用于获得高变亮速度的具有特殊取代基的光致变色的稠合萘并吡喃体系

摘要

本发明涉及具有特定取代基R的新型光致变色的、稠合的萘并吡喃体系，通过其可获得快速的变亮速度而不损害激发后的变暗深度，并且还涉及其在所有类型的塑料中的用途。

说明书

技术领域

本发明涉及具有特定取代基R

背景技术

很长一段时间以来，已知有各种类型的染料在用UVA光(尤其是太阳光)照射时会可逆地改变颜色。其根本原因是光能量导致这些染料分子转变为受激状态(“打开形式”)，当能量供应中断时，它们再次离开该状态，恢复到其初始状态(“关闭形式”)。在这些光致变色染料中有各种具有核心吡喃结构的体系，其在现有技术中已被描述为具有各种母体体系和取代基。

吡喃，特别是萘并吡喃及其衍生的较大的环体系，是目前应用最广泛的一类光致变色化合物。尽管第一项专利早在1966年就已提交(美国专利3,567,605)，但直到20世纪90年代，才能够开发出似乎适合用于眼镜镜片的化合物。一类合适的吡喃化合物是，例如，2,2-二芳基-2H-萘并[1,2-b]吡喃或3,3-二芳基-3H-萘并[2,1-b]吡喃，其在激发形式下具有从黄色到红色的不同变暗颜色(darkening color)。

从这些母体体系衍生，人们对稠合的萘并吡喃产生了极大的兴趣，其借助于大的环体系吸收更长的波长并产生紫色和蓝色变暗颜色。通常用于这些目的的是邻位具有额外桥连的苯环—在此处给出的本发明的化合物中，对于式(I)化合物，取代基R

在存在单原子桥的情况下，如在本发明的式(I)化合物的情况下，结果是与萘并吡喃稠合的五元环。在EP 0 792 468和EP 0 906 366中发现了碳桥原子(“茚并萘并吡喃”)的实例，在EP 0 946 536中也发现了氧桥原子的实例。

EP 0 912 908、EP 2 457 915、EP 2 471 794、EP 2 684 886、EP 2 788 340和EP2 872 517描述了包含至少一个另外的与核心茚并萘并吡喃结构稠合的环体系的化合物。

当存在双原子桥时，如在本发明式(II)化合物的情况下，结果是与萘并吡喃稠合的六元环。EP 1 119 560中描述了具有由两个碳原子组成的桥的化合物。最近的相关申请为EP 2 829 537和EP 3 010 924。

EP 1 097 156描述了具有由一个碳原子和一个氧原子组成的双原子桥的化合物，EP 2 178 883和EP 2 760 869也是如此。

EP 1 112 264中描述的体系包括具有相对较长聚烷氧基取代基的茚并萘并吡喃体系(没有进一步稠合)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种光致变色的染料，其特征在于非常快速的变亮速度，而不损害激发后的变暗深度。

该目的通过权利要求中所述的主题实现。

更具体地，提供通式(I)和(II)的光致变色的、稠合的萘并吡喃:

其中基团R

其中，基团R

或者，如果R

在每种情况下，基团R

或者两个相邻的基团R

或者，如上文已经定义的，R

基团R

或者两个相邻的基团R

或者两个相邻的基团R

或者基团R

或者基团R

本发明是基于以下令人惊讶的发现，即通过将特定取代基R

所述特定取代基R

本发明化合物的一个显著特征是，通过将特定取代基R

具体实施方式

本发明化合物的分子结构是基于对于式(I)化合物的核心茚并-萘并吡喃结构(具有取代基R

本发明的化合物根据图3由现有技术的母体染料体系合成，该母体染料体系具有替代R

为了测量光谱和光致变色性质，将等摩尔量的本发明化合物和现有技术化合物溶解在丙烯酸酯单体基质中，并在加入聚合引发剂后，借助于温度程序进行热聚合。

然后根据DIN EN ISO 8980-3确定由此产生的样本的光致变色的变暗和变亮行为(“动力学图”)。

图1显示了本发明通式(I)的化合物(更具体地，具有以下式(III)的化合物)与EP2 788 340中现有技术的相应化合物的动力学比较。

图2显示了本发明通式(II)的化合物(更具体地，具有以下式(IV)的化合物)与EP3 010 924中现有技术的相应化合物的动力学比较。

图1和图2所示化合物的具体分子结构列于表1中。本发明的化合物1和2在下表1中由式(III)描述，本发明的化合物3和4由式(IV)描述。

图1和图2说明性地显示了本发明的特定取代基R

表1：图1和图2所示化合物的分子结构

本发明的化合物1和3在取代基R

本发明的化合物2和4在取代基R

变亮速度的加速效应不仅可在上述链长度上观察到；少于10个单元的较短链同样显示该效应。

根据图3中的合成方案，本发明的化合物随后由此制备。两个类型的通式的方法相同—因此，在图3中，仅显示了具有两个芳基取代基的吡喃环(n指权利要求1中取代基R

当本发明的化合物用于所有种类的塑料时，可以通过添加剂进一步改善光致变色性能。优选的添加剂是由与取代基R

本发明的另一个主题涉及本发明的一种或多种光致变色的、稠合的萘并吡喃体系在所有种类的塑料中的用途，更具体地用于眼科目的，用于各种眼镜的光学镜片和眼镜片，例如矫正眼镜、驾驶员眼镜、滑雪眼镜、太阳眼镜、摩托车眼镜、防护头盔的面罩等，以及用于车辆和建筑行业的防晒目的，其形式为窗户、防护帘、罩、屋顶等。在用于所有种类塑料的情况下，各种助剂可与本发明的化合物一起使用。如上所述，优选的是线性聚乙二醇、线性聚丙二醇、由乙烯氧基和丙烯氧基单元交替构成的低聚物以及由乙烯氧基和丙烯氧基单元构成的嵌段共聚物。低聚物添加剂的端基，除羟基外，也可以是烷基或其他基团。