(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】クロメン化合物、およびフォトクロミック光学物品
(51)【国際特許分類】
C07D 311/78 20060101AFI20241113BHJP
G02B 1/04 20060101ALI20241113BHJP
G02C 7/10 20060101ALI20241113BHJP
C08F 220/30 20060101ALI20241113BHJP
C09K 9/02 20060101ALI20241113BHJP
【FI】
C07D311/78 CSP
G02B1/04
G02C7/10
C08F220/30
C09K9/02
(21)【出願番号】P 2021527624
(86)(22)【出願日】2020-06-08
(86)【国際出願番号】 JP2020022524
(87)【国際公開番号】W WO2020261961
(87)【国際公開日】2020-12-30
【審査請求日】2023-04-13
(31)【優先権主張番号】P 2019120178
(32)【優先日】2019-06-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003182
【氏名又は名称】株式会社トクヤマ
(74)【代理人】
【識別番号】100122471
【氏名又は名称】籾井 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100150212
【氏名又は名称】上野山 温子
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 真行
(72)【発明者】
【氏名】竹中 潤治
(72)【発明者】
【氏名】百田 潤二
【審査官】早乙女 智美
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2005/028465(WO,A1)
【文献】国際公開第2001/060811(WO,A1)
【文献】特表2008-537746(JP,A)
【文献】特表2002-524558(JP,A)
【文献】国際公開第2012/176918(WO,A1)
【文献】特表2008-536179(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第103172878(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第101503484(CN,A)
【文献】特許第7274577(JP,B2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07D 311/78
G02B 1/04
C08F 220/30
G02C 7/10
C09K 9/02
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で示されるクロメン化合物。
【化1】
式中、
R
1、およびR
2は、それぞれ独立に、ラジカル重合性基を有する基、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
aは0~5の整数であり、bは0~5の整数であり、ただし、a+b=1~10となり、
R
1、およびR
2の少なくとも1つはラジカル重合性基を有する基であり、
前記ラジカル重合性基を有する基が、下記式(2)
【化2】
(式中、
R
10は、炭素数が1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であり、
lは0~50の整数であり、lが2以上の場合、lで括られた単位の基は、互いに同一でも異なる基であってもよく、
PGは、ラジカル重合性基である。)で示される基であり、
前記式(1)の13位の炭素原子とスピロ結合する下記式(Z)
【化3】
で示される環Zは、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する炭素数が3~20である、置換基を有してもよい脂肪族環基、
該脂肪族環に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する原子数が3~20である、置換基を有してよい複素環基、又は
該複素環基に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基であり、
R
3は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基であり、
R
4は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基であり、
また、R
3、およびR
4は、一緒になって、下記式(3)
【化4】
[式中、
*は6位又は7位の炭素原子を指し、
X、およびYは、一方または両方が硫黄原子、メチレン基、酸素原子、または下記式
【化5】
(式中、
R
9は水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6アルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基である。)で示される基であり、
R
7およびR
8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
また、R
7およびR
8は、それらが結合する炭素原子と共に、脂肪族環を形成してもよく、
eは、1~3の整数である]で示されるような環を形成してもよく、
R
5は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
cは0~2の整数であり、cが2である場合には、R
5は、互いに同一でも異なる基であってもよく、
R
6は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
dは0~4の整数であり、dが2以上である場合には、R
6は、互いに同一でも異なる基であってもよい。
【請求項2】
前記式(Z)で示される環Zが、前記13位の炭素原子と共に該環を構成する炭素数が6~12である請求項1に記載のクロメン化合物。
【請求項3】
前記式(Z)で示される環Zが、下記式
【化6】
(式中、点線の結合手を有する炭素原子が13位の炭素原子である。)から選ばれる環基である請求項1に記載のクロメン化合物。
【請求項4】
前記ラジカル重合性基が1つである請求項1~3の何れか1項に記載のクロメン化合物。
【請求項5】
前記式(2)中、lが、0~3の整数である、請求項1~4の何れか1項に記載のクロメン化合物。
【請求項6】
請求項1~
5の何れか1項に記載のクロメン化合物と、それ以外の重合性単量体とを含有するフォトクロミック硬化性組成物。
【請求項7】
請求項1~
5の何れか1項に記載のクロメン化合物が重合してなるフォトクロミック光学物品。
【請求項8】
請求項
6に記載のフォトクロミック硬化性組成物が重合してなるフォトクロミック光学物品。
【請求項9】
請求項
6に記載のフォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子成型体を、少なくとも一部の構成部材として有するフォトクロミック光学物品。
【請求項10】
請求項
6に記載のフォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子膜を、光学基材の少なくとも一部を被覆する被覆層として有するフォトクロミック光学物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、重合性基を有する新規なクロメン化合物、および該クロメン化合物が重合して得られる新規なフォトクロミック光学物品に関する。
【背景技術】
【0002】
フォトクロミズムとは、ある化合物に太陽光あるいは水銀灯の光のような紫外線を含む光を照射すると速やかに色が変わり、光の照射をやめて暗所に置くと熱によって元の色に戻る可逆反応のことである。この性質を有するフォトクロミック化合物は、日光によって、誘発される可逆的な変色または暗色化が所望される用途、たとえばフォトクロミックメガネレンズやフォトクロミックコンタクトレンズの材料として使用されている。
【0003】
プラスチックメガネレンズに使用されるフォトクロミック化合物においては、一般的に以下の特性が求められている。
(1)紫外線を照射する前の可視光領域での着色度(以下、初期着色と言う。)が小さい。
(2)紫外線を照射し始めてから発色濃度が飽和に達するまでの速度が速い(以下、発色感度が高いとも言う。)。
(3)紫外線の照射を止めてから元の状態に戻るまでの速度(以下、退色速度と言う)が速い。
(4)この可逆作用の繰り返し耐久性がよい。及び
(5)使用されるホスト材料への分散性が高くなるように、硬化後にホスト材料となるモノマー組成物に高濃度に溶解する。
【0004】
また、コンタクトレンズにフォトクロミック特性を付与する場合には、前記特性に加えて、直接目と接するため、メガネレンズに使用するフォトクロミック化合物よりも、より高い性能が求められている。例えば、
(6)コンタクトレンズとした際にフォトクロミック化合物が溶出しない
という特性である。特に、コンタクトレンズを形成した際、フォトクロミック化合物の溶出に関しては、目の内部への溶出、拡散による眼への悪影響が問題になる。
【0005】
このような問題を解決する方法として、コンタクトレンズ材料モノマーと共重合が可能なモノマー構造(重合性基)を有するフォトクロミック化合物が開発されている。具体的には、下記式(X)、(Y)、(Z)で示される重合性基を有するクロメン化合物が開示されている(特許文献1、2、および3参照)。これらクロメン化合物は、重合性基を有するため、他のモノマーと共重合してポリマー鎖内に取り込まれるため、コンタクトレンズとした場合に溶出を少なくできる。
【化1】
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開WO2000/015629号パンフレット
【文献】国際公開WO2006/110219号パンフレット
【文献】国際公開WO2003/056390号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、前記従来の方法では以下の点で改善の余地があった。例えば、前記式(X)で示されるクロメン化合物の重合性基は、水酸基であり、他のモノマーが限定されること、および溶出が十分に抑制できないという点で改善の余地があった。
【0008】
また前記式(Z)で示されるクロメン化合物のように、13位に重合性基が置換した化合物は、溶出は抑えられるものの、繰り返し耐久性が低く、改善の余地があった。
【0009】
さらに、本発明者等の検討によると、前記式(Y)、および(Z)のクロメン化合物では、コンタクトレンズ用途に使用した場合、十分な特性を発揮できないことが分かった。すなわち、コンタクトレンズ用途にクロメン化合物を使用する場合、以下の効果が追加で必要となることが分かった。具体的には、以下の特性である。
(7)目の表面温度(33~38℃)付近での高い発色濃度が必要となる。
(8)トンネル内など暗所に移動した際に、退色まで数~数十秒以内の高速応答性が必要となる。
【0010】
ただし、以上の(6)、(7)、及び(8)の効果は、コンタクトレンズ用途に限られたものではない。すなわち、(6)のような効果が発揮されれば、メガネレンズにおいても、フォトクロミック化合物の溶出がなくなるため、目に対する悪影響をより一層抑制できる。また、(7)、(8)の効果が発揮されれば、夏場のような暑く、日差しの強い地域において、今まで以上に高性能であるフォトクロミックメガネレンズとして使用できる。加えて、高速応答が可能なものは、フォトクロミックメガネレンズとしての価値が向上するだけでなく、様々な用途で使用される可能性が高まる。
【0011】
したがって、本発明の目的は、他モノマーと共重合が可能となり、そして得られたポリマー(フォトクロミック光学物品)からフォトクロミック化合物(クロメン化合物)自体の溶出を抑制することができ、かつ、所望のフォトクロミック性を有するクロメン化合物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。そして、クロメン化合物は、インデノナフトピラン骨格に様々な置換基を結合することにより、それぞれの用途に応じたフォトクロミック特性を発揮できることを利用し、様々な置換基、および該置換基の結合の位置を検討した。その結果、置換基の種類、および置換位置の無数の組み合わせがある中、インデノナフトピラン骨格(正式には「インデノ(2,1-f)ナフト(1,2-b)ピラン構造」)の13位の炭素原子と結合する基を特定の環基とし、さらには、3位にラジカル重合性基を有する基を結合することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の本発明は、下記式(1)で示されるクロメン化合物。
【化2】
式中、
R
1、およびR
2は、それぞれ独立に、ラジカル重合性基を有する基、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
aは0~5の整数であり、bは0~5の整数であり、ただし、a+b=1~10となり、
R
1、およびR
2の少なくとも1つはラジカル重合性基を有する基であり、
前記ラジカル重合性基を有する基が、下記式(2)
【化3】
(式中、
R
10は、炭素数が1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であり、
lは0~50の整数であり、lが2以上の場合、lで括られた単位の基は、互いに同一でも異なる基であってもよく、
PGは、ラジカル重合性基である。)で示される基であり、
前記式(1)の13位の炭素原子とスピロ結合する下記式(Z)
【化4】
で示される環Zは、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する炭素数が3~20である、置換基を有してもよい脂肪族環基、
該脂肪族環に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する原子数が3~20である、置換基を有してよい複素環基、又は
該複素環基に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基であり、
R
3は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基であり、
R
4は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基であり、
また、R
3、およびR
4は、一緒になって、下記式(3)
【化5】
[式中、
*は6位又は7位の炭素原子を指し、
X、およびYは、一方または両方が硫黄原子、メチレン基、酸素原子、または下記式
【化6】
(式中、
R
9は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6アルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基である。)で示される基であり、
R
7およびR
8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
また、R
7およびR
8は、それらが結合する炭素原子と共に、脂肪族環を形成してもよく、
eは、1~3の整数である]で示されるような環を形成してもよく、
R
5は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
cは0~2の整数であり、cが2である場合には、R
5は、互いに同一でも異なる基であってもよく、
R
6は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基であり、
dは0~4の整数であり、dが2以上である場合には、R
6は、互いに同一でも異なる基であってもよい。
第二の本発明は、第一の本発明であるクロメン化合物と、それ以外の重合性単量体とを含有するフォトクロミック硬化性組成物である。
第三の本発明は、第一の本発明のクロメン化合物が重合してなるフォトクロミック光学物品である。
第四の本発明は、第二の本発明のフォトクロミック硬化性組成物が重合してなるフォトクロミック光学物品である。
第四の本発明おいては、該フォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子成型体を、少なくとも一部の構成部材として有するフォトクロミック光学物品であることが好ましい。また、該フォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子膜を、光学基材の少なくとも一部を被覆する被覆層として有するフォトクロミック光学物品であることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明のクロメン化合物は、特定の環Z(13位の炭素原子を含む環基)、および3位に置換したフェニル基に少なくとも1つのラジカル重合性基を有することにより、優れた効果を発揮する。特に、この構造をとることにより、他モノマーと共重合した際、重合度が高く、得られたポリマーにおいて、クロメン化合物自体の溶出を抑制できる。加えて、得られるポリマーは、特定の温度範囲(例えば、室温よりも高い33℃以上38℃以下)で高い発色濃度と速い退色速度を有する、フォトクロミック光学物品となる。
本発明のクロメン化合物は、特定の環Z、および特定の位置にラジカル重合性基を有するものであり、一方の基が本発明の要件を満足しない場合には、優れた特性を発揮できない。従来の化合物においては、これら2つの置換基を同時に満足する化合物は存在していない。
したがって、例えば、本発明のクロメン化合物をフォトクロミックコンタクトレンズに用いた場合には、フォトクロミック化合物(クロメン化合物)の溶出を抑えられ、また目の表面温度付近の温度でも、高い発色濃度、早い退色速度を有するフォトクロミックコンタクトレンズを製造することができる。
また、フォトクロミックメガネレンズとした場合には、高温地域での使用が可能となり、かつ高速応答にも対応できるため、付加価値の高いものとなる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明のクロメン化合物は、下記式(1)
【化7】
で示される、3,3-ジフェニルインデノナフトピラン構造を基本骨格(以下、単に「インデノナフトピラン骨格」とする場合もある)として有する。一般的に、インデノナフトピラン構造を有するクロメン化合物は、優れたフォトクロミック特性を示すことが知られている。以下、特定の置換基について順を追って説明する。
【0015】
<R1、及びR2>
R1、およびR2は、共に該インデノナフトピラン骨格の3位の炭素原子に結合するフェニル基に置換した置換基である。
【0016】
R1、およびR2は、それぞれ独立に、ラジカル重合性基を有する基、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基である。
【0017】
aは0~5の整数であり、bは0~5の整数であり、ただし、a+b=1~10となり、R1、およびR2の少なくとも1つはラジカル重合性基を有する基である。なお、当然のことであるが、R1、およびR2の少なくとも1つはラジカル重合性基であれば、R1が複数存在する場合には、互いに同一であっても異なる基であってもよい。また、R2も同様に、R2が複数存在する場合には、互いに同一であっても異なる基であってもよい。
【0018】
前記炭素数1~6の好適なアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等を挙げることができる。
【0019】
前記炭素数1~6のハロアルキル基としては、フッ素原子、塩素原子もしくは臭素原子で置換されたアルキル基が好ましい。好適なハロアルキル基の例としては、トリフルオロメチル基、テトラフルオロエチル基、クロロメチル基、2-クロロエチル基、ブロモメチル基等を挙げることができる。
【0020】
前記炭素数3~8のシクロアルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。
【0021】
前記炭素数1~6の好適なアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等を挙げることができる。
【0022】
前記アミノ基は、一級アミノ基(-NH2)に限定されるものではなく、1つまたは2つの水素原子が置換された2級または3級アミノ基であってもよい。かかるアミノ基が有する置換基としては、例えば炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数3~7のシクロアルキル基、炭素数6~14のアリール基、炭素数4~14のヘテロアリール基等が挙げられる。好適なアミノ基の例としては、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等を挙げることできる。
【0023】
前記複素環基は、例えばモルホリノ基、ピペリジノ基、ピロリジニル基、ピペラジノ基、N-メチルピペラジノ基の如き脂肪族複素環基およびインドリニル基の如き芳香族複素環基等を好ましいものとして挙げることができる。さらに、該複素環基は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基が挙げられる。置換基を有する好適な複素環基としては、例えば2,6-ジメチルモルホリノ基、2,6-ジメチルピペリジノ基および2,2,6,6-テトラメチルピペリジノ基等が挙げられる。
【0024】
前記ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができる。
【0025】
前記炭素数1~6のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n-ブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、t-ブチルチオ基等を挙げることができる。
【0026】
前記炭素数6~10のアリールチオ基としては、フェニルチオ基、1-ナフチルチオ基、2-ナフチルチオ基等を挙げることができる。
【0027】
前記アリールチオ基は、芳香族環の1~5個の水素原子、特に好ましくは1~4個の水素原子が、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数3~8のシクロアルキル基またはハロゲン原子で置換されていてもよい。なお、前記アリールチオ基の炭素数6~10には、置換基の炭素数は含まれないものとする。
【0028】
前記の中でも、R1、およびR2としては、優れたフォトクロミック特性を発揮するという観点から、ラジカル重合性基を有する基以外の基としては、前記アルキル基、前記アルコキシ基、前記アミノ基、前記置換アミノ基、前記複素環基、前記ハロゲン原子から選ばれる基であることが好ましい。特に好適なものを例示すると、メチル基、メトキシ基、ジメチルアミノ基、モルホリノ基、ピペリジノ基、フルオロ基等が挙げられる。
【0029】
特に好ましい基として、ラジカル重合性基を有する基以外のR1、およびR2の数は、好ましくは1つであるか、0となることが好ましい。つまり、ラジカル重合性基を有する基以外の基が、フェニル基に1置換しているか、全く置換していない状態であることが好ましい。フェニル基に1置換している場合には、パラ位に置換していることが好ましい。
【0030】
<R
1、及びR
2;ラジカル重合性基を有する基>
前記ラジカル重合性基を有する基としては、下記式(2)で示される基である。
【化8】
【0031】
前記式(2)中、R10は、炭素数が1~10の直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基である。炭素数1~5のアルキレン基であることが好ましい。炭素数1~5の好適なアルキレン基の例としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、sec-ブチレン基、tert-ブチレン基、ペンチレン基等を挙げることができる。
【0032】
lは、0~50の整数である。クロメン化合物自体の生産性、発揮される効果を考慮すると、lは、1~20の整数であることが好ましく、1~10の整数であることがより好ましく、1~5の整数であることがさらに好ましく、1~3の整数であることが特に好ましく、1であることが最も好ましい。特にクロメン化合物自体の加水分解性を抑制するためには、lは、1~5の整数であることが好ましく、1~3の整数であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。加水分解を抑制できることにより、フォトクロミックコンタクトレンズのような硬化体から、該クロメン化合物の分解物がブリードアウトすることを抑制できる。lは(-R10O-)の繰り返し単位を指すものである。lが2以上の場合、lで括られた単位の基((-R10O-)基)は、互いに同一であっても異なる基であってもよい。
【0033】
PGは、ラジカル重合性基であり、ビニル基、1-クロロビニル基、アリル基、スチリル基、(メタ)アクリル基、2-(メタクリルオキシ)エチルカルバミル基、2-(メタクリルオキシ)エトキシカルボニル基、クロチル基、などが挙げられる。中でも、クロメン化合物自体の生産性、および得られるフォトクロミック光学物品の性能を考慮すると、(メタ)アクリル基が最も好ましい。
【0034】
<R1、およびR2の数、および置換位置>
前記式(1)において、aはR1の数(置換数)を指し、bはR2の数(置換数)を指す。そして、aは0~5の整数であり、bは0~5の整数であり、ただし、a+b=1~10となり、R1、およびR2の少なくとも1つは前記ラジカル重合性基を有する基である。つまりR1、およびR2の少なくとも1つは前記ラジカル重合性基を有する基であれば、その他は、前記<R1、及びR2>で説明したラジカル重合性基を有する基以外の基であっても、水素原子であってもよい。
【0035】
その中でも、最も好ましい態様は、前記ラジカル重合性基を有する基が1つとなる場合である。ラジカル重合性基を有する基が2つ以上になると、フォトクロミック化合物の溶出は抑制できるものの、フォトクロミック化合物が架橋してしまい、フォトクロミック特性が低下する傾向にある。
【0036】
また、ラジカル重合性基を有する基が置換する位置は、3,3-ジフェニルインデノナフトピランのフェニル基のパラ位であることが好ましい。そのため、好ましい態様は、一方のフェニル基のパラ位に前記ラジカル重合性基を有する基が置換している場合である。この時、他方のフェニル基は、制限されるものではないが、やはり、パラ位に置換基が1つ存在するか、または置換基が存在しない(パラ位も水素原子となる)場合が好ましい。中でも、他方のフェニル基は、置換基が存在しないか、パラ位に、前記アルキル基、前記アルコキシ基、又は前記複素環基が置換することが好ましい。
【0037】
<環Z(基)>
該インデノナフトピラン骨格の13位の炭素原子とスピロ結合する下記式(Z)
【化9】
で示される環Z(13位の炭素原子とスピロ結合する環基)は、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する炭素数が3~20である、置換基を有してもよい脂肪族環基、
該脂肪族環に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基、
該13位の炭素原子と共に該環を構成する原子数が3~20である、置換基を有してよい複素環基、又は
該複素環基に置換基を有してもよい芳香族環若しくは芳香族複素環が縮環した縮合多環基である。なお、当然のことであるが、前記環基において示した炭素数、又は原子数は、環を構成する炭素、又は原子の数を示すものであり、置換基の炭素数、又は原子数を含むものではない。
【0038】
前記脂肪族環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環、シクロヘプタン環、ノルボルナン環、ビシクロノナン環、アダマンタン環が挙げられる。
【0039】
また、前記脂肪族環に芳香族環もしくは芳香族複素環が縮環した縮合多環としては、例えばフェナントレン環が挙げられる。
【0040】
前記複素環としては、例えばチオフェン環、フラン環、ピリジン環が挙げられる。
【0041】
また、前記複素環に、芳香族環もしくは芳香族複素環が縮環した縮合多環としては、例えば、フェニルフラン環、ビフェニルチオフェン環が挙げられる。
【0042】
前記脂肪族環、前記脂肪族環に芳香族環もしくは芳香族複素環が縮環した縮合多環、前記複素環、又は前記複素環に芳香族環もしくは芳香族複素環が縮環した縮合多環は、置換基を有してもよい。該環(縮合多環)に置換する置換基としては、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基及びハロゲン原子からなる群より選ばれる少なくとも1種類の置換基が挙げられる。なお、前記アルキル基、前記ハロアルキル基、前記シクロアルキル基、前記アルコキシ基、前記アミノ基、前記置換アミノ基、及び前記ハロゲン原子は、<R1、およびR2>で既に説明した基と同様の基が挙げられる。この環Zが有する置換基の中でも、本発明のクロメン化合物が特に優れた効果を発揮するものとしては、炭素数1~6のアルキル基、シクロアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基が特に好ましい。
【0043】
また、本発明のクロメン化合物は、それ自体が加水分解され難い化合物となる。例えば、エステル結合、又はアミド結合を介して重合性基を有する場合、これらの結合が加水分解され易くなる。このような状況において、本発明のクロメン化合物は、該加水分解を抑制できる。この理由は明らかではないが、本発明のクロメン化合物は、特定の環Zを有することに起因していると考えられる。つまり、ラジカル重合性基を有する基が同じ基である場合において、環Zを有さない化合物と、特定の環Zを有する本発明のクロメン化合物とを比較すると、本発明のクロメン化合物は、嵩高い化合物となる。その結果、本発明のクロメン化合物は、立体的な障害が生じて加水分解され易い部分が保護されるものと考えられる。特に、(メタ)アクリル基、2-(メタクリルオキシ)エチルカルバミル基、および2-(メタクリルオキシ)エトキシカルボニル基を有する場合に、この効果は顕著となる。加水分解を抑制できることにより、フォトクロミックコンタクトレンズのような硬化体から、該クロメン化合物の分解物がブリードアウトすることを抑制できる。
【0044】
前記の環Zの中でも、早い退色速度を有しつつ、目の表面温度付近で高い発色濃度を得るためには、環を構成する炭素数が5~16よりなる前記脂肪族炭化水素環基、これら脂肪族炭化水素環に炭素数1~6のアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基)が置換した環基、又は該脂肪族炭化水素環に炭素数3~8のシクロアルキル基が結合、または縮環した環基が好ましい。
【0045】
特に好適な環Zを具体的に例示すると、置換基を有さない非置換のシクロヘキサン環基、シクロヘプタン環基、シクロオクタン環基、シクロノナン環基、シクロデカン環基、シクロウンデカン環基、又はシクロドデカン基である。
【0046】
また、環Zは、シクロヘキサン環基であってもよいが、シクロヘキサン環基である場合は、好ましくは炭素数1~3のアルキル基、より好ましくは1~2のアルキル基が置換したシクロヘキサン環基であることが好ましい。さらに、該アルキル基が置換したシクロヘキサン基の場合、アルキル基の置換基数は、1~10が好ましく、より好ましくは2~6である。
【0047】
さらに早い退色速度を有しつつ、目の表面温度付近であっても高い発色濃度を有する効果が顕著になるためには、下記式
【化10】
で示される環Zとなることが好ましい。さらに、環Zが前記式で示される基である場合、環Zが嵩高いことに起因しいているものと考えられるが、クロメン化合物自体の加水分解をより一層抑制することができる。加水分解を抑制できることにより、フォトクロミックコンタクトレンズのような硬化体から、該クロメン化合物の分解物がブリードアウトすることを抑制できる。
なお、前記式中、点線の結合手を有する炭素原子が13位の炭素原子である。
【0048】
そして、前記環基の中でも、特に、目の表面温度付近で高い発色濃度を有する効果をより顕著に発揮するためには、前記13位の炭素原子と共に該環を構成する炭素数が6~15であることが好ましく、炭素数が7~12であることがさらに好ましい。
【0049】
好ましい環基の中でも、より高い発色濃度を有するクロメン化合物とする場合、又はより早い退色速度のクロメン化合物とする場合では、別々の該環基を採用することが好ましい。
【0050】
すなわち、より高い発色濃度とし、高温での使用であっても、より有益なクロメン化合物とするためには、下記式で示される環基を採用することが好ましい。
【化11】
【0051】
以上のような置換基を有さない、炭素数6~12のシクロアルカン環(13位の炭素原子を含む)を採用した場合には、高温での使用であっても、特に高い発色濃度を有するクロメン化合物となる。
【0052】
一方、より高速応答(早い退色速度)のクロメン化合物とするためには、下記式で示される環基を採用することが好ましい。
【化12】
【0053】
以上のような基を採用することにより、より高速応答可能なクロメン化合物とすることができる。
【0054】
<R3>
R3は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基である。
【0055】
前記基の中で炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数炭素数1~6のアルコキシ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基は、<R1、およびR2>で説明した基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0056】
前記炭素数2~7のアルキルカルボニル基としては、アセチル基、エチルカルボニル基が挙げられる。
【0057】
前記炭素数2~7のアルコキシカルボニル基としてはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基が挙げられる。
【0058】
前記炭素数7~11のアラルキル基としてはベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルメチル基等を挙げることができる。
【0059】
前記炭素数7~11のアラルコキシ基としては、ベンジロキシ基、ナフチルメトキシ基等を挙げることができる。
【0060】
前記炭素数6~12のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基等を挙げることができる。
【0061】
前記炭素数6~12のアリール基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等を挙げることができる。
【0062】
前記炭素数3~12のヘテロアリール基は、チエニル基、フリル基、ピロリニル基、ピリジル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾピロリニル基等を挙げることができる。
【0063】
前記炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基としては、メトキシメチルチオ基、メトキシエチルチオ基、メトキシn-プロピルチオ基、メトキシn-ブチルチオ基、エトキシエチルチオ基、n-プロポキシプロピルチオ基等を挙げることができる。
【0064】
前記炭素数1~6のハロアルキルチオ基としては、トリフルオロメチルチオ基、テトラフルオロエチルチオ基、クロロメチルチオ基、2-クロロエチルチオ基、ブロモメチルチオ基等を挙げることができる。
【0065】
前記炭素数3~8のシクロアルキルチオ基としては、シクロプロピルチオ基、シクロブチルチオ基、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等を挙げることができる。
【0066】
なお、前記アラルキル基、前記アラルコキシ基、前記アリールオキシ基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基は、非置換であってもよい。また、1~6個の水素原子、特に好ましくは1~4個の水素原子が、ヒドロキシル基、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子から選ばれる置換基で置換されていてもよい。なお、該置換基は<R1、およびR2>で説明した基と同様の基が挙げられる。前記アラルキル基、前記アラルコキシ基、前記アリールオキシ基、前記アリール基、および前記ヘテロアリール基で限定した炭素数は、置換基の炭素数を含むものではない。
【0067】
<特に好適なR3>
以上のような基の中でも、得られたフォトクロミック化合物の発色色調、発色濃度等を考慮すると、R3は、水素原子、前記アルキル基、前記アルコキシ基、前記アリール基、前記アリールチオ基が好ましい。
【0068】
<R4>
R4は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、チオール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基である。
【0069】
前記炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、又は炭素数3~8のシクロアルキルチオ基は、これら具体的な基は、前記<R1、およびR2>、又は前記<R3>で例示した具体的な基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0070】
また、R
3、およびR
4は、一緒になって、下記式(3)
【化13】
(式中、*は6位又は7位の炭素原子を指す。)基となることもできる。
【0071】
式中、X、およびYは、一方または両方が硫黄原子、メチレン基、酸素原子、または下記式
【化14】
で示される基である。
【0072】
前記式において、R9は、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6アルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3~12のヘテロアリール基である。これら具体的な基は、前記<R1、およびR2>、又は前記<R3>で例示した具体的な基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0073】
また、前記式(3)において、式中、R7およびR8は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基である。これら具体的な基は、前記<R1、およびR2>、又は前記<R3>で例示した具体的な基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0074】
また、R7およびR8は、それらが結合する炭素原子と共に、脂肪族環を形成してもよい。脂肪族環を具体的に例示すると、シクロペンチル環、シクロヘキシル環などが挙げられる。
【0075】
式中、eは1~3の整数である。
【0076】
<特に好適なR4>
以上のような基の中でも、得られたフォトクロミック化合物の発色色調、発色濃度等を考慮するとR4は、水素原子、前記アルキル基、前記アルコキシ基、前記複素環基、前記アリール基、前記アリールチオ基が好ましい。
【0077】
<R5>
R5は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、ヒドロキシカルボニル基、炭素数2~7のアルキルカルボニル基、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基である。
cは0~2の整数であり、cが2であるの場合には、R5は、互いに同一でも異なる基であってもよい。
【0078】
前記炭素数1~6のアルキル基、前記炭素数1~6のハロアルキル基、前記炭素数3~8のシクロアルキル基、前記炭素数1~6のアルコキシ基、前記アミノ基、前記複素環基、前記炭素数2~7のアルキルカルボニル基、前記炭素数2~7のアルコキシカルボニル基、前記ハロゲン原子、前記置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、前記置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、前記置換基を有してもよい炭素数6~12のアリール基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基は、これら具体的な基は、前記<R1、およびR2>、又は前記<R3>、および前記<R4>で例示した具体的な基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0079】
<特に好適なR5>
以上のような基の中でも、得られたフォトクロミック化合物の発色色調、発色濃度等を考慮すると、R5は、水素原子となるか、前記アルコキシ基である。
【0080】
<R6>
R6は、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数3~8のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、置換アミノ基、複素環基、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基である。
dは0~4の整数であり、dが2以上である場合には、R6は、互いに同一でも異なる基であってもよい。
【0081】
前記炭素数1~6のアルキル基、前記炭素数1~6のハロアルキル基、前記炭素数3~8のシクロアルキル基、前記炭素数1~6のアルコキシ基、前記アミノ基、前記複素環基、前記ハロゲン原子、前記置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルキル基、前記置換基を有してもよい炭素数7~11のアラルコキシ基、チオール基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数2~9のアルコキシアルキルチオ基、炭素数1~6のハロアルキルチオ基、炭素数3~8のシクロアルキルチオ基、又は置換基を有してもよい炭素数6~10のアリールチオ基は、これら具体的な基は、前記<R1、およびR2>、又は前記<R3>、または前記<R4>、及び前記<R5>で例示した具体的な基が挙げられ、好ましい基も同じである。
【0082】
<特に好適なR6>
以上のような基の中でも、得られたフォトクロミック化合物の発色色調、発色濃度等を考慮すると、R6は、水素原子となるか、前記アルコキシ基である。
【0083】
<特に好適なクロメン化合物>
本発明において、特に好適なクロメン化合物を具体的に例示すれば、下記式で示されるクロメン化合物が挙げられる。
【0084】
【0085】
<クロメン化合物の同定>
本発明のクロメン化合物は、一般に常温常圧で無色、あるいは淡黄色、淡緑色の固体又は粘稠な液体として存在し、次の(イ)~(ハ)のような手段で確認できる。
【0086】
(イ) プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)を測定することにより、δ:5.0~9.0ppm付近にアロマティックなプロトン及びアルケンのプロトンに基づくピーク、δ:1.0~4.0ppm付近にアルキル基及びアルキレン基のプロトンに基づくピークが現れる。また、それぞれのスペクトル強度を相対的に比較することにより、それぞれの結合基のプロトンの個数を知ることができる。
【0087】
(ロ) 元素分析によって相当する生成物の組成を決定することができる。
【0088】
(ハ) 13C-核磁気共鳴スペクトル(13C-NMR)を測定することにより、δ:110~160ppm付近に芳香族炭化水素基の炭素に基づくピーク、δ:80~140ppm付近にアルケン及びアルキンの炭素に基づくピーク、δ:20~80ppm付近にアルキル基及びアルキレン基の炭素に基づくピークが現われる。
【0089】
<クロメン化合物の製造>
本発明のクロメン化合物は、如何なる合成法によって製造してもよい。好適なクロメン化合物の製造方法の1例について説明する。尚、以下の説明において、各式中の符号は、特記しないかぎり、前述した式について説明したとおりの意味を示す。
【0090】
下記式(10)
【化16】
で示されるナフトール化合物と、
下記式(11)
【化17】
で示されるプロパルギルアルコール化合物とを、酸触媒存在下で反応させる方法によりクロメン化合物が好適に製造することができる。ナフトール化合物とプロパルギルアルコール化合物との反応比率は、好ましくは1:10~10:1(モル比)の範囲から選択される。また、酸触媒としては例えば硫酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、酸性アルミナ等が用いられる。酸触媒はナフトール化合物とプロパルギルアルコール化合物との総和100重量部当り、好ましくは0.1~10重量部の範囲で用いられる。反応温度は、0乃至200℃が好ましい。溶媒としては、好ましくは非プロトン性有機溶媒、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン等が使用される。かかる反応により得られた生成物の精製方法は特に限定されない。例えば、シリカゲルカラム精製を行い、さらに再結晶により、生成物の精製を行なうことができる。
【0091】
前記式(10)で示されるナフトール化合物の中でも、好ましい化合物は、前記式(1)で示される好適なクロメン化合物が製造できる構造を有するものである。例えば、下記式で示される化合物を特に好ましいものとして挙げることができる。
【化18】
【0092】
前記式(10)で示されるナフトール化合物は、例えば、以下のようにして合成することができる。ナフトール化合物は、国際公開第WO2001/60881パンフレット、国際公開第WO2005/028465号パンフレット等の論文に記載の反応方法に基づいて合成することができる。具体的には、該ナフトール化合物は以下の方法で製造できる。
【0093】
先ず、下記式(12)
【化19】
で示されるベンゾフェノン化合物をStobbe反応、環化反応を行うことで、下記式(13)
【化20】
の化合物を得る。なお、前記式(13)の化合物において、RはStobbe反応で使用したジエステル化合物由来の基であり、Acはアセチル基である。次いで該化合物(13)を、アルカリ又は、酸を用いて加水分解することで、下記式(14)
【化21】
のカルボン酸を得る。該カルボン酸を炭酸カリウム等の塩基と塩化ベンジルを用いることでベンジル化を行い、次いで、アルカリ又は、酸を用いることで加水分解を行い、下記式(15)
【化22】
で示されるベンジル保護されたカルボン酸を得る(式(15)中Bnはベンジル基である)。該ベンジル保護されたカルボン酸を、Curtius転位、Hofmann転位、Lossen転位等の方法によりアミンに変換し、これからそれ自体公知の方法によりジアゾニウム塩を調製する。このジアゾニウム塩を、Sandmeyer反応等によりブロマイドに変換し、得られたブロマイドをマグネシウムやリチウム等と反応させて有機金属化合物を調製する。この有機金属化合物を、下記式(16)
【化23】
で示されるケトンと、-80~70℃、10分~4時間、有機溶媒中で反応させ、次いで水素とパラジウム炭素等で、脱ベンジル化反応を行うことで、下記式(17)
【化24】
で示されるアルコールを得る。このアルコールを中性~酸性条件下で、10~120℃で10分~2時間、Friedel-Crafts反応を行うことにより、目的とする前記式(10)のナフトール化合物を合成することができる。かかる反応において、前記有機金属化合物と前記式(12)で示されるケトンとの反応比率は、好ましくは、1:10~10:1(モル比)の範囲から選択される。反応温度は、-80~70℃が好ましい。溶媒としては、非プロトン性有機溶媒、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン等が好ましく使用される。また、前記式(17)のアルコールの中性~酸性条件下でのFriedel-Crafts反応は、例えば酢酸、塩酸、硫酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、酸性アルミナ等の酸触媒を用いて行うことが好ましい。このような酸触媒は、前記式(17)のアルコール100重量部当り0.1~10重量部の範囲で用いられるのが好適である。この反応に際しては、例えばテトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン等の非プロトン性有機溶媒が使用される。
【0094】
一方、前記式(11)で示されるプロパルギルアルコール化合物は、例えば、前記式(12)に対応するケトン化合物とリチウムアセチリド等の金属アセチレン化合物とを反応させることにより、容易に合成できる。この式(11)で示されるプロパルギルアルコール化合物に公知の方法で前記重合性基を導入しておけば、該プロパルギルアルコールと前記式(10)で示されるナフトール化合物とを前記反応を行うことにより、本発明のクロメン化合物を製造することができる。
【0095】
以上のような方法で本発明のクロメン化合物を製造することもできるが、より反応を簡潔にし、副生物を抑制するためには、前記ラジカル重合性基は、以下のようにして導入することが好ましい。具体的には、プロパルギルアルコール化合物のラジカル重合性基を導入したい位置に、予め、ヒドロキシル基、1級または2級アミノ基、チオール基、およびヒドロシリル基などの反応性置換基を置換しておく。次いで、該反応性置換基を有するプロパルギルアルコール化合物と前記式(10)で示されるナフトール化合物とを前記方法に従い反応させて、本発明のクロメン化合物の前駆体を製造する。そして、得られた前駆体の反応性置換基に、ラジカル重合性基を導入することにより、本発明のクロメン化合物を製造する。
【0096】
前記反応性置換基にラジカル重合性基を導入する方法は、公知の方法が採用できる。
【0097】
例えば、ラジカル重合性基として(メタ)アクリル基を導入するには、塩基性触媒下、反応性置換基としてヒドロキシル基を有する前駆体と塩化(メタ)アクリロイルとを反応させればよい。この他にもアミノ基や、ヒドロキシル基を有する前駆体と2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレートを反応させることにより、ラジカル重合性基を導入できる。また、反応性置換基としてヒドロシリル基を有する前駆体とメタクリル酸アリルとを、塩化白金酸を触媒としてヒドロシリル化させることにより、ラジカル重合性基を導入することができる。
【0098】
また、ラジカル重合性基としてビニル基を導入する場合、反応性置換基としてヒドロキシル基を有する前駆体と塩化ビニル、又はアリルブロミドとを反応させることにより、ラジカル重合性基を導入することができる。
【0099】
ラジカル重合性基としてスチリル基の場合、反応性置換基としてヒドロシリル基を有する前駆体とジビニルベンゼンとを塩化白金酸触媒下でドロシリル化することより、ラジカル重合性基を導入することができる。
【0100】
以下により具体的な製造方法の例を示す。例えば、反応性置換基としてヒドロキシル基を有する前駆体の合成方法、及び該前駆体にラジカル重合性基としてアクリル基を導入する場合の変換スキームを下記に示す。
【化25】
【0101】
前記式(10)のナフトール化合物と、反応性置換基としてヒドロキシル基を有するプロパルギルアルコール化合物とを酸性条件下反応させることで、ヒドロキシル基を有する前駆体を得ることができる。該前駆体を3級アミンなどの塩基性触媒存在下、塩化アクリロイルと反応させることにより、クロメン化合物が得られる。
【0102】
<他のフォトクロミック化合物との組み合わせ(フォトクロミック組成物)>
本発明のクロメン化合物は、トルエン、クロロホルム、テトラヒドロフラン等の一般の有機溶媒によく溶ける。このような溶媒に前記式(1)で示されるクロメン化合物を溶かしたとき、一般に溶液はほぼ無色透明であり、太陽光あるいは紫外線を照射すると速やかに発色し、光を遮断すると可逆的に速やかに元の無色にもどる良好なフォトクロミック作用を呈する。そして、本発明のクロメン化合物は、目的とする用途に応じて、その他のフォトクロミック化合物と組み合わせて使用することができる。例えば、フォトクロミックレンズとして要求される様々な色調を得るために他のフォトクロミック化合物と組み合わせて用いることもできる。組み合わせるフォトクロミック化合物は、公知の化合物を何ら制限なく用いることができる。例えば、フルギド、フルギミド、スピロオキサジン、クロメン等が挙げられる。中でも、発退色時の色調を均一に保つことができ、フォトクロミック性の劣化に伴う発色時の色ずれを抑制でき、さらに、初期着色を小さくできるという点からクロメン化合物が特に好ましい。ただし、コンタクトレンズ用に使用する場合には、他のフォトクロミック化合物も、ラジカル重合性基を有することが好ましい。または、本発明のクロメン化合物を複数種使用し、色調を調整することが好ましい。
【0103】
本発明のクロメン化合物と他のクロメン化合物とを含むフォトクロミック組成物とする場合、各クロメン化合物の配合割合は、所望とする色調に応じて適宜決定される。
【0104】
本発明のクロメン化合物は、ラジカル重合性基を有するため、それ単独で重合することにより、光学物品とすることもできる。ただし、様々な用途に使用するためには、以下の態様として使用することが好ましい。
【0105】
<フォトクロミック硬化性組成物>
本発明のクロメン化合物、および前記フォトクロミック組成物は、該クロメン化合物以外の重合性単量体(以下、単に「他の重合性単量体」とする場合もある。)と組み合わせて、フォトクロミック硬化性組成物として使用することが好ましい。
【0106】
本発明において、フォトクロミック硬化性組成物は、クロメン化合物の発色強度、選択されたレンズ材料、及びレンズの厚さに依存するため、一概には言えないが、以下の配合割合とすることが好ましい。具体的には、他の重合性単量体100質量部に対し、本発明のクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物を0.001~10質量部とするのが好ましい。この配合量は、使用する用途に応じて、最適配合量を調整することが好ましい。例えば、該フォトクロミック硬化性組成物を薄膜の光学物品として使用する場合と、厚膜の光学物品として使用する場合には、以下の通りである。
【0107】
具体的に、該フォトクロミック硬化性組成物をコーティングのような薄膜、例えば100μm程度の薄膜(該フォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子膜)にする場合は、他の重合性単量体100質量部に対して、本発明のクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物を0.001~10質量部で色調を調整するのがよい。
【0108】
厚い硬化体(該フォトクロミック硬化性組成物が重合してなる高分子成型体)、例えば厚み1ミリ以上の硬化体の場合は、厚い硬化体あるいは厚い硬化体を与える他の重合性単量体100質量部に対して、本発明のクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物0.001~1質量部で色調を調整するのがよい。
【0109】
また、該フォトクロミック硬化性組成物をコンタクトレンズ用に使用する場合には、以下の配合とすることが好ましい。すなわち、他の重合性単量体100質量部に対して、本発明のクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物を0.001~5質量部とすることが好ましい。
【0110】
<他の重合性単量体>
本発明において使用する他の重合性単量体は、ラジカル重合によって本発明のクロメン化合物と共重合できるものであれば、特に制限されるものではない。ラジカル重合性化合物は、大きく分けて、(メタ)アクリル基を有する(メタ)アクリル系重合性化合物、ビニル基を有するビニル系重合性化合物、アリル基を有するアリル系重合性化合物、シルセスキオキサン系重合性化合物に分類される。
以下に、その具体例を示す。
【0111】
<(メタ)アクリル基を有する(メタ)アクリル系重合性化合物>
(メタ)アクリル基を有する多官能(メタ)アクリル系重合性化合物としては、以下の重合性化合物が挙げられる。具体的には、
ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエチレングリコールジメタクリレート、ペンタプロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ペンタプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールとポリエチレングリコールの混合物よりなるジメタアクリレート(ポリエチレンが2個、ポリプロピレンが2個の繰り返し単位を有する)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量330)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量536)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量736)、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート(特に平均分子量536)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量258)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量308)、ポリエチレングリコールジアクリレート(特に平均分子量508)、ポリエチレングリコールジアクリレート、(特に平均分子量708)、ポリエチレングリコールメタクリレートアクリレート(特に平均分子量536)から選ばれる、グリコール系2官能(メタ)アクリル系重合性化合物が挙げられる。
【0112】
トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリエチレングリコールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリエチレングリコールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートの如きポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0113】
2,2-ビス[4-メタクリロイルオキシ・エトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-メタクリロイルオキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-メタクリロイルオキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-メタクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-メタクリロイルオキシジプロポキシフェニル)プロパン、2,2-ビス[4-アクリロイルオキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-アクリロイルオキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-メタクリロイルキシ(ポリエトキシ)フェニル]プロパンの如きビスフェノールA(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0114】
トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、ノナメチレングリコール等のポリアルキレングリコールのホスゲン化で得られるポリカーボネートジオール(500~2,000の数平均分子量を有するもの)と(メタ)アクリル酸との反応生成物、
2種以上のポリアルキレングリコールの混合物、例えば、トリメチレングリコールとテトラメチレングリコールの混合物、テトラメチレングリコールとヘキサメチレンジグリコールの混合物、ペンタメチレングリコールとヘキサメチレングリコールの混合物、テトラメチレングリコールとオクタメチレングリコールの混合物、ヘキサメチレングリコールとオクタメチレングリコールの混合物等)のホスゲン化で得られるポリカーボネートジオール(数平均分子量500~2,000)と(メタ)アクリル酸との反応生成物、
1-メチルトリメチレングリコールのホスゲン化で得られるポリカーボネートジオール(数平均分子量500~2,000)と(メタ)アクリル酸との反応生成物、
の如きポリカーボネートジオールの(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0115】
新中村化学工業(株)製のU-2PPA(分子量482)、UA-122P(分子量1,100)、U-122P(分子量1,100)、U-108A、U-200PA、UA-511、U-412A、UA-4100、UA-4200、UA-4400、UA-2235PE、UA-160TM、UA-6100、UA-6200、U-108、UA-4000、UA-512、及びダイセルユーシービー社製のEB4858(分子量454)、及び日本化薬(株)製UX-2201、UX3204、UX4101、6101、7101、8101、新中村化学工業(株)製のU-4HA(分子量596、官能基数4)、U-6HA(分子量1,019、官能基数6)、U-6LPA(分子量818、官能基数6)、U-15HA(分子量2,300、官能基数15)の如し、ウレタン結合を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0116】
1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレートの如し、アルキルジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0117】
ビス(2-メタクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、ビス(メタクリロイルオキシエチル)スルフィド、ビス(アクリロイルオキシエチル)スルフィド、1,2-ビス(メタクリロイルオキシエチルチオ)エタン、1,2-ビス(アクリロイルオキシエチル)エタン、ビス(2-メタクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、ビス(2-アクリロイルオキシエチルチオエチル)スルフィド、1,2-ビス(メタクリロイルオキシエチルチオエチルチオ)エタン、1,2-ビス(アクリロイルオキシエチルチオエチルチオ)エタン、1,2-ビス(メタクリロイルオキシイソプロピルチオイソプロピル)スルフィド、1,2-ビス(アクリロイルオキシイソプロピルチオイソプロピル)スルフィドの如し、硫黄原子含有(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0118】
4官能ポリエステルオリゴマー(分子量2,500~3,500、ダイセルユーシービー社、EB80等)、6官能ポリエステルオリゴマー(分子量6,000~8,000、ダイセルユーシービー社、EB450等)、6官能ポリエステルオリゴマー(分子量45,000~55,000、ダイセルユーシービー社、EB1830等)、4官能ポリエステルオリゴマー(特に分子量10,000の第一工業製薬社、GX8488B等)の如き、ポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0119】
また、(メタ)アクリル基を有する単官能(メタ)アクリル系重合性化合物としては、
メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(特に平均分子量293)、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(特に平均分子量468)、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(特に平均分子量218)、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、(特に平均分子量454)、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
【0120】
<ビニル基を有するビニル系重合性化合物>
ビニル系重合性化合物としては、以下の化合物が挙げられる。具体的には、
メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、エチルビニルエーテル、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ブタジエン、1,4-ペンタジエン、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン、1,2-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルプロパンジシロキサン、ジエチレングリコールジビニルエーテル、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジビニルスルホキシド、ジビニルペルスルフィド、ジメチルジビニルシラン、1,2,4-トリビニルシクロヘキサン、メチルトリビニルシラン、α-メチルスチレン及びα-メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
【0121】
上記で例示したビニル系重合性化合物の中で、α-メチルスチレン及びα-メチルスチレンダイマーは、重合調整剤として機能し、フォトクロミック組成物の成型性を向上させる。
【0122】
<アリル基を有するアリル系重合性化合物>
アリル系重合性化合物としては、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量550)、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量350)、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量1500)、ポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量450)、メトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量750)、ブトキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量1600)、メタクリロイルオキシポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量560)、フェノキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量600)、メタクリロイルオキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量430)、アクリロイルオキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量420)、ビニロキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量560)、スチリロキシポリエチレングリコールアリルエーテル(特に平均分子量650)、メトキシポリエチレンチオグリコールアリルチオエーテル(特に平均分子量730)等が挙げられる。
【0123】
なお、アリル系重合性化合物は、連鎖移動剤として作用することで、硬化性組成物のフォトクロミック性(発色濃度、退色速度)を向上させることが可能である。
【0124】
<シルセスキオキサン系重合性化合物>
シルセスキオキサン重合性化合物としては、ケージ状、ハシゴ状、ランダムといった種々の分子構造を取るものであり、(メタ)アクリル基等のラジカル重合性基を有している。このようなシルセスキオキサン重合性化合物の例としては、下記式(18)で示されるものが挙げられる。
【化26】
式中、sは、重合度であり、3~100の整数であり、
複数個あるR
12は、互いに同一若しくは異なっていてもよく、ラジカル重合性基、ラジカル重合性基を含む有機基、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基であり、少なくとも1つのR
12は、ラジカル重合性基、又はラジカル重合性基を含む有機基である。
【0125】
ここで、R12で示されるラジカル重合性基、又はラジカル重合性基を含む有機基としては、(メタ)アクリル基;(メタ)アクリロイルオキシプロピル基、(3-(メタ)アクリロイルオキシプロピル)ジメチルシロキシ基等の(メタ)アクリル基を有する有機基;アリル基;アリルプロピル基、アリルプロピルジメチルシロキシ基等のアリル基を有する有機基;ビニル基;ビニルプロピル基、ビニルジメチルシロキシ基等のビニル基を有する有機基等が挙げられる。
【0126】
また、以上のラジカル重合性多官能単量体、ラジカル重合性単官能単量体の他、本発明のクロメン化合物を、コンタクトレンズ用途に使用する場合には、次に説明するラジカル重合性単量体と組み合わせることが好ましい。すなわち、下記に詳述する他の重合性単量体と、本発明のクロメン化合物とを共重合させ、本発明のクロメン化合物が分散したコンタクトレンズを製造することが好ましい。
【0127】
<コンタクトレンズ用途;他の重合性単量体>
本発明のクロメン化合物を使用して、ハードコンタクトレンズ、ソフトコンタクトレンズ、シリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズを製造すると、優れたフォトクロミック特性を有するコンタクトレンズを製造できる。中でも、ハイドロゲル、またはシリコーンハイドロゲルを含むソフトコンタクトレンズにおいて、特に優れたフォトクロミック特性を示す。ハイドロゲルは、3次元状の網目構造を持つ高分子が水を含んで膨潤した物質を指し、シリコーンハイドロゲルはハイドロゲルを構成する単量体にシリコーン成分を用いたもの指す。ハイドロゲル、およびシリコーンハイドロゲルが含む水分は、特に制限されるものではないが、通常、20~80質量%である。
【0128】
本発明のクロメン化合物をコンタクトレンズ用モノマーとして使用する場合には、親水性モノマーと組み合わせたフォトクロミック硬化性組成物とすることが好ましい。なお、親水性モノマーとは、分子内に水酸基、アミノ基、アミド基、エーテル基、環状窒素、カルボキシル基を少なくとも1つ有するモノマーを指す。
【0129】
本発明において、親水性モノマーとしては、具体的には
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロールメタクリレートの如きヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレートの如きアミノアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0130】
さらに、N-ビニルピロリドン、N-ビニルピペリドン、N-ビニル-N-メチルアセトアミド、N-ビニル-N-エチルアセトアミド、N-ビニル-N-エチルホルムアミド、N-ビニルピロリジノン、N-ビニルホルムアミド、N-2-ヒドロキシエチルビニルカルバメート、N-ビニルピリジン及びN-ビニルグルタルイミド、N-ビニルスクシンイミド、N-ビニル-ε-カプロラクタムの如きN-ビニル類が挙げられる。
【0131】
さらに、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノ―メチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N,N-ジプロピル(メタ)アクリルアミド、N-メチルアミノイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミドの如き(メタ)アクリル酸のアミド誘導体が挙げられる。
【0132】
さらに、アミノスチレン、ヒドロキシスチレンの如きスチレン誘導体、および、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸の如き不飽和カルボン酸が挙げられる。
【0133】
シリコーンハイドロゲル配合物に含ませることができるシリコーン成分のとしては、シリコーン含有単量体、シリコーンマクロマー、及びプレポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
【0134】
シリコーン含有単量体としては、シリコーン含有アルキル(メタ)アクリレート、シリコーン含有スチレン誘導体及びシリコーン含有フマル酸ジエステルなどが挙げられる。
【0135】
シリコーン含有アルキル(メタ)アクリレートの例としては、トリメチルシロキシジメチルシリルメチル(メタ)アクリレート、トリメチルシロキシジメチルシリルプロピル(メタ)アクリレート、メチルビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート、トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート及びそのアミド誘導体が挙げられる。
【0136】
その他、モノ[メチルビス(トリメチルシロキシ)シロキシ]ビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート、トリス[メチルビス(トリメチルシロキシ)シロキシ]シリルプロピル(メタ)アクリレート、メチルビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、モノ[メチルビス(トリメチルシロキシ)シロキシ]ビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルエチルテトラメチルジシロキシプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルメチル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルプロピル(メタ)アクリレート、トリメチルシリルプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、トリメチルシロキシジメチルシリルプロピルグリセリル(メタ)アクリレート、メチルビス(トリメチルシロキシ)シリルエチルテトラメチルジシロキシメチル(メタ)アクリレート、テトラメチルトリイソプロピルシクロテトラシロキサニルプロピル(メタ)アクリレート、テトラメチルトリイソプロピルシクロテトラシロキシビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート、(3-メタクリルオキシ―2-ヒドロキシプロピルオキシ)プロピルビス(トリメチルシロキシ)メチルシラン、などが挙げられる。
【0137】
シリコーン含有スチレン誘導体としては、トリス(トリメチルシロキシ)シリルスチレン、ビス(トリメチルシロキシ)メチルシリルスチレン、(トリメチルシロキシ)ジメチルシリルスチレン、トリス(トリメチルシロキシ)シロキシジメチルシリルスチレン、[ビス(トリメチルシロキシ)メチルシロキシ]ジメチルシリルスチレン、(トリメチルシロキシ)ジメチルシリルスチレン、ヘプタメチルトリシロキサニルスチレン、ノナメチルテトラシロキサニルスチレン、ペンタデカメチルヘプタシロキサニルスチレン、ヘンエイコサメチルデカシロキサニルスチレン、ヘプタコサメチルトリデカシロキサニルスチレン、ヘントリアコンタメチルペンタデカシロキサニルスチレン、トリメチルシロキシペンタメチルジシロキシメチルシリルスチレン、トリス(ペンタメチルジシロキシ)シリルスチレン、トリス(トリメチルシロキシ)シロキシビス(トリメチルシロキシ)シリルスチレン、ビス(ヘプタメチルトリシロキシ)メチルシリルスチレン、トリス[メチルビス(トリメチルシロキシ)シロキシ]シリルスチレン、トリメチルシロキシビス[トリス(トリメチルシロキシ)シロキシ]シリルスチレン、ヘプタキス(トリメチルシロキシ)トリシリルスチレン、ノナメチルテトラシロキシウンデシルメチルペンタシロキシメチルシリルスチレン、トリス[トリス(トリメチルシロキシ)シロキシ]シリルスチレン、(トリストリメチルシロキシヘキサメチル)テトラシロキシ[トリス(トリメチルシロキシ)シロキシ]トリメチルシロキシシリルスチレン、ノナキス(トリメチルシロキシ)テトラシリルスチレン、ビス(トリデカメチルヘキサシロキシ)メチルシリルスチレン、ヘプタメチルシクロテトラシロキサニルスチレン、ヘプタメチルシクロテトラシロキシビス(トリメチルシロキシ)シリルスチレン、トリプロピルテトラメチルシクロテトラシロキサニルスチレン、トリメチルシリルスチレン等が挙げられる。
【0138】
シリコーン含有フマル酸ジエステルの具体例としては、ビス(3-(トリメチルシリル)プロピル)フマレート、ビス(3-(ペンタメチルジシロキサニル)プロピル)フマレート、ビス(トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル)フマレートなどが挙げられる。
【0139】
シリコーンマクロマーとしては、単官能性又は二官能性ポリジメチルシロキサン、米国特許第4,259,467号に記載されているようなペンダント親水基でメタクリル化されたポリジメチルシロキサン、国際公開第WO97/00274号パンフレットに記載されているような重合性官能基を有するポリジメチルシロキサンマクロマー、国際公開第WO94/15980号パンフレットに記載されているような親水性モノマーを組み込んだポリシロキサンマクロマーなどが挙げられる。
【0140】
以上に例示した親水性モノマー、シリコーン成分の他、公知のコンタクトレンズ用モノマーも使用できる。例えば、架橋密度や柔軟性、硬質性の調節のために、架橋剤を添加することができる。架橋剤としては、例えば、(メタ)アクリル基、ビニル基及びアリル基のうち複数のラジカル重合基を有する化合物が挙げられる。
【0141】
このような架橋剤の例として、アリル(メタ)アクリレート、ビニル(メタ)アクリレート、4-ビニルベンジル(メタ)アクリレート、3-ビニルベンジル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(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、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(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、2,2-ビス[p-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[m-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[o-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[p-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]プロパン、2,2-ビス[m-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]プロパン、2,2-ビス[o-(メタ)アクリロイルオキシフェニル]プロパン、1,4-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシヘキサフルオロイソプロピル]ベンゼン、1,3-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシヘキサフルオロイソプロピル]ベンゼン、1,2-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシヘキサフルオロイソプロピル]ベンゼン、1,4-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシイソプロピル]ベンゼン、1,3-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシイソプロピル]ベンゼン、1,2-ビス[2-(メタ)アクリロイルオキシイソプロピル]ベンゼン等が挙げられる。これらの架橋剤は、一種又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0142】
また、架橋剤のほかにもコンタクトレンズの硬度を調節し、所望の軟質性を付与するために補強モノマーを添加することができる。
【0143】
このような補強モノマーとしては、(メタ)アクリル系のものとして、
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、n-ドデシル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、t-ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートの如し直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0144】
その他、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(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)アクリレートの如きヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのアルコキシ誘導体が挙げられる。
【0145】
補強モノマーとして、スチレン系のものとしては、
スチレン、α-メチルスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、t-ブチルスチレン、イソブチルスチレン、ペンチルスチレンの如しアルキルスチレンが挙げられる。
【0146】
その他、メチル-α-メチルスチレン、エチル-α-メチルスチレン、プロピル-α-メチルスチレン、ブチル-α-メチルスチレン、t-ブチル-α-メチルスチレン、イソブチル-α-メチルスチレン、ペンチル-α-メチルスチレンなどのアルキル- α-メチルスチレンの如しアルキル-α-メチルスチレンが挙げられる。
【0147】
これらの補強モノマーは、一種又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0148】
以上例示したラジカル重合性基を有する他の重合性単量体の中でも、コンタクトレンズ用途に使用する場合、好適なものとしては、
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルピロリジノン、N-ビニルグルタルイミド、N-ビニル-N-メチルアセトアミド、N-ビニルピリジン、メタクリル酸、グリセロールメタクリレート、N,N-ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリス(トリメチルシロキシ)シリルスチレン、トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート及びそのアミド誘導体、(3-メタクリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)プロピルビス(トリメチルシロキシ)メチルシラン、メチルビス(トリメチルシロキシ)シリルプロピル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどを配合したフォトクロミック硬化性組成物とすることが好ましい。
【0149】
また、本発明のクロメン化合物をコンタクトレンズ用途に使用する場合には、上記の他の重合性単量体の他、公知の配合剤と組み合わせて使用できる。例えば、粘稠化剤や清涼剤などがあげられる。
【0150】
粘稠化剤は、各モノマー間の相溶性を高め、未反応成分を低下させることができると共に、フォトクロミック硬化性組成物の粘度を調節することができる。さらにコンタクトレンズを装用した際には、目に対するうるおい感を与えることができる。
【0151】
上記粘稠化剤としては、特に限定されないが、以下のものが挙げられる。
コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、グルコン酸及びそれらの塩等の多糖類、ムコ多糖類、ヘテロ多糖類の如し種々のガム類が挙げられる。
ポリビニルアルコール、ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリ-N-ビニルピぺリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリ(メタ)アクリル酸又はその塩、カルボキシビニルポリマー、ポリ-N-ビニルピロリドンとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体の如し合成有機高分子化合物が挙げられる。
ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースの如しセルロース誘導体が挙げられる。
スターチ誘導体等を、挙げることができる。
【0152】
清涼剤は、各モノマー間の相溶性を高め、未反応成分を低下させることができると共に、コンタクトレンズを装用した際には、目に対する爽快感を与えたり、異物感やかゆみを解消することができる。
【0153】
清涼剤としては、アネトール、オイゲノール、カンフル、クロロブタノール、ゲラニオール、シネオール、ボルネオール、メントール、リモネン、リュウノウ、ウイキョウ油、クールミント油、ケイヒ油、スペアミント油、ハッカ水、ハッカ油、ペパーミント油、ベルガモット油、ユーカリ油、ローズ油などが挙げられる。
【0154】
これらは単独でも組み合わせて使用することもできる。
【0155】
これらの成分(前記配合剤)は本発明のクロメン化合物を含む重合単量体(本発明のクロメン化合物と他の重合性単量体の合計)100質量部に対し、0.001~5質量部の範囲で用いることが好ましい。
【0156】
本発明において、フォトクロミック硬化性組成物には、本発明のクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物、前記他の重合性単量体に加え、必要に応じて安定剤等の添加剤を配合することもできる。これら添加剤について説明する。
【0157】
<フォトクロミック硬化性組成物;添加剤>
本発明において、フォトクロミック硬化性組成物は、下記に示す紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの添加剤を配合することにより、耐久性をより一層高くすることができる。
【0158】
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾエート系化合物等の公知の紫外線吸収剤を使用することができる。特に、シアノアクリレート系化合物、ベンゾフェノン系化合物が好ましい。
【0159】
該紫外線安定剤は、本発明のクロメン化合物を含む重合性単量体(本発明のクロメン化合物と他の重合性単量体の合計)100質量部に対し、0.001~5質量部の範囲で用いることが好ましい。また、光安定剤としては公知のヒンダードアミンを、酸化防止剤としては公知のヒンダードフェノールを使用することができる。前記の光安定剤、酸化防止剤は、本発明のクロメン化合物を含む重合単量体100質量部に対し、0.01~10質量部の範囲で用いることが好ましい。
【0160】
<フォトクロミック硬化性組成物の使用方法;光学物品>
本発明において、フォトクロミック硬化性組成物に使用する他の重合性単量体は、前記の例示の通りであるが、それら他の重合性単量体の配合割合は、用途に応じて適宜決定すればよい。ただし、好ましいクロメン化合物、又はフォトクロミック組成物の配合量は前記の通りである。
【0161】
本発明において、フォトクロミック硬化性組成物は、使用するクロメン化合物(フォトクロミック組成物)、他の重合性単量体、必要に応じて配合される添加剤等を混合することにより、準備することができる。得られたフォトクロミック硬化性組成物は、必要に応じて、重合触媒、およびその他の添加剤等を加え、熱又は光にて重合することにより、クロメン化合物を樹脂中に分散した光学物品を製造することができる。
【0162】
本発明のクロメン化合物は、フォトクロミック材として広範囲に利用でき、例えば、銀塩感光材に代る各種の記憶材料、複写材料、印刷用感光体、陰極線管用記憶材料、レーザー用感光材料、ホログラフィー用感光材料などの種々の記憶材料として利用できる。その他、本発明のクロメン化合物を用いたフォトクロミック材は、フォトクロミックレンズ材料、光学フィルター材料、ディスプレイ材料、光量計、装飾などの材料としても利用できる。
【0163】
例えば、本発明のクロメン化合物を使用したフォトクロミックレンズの製造方法は、均一な調光性能が得られる方法であれば、公知の方法が採用できる。具体的には、本発明のクロメン化合物が均一に分散してなるポリマーフィルムをレンズ中にサンドウイッチする方法が採用できる。また、本発明のクロメン化合物を前記の他の重合性単量体中に分散させたてフォトクロミック硬化性組成物とし、該硬化性組成物を所定の手法により重合する方法が挙げられる。また、本発明のクロメン化合物を、例えば、シリコーンオイル中に溶解して150~200℃で10~60分かけてレンズ表面に含浸させ、さらにその表面を硬化性物質で被覆し、フォトクロミックレンズにする方法などが挙げられる。さらに、前記ポリマーフィルムをレンズ表面に塗布し、その表面を硬化性物質で被覆し、フォトクロミックレンズにする方法なども用いられる。
【0164】
その他、前記フォトクロミック硬化性組成物からなるコーティング剤をレンズ基材の表面に塗布し、塗膜を硬化させてもよい。このとき、レンズ基材には予めアルカリ性溶液による表面処理あるいはプラズマ処理等の表面処理を施してもよく、更に、これら表面処理と併せて又はこれら表面処理を行なわずに、基材とコート膜との密着性を向上させるためにプライマーを施用することもできる。こうすることにより、クロメン化合物又はクロメン組成物が分散した高分子膜で被覆された光学物品を製造できる。また、キャビティ内に予めレンズ基材を配置しておき、そこに前記フォトクロミック硬化性組成物を流し込み、該硬化性組成物を硬化させることにより、前記形状の光学物品を製造することもできる。
【0165】
また、前記コンタクトレンズを製造する場合には、以下の方法を採用することが好ましい。均一な調光性能が得られる方法であれば、公知のコンタクトレンズ製造方法が採用できる。例えば、フォトクロミック硬化性組成物の重合を適当な容器の中で行い、棒状、ブロック状、板状などのフォトクロミック硬化体からなるコンタクトレンズ材料を得る。その後、得られたコンタクトレンズ材料を、切削加工、研磨加工などの機械的加工を施し、所望のコンタクトレンズ形状(フォトクロミック光学物品)に加工する方法(機械的加工法)が挙げられる。
【0166】
また、次の方法も採用できる。所望のコンタクトレンズ形状に対応した形状を有する成形型(鋳型)中で、例えば、フォトクロミック硬化性組成物を重合させてコンタクトレンズ形状の成形物(フォトクロミック光学物品)を得る。次いで、必要に応じて仕上げ加工を施す方法(モールド法)も採用できる。
【0167】
さらには、次の方法も採用できる。所望のコンタクトレンズ形状の少なくとも一方の面に対応した形状を有する成形型中でフォトクロミック硬化性組成物を重合する。次いで、得られたフォトクロミック硬化体の他方の面に機械的加工を施し、コンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)を得る機械的加工法とモールド法を組み合わせた方法を採用することもできる。
【0168】
その他、スピンキャスト法などの方法を採用できる。
【0169】
得られたコンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)は、その表面特性を改良する目的で、低温プラズマ処理、大気圧プラズマ、コロナ放電などを施すことができる。低温プラズマ処理により、より濡れ性及び/又は耐汚染性に優れたコンタクトレンズが得ることができる。本発明のクロメン化合物は、13位に特定の環Z基を有し、3位のフェニル基が特定のラジカル重合性基を有するためと考えられるが、これらの親水性モノマーと組み合わせて重合した際に、得られたフォトクロミック硬化体(コンタクトレンズのような光学物品)が優れた効果を発揮する。特に、33~38℃におけるフォトクロミック特性、およびクロメン化合物自体の溶出が少ない光学物品とすることができる。
【実施例】
【0170】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
【0171】
実施例1
下記式(19)
【化27】
で示されるナフトール化合物 1.0g(2.8mmol)と、下記式(20)
【化28】
で示される反応性置換基(水酸基)を有するプロパルギルアルコール化合物の10質量%メチルエチルケトン溶液12.0g(3.4mmol)とを、トルエン50mLに溶解させ、さらにp-トルエンスルホン酸を0.02g加えて加熱還流下、1時間撹拌した。反応後、溶媒を除去し、シリカゲル上でのクロマトグラフィーにより精製することにより、白色粉末状の生成物(前駆体)1.4gを得た。収率は72%であった。
【0172】
得られた前駆体を、トリエチルアミン0.7g(6.9mmol)、ジクロロメタン30mLに溶解させ、氷冷した。ここに、塩化アクリロイル0.3g(2.9mmol)をゆっくり滴下した。反応後、溶媒を除去し、シリカゲル上でのクロマトグラフィーにより精製することにより、白色粉末状の生成物(クロメン化合物)1.3gを得た。収率は86%であった。この生成物の元素分析値は、C80.48%、H6.91%、N1.86%であり、C49H49NО6の計算値であるC80.51%、H6.89%、N1.88%に極めてよく一致した。
【0173】
また、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、1.0~3.0ppm付近にシクロオクタン環のメチレンプロトンおよびメチル基のメチルプロトンに基づく20Hのピーク、δ3.0~5.0ppm付近にエチレンオキシ基、モルホリノ基に基づく12Hのピーク、δ5.6~9.0ppm付近にアロマティックなプロトン及びアルケンのプロトンに基づく19Hのピークを示した。
【0174】
さらに13C-核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、δ110~220ppm付近に芳香環及び、アクリル基の炭素に基づくピーク、δ80~140ppm付近にアルケンの炭素に基づくピーク、δ20~75ppmにアルキルの炭素に基づくピークを示した。
【0175】
前記の結果から単離生成物は、下記式(21)で示される化合物であることを確認した。
【化29】
【0176】
実施例2~10
実施例1と同様にして表1~3に示したナフトール化合物と反応性置換基を有するプロパルギルアルコール化合物を用いて、表4~6に示すようなクロメン前駆体、及びクロメン化合物を合成した。得られた生成物について、実施例1と同様な構造確認の手段を用いて構造解析した結果、表4~6に示す構造式で示される化合物であることを確認した。また、表7にこれらの化合物の元素分析値、各化合物の構造式から求めた計算値及び1H-NMRスペクトルの特徴的なスペクトルを示した。
【0177】
【0178】
【0179】
【0180】
【0181】
【0182】
【0183】
【0184】
実施例11~22
(作製したフォトクロミックコンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)の物性評価)
フォトクロミック硬化性組成物としては、ラジカル重合性単量体としてトリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルメタクリレート/ジメチルアクリルアミド/2-ヒドロキシルエチルメタクリレート/エチレングリコールジメタクリレートをそれぞれ60質量部/30質量部/8質量部/2質量部の配合割合で配合したものを使用した。このラジカル重合性単量体の混合物100質量部に対して、実施例1~10で得られたクロメン化合物No.1~10を1質量部添加し十分に混合した後に、熱重合開始剤であるV65(2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を0.3質量部添加して十分に混合し、フォトクロミック硬化性組成物とした。得られたフォトクロミック硬化性組成物をガラス板と膜厚が0.1mmのポリエチレンテレフタレート(PTEF)シートで構成された鋳型の中に注入し、注型重合を行った。重合は空気炉を用い、90℃で1時間保持した。重合終了後、重合体を鋳型のガラス型から取り出した。得られたフォトクロミック硬化体(厚み0.1mm)を40℃の蒸留水に3時間以上含水し、フォトクロミックコンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)を得た。
【0185】
得られたフォトクロミックコンタクトレンズについて、下記評価を行った。その結果を表8に示す。
【0186】
1)フォトクロミック特性
[1] 極大吸収波長(λmax): 大塚電子工業(株)製の分光光度計(瞬間マルチチャンネルフォトディテクターMCPD3000)により求めた発色後の極大吸収波長であり、発色時の色調の指標とした。
【0187】
[2] 36℃発色濃度(A36): 前記極大吸収波長における、36℃で180秒間光照射した後の吸光度{ε(180)}と光未照射時の吸光度ε(0)との差であり、発色濃度の指標とした。この値が高いほどフォトクロミック性が優れているといえる。
【0188】
[3] 36℃退色半減期〔τ1/2(sec.)〕: 36℃において、180秒間光照射後、光の照射を止めたときに、試料の前記極大吸収波長における吸光度が{ε(180)-ε(0)}の1/2まで低下するのに要する時間であり、退色速度の指標とした。この時間が短いほど退色速度が速い。
【0189】
[4] 残存率(A50/A0×100): 得られたフォトクロミック硬化体をスガ試験器(株)製キセノンウェザーメーターX25により50時間促進劣化させた。その後、前記発色濃度の評価を試験の前後で行い、試験前の発色濃度(A0)及び試験後の発色濃度(A50)を測定し、その比(A50/A0)を残存率とし、発色の耐久性の指標とした。残存率が高いほど発色の耐久性が高い。
【0190】
2)溶出成分の定量
得られたフォトクロミック硬化体(光学物品)5.0gをメタノールでソックスレー抽出を48時間行い、残留成分を抽出した。この抽出液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて、分析し、溶出したクロメン化合物の溶出率を算出した。溶出物の定量には、フェナントレンを標準試料とした内部標準法により求めた。
溶出率:(溶出物の定量値)/(フォトクロミック硬化体重量×0.01)×100
なお、フォトクロミック硬化体重量×0.01は、該硬化体を製造する際に使用したクロメン化合物の量を指す。
【0191】
【0192】
比較例1~3
比較のために、下記式(A)~(C)で示される化合物を用い、実施例11と同様にしてフォトクロミックコンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)を得、その特性を評価した。その結果を表9に示す。
【0193】
【0194】
【0195】
表8および表9に示すように、本発明のフォトクロミック硬化性組成物を硬化したフォトクロミックコンタクトレンズ(フォトクロミック光学物品)は、フォトクロミック化合物の溶出を抑え、高い耐久性も有している。また、体温付近でのフォトクロミック特性にも優れていた。
【0196】
実施例23~24
(フォトクロミック積層体(フォトクロミック硬化体)の作製と評価)
フォトクロミック硬化性組成物としては、ラジカル重合性単量体としてポリエチレングリコールジメタクリレート(平均分子量736)/ポリエチレングリコールジメタクリレート(平均分子量536)/トリメチロールプロパントリメタクリレート/γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン/グリシジルメタクリレートをそれぞれ45質量部/7質量部/40質量部/2質量部/1質量部の配合割合で配合したものを使用した。このラジカル重合性単量体の混合物100質量部に対して、実施例4または5で得られたクロメン化合物(化合物No.4または化合物No.5)を1質量部添加し十分に混合した後に、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(商品名:Irgacure819、BASF社製)0.3質量部、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート(分子量508)3質量部、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、Irganox245)3質量部、東レ・ダウコーニング株式会社製 商品名;L7001 0.1質量部添加して十分に混合し、フォトクロミック硬化性組成物とした。
【0197】
前記硬化性組成物を用い、積層法によりフォトクロミック積層体を得た。重合方法を以下に示す。
【0198】
まず、光学基材として中心厚が2mmで屈折率が1.60のチオウレタン系プラスチックレンズを用意した。なお、このチオウレタン系プラスチックレンズは、事前に10%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、50℃で5分間のアルカリエッチングを行い、その後十分に蒸留水で洗浄を実施した。
【0199】
スピンコーター(1H-DX2、MIKASA製)を用いて、上記のプラスチックレンズの表面に、湿気硬化型プライマー(製品名;TR-SC-P、(株)トクヤマ製)を回転数70rpmで15秒、続いて1000rpmで10秒コートした。その後、上記で得られたフォトクロミック組成物 約2gを、回転数60rpmで40秒、続いて600rpmで10~20秒かけて、フォトクロミックコーティング層の膜厚が40μmになるようにスピンコートした。
このようにコーティング剤が表面に塗布されているレンズを、窒素ガス雰囲気中で出力200mW/cm2のメタルハライドランプを用いて、90秒間光を照射し、塗膜を硬化させた。その後さらに110℃で1時間加熱して、フォトクロミック層を有するフォトクロミック積層体を作製した。
【0200】
得られたフォトクロミック層を有するフォトクロミック積層体を実施例11と同様にしてその特性を評価した。その結果を表10に示す。
【0201】
【0202】
実施例25
第1工程
4-クロロ,4-ヒドロキシベンゾフェノン9.8g(42mmol)、炭酸カリウム9.9g(71.6mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド100mLを加え、80℃で加熱した。そこに、ペンタエチレングリコールモノトシレート19.6g(50mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド100mL溶液をゆっくり滴下し、80℃で加熱した。反応終了後、氷冷し、トルエン500mL、テトラヒドロフラン500mL、水500mLを加え、分液を行った。中性付近になるまで、水洗浄を繰り返し、溶媒濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行うことにより、下記式(22)
【化31】
で示される化合物を収率85%で得た。
【0203】
第2工程
前記式(22)で示される化合物を16.2g(36mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド100mL、イミダゾール5.4g(79mmol)を加え、攪拌した後、氷水で冷却した。そこに、ターシャリーブチルジメチルクロロシラン5.9g(39mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド60mL溶液をゆっくり滴下した。
反応終了後、トルエン500mL,水160mLで分液を行い、溶媒を濃縮した。溶媒濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行うことにより、下記式(23)
【化32】
で示される化合物を収率98%で得た。
【0204】
第3工程
前記式(23)の化合物19.8g(35mmol)、モルホリン4.3g(49mmol)、ナトリウムターシャリーブトキシド4.0g(42mmol)、トルエン200mLを加え、減圧下攪拌し、溶存酸素を除去した後、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル0.33g(0.7mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.16g(0.2mmol)を加え、80℃まで加熱を行った。反応終了後、室温まで冷却し、不溶物をろ過した。トルエン100mLでよく洗浄した後、ろ液に水300mLを加え、分液を行った。pHが7-8になるまで繰り返し、溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行うことにより、下記式(24)
【化33】
で示される化合物を収率89%で得た。
【0205】
第4工程
前記式(24)の化合物19.2g(31mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド400mLを加え、攪拌した後、5-10℃まで冷却した。そこにリチウムアセチリドのエチレンジアミン錯体を4.3g(47mmol)をゆっくり加えた。
5-10℃で7時間反応させた後、トルエン600mL、水400mLを加え、分液を行った。pHが7-8になるまで繰り返し、溶媒濃縮を行った。下記式(25)
【化34】
で示される化合物を得た。
【0206】
第5工程
下記式(26)
【化35】
で示される化合物4.6g(10mmol)、前記式(25)で示される化合物7.7g(12mmol)、p-トルエンスルホン酸ピリジニウム0.2g(1mol)、トルエン100mLを加え、90℃で反応を行った。反応後、水100mLを加え、分液を行い、pHが6‐7になるまで繰り返した。溶媒を濃縮し、テトラヒドロフランを100mL加え、0‐5℃まで冷却した後、1mol/Lフッ化テトラブチルアンモニウムのテトラヒドロフラン溶液11mLをゆっくり滴下した。反応終了まで0‐5℃で攪拌した後、水30mL、トルエン30mLを加え、分液を行った。pHが6-7になるまで分液を繰り返し、溶媒を濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行うことにより、下記式(27)
【化36】
で示される前駆体を収率85%で得た。
【0207】
第6工程
前記式(27)の前駆体を用い、実施例1において、塩化アクリロイルの代わりに、塩化メタクリロイルを用いたこと以外は同様に行い、下記式(28)
【化37】
で示されるクロメン化合物を収率88%で得た。この生成物の元素分析値は、C76.00%、H7.28%、N1.37%であり、C
66H
75NО
10の計算値であるC76.05%、H7.25%、N1.34%に極めてよく一致した。
また、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、1.0~3.0ppm付近にシクロヘキサン環のメチレンプロトンおよびメチル基、エチル基に基づく21Hのピーク、δ3.0~5.0ppm付近にメトキシ基、エチレンオキシ基、モルホリノ基に基づく31Hのピーク、δ5.6~9.0ppm付近にアロマティックなプロトン及びアルケンのプロトンに基づく23Hのピークを示した。
さらに
13C-核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、δ110~220ppm付近に芳香環及び、カルボニル基の炭素に基づくピーク、δ80~140ppm付近にアルケンの炭素に基づくピーク、δ20~75ppmにアルキルの炭素に基づくピークを示した。
【0208】
実施例26
第1工程
実施例25において、4-クロロ,4-ヒドロキシベンゾフェノンの代わりに、4-ヒドロキシ,4-プロポキシベンゾフェノンを用い、ペンタエチレングリコールモノトシレートの代わりに、プロピレングリコールモノトシレートを用いたこと以外は同様に行い、下記式(29)
【化38】
で示されるプロパルギルアルコールを合成した。
【0209】
第2工程
実施例25において、前記式(26)のナフトール化合物の代わりに、下記式(30)
【化39】
を用い、前記式(25)の化合物の代わりに前記式(29)の化合物を用いたこと以外は同様に行い、下記式(31)
【化40】
で示されるクロメン化合物を得た。この生成物の元素分析値は、C77.41%、H7.24%、S3.96%であり、C
52H
54О
6Sの計算値であるC77.39%、H6.74%、S3.97%に極めてよく一致した。
また、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、1.0~3.0ppm付近にシクロオクタン環のメチレンプロトンおよびメチル基、プロピル基に基づく31Hのピーク、δ3.0~5.0ppm付近にメトキシ基、エチレンオキシ基、プロポキシ基に基づく5Hのピーク、δ5.6~9.0ppm付近にアロマティックなプロトン及びアルケンのプロトンに基づく18Hのピークを示した。
さらに
13C-核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、δ110~220ppm付近に芳香環及び、カルボニル基の炭素に基づくピーク、δ80~140ppm付近にアルケンの炭素に基づくピーク、δ20~75ppmにアルキルの炭素に基づくピークを示した。
【0210】
実施例27
第1工程
実施例25において、前記式(22)の化合物の代わりに、4-(2-ヒドロキシ)エトキシ-4-メチルベンゾフェノンを用いたこと以外は、同様に行い、下記式(32)
【化41】
で示される化合物を収率95%で得た。
【0211】
第2工程
実施例25において、前記式(23)の化合物の代わりに、前記式(32)の化合物を用い、前記式(26)の化合物の代わりに下記式(33)
【化42】
で示される化合物を用いたこと以外は同様に反応を行い、下記式(34)
【化43】
で示されるクロメン化合物を得た。この生成物の元素分析値は、C82.03%、H7.25%、であり、C
51H
54О
5の計算値であるC82.00%、H7.29%に極めてよく一致した。
また、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、1.0~3.0ppm付近にシクロドデカン環のメチレンプロトンおよびメチル基に基づく28Hのピーク、δ3.0~5.0ppm付近にメトキシ基、エチレンオキシ基に基づく7Hのピーク、δ5.6~9.0ppm付近にアロマティックなプロトン及びアルケンのプロトンに基づく19Hのピークを示した。
さらに
13C-核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、δ110~220ppm付近に芳香環及び、カルボニル基の炭素に基づくピーク、δ80~140ppm付近にアルケンの炭素に基づくピーク、δ20~75ppmにアルキルの炭素に基づくピークを示した。
【0212】
実施例28~37
実施例1と同様にして表11~12に示したナフトール化合物とプロパルギルアルコール化合物を用いて、表13~14に示すようなクロメン前駆体、及びクロメン化合物を合成した。得られた生成物について、実施例1と同様な構造確認の手段を用いて構造解析した結果、表13~14に示す構造式で示される化合物であることを確認した。また、表15にこれらの化合物の元素分析値、各化合物の構造式から求めた計算値及び1H-NMRスペクトルの特徴的なスペクトルを示した。
【0213】
【0214】
【0215】
【0216】
【0217】
【0218】
実施例38~50
実施例11と同様にして、フォトクロミックコンタクトレンズを作成し、評価した。
結果を表16に記載した。なお、表8と同じく、表16においては、化合物No.と実施例のNo.とが一致する。例えば、化合物No.25は、実施例25で合成したクロメン化合物である。
【0219】
【表16】
表16からわかるように、本発明のクロメン化合物は、耐久性に優れ、溶出量も少ない。
【0220】
実施例51~52、比較例4~5
(耐加水分解性の評価)
ラジカル重合性クロメン化合物(実施例27(化合物No.27)、実施例34(化合物No.34))10mgに2-プロパノール4mLを加え、攪拌した後、10質量%水酸化ナトリウム水溶液を0.5mL加え、室温で1.5時間攪拌した。
室温攪拌後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、分析し、クロメン化合物の加水分解転化率を算出した。
加水分解転化率:(前駆体クロメン化合物)/(前駆体クロメン化合物+ラジカル重合性クロメン化合物)×100
加水分解転化率の値が低いほど、耐加水分解性に優れていることを示す。
前駆体クロメン化合物とは、重合性基を導入する前の末端が水酸基となっている化合物を指す。重合性クロメン化合物の重合性基を有する基が加水分解されて生じる化合物である。
比較のために、前記式(A)及び下記式(D)で示される化合物を用い、同様にして耐加水分解性を評価した。
これら結果を表17にまとめた。
【化44】
【0221】
【0222】
表17からも明らかなように、本発明のクロメン化合物は耐加水分解性にも優れていることが分かる。特に、実施例と比較例5との結果から、ラジカル重合性基を有する基が同じ基である場合、本発明のクロメン化合物が耐加水分解性に優れることが分かった。これは13位をスピロ環構造にすることで、エステル結合部分の立体的な込み合いが大きくなることにより、加水分解が起こりにくくなっていることを示している。