JP2635196B2 - ホトクロミック光学素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は吸光変色性、即ちホトクロミック性を有する
サングラスレンズ等の光学素子、特に、スピロオキサジ
ン吸光変色性化合物を使用するホトクロミック光学素子
に関連する。

1,3,3−トリメチルスピロ［インドリン−2,3′−［3
H］−ナフト［2,1−ｂ］［1,4］オキサジン］は公知の
ホトクロミック化合物である。非活性化と活性化状態間
の光学密度の最大吸収波長で測定される変化は、ある種
の公知化合物に対しては約0.43〜0.89μの範囲内にあ
る。この種の化合物は米国特許第3,578,602号（オノそ
の他名義）明細書に開示され、米国特許第3,562,172号
（オノその他名義）明細書にも類似化合物が開示されて
いる。

本発明の要約 本発明者により、メトキシ基、エトキシ基又はハロゲ
ンを、インドリン環に置換基を有する1,3−ジメチル−
３−メチル−スピロ［インドリン−2,3′−［3H］−ナ
フト［2,1−ｂ］［1,4］オキサジン］誘導体の８′又は
９′位置に置換することにより、吸光変色性が優れた、
即ち活性化及び非活性化状態間の光学密度変化が大き
く、しかも非活性化状態で約80％又はこれ以上の優れた
透光性を有するホトクロミック化合物が得られることが
発見された。このホトクロミックスピロオキサジン化合
物は優れた吸光変色性のみならず非活性化状態で比較的
高い透光性を有する。又この化合物はプラスチック類、
例えばポリ（アリルジグリコールカーボネート）、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、アセチルセルロー
ス、トリアセチルセルロース、酢酸プロピオン酸セルロ
ース、アセチルブチルセルロース、ポリ（ビニルアセテ
ート）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリエステル樹
脂、及び好適にはポリ（アリルジグリコールカーボネー
ト）、ポリカーボネート、及びポリ（メチルメタクリレ
ート）に配合して吸光変色性のサングラス、又はスキー
ゴーグル等に適した物品を作ることができることが発見
された。

本発明に使用する化合物は前記米国特許明細書に開示
されている方法により、又適当な置換基を有する出発材
料を使用して合成できる。

別法ではメチレンインドリン化合物に対応するヨウ化
インドールをトリエチルアミンの共に使用できる。上記
の二つの方法は共に所望のホトクロミック化合物の製造
に好適である。本発明者は前記米国特許のエチルアルコ
ールよりもアセトンからの再結晶法を推奨する。

従って本発明の一目的はプラスチックホスト物質中に
ホトクロミックスピロオキサジン化合物を含むホトクロ
ミック光学素子を提供することにある。本発明の他の一
目的は改良された吸光変色反応性を有するサングラスレ
ンズ及び類似物品を提供することにある。

好適実施例の説明 本発明は下記の構造式で表わされる新規なホトクロミ
ック化合物をプラスチックホスト物質中に含むホトクロ
ミック光学素子を提供するものである。

ここでR₁とR₂の一つはハロゲン又は低級アルコキシ
で、他の一つは水素、又はR₃とR₄は水素、低級アルキル
又はハロゲンである。

0.1〜約15重量％の上記化合物をプラスチックフィル
ムに配合して、非活性化状態における高度の透光性と、
優れた吸光変色性とを有するホトクロミック素子を作る
ことができる。上記の光学的に透明なプラスチック材料
の基質に好適な厚さは0.0025−25mm（0.0001−1.0イン
チ）である。0.15mm（0.006インチ）の厚さのフィルム
に対してはスピロオキサジン２重量％が好適配合量であ
る。本発明に使用する化合物、即ち一種の染料は、注型
でフィルム又はレンズを作ることができる重合体、射出
成形でフィルム又はレンズを作ることができる重合体に
混合でき、又これらの染料はアルコール又は水に溶解し
てからフィルム又はレンズに吸収されることもできる。
好適な溶剤は多価アルコール、特にジエチレングリコー
ル又は他のポリエチレングリコールである。基質にはポ
リ（アリルジグリコールカーボネート）、ポリカーボネ
ート、ポリメタクリレート、アセチルセルロース、トリ
アセチルセルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ア
セチルブチルセルロース、ポリ（ビニルアセテート）、
ポリ（ビニルアルコール）、これらの共重合体及び混合
物が使用できる。しかしスピロオキサジン吸光変色性化
合物のプラスチックホスト物質として好適な材料はポリ
（アリルジグリコールカーボネート）、ポリカーボネー
ト、ポリ（メチルメタクリレート）、及びアセチルブチ
ルセルロース又は酢酸プロピオン酸セルロースである。
上記のフィルム又はレンズ素子はサングラスレンズ、及
びスキーゴーグル等に使用でき、これらは非活性化状態
で高い透光率を有するばかりでなく太陽光線の存在で著
しく暗色化する。

例Ｉ 40gの１−ニトロソ−７−メトキシ−２−ナフトール
を400mlのエタノールに溶解した。N₂（窒素）ガスをこ
の溶液に通してから約70℃の温度に加熱してゆるく還流
した。24gのトリメチルアミンを含むエタノール200mlに
65gの1,2,3,3,4（及び６）、５−ヘキサメチルインドー
ルヨウ化物を30分間で添加した。この混合物を２時間還
流した後、溶液を冷却して褐色の沈殿物を物した。粗
製の1,3,3,4（及び６）、５−ペンタメチル−９′−メ
トキシ−スピロインドリン−ナフトオキサジン29gが得
られた。この粗製生成物をアセトンの再結晶で精製し
た。

上記の染料のジエチレングリコールの４重量％溶液を
120℃に加熱した。次にこの高温染料溶液に、2mm厚の注
型プラノCR−39レンズを１時間半浸漬したものは22℃で
下記の透過性を示した。

同様な結果はポリカーボネート、ポリメチルメタクリ
レートに本発明に使用する染料を吸収させたものでも得
られた。

例II 本発明に使用する化合物が、同一インドリン置換基を
有するがナフタリン基に置換基を持たない化合物よりも
優れた吸光変色性（ΔOD）を有することを示すため一連
の比較試験を行った。何れの試験でもアセチルブチルセ
ルロースに２重量％の特定染料を配合しフィルムに注型
して行った。各注型フィルムの厚さは約0.15mm（６ミ
ル）であった。次に非活性化フィルムの透光率を測定し
た。次にフィルムを100ワット水銀蒸気光源を使用して
活性化し化学密度変化（ΔOD）を測定した。下表に示す
試験結果は波長300−400NM（ナノメーター）の光線強度
6700マイクロワット/cm²の光線を使用し約23℃±1.5℃
で得られたものである。

本発明に使用するホトクロミック化合物は下記構造
式： （ここで、R₁とR₂の一つはハロゲン又は低級アルコキシ
で、他の一つは水素、又R₃とR₄は水素、低級アルキル又
はハロゲンである）により表されるホトクロミック化合
物とを含む。ホトクロミック化合物は、1,3,3−トリメ
チル−９′−メトキシ−、1,3,3−トリメチル−９′−
エトキシ−、1,3,3−トリメチル−８′−ブロモ−、1,
3,3,5−テトラメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,6−テ
トラメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,7−テトラメチ
ル−９′−メトキシ−、1,3,3,4,5−ペンタメチル−
９′−メトキシ−、1,3,3,5,6−ペンタメチル−９′
−、1,3,3,4,7−ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,
3,3,5,7−ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,6,7
−ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,−トリメチ
ル−5,9′−ジメトキシ−、1,3,3−トリメチル−4,7,
9′−トリメトキシ−、1,3,3−トリメチル−５−クロロ
−９′−メトキシ−、1,3,3,4,5−ペンタメチル−８′
−ブロモ−、1,3,3,5,6−ペンタメチル−８′−ブロモ
−スピロインドリンナフトオキシム及びこれらの混合物
からなる群から選択される。例えば、ホトクロミック光
学素子はレンズ又は眼鏡レンズであり、プラスチックホ
スト物質はポリカーボネート樹脂、ポリ（アルキルジグ
リコールカーボネート）、アセチルブチルセルロース又
はアセチルプロピオン酸セルロースである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チヤールズ・エツチ・フツクスマン アメリカ合衆国ミネソタ州ベミジ，セダ ー・レーン 3006 (72)発明者 ピーター・ジー・ピウズ アメリカ合衆国マサチユーセツツ州ロン グメドウ，シルバー・バーチ・ロード 124 (56)参考文献 特開 昭48−44180（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−3448（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭46−43203（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックホスト物質と下記構造式： （ここで、R₁とR₂の一つはハロゲン又は低級アルコキシ
   で、他の一つは水素、又R₃とR₄は水素、低級アルキル又
   はハロゲンである）により表されるホトクロミック化合
   物とを含むことを特徴とするホトクロミック光学素子。
2. 【請求項２】ホトクロミック化合物は、1,3,3−トリメ
   チル−９′−メトキシ−、1,3,3−トリメチル−９′−
   エトキシ−、1,3,3−トリメチル−８′−ブロモ−、1,
   3,3,5−テトラメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,6−テ
   トラメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,7−テトラメチ
   ル−９′−メトキシ−、1,3,3,4,5−ペンタメチル−
   ９′−メトキシ−、1,3,3,5,6−ペンタメチル−９′
   −、1,3,3,4,7−ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,
   3,3,5,7−ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,6,7
   −ペンタメチル−９′−メトキシ−、1,3,3,−トリメチ
   ル−5,9′−ジメトキシ−、1,3,3−トリメチル−4,7,
   9′−トリメトキシ−、1,3,3−トリメチル−５−クロロ
   −９′−メトキシ−、1,3,3,4,5−ペンタメチル−８′
   −ブロモ−、1,3,3,5,6−ペンタメチル−８′−ブロモ
   −スピロインドリンナフトオキシム及びこれらの混合物
   からなる群から選択される特許請求の範囲第１項記載の
   ホトクロミック光学素子。
3. 【請求項３】ホトクロミック光学素子はレンズであり、
   プラスチックホスト物質はポリカーボネート樹脂である
   特許請求の範囲第２項記載のホトクロミック光学素子。
4. 【請求項４】ホトクロミック光学素子は眼鏡レンズであ
   り、プラスチックホスト物質はポリ（アルキルジグリコ
   ールカーボネート）である特許請求の範囲第２項記載の
   ホトクロミック光学素子。
5. 【請求項５】ホトクロミック光学素子はレンズであり、
   プラスチックホスト物質はアセチルブチルセルロースで
   ある特許請求の範囲第２項記載のホトクロミック光学素
   子。
6. 【請求項６】ホトクロミック光学素子はレンズであり、
   プラスチックホスト物質はアセチルプロピオン酸セルロ
   ースである特許請求の範囲第２項記載のホトクロミック
   光学素子。