含介晶的化合物的制作方法
【專利摘要】公開了包括至少一個介晶結(jié)構(gòu)和至少一個長柔性鏈段的化合物及其合成方法。還公開了包括該含介晶的化合物的各種實施方案的配制劑及其在制品和眼科裝置中的用途。
【專利說明】含介晶的化合物
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請是2009年6月23日提交的美國專利申請?zhí)?2/489811和12/489843和2008年6月27日提交的美國專利申請?zhí)?2/163116和12/163180的部分繼續(xù)申請，上述各申請在此特別通過引用引入。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明總的來講涉及含介晶的化合物、其配制劑、光學(xué)元件、液晶聚合物及其制備方法。
[0004]液晶(“LC”)的分子傾向于在優(yōu)選的方向彼此定向，從而得到具有各向異性光學(xué)、電磁、和機械性質(zhì)的流體材料。介晶是誘導(dǎo)液晶中結(jié)構(gòu)次序的LC基礎(chǔ)單元。
[0005]液晶聚合物(“LCP”)是在液相時能夠形成高度有序結(jié)構(gòu)的區(qū)域的聚合物。LCP具有寬的使用范圍，范圍從強工程塑料到LC顯示器的柔軟凝膠。LCP的結(jié)構(gòu)可以由密集堆積的纖維性聚合物鏈組成，其提供幾乎接近聚合物熔點的自增強。
[0006]由于分子結(jié)構(gòu)的光學(xué)各向異性或雜質(zhì)的存在或二色性染料的存在可在LC中出現(xiàn)二色性。本文使用的術(shù) 語“二色性”表示對至少透過的輻射的兩個直角平面偏振組分中的一個比另一個的吸收更強的能力。
[0007]常規(guī)線性偏振元件(例如用于太陽鏡的線性偏振透鏡和線性偏振過濾器)通常是由包含二色性材料(例如二色性染料)的經(jīng)拉伸的聚合物片材形成的。所以，常規(guī)線性偏振元件是具有單一線性偏振狀態(tài)的靜態(tài)元件。因此，當(dāng)將常規(guī)線性偏振元件暴露于隨機偏振的輻射或適當(dāng)波長的反射輻射時，通過元件透射的一些百分比的輻射將會是線性偏振。本文使用的術(shù)語“線性偏振”表示將光波的電向量的變化限制到一個方向或平面。
[0008]此外，常規(guī)線性偏振元件典型地是著色的。即，常規(guī)線性偏振元件包含著色劑(即二色性材料)，且具有不響應(yīng)于光化輻射而變化的吸收光譜。本文使用的“光化輻射”表示電磁輻射，例如能夠引起響應(yīng)的紫外和可見輻射。常規(guī)線性偏振元件的顏色將取決于用于形成元件的著色劑，且最通常地，其是中性色(例如，褐色或灰色)。因此，盡管常規(guī)線性偏振元件由于其色彩從而可用于降低反射的光眩耀，但其并不非常適于在某些低光條件下使用。此外，由于常規(guī)線性偏振元件僅僅具有單一著色的線性偏振狀態(tài)，因此其貯存或顯示信息的能力受到限制。
[0009]如上所述，常規(guī)線性偏振元件通常是使用包含二色性材料的經(jīng)拉伸的聚合物膜的片材形成的。本文使用的術(shù)語“二色性”表示對至少透過的輻射的兩個直角平面偏振組分中的一個比另一個的吸收更強的能力。因此，盡管二色性材料能夠優(yōu)先吸收透過的輻射的兩個直角平面偏振組分中的一個，但如果二色性材料的分子沒有合適地布置或定向，那么將不會實現(xiàn)透過的輻射的凈線性偏振。即，由于二色性材料分子的隨機布置，單個分子的選擇性吸收將會彼此消除使得不會實現(xiàn)凈或總體線性偏振效應(yīng)。因此，為了實現(xiàn)凈線性偏振，通常必須通過與另一種材料定向而適當(dāng)布置或定向二色性材料的分子。
[0010]與以上討論的二色性元件不同，使用常規(guī)熱可逆光致變色材料形成的常規(guī)光致變色元件(例如光致變色透鏡)通常能夠響應(yīng)于光化輻射從第一狀態(tài)(例如“透明狀態(tài)”)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)(例如“著色狀態(tài)”)，并且然后響應(yīng)于熱能再恢復(fù)回到第一狀態(tài)。本文使用的術(shù)語“光致變色”表示對于至少可見輻射具有響應(yīng)于至少光化輻射而變化的吸收光譜。因此，常規(guī)光致變色元件通常對于低光條件和明亮條件都非常適用。然而，不包括線性偏振過濾器的常規(guī)光致變色元件通常不適于線性偏振輻射。即，常規(guī)光致變色元件的吸收比在任一狀態(tài)下通常都小于2。本文使用的術(shù)語“吸收比”表示在第一平面中線性偏振的輻射的吸光度與在垂直于第一平面的平面中的線性偏振的相同波長輻射的吸光度的比例，其中第一平面取為具有最高吸光度的平面。因此，常規(guī)光致變色元件不能將反射的光眩耀降低到與常規(guī)線性偏振元件相同的程度。因此，已經(jīng)開發(fā)了光致變色-二色性材料。光致變色-二色性材料是顯示光致變色性質(zhì)(即對于至少可見輻射具有響應(yīng)于至少光化輻射而變化的吸收光譜)和二色性性質(zhì)(即對至少透過的輻射的兩個直角平面偏振組分中的一個比另一個的吸收更強的能力)的材料。
[0011 ] 可以將光致變色材料和光致變色-二色性材料引入基底或有機材料(例如聚合物基底，包括LCP基底)中。當(dāng)光致變色材料和光致變色-二色性材料經(jīng)歷從一個狀態(tài)到另一個的變化時，光致變色化合物或光致變色-二色性化合物的分子可經(jīng)歷從一個構(gòu)象狀態(tài)到第二構(gòu)象狀態(tài)的構(gòu)象變化。這種構(gòu)象變化可導(dǎo)致化合物所占據(jù)的空間量的變化。然而，為了某些光致變色材料和某些光致變色-二色性材料有效地從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個狀態(tài)(例如從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變到著色狀態(tài)、從著色狀態(tài)轉(zhuǎn)變到透明狀態(tài)、從非偏振態(tài)轉(zhuǎn)變到偏振態(tài)、和/或從偏振態(tài)轉(zhuǎn)變到非偏振態(tài))，光致變色化合物或光致變色-二色性化合物必須處于足夠靈活的化學(xué)環(huán)境中以允許化合物以足以提供所需響應(yīng)的速率在可接受的時間范圍內(nèi)從一個構(gòu)象狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二構(gòu)象狀態(tài)。因此，新聚合物材料(例如新LCP)和形成這些新材料的材料對于進一步開發(fā)光致變色和光致變色-二色性材料和基底是必須的。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本發(fā)明的各個方面涉及新的含介晶的化合物和由其形成的配制劑、光學(xué)元件、液晶聚合物及其制備方法。
[0014]本發(fā)明提供了由以下結(jié)構(gòu)之一表示的含介晶的化合物:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.由以下結(jié)構(gòu)之一表示的含介晶的化合物:
2.權(quán)利要求1的含介晶的化合物，其中基團介晶-1和介晶_2獨立地具有由以下表示的結(jié)構(gòu):
-[S1] c- [G1- [S2] J d’ - [G2- [S3] e] e’ - [G3- [S4] f] f-S5- 其中: (i)各G\G2和G3在各出現(xiàn)處獨立地選自:選自如下的二價基團:未取代或取代的芳香族基團、未取代或取代的脂環(huán)族基團、未取代或取代的雜環(huán)基團、及其混合物，其中取代基選自:巰基、羥基(C1-C18)烷基、異氰酸酯基(C1-C18)烷基、丙烯酰氧基、丙烯酰氧基(C1-C18)烷基、鹵素X1-C18烷氧基、聚(C1-C18烷氧基)、氨基、氨基(C1-C18)亞烷基X1-C18烷基氨基、二(C1-C18)烷基氨基、C「C18 烷基、C2-C18 烯基、C2-C18 塊基、C「C18 烷基(C1-C18)烷氧基X1-C18烷氧基羰基、C1-C18烷基羰基、C1-C18烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、全氟(C1-C18)烷基氨基、二(全氟(C「C18)烷基)氨基、C1-C18乙酸基、C3-Cltl環(huán)烷基、C3-Cltl環(huán)烷氧基、異氰酸酯基、酰氨基、氰基、硝基、直鏈或支化的C1-C18烷基，該直鏈或支化的C1-C18烷基是被氰基、鹵素、或C1-C18烷氧基單取代的或被鹵素多取代的，和包括下式之一的基團:-M(T) (t_D和-M(OT)(t-D，其中M選自鋁、 銻、鉭、鈦、鋯和娃，T選自有機官能基、有機官能烴基、脂肪族烴基和芳香族烴基，且t是M的價態(tài)； (ii)c、d、e和f各自獨立地選自范圍為0-20的整數(shù)，包括端值；且(1’、6’和f’各自獨立地是0-4的整數(shù)，條件是d’ +e’ +f’的總和至少為2 ;S\ S2、S3、S4和S5各自在各出現(xiàn)處獨立地選自選自如下的間隔基團單元: (A)-(CH2)g-、-(CF2)h'-Si (CH2)g-、或-(Si (CH3)20)h-，其中 g 在各出現(xiàn)處獨立地選自1-20 ;且h是1-16的整數(shù)，包括端值；
(B)-N(Z)-、-C(Z) =C (Z)-、-C (Z) =N-、-C (Z，)2_C(Z，)2-或單鍵，其中 Z 在各出現(xiàn)處獨立地選自氫、C1-C6烷基、環(huán)烷基和芳基，且Z’在各出現(xiàn)處獨立地選自C1-C6烷基、環(huán)烷基和芳基;或
(O-O-、-C(O)-、-C = C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-或直鏈或支化的C1-C24亞烷基殘基，所述C1-C24亞烷基殘基是未取代的、被氰基或鹵素單取代的、或被鹵素多取代的； 條件是當(dāng)包含雜原子的兩個間隔基團單元連接在一起時，間隔基團單元的連接使得雜原子不直接彼此連接；且當(dāng)S1和S5連接到另一個基團時，它們連接使得兩個雜原子不直接彼此連接。
3.權(quán)利要求1的含介晶的化合物，選自以下化合物: a)l-{3-(4-(3-(4-(6-(4-(4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯氧基羰基)苯氧基)己氧基)-4_氧代丁酰氧基)丙氧基)苯甲酰氧基)丙氧基}-4-{6-(4-(4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯氧基擬基)苯氧基)己氧基)丁燒_1，4- 二酮； b)2，2’ -雙(6-(6-(4-(4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯氧基擬基)苯氧基)己酸氧基)-6_己酰氧基)二乙醚；和 c)1-{6-(6-(6-(6-(6-(6-(6-(4-(6-(4-(4-(4-壬基苯甲酰氧基)苯氧基羰基)苯氧基)己氧基)_4_氧代丁酸氧基)己氧基)-6-擬氧基己氧基)-6-擬氧基己氧基)_6_擬氧基己氧基)-6-擬氧基己氧基)-6-擬氧基己氧基)-6-擬氧基己氧基}-4-{6-(4-出-(4-(4-(4_壬基苯甲酰氧基)苯氧基羰基)苯氧基)己氧基}丁烷-1，4-二酮。
4.權(quán)利要求1的含介晶的化合物，其中該化合物是液晶化合物。
5.共聚物組合物，其包含權(quán)利要求1的含介晶的化合物。
6.聚合物組合物，其包含權(quán)利要求1的含介晶的化合物。
7.液晶組合物，包含: -根據(jù)權(quán)利要求1的含介晶的化合物；和 -任選的液晶聚合物。
8.權(quán)利要求7的組 合物，其中該液晶聚合物存在，并且是包括該含介晶的化合物的嵌段或非嵌段共聚物。
9.任意權(quán)利要求7的組合物，進一步包含光致變色化合物、二色性化合物、光致變色-二色性化合物、光敏材料、非光敏材料中的至少一種和一種或多種添加劑，其中該一種或多種添加劑選自液晶、液晶性質(zhì)控制添加劑、非線性光學(xué)材料、染料、定向促進劑、動力學(xué)增強劑、光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑、表面活性劑、聚合抑制劑、溶劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、脫模劑、流變控制劑、膠凝劑、流平劑、自由基清除劑、偶聯(lián)劑、傾斜控制添加劑、嵌段或非嵌段聚合物材料、或粘合促進劑。
10.權(quán)利要求9的組合物，其中該至少一種光致變色化合物或光致變色-二色性化合物選自:茚稠合的萘并吡喃、萘并[l，2-b]吡喃、萘并[2，Ι-b]吡喃、螺芴并[l，2-b]吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、熒蒽并吡喃、螺吡喃、苯并噁嗪、萘并噁嗪、螺(二氫吲哚)萘并噁嗪、螺(二氫吲哚)吡啶并苯并噁嗪、螺(二氫吲哚)熒蒽并噁嗪和螺(二氫吲哚)喹啉并噁嗪、俘精酸酐、俘精酰亞胺、二芳基乙烯、二芳基烷基乙烯、二芳基烯基乙烯、非熱可逆的光致變色化合物及其混合物。
11.一種制品，其包含根據(jù)權(quán)利要求1的含介晶的化合物。
12.權(quán)利要求11的制品，其是光學(xué)元件，包括: 基底；和 在基底的至少一部分上的至少部分層，該層包含所述含介晶的化合物。
13.權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中通過將該層的至少一部分暴露于磁場、電場、線性偏振輻射和剪切力中的至少一種而將該至少部分層至少部分定向。
14.權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中該至少部分層適于響應(yīng)于至少光化輻射從第一狀態(tài)變換到第二狀態(tài)并響應(yīng)于熱能返回第一狀態(tài)。
15.權(quán)利要求14的光學(xué)元件，其中該至少部分層適于在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)中使至少透過的輻射線性偏振。
16.權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中該至少部分層包含具有向列相、近晶相、手性向列相中的至少之一的液晶相。
17.權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中該光學(xué)元件選自眼科元件、顯示元件、窗、鏡子、以及有源和無源液晶單元元件。
18.權(quán)利要求17的光學(xué)元件，其中該眼科元件選自矯正透鏡、非矯正透鏡、接觸透鏡、眼內(nèi)透鏡、放大透鏡、保護透鏡和護目鏡。
19.權(quán)利要求11的制品，其是液晶單元，包含: -具有第一表面的第一基底； -具有第二表面的第二基底，其中該第二基底的第二表面與第一基底的第一表面相對并間隔開以限定區(qū)域；和 -所述含介晶的化合物位于該第一表面和第二表面限定的該區(qū)域中。
20.權(quán)利要求19的液晶單元，進一步包含至少部分層，其連接到第一基底和第二基底中至少一個的表面的至少一部分，且選自線性偏振層、圓偏振層、橢圓偏振層、光致變色層、反射層、著色層、阻滯層、和廣視角層。
21.權(quán)利要求19的液晶單元，其中該單元是包括多個區(qū)域或格間的像素化單元。
22.眼科元件的形成方法，包括: 配制包括權(quán)利要求1的含介晶的化合物的液晶組合物； 用該液晶組合物涂覆基底的至少一部分； 將涂層中的至少一部分液晶組合物至少部分定向；和 固化該液晶涂層。
【文檔編號】C09K19/04GK103459553SQ201280013939
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月18日
【發(fā)明者】何猛, A·庫瑪 申請人:光學(xué)轉(zhuǎn)變公司