WO2013011893A1 - (メタ)アクリレート化合物、ラジカル重合性組成物、硬化物及びプラスチックレンズ - Google Patents

(メタ)アクリレート化合物、ラジカル重合性組成物、硬化物及びプラスチックレンズ Download PDF

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敦久 宮脇
直也 生島
ディッカー ユリゲン
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Dic株式会社
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Definitions

  • the cured product exhibits a high refractive index
  • a novel (meth) acrylate compound that can be suitably used for optical material applications, a radically polymerizable composition containing the compound, the cured product, and a plastic lens About.
  • a high refractive index material for a prism sheet for example, a composition of an acrylate having a biphenyl skeleton and an acrylate having a fluorene skeleton (see Patent Document 1) and an acrylate compound having a biphenyl skeleton (see Patent Document 2) are known. ing.
  • Patent Document 1 a composition of an acrylate having a biphenyl skeleton and an acrylate having a fluorene skeleton
  • Patent Document 2 an acrylate compound having a biphenyl skeleton
  • an object of the present invention is to provide a novel (meth) acrylate compound that can be suitably used for optical material applications, and a plastic lens obtained using the same, because the cured product exhibits a high refractive index. There is.
  • the present inventors have a fluorene skeleton in the molecular structure, and a compound having a structural moiety having a (meth) acryloyl group as a substituent on the fluorene skeleton,
  • the cured product was found to exhibit a very high refractive index, and the present invention was completed.
  • R 1 represents the following general formula (2)
  • R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and l is an integer of 1 to 5.
  • R 2 is a hydrogen atom or a structural moiety represented by the above general formula (2)
  • X is a methylene group, an oxygen atom, a sulfur atom, the following general formula (3-1)
  • n is an integer of 0 to 4.
  • Any one of the structural sites represented by ] It is related with the (meth) acrylate compound represented by these.
  • this invention relates to the radically polymerizable composition containing the said (meth) acrylate.
  • this invention relates to the hardened
  • the present invention relates to a plastic lens obtained by curing the radical polymerizable composition.
  • the cured product exhibits a high refractive index
  • a novel (meth) acrylate compound that can be suitably used for optical material applications, a radically polymerizable composition containing the compound, and the cured product thereof And a plastic lens can be provided.
  • the (meth) acrylate compound of the present invention has the following general formula (1)
  • R 1 represents the following general formula (2)
  • R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and l is an integer of 1 to 5.
  • R 2 is a hydrogen atom or a structural moiety represented by the above general formula (2).
  • l in the general formula (2) is 1.
  • X represents a methylene group, an oxygen atom, a sulfur atom, and the following general formula (3-1)
  • n is an integer of 0 to 4.
  • the (meth) acrylate compound of the present invention is a polymerizable compound having a high refractive index by having a structure in which two phenyl groups on biphenyl are cross-linked by an atom such as carbon, oxygen, sulfur, or a spiro structure.
  • X in the general formula (1) is any one of a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom
  • the general formula (1) specifically has the following structure.
  • l in the general formula (2) is preferably 1. Therefore, when X is a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom, The following structures are mentioned as a more preferable form of Formula (1).
  • a compound in which X is a methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom includes, for example, the following Step 1-1 and Step 1-2.
  • the compound obtained by the method which passes is mentioned.
  • Step 1-1 Using any one of fluorene, dibenzofuran, and dibenzothiophene as a starting material, this is reacted with formaldehyde and hydrogen halide or hydrohalic acid in the presence of an acid catalyst to obtain a halomethyl intermediate Process.
  • Step 1-2 The halomethyl intermediate obtained in Step 1-1 is reacted with an acrylic acid derivative or a methacrylic acid derivative corresponding to the structural moiety represented by the general formula (2) under alkaline conditions. A step of obtaining a (meth) acrylate compound.
  • Examples of the acid catalyst used in the step 1-1 include inorganic acids typified by hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids typified by p-toluenesulfonic acid and acetic acid.
  • the formaldehyde used in the step 1-1 may be in any form such as paraformaldehyde or formalin.
  • Examples of the hydrogen halide or hydrohalic acid used in Step 1-1 include hydrogen bromide, hydrogen chloride, hydrobromic acid, hydrochloric acid and the like.
  • halomethyl intermediate acrylic acid, potassium hydroxide in the presence of a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, toluene, benzene, cyclohexane
  • a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, toluene, benzene, cyclohexane
  • a solvent such as n-hexane and n-heptane.
  • Y and Z in the general formula (3-1) are sulfur atoms are preferable because the cured product has a higher refractive index.
  • m in the general formula (3-1) is preferably 2 because it becomes a compound having a more stable structure.
  • l in the general formula (2) is preferably 1 because the compound has a higher refractive index.
  • R 2 in the general formula (1) is a structural site represented by the general formula (2). Therefore, when X in the general formula (1) is a structural moiety represented by the general formula (3-1), a more preferable form of the general formula (1) includes the following structures: .
  • compounds in which X is a structural moiety represented by the general formula (3-1) include, for example, the following steps 2-1 to 2 And compounds obtained by the method through -3.
  • Step 2-1 A step of reacting fluorenone as a starting material with formaldehyde and hydrogen halide or hydrohalic acid in the presence of an acid catalyst to obtain a halomethyl intermediate.
  • Step 2-2 A step of reacting the halomethyl intermediate obtained in Step 2-1 with a Grignard reagent or dithiol to form a structural site corresponding to the general formula (3-1).
  • Step 2-3 The intermediate obtained in Step 2-2 is reacted with an acrylic acid derivative or a methacrylic acid derivative corresponding to the structural site represented by the general formula (2) under alkaline conditions. The step of obtaining a (meth) acrylate compound.
  • Examples of the acid catalyst used in Step 2-1 include inorganic acids typified by hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids typified by p-toluenesulfonic acid and acetic acid.
  • the formaldehyde used in the step 2-1 may be in any form such as paraformaldehyde or formalin.
  • Examples of the hydrogen halide or hydrohalic acid used in Step 1-1 include hydrogen bromide, hydrogen chloride, hydrobromic acid, hydrochloric acid and the like.
  • the dithiol used in the step 2-2 is selected from 1,2-ethanedithiol, 1,3-propanedithiol, and 1,4-butanedithiol according to the value of m in the general formula (3-1). Is.
  • the step 2-3 includes, for example, an intermediate, acrylic acid, potassium hydroxide in the presence of a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, etc., toluene, benzene, cyclohexane, n
  • a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, etc., toluene, benzene, cyclohexane, n
  • a solvent such as hexane and n-heptane.
  • m in the general formula (3-1) is preferably 0 because the compound has a more stable structure.
  • l in the general formula (2) is preferably 1 because the compound has a higher refractive index.
  • R 2 in the general formula (1) is a structural site represented by the general formula (2). Therefore, when X in the general formula (1) is a structural moiety represented by the general formula (3-2), a more preferable form of the general formula (1) includes the following structures. .
  • compounds in which X is a structural moiety represented by the general formula (3-2) include, for example, the following steps 3-1 to 3 And compounds obtained by the method through -3.
  • Step 3-1 A step of reacting fluorenone as a starting material with formaldehyde and hydrogen halide or hydrohalic acid in the presence of an acid catalyst to obtain a halomethyl intermediate.
  • Step 3-2 A step of reacting the halomethyl intermediate obtained in Step 2-1 with a Grignard reagent to form a structural site corresponding to the general formula (3-2).
  • Step 3-3 The intermediate obtained in Step 3-2 is reacted with an acrylic acid derivative or a methacrylic acid derivative corresponding to the structural moiety represented by the general formula (2) under alkaline conditions. The step of obtaining a (meth) acrylate compound.
  • Examples of the acid catalyst used in Step 3-1 include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as p-toluenesulfonic acid and acetic acid.
  • the formaldehyde used in the step 3-1 may be in any form such as paraformaldehyde or formalin.
  • Examples of the hydrogen halide or hydrohalic acid used in Step 1-1 include hydrogen bromide, hydrogen chloride, hydrobromic acid, hydrochloric acid and the like.
  • an intermediate acrylic acid, potassium hydroxide in the presence of a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, etc., toluene, benzene, cyclohexane, n
  • a polymerization inhibitor such as p-methoxyphenol, hydroquinone, phenothiazine, etc., toluene, benzene, cyclohexane, n
  • a solvent such as hexane and n-heptane.
  • X in the general formula (1) is represented by a sulfur atom or the general formula (3-2). Those that are structural sites are preferred.
  • 4-acryloxymethyl-2-diphenylene sulfide which is a compound represented by the following structural formula, is particularly preferable because it is a compound having a lower viscosity.
  • the radical polymerizable composition of the present invention has the following general formula (1)
  • R 1 represents the following general formula (2)
  • R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, and l is an integer of 1 to 5.
  • R 2 is a hydrogen atom or a structural moiety represented by the above general formula (2)
  • X is a methylene group, an oxygen atom, a sulfur atom, the following general formula (3-1)
  • n is an integer of 0 to 4.
  • Any one of the structural sites represented by ] The (meth) acrylate compound represented by these and a polymerization initiator are essential components.
  • the polymerization initiator used in the present invention may be either a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator.
  • photopolymerization initiator examples include 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • photopolymerization initiators include, for example, Irgacure 651, Irgacure 184, Irgacure 819, Irgacure 907, Irgacure 1870, Irgacure 500, Irgacure 369, Irgacure 1173, Irgacure 2959, Irgacure 4265, Irgacure 4263, Darocur OPO E Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.).
  • a cationic photopolymerization initiator such as Irgacure 250 can also be used.
  • a photosensitizer may be used in addition to the photopolymerization initiator.
  • the photosensitizer include n-butylamine, triethylamine, tri-n-butylphosphine, Michler's ketone and thioxanthone.
  • one or more auxiliary agents such as an azide compound, a thiourea compound, and a mercapto compound may be used in combination.
  • thermal polymerization initiator examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis- (4-methoxy-2). , 4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxypivalate, 1,1′-bis- (t-butylperoxy) cyclohexane, t-amylperoxy-2-ethylhexano And organic peroxides such as t-hexylperoxy-2-ethylhexanoate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the radical polymerizable composition of the present invention may contain other copolymerizable reactive monomers and reactive oligomers in addition to the (meth) acrylate compound and polymerization initiator of the present invention.
  • reactive monomers examples include acrylate monomers and vinyl monomers.
  • acrylate monomer examples include monofunctional acrylate, bifunctional acrylate, trifunctional or higher polyfunctional acrylate, and the like.
  • Examples of the monofunctional acrylate include acryloylmorpholine, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-phenoxydiethyleneglycol (meth) acrylate, nonylphenoxyethyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy-3 -Phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenyloxypropyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, Stearyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) Acry
  • bifunctional acrylate examples include 1,3-butanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and 1,9-nonane.
  • Examples of the trifunctional or higher polyfunctional acrylate include PO-modified glycerin tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane EO-modified tri (meth) acrylate, and trimethylolpropane PO-modified tri (meth).
  • Examples thereof include acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and dipentaerythritol pentaacrylate.
  • vinyl monomer examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, chlorostyrene, vinylphenol, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactone, N-vinylcarbazole, vinylnaphthalene, and divinylbenzene.
  • the reactive oligomer examples include an epoxy (meth) acrylate oligomer that is a reaction product of an epoxy resin and (meth) acrylic acid, such as bisphenol A-epichlorohydrin type / acrylic acid oligomer, phenol novolak-epichlorohydrin type / acrylic acid.
  • examples include oligomers and alicyclic / acrylic acid oligomers.
  • reactive oligomers include (meth) acrylates such as urethane (meth) acrylate, which is a reaction product of polyol, organic polyisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, Examples include melamine (meth) acrylate and silicon (meth) acrylate.
  • urethane (meth) acrylate which is a reaction product of polyol, organic polyisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, Examples include melamine (meth) acrylate and silicon (meth) acrylate.
  • the radically polymerizable composition in the present invention may contain an organic solvent for the purpose of adjusting the viscosity of the composition.
  • the blending amount may be a range that does not impair the effects of the invention, and is 0.01 when the total of the (meth) acrylate compound of the present invention, the reactive monomer and the reactive oligomer is 100 parts by mass.
  • the range is preferably from 500 parts by mass to 500 parts by mass.
  • Organic solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethoxyacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N -Methylcaprolactam, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane, bis [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] ether, 1,3 -Dioxane, 1,4-dioxane, pyridine, picoline, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, tetramethyl urea, hexamethyl phosphoramide, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, phenol, o-cresol , M-cresol,
  • the radically polymerizable composition of the present invention comprises a surfactant, a leveling agent, a release agent, an antifoaming agent, a light stabilizer (such as a hindered amine), an ultraviolet absorber, an antioxidant, a polymerization inhibitor, Various additives such as antistatic agents, colorants (for example, dyes and pigments), antibacterial agents, silane coupling agents, inorganic fillers, and organic fillers may be used in combination.
  • the commercially available surfactant can be used as it is.
  • SH28PA, SF8428, DC57, DC190, BY16-004 manufactured by Toray Dow Corning
  • Paintad 19, 54 manufactured by Toray Dow Corning, dimethylpolysiloxane polyoxyalkylene copolymer
  • BYK UV3500 UV3510, UV3530, Disperbyk-180 (by Big Chemie)
  • Silaplane FM-4411, FM-4421, FM-4425, FM-7711, FM-7721, FM-7725, FM-0411, FM-0421, FM- 0425, FM-DA11, FM-DA21, FM-DA26, FM0711, FM0721, FM-0725, TM-0701, TM-0701T manufactured by Chisso
  • VPS-1001 manufactured by Wako Pure Chemical Industries
  • Tego Rad 23 Manufactured by Tego Chemie
  • the blending amount of the polymerization initiator, photosensitizer and various additives may be such that it does not impair the effects of the invention, the (meth) acrylate compound of the present invention, the reaction
  • the total of the reactive monomer and the reactive oligomer is 100 parts by mass, it is preferably used in the range of 0.01 to 50 parts by mass.
  • the cured product obtained by curing the radically polymerizable composition of the present invention has a very high refractive index, it is used for liquid crystal display panels such as liquid crystal televisions, notebook computers, car navigation systems, mobile phones, and portable game machines. It can be suitably used for forming a light collecting film (prism sheet) for the purpose of improving luminance. Further, it can be suitably used for plastic lens applications such as Fresnel lenses, lenticular lenses, lens arrays, micro lenses, grating lenses, spectacle lenses, contact lenses, artificial lens lenses, ophthalmic lenses, and camera lenses. It can also be suitably used for optical disk coating materials, optical fiber coating materials, holograms, stereolithography, light guide plates, optical semiconductors, optical component adhesives, optical circuits, solar cell members, lighting device members, and the like. .
  • liquid crystal display panels such as liquid crystal televisions, notebook computers, car navigation systems, mobile phones, and portable game machines. It can be suitably used for forming a light collecting film (prism sheet) for the purpose
  • the refractive index of the (meth) acrylate compound was measured using an Abbe refractometer (“NAR-3T” manufactured by Atago Co., Ltd.). The refractive index was measured near the melting point for the liquid at 25 ° C. at 25 ° C. and the solid at 25 ° C.
  • NMR of hydrogen atoms was measured using NMR “GSX270” manufactured by JEOL Ltd. under the conditions of 300 MHz and deuterated chloroform solvent.
  • mass spectrometry using a gas chromatograph is performed using a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS) (“GCMS-QP2010” manufactured by Shimadzu Corporation, column: “ZebronZB-5” manufactured by Shimadzu Corporation).
  • GC-MS gas chromatograph mass spectrometer
  • the measurement was performed under the conditions of carrier gas, flow rate 1.47 mL / min, column oven 50 degrees, vaporization chamber 300 degrees, and temperature elevation 50 degrees to 300 degrees (25 degrees / min).
  • gas chromatogram (GC) analysis was performed using a gas chromatograph (“6850 Series” manufactured by Agilent, column: “Agilent DB-1” manufactured by Agilent), He carrier gas, flow rate of 1 mL / min, injection The measurement was performed under the conditions of a temperature of 300 degrees, a detection temperature of 300 degrees, and a temperature increase of 50 to 325 degrees (25 degrees / min).
  • Example 1 Synthesis of 4,4′-Diacryloxymethyl-2-diphenylene oxide
  • the synthesis was performed in the same manner except that 15.7 parts of the intermediate reactant 1 was changed to 11.8 parts of the intermediate reactant 2.
  • the solid extracted with dichloromethane was recrystallized from ethanol to obtain 4,4′-diaacryloxymethyl-2-diphenylene oxide as a solid (yield: 5.2 parts, yield: 35%).
  • Example 2 Synthesis of intermediate (4,4′-dichloromethyl-2-diphenylene sulfide)
  • the reaction was carried out in the same manner except that 18.4 parts of dibenzofuran was changed to 20.2 parts of dibenzothiophene to obtain a reaction product. It was.
  • the reaction product was extracted with dichloromethane, and the obtained solid was recrystallized with dichloromethane to obtain an intermediate reaction product 3 (yield: 8.0 parts, yield: 26%).
  • Example 1 Synthesis of 4,4′-Diacryloxymethyl-2-diphenylene sulfide
  • the reaction was carried out in the same manner except that 15.7 parts of the intermediate reactant 1 was changed to 8.0 parts of the intermediate reactant 3.
  • the reaction product was purified on a silica gel column using dichloromethane and ethyl acetate as eluents to obtain 4,4′-diacryloxymethyl-2-diphenylene sulfide as a liquid (yield: 1.3 parts, yield). : 13%).
  • Example 3 Synthesis of 4-acryloxymethyl-2-diphenylene sulfide
  • the intermediate reactant 3 was changed to the intermediate reactant 4, 7.40 parts of potassium carbonate, 3.7 parts of acrylic acid, and 1.86 parts of acrylic acid.
  • a reaction product was obtained in the same manner except that the amount was 93 parts.
  • Example 2 Synthesis of 4,4′-Diacryloxymethyl-2-diphenylene-spiro [[1,3] dithiolane] methane
  • the intermediate reactant 1 obtained by 15.7 parts of the intermediate reactant 1 was obtained in the above step.
  • a reaction product was obtained by reacting in the same manner except that the amount was 19.7 parts.
  • the reaction product was extracted with dichloromethane and recrystallized using diethyl ether to obtain solid 4,4′-diaacryloxymethyl-2-diphenylene-spiro [[1,3] dithiolane] methane (yield). : 5.3 parts, yield: 28%).
  • compositions and preparation of cured products Compositions were obtained by blending 50 parts by mass of the acrylic acid derivatives obtained in Examples 1 to 6 and 246 parts by mass of cyclohexanone. 6 parts by mass of Irgacure 184 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) and 2 parts by mass of Disparon LF-1985 (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) are blended with this composition and applied to a PET substrate using a 76 ⁇ m applicator. A film with a substrate was obtained as a cured product by irradiating ultraviolet rays under a nitrogen atmosphere using a 500 mJ / cm 2 high pressure mercury lamp.
  • the film was peeled from the substrate, the film was sandwiched between Abbe refractometers, and the refractive index of the cured product was measured.
  • Table 1 shows the measured refractive index (nD, 25 ° C.) of the cured product.
  • Comparative Examples 3 to 4 Preparation of compositions and preparation of cured products In the compositions prepared in Examples 7 to 12, the compositions obtained in Comparative Examples 1 to 2 instead of (meth) acrylic acid derivatives were obtained. Comparative Examples 3 to 4 were carried out in the same manner except that the above compounds were used.
  • the refractive index of the obtained cured product is shown in Table 2.
  • dibenzofuran manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., refractive index 1.608, melting point 99.3 degrees
  • dibenzofuran is a compound having a relatively high refractive index of 1.608 alone, a cured product could not be obtained because it did not have an acryloyl group.
  • Table 2 The results are shown in Table 2.
  • novel (meth) acrylic acid derivative in the present invention has a high refractive index, it can be used favorably as an optical material, and can be suitably used for plastic lens applications such as a prism sheet. It can also be suitably used for coating materials, holograms, optical modeling, light guide plates, optical semiconductors, optical component adhesives, optical circuits, solar cell members, lighting device members, and the like.

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Abstract

その硬化物が高い屈折率を示すことから、光学材料用途に好適に用いることができる新規の(メタ)アクリレート化合物、及びこれを用いて得られるプラスチックレンズを提供すること。分子構造中にフルオレン骨格を有し、該フルオレン骨格上の置換基として(メタ)アクリロイル基を有する構造部位を有する化合物。

Description

(メタ)アクリレート化合物、ラジカル重合性組成物、硬化物及びプラスチックレンズ
 本発明はその硬化物が高い屈折率を示すことから、光学材料用途に好適に用いることができる新規の(メタ)アクリレート化合物、該化合物を含有するラジカル重合性組成物、その硬化物及びプラスチックレンズに関する。
 液晶ディスプレイの急速な需要拡大に伴い、薄型化、高鮮明化、省エネ化などのさらなる性能の向上が進められている。ディスプレイの表示をより鮮明なものとし、更に省エネ化を進める手段として、プリズムシートの屈折率を高め、集光力を向上させることにより、バックライトの光を効率的に利用して、より少ない光量で高い輝度を得る方法が検討されている。
 プリズムシート用の高屈折率材料は、例えば、ビフェニル骨格を有するアクリレートとフルオレン骨格を有するアクリレートとの組成物(特許文献1参照)や、ビフェニル骨格を有するアクリレート化合物(特許文献2参照)が知られている。しかしながら、液晶ディスプレイの高輝度化の要求は、昨今益々高まっており、より高屈折な光学材料の開発が求められている。
特開2009-132842号公報 特開2003-064025号公報
 従って、本発明の課題は、その硬化物が高い屈折率を示すことから、光学材料用途に好適に用いることができる新規の(メタ)アクリレート化合物、及びこれを用いて得られるプラスチックレンズを提供することにある。
 本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、分子構造中にフルオレン骨格を有し、該フルオレン骨格上の置換基として(メタ)アクリロイル基を有する構造部位を有する化合物は、その硬化物が非常に高い屈折率を示すことを見出し、本発明を完成させるに至った。
 即ち、本発明は、下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
[一般式(1)において、R1は下記一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
〔一般式(2)において、Rは水素原子又はメチル基であり、lは1~5のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位であり、Rは水素原子又は上記一般式(2)で表される構造部位であり、Xはメチレン基、酸素原子、硫黄原子、下記一般式(3-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
〔一般式(3-1)において、Y及びZはそれぞれ独立してメチレン基又は硫黄原子であり、mは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位、又は下記一般式(3-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
〔一般式(3-2)において、nは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位のいずれかである。]
で表される(メタ)アクリレート化合物に関する。
 更に、本発明は前記(メタ)アクリレートを含有するラジカル重合性組成物に関する。
 更に、本発明は前記ラジカル重合性組成物の硬化物に関する。
 更に、本発明は前記ラジカル重合性組成物を硬化させてなるプラスチックレンズに関する。
 本発明によれば、その硬化物が高い屈折率を示すことから、光学材料用途に好適に用いることができる新規の(メタ)アクリレート化合物、該化合物を含有するラジカル重合性組成物、その硬化物及びプラスチックレンズを提供することができる。
 本発明の(メタ)アクリレート化合物は、下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
で表される構造部位を有し、該一般式(1)において、Rは下記一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
〔一般式(2)において、Rは水素原子又はメチル基であり、lは1~5のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位であり、Rは水素原子又は上記一般式(2)で表される構造部位である。
 上記一般式(2)で表される構造部位は、具体的には、以下に列挙する構造式で表されるものが挙げられる。尚、下記構造式中の*は式(1)のベンゼン環への結合部位を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 これらの中でも、硬化物の屈折率がより高い化合物となることから、前記一般式(2)中のlが1であるものが好ましい。
 本発明の(メタ)アクリレート化合物を表す前記一般式(1)において、Xはメチレン基、酸素原子、硫黄原子、下記一般式(3-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
〔一般式(3-1)において、Y及びZはそれぞれ独立してメチレン基又は硫黄原子であり、mは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位、又は下記一般式(3-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
〔一般式(3-2)において、nは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位のいずれかである。
 本発明の(メタ)アクリレート化合物は、ビフェニル上の二つのフェニル基が炭素・酸素・硫黄などの原子またはスピロ構造で架橋された構造を有することにより、高屈折率な重合性化合物となる。
 前記一般式(1)におけるXがメチレン基、酸素原子又は硫黄原子のいずれかである場合、前記一般式(1)は、具体的には下記のような構造となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 前述の通り、より屈折率の高い化合物となることから、前記一般式(2)中のlは1であることが好ましく、したがって、Xがメチレン基、酸素原子又は硫黄原子である場合、前記一般式(1)のより好ましい形態は、以下のような構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 前記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート化合物のうち、Xがメチレン基、酸素原子又は硫黄原子のいずれかである化合物は、例えば、以下の工程1-1及び工程1-2を経る方法により得られる化合物が挙げられる。
 工程1-1:フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンのいずれかを出発原料として、これと、ホルムアルデヒドと、ハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸とを、酸触媒の存在下で反応させ、ハロメチル中間体を得る工程。
 工程1-2:工程1-1で得たハロメチル中間体と、前記一般式(2)で表される構造部位に対応するアクリル酸誘導体、又はメタクリル酸誘導体とをアルカリ性条件下で反応させ、目的とする(メタ)アクリレート化合物を得る工程。
 前記工程1-1で用いる酸触媒は、例えば、塩酸、硫酸、リン酸に代表される無機酸や、p-トルエンスルホン酸、酢酸に代表される有機酸が挙げられる。また、前記工程1-1で用いるホルムアルデヒドは、パラホルムアルデヒドやホルマリンなどいずれの形態のものでも良い。前記工程1-1で用いるハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸は、例えば、臭化水素、塩化水素、臭化水素酸、塩酸等が挙げられる。
 前記工程1-2は、より具体的には、例えば、ハロメチル中間体、アクリル酸、水酸化カリウムをp-メトキシフェノール、ハイドロキノン、フェノチアジン等の重合禁止剤の存在下に、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の溶剤を使用して行う方法が挙げられる。
 前記一般式(1)中のXが前記一般式(3-1)で表される構造部位である場合、前記一般式(1)は、具体的には下記のような構造となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 中でも、より硬化物の屈折率が高い化合物となることから、前記一般式(3-1)中のY及びZが共に硫黄原子であるものが好ましい。また、該一般式(3-1)中のmは、より安定な構造を有する化合物となることから、2であることが好ましい。前述の通り、より屈折率の高い化合物となることから、前記一般式(2)中のlは1であることが好ましい。更に、より硬化性に優れる化合物となることから、前記一般式(1)中のRは前記一般式(2)で表される構造部位であることが好ましい。したがって、前記一般式(1)中のXが前記一般式(3-1)で表される構造部位である場合、前記一般式(1)のより好ましい形態は、以下のような構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 前記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート化合物のうち、Xが前記一般式(3-1)で表される構造部位である化合物は、例えば、以下の工程2-1~工程2-3を経る方法により得られる化合物が挙げられる。
 工程2-1:フルオレノンを出発原料として、これと、ホルムアルデヒドと、ハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸とを、酸触媒の存在下で反応させ、ハロメチル中間体を得る工程。
 工程2-2:工程2-1で得たハロメチル中間体と、グリニャール試薬又はジチオールとを反応させ、前記一般式(3-1)に相当する構造部位を形成させる工程。
 工程2-3:工程2-2で得た中間体と、前記一般式(2)で表される構造部位に対応するアクリル酸誘導体、又はメタクリル酸誘導体とをアルカリ性条件下で反応させ、目的とする(メタ)アクリレート化合物を得る工程。
 前記工程2-1で用いる酸触媒は、例えば、塩酸、硫酸、リン酸に代表される無機酸や、p-トルエンスルホン酸、酢酸に代表される有機酸が挙げられる。また、前記工程2-1で用いるホルムアルデヒドは、パラホルムアルデヒドやホルマリンなどいずれの形態のものでも良い。前記工程1-1で用いるハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸は、例えば、臭化水素、塩化水素、臭化水素酸、塩酸等が挙げられる。
 前記工程2-2で用いるジチオールは、1,2-エタンジチオール、1,3-プロパンジチオール、1,4-ブタンジチオールから、前記一般式(3-1)中のmの値に応じて選択されるものである。
 前記工程2-3は、より具体的には、例えば、中間体、アクリル酸、水酸化カリウムをp-メトキシフェノール、ハイドロキノン、フェノチアジン等の重合禁止剤の存在下に、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の溶剤を使用して行う方法が挙げられる。
 前記一般式(1)中のXが前記一般式(3-2)で表される構造部位である場合、前記一般式(1)は、具体的には下記のような構造となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 中でも、より安定な構造を有する化合物となることから、該一般式(3-1)中のmは0であることが好ましい。また、前述の通り、より屈折率の高い化合物となることから、前記一般式(2)中のlは1であることが好ましい。更に、より硬化性に優れる化合物となることから、前記一般式(1)中のRは前記一般式(2)で表される構造部位であることが好ましい。したがって、前記一般式(1)中のXが前記一般式(3-2)で表される構造部位である場合、前記一般式(1)のより好ましい形態は、以下のような構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 前記一般式(1)で表される(メタ)アクリレート化合物のうち、Xが前記一般式(3-2)で表される構造部位である化合物は、例えば、以下の工程3-1~工程3-3を経る方法により得られる化合物が挙げられる。
 工程3-1:フルオレノンを出発原料として、これと、ホルムアルデヒドと、ハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸とを、酸触媒の存在下で反応させ、ハロメチル中間体を得る工程。
 工程3-2:工程2-1で得たハロメチル中間体と、グリニャール試薬とを反応させ、前記一般式(3-2)に相当する構造部位を形成させる工程。
 工程3-3:工程3-2で得た中間体と、前記一般式(2)で表される構造部位に対応するアクリル酸誘導体、又はメタクリル酸誘導体とをアルカリ性条件下で反応させ、目的とする(メタ)アクリレート化合物を得る工程。
 前記工程3-1で用いる酸触媒は、例えば、塩酸、硫酸、リン酸に代表される無機酸や、p-トルエンスルホン酸、酢酸に代表される有機酸が挙げられる。また、前記工程3-1で用いるホルムアルデヒドは、パラホルムアルデヒドやホルマリンなどいずれの形態のものでも良い。前記工程1-1で用いるハロゲン化水素又はハロゲン化水素酸は、例えば、臭化水素、塩化水素、臭化水素酸、塩酸等が挙げられる。
 前記工程3-3は、より具体的には、例えば、中間体、アクリル酸、水酸化カリウムをp-メトキシフェノール、ハイドロキノン、フェノチアジン等の重合禁止剤の存在下に、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の溶剤を使用して行う方法が挙げられる。
 以上に述べた本発明の(メタ)アクリレート化合物の中でも、特に屈折率の高い化合物となることから、前記一般式(1)におけるXが硫黄原子又は前記一般式(3-2)で表される構造部位であるものが好ましい。更に、より粘度の低い化合物であることから、下記構造式で表される化合物である4-アクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 本発明のラジカル重合性組成物は、下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
[一般式(1)において、R1は下記一般式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
〔一般式(2)において、Rは水素原子又はメチル基であり、lは1~5のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位であり、Rは水素原子又は上記一般式(2)で表される構造部位であり、Xはメチレン基、酸素原子、硫黄原子、下記一般式(3-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
〔一般式(3-1)において、Y及びZはそれぞれ独立してメチレン基又は硫黄原子であり、mは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位、又は下記一般式(3-2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
〔一般式(3-2)において、nは0~4のいずれかの整数である。〕
で表される構造部位のいずれかである。]
で表される(メタ)アクリレート化合物と、重合開始剤とを必須の成分とする。
 本発明で用いる重合開始剤は、光重合開始剤や熱重合開始剤のいずれでもよい。
 光重合開始剤は、例えば1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。
 市販の光重合開始剤は、例えば、イルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア819、イルガキュア907、イルガキュア1870、イルガキュア500、イルガキュア369、イルガキュア1173、イルガキュア2959、イルガキュア4265、イルガキュア4263、ダロキュアTPO、イルガキュアOXE01等(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)が挙げられる。また、イルガキュア250等のカチオン系光重合開始剤も使用することができる。
 本発明では、光重合開始剤に加えて、光増感剤を用いても良い。光増感剤は、例えば、n-ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン、ミヒラーケトン及びチオキサントンなどが挙げられる。更にアジド化合物、チオ尿素化合物、メルカプト化合物などの助剤を1種以上組み合わせて用いてもよい。
 熱重合開始剤は、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t-ブチルペルオキシピバレート、1,1’-ビス-(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、t-アミルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート等の有機過酸化物が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。
 本発明のラジカル重合性組成物は、本発明の(メタ)アクリレート化合物及び重合開始剤の他、その他の共重合可能な反応性単量体や反応性オリゴマーを含んでも良い。
反応性単量体としては、例えば、アクリレート単量体やビニル単量体が挙げられる。
 前記アクリレート系単量体は、例えば、単官能アクリレート、二官能アクリレート、三官能以上の多官能アクリレート等が挙げられる。
 前記単官能アクリレートは、例えば、アクリロイルモルホリン、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシジエチレングリオール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、isoオクチル(メタ)アクリレート、isoステアリル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート
4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンエトキシ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレンモノアクリレート、無水フタル酸-2-HEA付加物、無水テトラヒドロフタル酸-2-HPA付加物、無水ヘキサヒドロフタル酸-2-HPA付加物、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェニルチオエチル(メタ)アクリレート、o-フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o-フェニルフェニルオキシエチルオキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(ジブロモフェニル)オキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(2-ナフチロキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(2-ナフタレニルチオ)エチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 前記二官能性アクリレートは、例えば、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、PO変性テトラブロモビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ECH変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジ(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノールSジチオール(メタ)アクリレート、3-メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 前記三官能以上の多官能性アクリレートとしては、PO変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
 前記ビニル系単量体は、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルフェノール、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクトン、N-ビニルカルバゾール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼンが挙げられる。
 前記反応性オリゴマーは、例えば、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応物であるエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられ、ビスフェノールA-エピクロルヒドリン型/アクリル酸オリゴマー、フェノールノボラック-エピクロルヒドリン型/アクリル酸オリゴマー、脂環型/アクリル酸オリゴマーが挙げられる。
その他の反応性オリゴマーとしては、ポリオールと有機ポリイソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートの反応物であるウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、シリコン(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの反応性単量体及び反応性オリゴマーは、それぞれ単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良い。
 本発明におけるラジカル重合性組成物には、組成物の塗布作業性を改良するために、組成物の粘度を調製することを目的として有機溶剤を含有させてもよい。配合量は、発明の効果を損なわない範囲であればよく、本発明の(メタ)アクリレート化合物、前記反応性単量体及び前記反応性オリゴマーの合計を100質量部としたときに、0.01質量部から500質量部の範囲であることが好ましい。有機溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメトキシアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N-メチルカプロラクタム、1,2-ジメトキシエタン、ビス(2-メトキシエチル)エーテル、1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン、ビス〔2-(2-メトキシエトキシ)エチル〕エーテル、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、ピリジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、m-クレゾール酸、p-クロロフェノール、アニソール、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、t-ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-2-ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、2-エトキシエタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2-エトキシエチルアセテート、ブチルアセテート、イソアミルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルピロリドンなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
 本発明のラジカル重合性組成物は、前記成分以外に界面活性剤、レベリング剤、離型剤、消泡剤、光安定剤(例えばヒンダードアミンなど)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、重合禁止剤、帯電防止剤、着色剤(例えば染料、顔料など)、抗菌剤、シランカップリング剤、無機フィラー、有機フィラーなどの各種添加剤を併用してもよい。
 界面活性剤は、市販されているものをそのまま使用することができる。具体的には、例えば、SH28PA、SF8428、DC57、DC190、BY16-004(東レダウコーニング社製)、ペインタッド19、54(東レダウコーニング社製、ジメチルポリシロキサンポリオキシアルキレン共重合体)、BYK UV3500、UV3510、UV3530、Disperbyk-180(ビックケミー社製)、サイラプレーンFM-4411、FM-4421、FM-4425、FM-7711、FM-7721、FM-7725、FM-0411、FM-0421、FM-0425、FM-DA11、FM-DA21、FM-DA26、FM0711、FM0721、FM-0725、TM-0701、TM-0701T(チッソ社製)、VPS-1001(和光純薬製)、Tego Rad 2300、2200N(テゴ・ケミー社製)、メガファックF-114、F410、F411、F450、F493、F494、F443、F444、F445、F446、F470、F471、F472SF、F474、F475、R30、F477、F478、F479、F480SF、F482、F483、F484、F486、F487、F172D、F178K、F178RM、ESM-1、MCF350SF、BL20、R08、R61、R90(DIC社製)、ディスパロンLF-1980、LF-1982、LF-1983,LF-1984,LF-1985(楠本化成株式会社製)などが挙げられる。
 本発明のラジカル重合性組成物において、重合開始剤、光増感剤および各種添加剤の配合量は、発明の効果を損なわない程度であれば良く、本発明の(メタ)アクリレート化合物、前記反応性単量体及び前記反応性オリゴマーの合計を100質量部としたときに、それぞれ0.01~50質量部の範囲内で用いることが好ましい。
 本発明のラジカル重合性組成物を硬化させてなる硬化物は、非常に高い屈折率を有することから、液晶テレビ、ノートパソコン、カーナビゲーションシステム、携帯電話、携帯用ゲーム機などの液晶表示パネルの輝度向上を目的とした集光フィルム(プリズムシート)の成形に好適に使用できる。また、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、レンズアレイ、マイクロレンズ、グレーティングレンズ、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、人口水晶体レンズ、眼科用レンズ、カメラレンズなどプラスチックレンズ用途にも好適に使用できる。また、光ディスク用コーティング材、光ファイバー用コーティング材、ホログラム、光造形、導光板、光半導体、光部品用接着剤、光回路、太陽電池用部材、照明装置用部材などにも好適に使用可能である。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下断りのない場合、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を、「DMF」は「N,N-ジメチルホルムアミド」を、「MEHQ」は「p-メトキシフェノール」をそれぞれ示すものとする。
 本発明の実施例において、(メタ)アクリレート化合物の屈折率は、アッべ屈折率計(アタゴ社製「NAR-3T」)を用いて測定した。25℃で液体のものは25℃で、25℃で固体のものに関しては、融点付近で屈折率を測定した。
 本発明の実施例において、水素原子のNMRは、日本電子株式会社製のNMR「GSX270」を用い、300MHz、重クロロホルム溶媒の条件下で測定した。
 本発明の実施例にいて、ガスクロマトグラフによるマススペクトルは、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)(島津社製「GCMS-QP2010」、カラム:島津社製「ZebronZB-5」)を用い、Heキャリアガス、流量1.47mL/min、カラムオーブン50度、気化室300度、昇温50度から300度(25度/min)の条件下で測定した。
 本発明の実施例において、ガスクロマトグラム(GC)分析は、ガスクロマトグラフ(Agilent社製「6850Series」、カラム:Agilent社製「Agilent DB-1」)を用い、Heキャリアガス、流速1mL/min、注入温度300度、検出温度300度、昇温50度から325度(25度/min)の条件下で行った。
実施例 1 4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンメタンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
中間体(4,4’-ジブロモメチル-2-ジフェニレンメタン)の合成
撹拌機、温度計、冷却管、アルカリ性トラップ(水酸化ナトリウム水溶液)を具備した3つ口フラスコに25%臭化水素酢酸溶液39.0部、フルオレン10.3部、パラホルムアルデヒド部を添加後、70℃で2時間加熱撹拌した。室温まで除熱後、反応液を10%炭酸水素ナトリウム水溶液200部に注ぎ、沈殿物を回収した。クロロホルム120部を添加し、不溶部をろ別後、可溶部を10%炭酸水素ナトリウム水溶液で水層がアルカリ性になるまで中和洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを添加後、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ別後、有機層を濃縮し、4,4’-ジブロモメチル-2-ジフェニレンメタンを含有する中間反応物1を得た(収量:15.7部、収率:74%)。
4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンメタンの合成
撹拌機、温度計、冷却管、塩化カルシウム管を具備した3つ口フラスコに、上記で得られた中間反応物1を15.7部、ジメチルホルムアミド(DMF) 90.0部、炭酸カリウム7.40部およびヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)を全量に対して濃度が300 ppmになるように添加した。反応溶液を40℃に昇温後、アクリル酸3.86部を反応溶液に滴下した。滴下終了後、発泡状態に従い95℃まで昇温し、3時間加熱撹拌した。反応液を室温まで除熱後、ジクロロメタン165部を添加し、不溶部をろ別した。可溶部を水 360部で2回洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを添加し、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ別後、有機層を濃縮して粘性物を回収した。得られた粘性物をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムで精製後、液状の4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンメタンを得た(収量:2.4部、収率:17%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.82-7.75 (m, 2H of Ph), 7.48-7.31 (m, 4H of Ph), 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph), 4.12 (s, 2H of Ph-CH-Ph). 
GC-MS:[M+H]=335、屈折率(nD、25℃):1.596
実施例 2 4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンオキサイドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
中間体(4,4’-ジクロロメチル-2-ジフェニレンオキサイド)の合成
撹拌機、温度計、冷却管、アルカリ性トラップ(水酸化ナトリウム水溶液)を具備した3つ口フラスコにジベンゾフラン18.4部、パラホルムアルデヒド11.0部、酢酸13.0部、濃塩酸21.4部を添加し、85℃まで昇温後、85%リン酸水溶液14部を15分で滴下した。滴下終了後、60時間加熱撹拌した。反応液を室温まで除熱後、反応液にジクロロメタン80部を添加し、蒸留水、10%炭酸水素ナトリウム、蒸留水の順で水層が中性になるまで洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを添加後、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ別後、有機層を濃縮し、反応物を得た。該反応物をエタノールを溶媒として再結晶することにより、4,4’-ジクロロメチル-2-ジフェニレンオキサイドを含有する固形の中間反応物2を得た(収量:7.3部、収率25%)。
4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンオキサイドの合成
実施例1において、中間体反応物1 15.7部を、中間反応物2 11.8部にした以外は同様に合成した。ジクロロメタンにより抽出した固形物をエタノールから再結晶し、固形物として4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンオキサイドを得た(収量:5.2部、収率:35%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.82-7.75 (m, 2H of Ph), 7.30-7.06 (m, 4H of Ph), 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph). 
GC-MS:[M+H]=337、屈折率(nD):1.593、融点:82℃
実施例 3 4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
中間体(4,4’-ジクロロメチル-2-ジフェニレンスルフィド)の合成
実施例2において、ジベンゾフラン18.4部をジベンゾチオフェン20.2部にした以外は同様にして反応させ、反応物を得た。該反応物をジクロロメタンにより抽出し、得られた固形物をジクロロメタンを用いて再結晶させ、中間反応物3を得た(収量:8.0部、収率:26%)。
4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドの合成
実施例1において、中間反応物1 15.7部を中間反応物3 8.0部にした以外は同様に反応させ、反応物を得た。該反応物をジクロロメタン及び酢酸エチルを溶離液として、シリカゲルカラムで精製し、液体である4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドを得た(収量:1.3部、収率:13%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.98-7.82 (m, 2H of Ph), 7.79-7.06 (m, 4H of Ph), 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph). 
GC-MS:[M+H]=353、屈折率(nD):1.614、融点:110℃
実施例 4 4-アクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
中間体(4-クロロメチル-2-ジフェニレンスルフィド)の合成
実施例3において、パラホルムアルデヒドの仕込み量を5.5部にした以外は同様にして、反応物を得た。蒸留水での洗浄し、中間反応物4を得た。(収量:18.6部、収率:64%)。
4-アクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドの合成
実施例3において、中間反応物3を中間反応物4に、炭酸カリウム7.40部を3.7部、アクリル酸3.86部を1.93部にした以外は同様にして反応物を得た。該反応物をジクロロメタン/シクロヘキサン=1/5(vol/vol)を溶離液として、シリカゲルカラムで精製し、液体の4-アクリロキシメチル-2-ジフェニレンスルフィドを得た(収量:1.1部、収率:15%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 8.45-8.32 (m, 1H of Ph), 7.98-7.91 (m, 2H of Ph), 7.79-7.71 (m, 1H of Ph), 7.52-7.41 (m, 3H of Ph), 6.50-6.43 (q, 1H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 1H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 1H of CH=CH), 5.27 (s, 2H of CH-Ph). 
GC-MS:[M+H]=269、屈折率(nD、25℃):1.646
実施例 5 4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[[1,3]ジチオラン]メタンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
中間体5(2,7-ジブロモメチル-9-フルオレノン)の合成
撹拌機、温度計、冷却管、アルカリ性トラップ(水酸化ナトリウム水溶液)を具備した3つ口フラスコに9-フルオレノン45部、パラホルムアルデヒド30部、48%臭化水素酸155部、酢酸200部、85%リン酸195部を添加し、70℃まで昇温した。反応液の温度を85℃に維持しながら、臭化水素ガスを反応液に8時間バブリングをした。バブリング停止後、85℃で48時間加熱撹拌した。反応液を室温まで除熱後、析出物を回収し、蒸留水で洗浄した。析出物を1,4-ジオキサン250部で再結晶し、2,7-ジブロモメチル-9-フルオレノンを含有する中間反応体5を得た(収量:64.5部、収率:70%)。
なお、臭化水素は40℃で1,2,3,4,-テトラヒロドナフタレンにブロミンを滴下して合成した。
中間体6(4,4’-ジブロモメチル-2-ジフェニレン-スピロ[[1,3]ジチオラン]メタン)の合成
撹拌機、温度計、冷却管、塩化カルシウム管を具備した3つ口フラスコに、中間反応物5を3.6部、1,2-エタンジチオール1.0部、トリフルオロボラン-ジエチルエーテル0.036部、ジクロロメタン100部を添加し、室温で3時間撹拌した。反応液を蒸留水で洗浄後、有機層を濃縮して、4,4’-ジブロモメチル-2-ジフェニレン-スピロ[[1,3]ジチオラン]メタンを含有する中間反応物6を得た(収量:3.0部、収率:70%)。
4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[[1,3]ジチオラン]メタンの合成
実施例1において、中間体反応物1 15.7部を上記工程で得た中間反応物6 19.7部にした以外は同様に反応させ、反応物を得た。該反応物をジクロロメタンにより抽出し、さらにジエチルエーテルを用いることで再結晶させ、固形4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[[1,3]ジチオラン]メタンを得た(収量:5.3部、収率:28%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.80-7.76 (m, 2H of Ph), 7.48-7.31 (m, 4H of Ph), 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph), 2.81 (s, 4H of S-CH-S).
GC-MS:[M+H]=485、屈折率(nD):1.632、融点:115-116℃
実施例 6 4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[2-ジフェニレン]メタンの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
中間体7(2,7-ジブロモメチル-9-ヒドロキシ-9’-(o-ビフェニル)フルオレン)の合成
窒素雰囲気下で2-ブロモビフェニル2.6部、マグネシウム0.3部を脱水THF50部に添加し、グリニャール試薬を調製した。実施例5で合成した中間反応物5(2,7-ジブロモメチル-9-フルオレノン)4.7部をTHF100部に溶解後、上記グリニャール試薬に滴下した。66℃下で48時間加熱撹拌後、蒸留水100部を添加した。反応溶液にジクロロメタンを添加し、蒸留水で洗浄後、下層に硫酸マグネシウムを添加し、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ別後、濃縮した。生成物5.5gを酢酸100部に溶解後、100℃まで加熱撹拌した。臭化水素酸10部を反応液に滴下し、100℃で1時間加熱撹拌した。反応液を室温まで除熱後、蒸留水10部を添加し、2,7-ジブロモメチル-9-ヒドロキシ-9’-(o-ビフェニル)フルオレンを含有する中間反応物7を得た(収量:4.2部、収率:68%)。
4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[2-ジフェニレン]メタンの合成
実施例1において、中間体1 15.7部を上記工程で得た中間反応物7 22.4部にした以外は同様にして反応させ、反応物を得た。該反応物をジクロロメタンにより抽出し、得られた固形物をトルエンに溶解し、シリカゲルカラムで精製後、固体である4,4’-ジアクリロキシメチル-2-ジフェニレン-スピロ[2-ジフェニレン]メタンを得た(収量:5.6部、収率:26%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.80-7.75 (m, 4H of Ph), 7.48-7.42 (m, 2H of Ph), 7.35-7.31 (m, 4H of Ph), 7.19-7.16 (m, 4H of Ph), 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph).
GC-MS:[M+H]=425、屈折率(nD):1.625、融点:85-95℃
比較例 1 4,4’-ジアクリロキシメチル-ジフェニルの合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
実施例1において、中間体1 15.7部を4,4’-クロロメチルビフェニル11.2部にした以外は同様にして反応させ、反応物を得た。該反応物をジクロロメタンにより抽出、さらにエタノールで再結晶し、白色固形物を得た(収量:14.5部、収率:72%)。
H-NMR(CDCl,300MHz):δ 7.67-7.46 (m, 4H of Ph), 7.44-7.28 (m, 4H of Ph) , 6.50-6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23-6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88-5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH-Ph).
GC-MS:[M+H]=323、屈折率(nD):1.578、融点:61-62℃
比較例2 4,4’-ジアクリロキシエチルオキシル-ジフェニルの合成
特開2003-064025実施例1を参考に合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
実施例7~実施例12 組成物の調整及び硬化物の作製
実施例1~実施例6で得られたアクリル酸誘導体各50質量部とシクロヘキサノン246質量部を配合して組成物を得た。この組成物にイルガキュア184(チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)の6質量部とディスパロンLF-1985(楠本化成株式会社製)2質量部を配合し、76μmのアプリケーターを用いてPET基材状に塗布し、500mJ/cm2の高圧水銀灯を用いて、窒素雰囲気下、紫外線を照射することにより、硬化物として基板つきフィルムを得た。該フィルムを基板から剥離し、アッベ屈折率計にフィルムを挟み込んで、硬化物の屈折率を測定した。測定した硬化物の屈折率(nD、25℃)を表1に示す。
比較例3~比較例4 組成物の調整及び硬化物の作製
実施例7~実施例12で調整した組成物において、(メタ)アクリル酸誘導体のかわりに、比較例1から比較例2で得られた化合物を使用した以外は同様にして比較例3~比較例4を行った。得られた硬化物の屈折率を表2に示す。
比較例5 組成物の調整
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 実施例7~実施例12で調整した組成物において、(メタ)アクリル酸誘導体のかわりに、ジベンゾフラン(東京化成工業(株)製、屈折率1.608、融点99.3度)を用いた。ジベンゾフランは単独での屈折率が1.608と比較的高い化合物であるものの、アクリロイル基を有さない為に硬化物を得ることができなかった。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
本発明における新規(メタ)アクリル酸誘導体は、高屈折率であることから、光学材料として良好に利用可能であり、プリズムシートといったプラスチックレンズ用途に好適に使用可能であり、光ディスク用コーティング材、光ファイバー用コーティング材、ホログラム、光造形、導光板、光半導体、光部品用接着剤、光回路、太陽電池用部材、照明装置用部材などにも好適に使用可能である。

Claims (5)

  1. 下記一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [一般式(1)において、R1は下記一般式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    〔一般式(2)において、Rは水素原子又はメチル基であり、lは1~5のいずれかの整数である。〕
    で表される構造部位であり、Rは水素原子又は上記一般式(2)で表される構造部位であり、Xはメチレン基、酸素原子、硫黄原子、下記一般式(3-1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    〔一般式(3-1)において、Y及びZはそれぞれ独立してメチレン基又は硫黄原子であり、mは0~4のいずれかの整数である。〕
    で表される構造部位、又は下記一般式(3-2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    〔一般式(3-2)において、nは0~4のいずれかの整数である。〕
    で表される構造部位のいずれかである。]
    で表される(メタ)アクリレート化合物。
  2. 請求項1記載の(メタ)アクリレート化合物及び重合開始剤を必須の成分として含有するラジカル重合性組成物。
  3. 請求項1記載の(メタ)アクリレート化合物、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、及び重合開始剤を必須の成分として含有するラジカル重合性組成物。
  4. 請求項2又は3に記載のラジカル重合性組成物の硬化物。
  5. 請求項2又は3に記載のラジカル重合性組成物を硬化させてなるプラスチックレンズ。
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