틸아크릴레이트)
3,3',3"-((에탄-1,1,1-트리일트리스(벤젠-4,1-디일))트리스(옥시))트리스(1-((4-클로로페닐)티오)프로판-2-올), 3.052 그램을 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트, 1.616 그램 및 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데크-7-엔, 0.002 밀리리터와 합하고, 20 밀리리터의 에틸 아세테이트 중에 용해시키고, 60℃로 16 시간 동안 가열하였다. 16 시간 후, 추가적인 1 ㎖의 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트를 첨가하여 반응이 완료되도록 하였다. 미정제 반응 혼합물을 포화 중탄산나트륨 용액으로 1회, 물로 1회, 포화 염화나트륨 용액으로 1회 세정한 후, 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 감압 하에서 농축시켰다. 정제를 헥산 중의 0-50% 에틸 아세테이트의 구배로 실리카 컬럼 상에서 수행하였다. 수율 57.3%, LC/MS, 99% 순수함 [M]+Na 1394.1, 굴절률, 1.594.
실시예 : ((((((프로판-2,2-디일비스(2,6-디브로모-4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(에탄-2,1-디일))비스(옥시))비스(카르보닐))비스(아잔디일))비스(에탄-2,1-디일)비스(2-메틸아크릴레이트)의 합성
2,2'-((프로판-2,2-디일비스(2,6-디브로모-4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(에탄-1-올)을 ㎖의 에틸 아세테이트 중에 용해시킨 후, 2.1 당량의 2-이소시아나토에틸 메타크릴레이트를 용액에 첨가하였다. 그 후, 용액을 60℃로 가열하고, 주석(II) 2-에틸헥사노에이트를 첨가하고, 반응을 60℃에서 16 시간 동안 교반하였다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 I의 화합물:

    상기 화학식 I에서,
    R은 각각의 독립적인 경우에서 수소이거나 또는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴알킬, 히드록시, 할로, 시아노, 트리플루오로메틸, 트리플루오로메톡시, 니트로, 트리메틸실라닐, 임의로 치환된 에폭시드, 임의로 치환된 글리시딜, 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트, -ORa, -SRa, -OC(O)-Ra, -N(Ra)2, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -C(O)SRa, -SC(O)Ra, -OC(O)ORa, -OC(O)N(Ra)2, -C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(O)ORa, -N(Ra)C(O)Ra, -N(Ra)C(O)N(Ra)2, -N(Ra)C(NRa)N(Ra)2, -N(Ra)S(O)tRa, -S(O)tRa, -S(O)tORa, -S(O)tN(Ra)2, -S(O)tN(Ra)C(O)Ra, -O(O)P(ORa)2 및 -O(S)P(ORa)2로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 치환기이며;
    t는 1 또는 2이며;
    Ra는 각각의 경우에서 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 시클로알킬, 임의로 치환된 헤테로시클로알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 아릴알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴 및 임의로 치환된 헤테로아릴알킬로부터 독립적으로 선택되며;
    여기서 화학식 I의 화합물이 적어도 하나의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 적어도 하나의 R 치환기를 포함한다.
  2. 제1항에 있어서, 하기 화학식 IIa 또는 화학식 IIb를 갖는 화합물:


    상기 화학식 IIa 및 화학식 IIb에서,
    R20은 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며;
    R21 및 R22는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴 또는 C(R23)3이며;
    R23은 각각의 독립적인 경우에서 임의로 치환된 아릴이다.
  3. 제1항에 있어서, 하기 화학식 III을 갖는 화합물:

    상기 화학식 III에서,
    R30은 알킬이며;
    R31 및 R32는 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이며;
    R33은 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 -SRa 치환기 중의 기이며;
    L은 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이다.
  4. 제1항에 있어서, 하기 화학식 IV를 갖는 화합물:

    상기 화학식 IV에서,
    은 CR43 또는 이며;
    각각의 R40, R41 및 R42는 독립적으로 1, 2, 3, 4 또는 5개의 독립적으로 선택된 치환기들 중의 기이며,
    여기서 치환기 중 하나 이상이 이며, 치환기 중 하나 이상이 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하며; 및/또는
    치환기 중 하나 이상이 을 포함하며;
    R43이 H 또는 알킬이며;
    R44가 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S-, (S)P(O-)3 및 그의 조합으로부터 선택된 연결 기이며;
    R45, R46 및 R48이 각각 독립적으로 임의로 치환된 아릴이며;
    R47은 적어도 하나의 중합성 또는 가교성 기를 포함하는 치환기이다.
  5. 제1항에 있어서, 하기 화학식 V를 갖는 화합물:

    상기 화학식 V에서,
    R50 및 R51은 각각 독립적으로 수소 및 알킬로부터 선택되며;
    R52, R54, R55 및 R57은 각각 독립적으로 할로이며;
    R53 및 R56은 각각 독립적으로 임의로 치환된 아크릴레이트, 임의로 치환된 메타크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 치환기이다.
  6. 제1항에 있어서, 치환기가 하기로부터 선택된 하나 이상의 연결기를 포함하고, 여기서 치환기는 -(CH2)-, -(CH2)2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, 1,4 이치환된 페닐, 이치환된 글리시딜, 삼치환된 글리시딜, -CH=CH-, -O-, -C(O)-, -C(O)O-, -OC(O)-, -NH-, -C(O)NH-, -NHC(O)-, -OC(O)NH-, -NHC(O)O-, -SC(O)NH-, -NHC(O)S- 및 (S)P(O-)3으로부터 선택된 하나 이상의 연결 기를 포함하는 화합물.
  7. 제1항에 있어서, 치환기가 적어도 아릴 기 Ar을 포함하며, Ar이 치환된 페닐, 치환된 나프틸, 치환된 안트라세닐, 치환된 페난트레닐, 치환된 페날레닐, 치환된 테트라세닐, 치환된 크리세닐, 치환된 트리페닐레닐 및 치환된 피레닐로부터 선택되는 화합물.
  8. 제1항에 있어서, 치환기가
    Figure pct00177

    Figure pct00178
    및
    Figure pct00179
    으로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 화합물.
  9. 제1항에 있어서, 치환기가
    Figure pct00180

    Figure pct00181
    및
    Figure pct00182
    로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 화합물.
  10. 제1항에 있어서, 화합물이 하기로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 화합물:
    Figure pct00183

    Figure pct00184

    Figure pct00185
    및
    Figure pct00186
    .
  11. 제1항에 있어서, 화합물이 하기로부터 선택된 하나 이상의 기를 포함하는 화합물:
    Figure pct00187
    및
    Figure pct00188
    .
  12. 제2항에 있어서, 화합물이 하기로부터 선택되는 화합물:
    Figure pct00189

    Figure pct00190
    및
    Figure pct00191
    .
  13. 제3항에 있어서, 화합물이 하기로부터 선택되는 화합물:
    Figure pct00192
    및
    Figure pct00193
    .
  14. 제4항에 있어서, 화합물이 하기로부터 선택되는 화합물:
    Figure pct00194

    Figure pct00195
    및
    Figure pct00196
    .
  15. 제5항에 있어서, 화합물이
    Figure pct00197
    인 화합물.
  16. 체적 브래그 격자를 라이팅하기 위한 기록 재료로서, 제1항의 화합물을 포함하는 제1의 중합체 전구체를 포함하는 수지 혼합물을 포함하며, 제1의 중합체 전구체가 부분 또는 완전 중합 또는 가교되는, 체적 브래그 격자를 라이팅하기 위한 기록 재료.
  17. 제16항의 기록 재료 상에서 기록되며, 1 이상의 Q 파라미터를 특징으로 하는 체적 브래그 격자:
    Figure pct00198

    상기 식에서, λ0은 기록 파장이며, d는 기록 재료의 두께이며, n0은 기록 재료의 굴절률이며, Λ는 격자 상수이다.
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