DD156372A1 - Photochrome medien unter verwendung von 1,4-2h-oxazinen und spirophenanthro-1,4-2h-oxazinen - Google Patents

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DD156372A1 DD22760781A DD22760781A DD156372A1 DD 156372 A1 DD156372 A1 DD 156372A1 DD 22760781 A DD22760781 A DD 22760781A DD 22760781 A DD22760781 A DD 22760781A DD 156372 A1 DD156372 A1 DD 156372A1
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Manfred Reichenbaecher
Ulrich-Walter Grummt
Roland Paetzold
Joachim Epperlein
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Manfred Reichenbaecher
Grummt Ulrich Walter
Roland Paetzold
Joachim Epperlein
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Abstract

1.4-2H-Oxazine und Spirophenanthro-1.4-2H-oxazine, insbesondere Indolinospirophenanthro-1.4-2H-oxazine (Y = CR tief 2;X=N-R). Benzthiazolinospirophenathro-1.4-2H-oxazine(Y=S;X=N-R)und Benzdithiolino-1.4-2H-oxazine(Y=X=S) der allgemeinen Formel, in denen R tief 1, R tief 2, R tief 3 Wasserstoff, Chlor, Brom, Alkyl-, Nitro-, Cyan-, Dialkylamino-, Alkoxy-, Carbalkoxy-, Carbonsaeuregruppen;R tief 4 Wasserstoff lang-oder kurzkettige Alkyl-oder Arylgruppen Ar einen inp-Stellung durch folgende Gruppen substituierten Benzenkern: -N(Alkyl) tief 2; N(C tief 2 H tief 4 OH)(C tief 2 H tief 4 CN); N(C tief 2 H tief 4 OH) tief 2 N(C tief 2 H tief 4 CN) tief 2;N(CH tief 2) tief 4 O,-O-Alkyl bedeuten, erlauben auf Grund ihrer photochromen Eigenschaften mit bemerkenswert hoher Reversibilitaet, guter Lichttransparenz der nicht aktivierten Form, hoher Lichtempfindlichkeit, grosser Wellenlaengendifferenz zwischen der aktivierten und nicht aktivierten Form, in organischen Loesungsmitteln geloest oder in einer Polymermatrix molekulardispers oder als Suspension eingebettet, eine vielseitige Verwendung, beispielsweise als optische Filter, optische Schalter, Sonnen- und Strahlenschutzfolien, Sonnenbrillen.

Description

Photochrome Medien unter Verwendung von 1.4-2H-0xazinen und Spirophenanthro-1.4-2H-oxazinen
Anwendungsgebiet der Erfindung
1.5 Die Erfindung betrifft photochrome Medien unter Verwendung von 1 ,A—i-iH-Oxazinen und Spirophenanthro-1,4-2H-oxazinen· Diese aktinischen Verbindungen können folgende allgemeine Strukturen besitzen:
Verbindungen dieser Strukturen sind infolge der Möglichkeit der lichtinduzierten reversiblen Ringöffnung unter Ausbildung farbtiefer Azamerocyanine photochrom, d. h. sie ändern reversibel ihr Elektronenabsorptionsspektrum. Diese Änderung ist sowohl in kristalliner Form, in Lösung oder in fester Lösung (molekulärdisperse Polymereinbettung oder Suspension) möglich. Diese Eigenschaften gestatten eine vielseitige Verwendung photochromer Verbindungen als photo- bzw. reprographisehe Medien, innere und äußere optische Filter und Schalter, Folien, Sprays, als reversibel- arbeitende Sonnen- und Strahlenschutzfolien und vielem anderen mehr«
22 7 6 07 7
Die erfindungsgemäßen 1.4-2H-0xazine und Spirophenanthro-1.4~2H-0xazine zeichnen sich neben großen spektralen Änderungen, Farbreinheit und relativ hoher Empfindlichkeit insbesondere durch eine bemerkenswert hohe !Reversibilität aus, Auf Grund dieser hohen .Reversibilität besitzen die erfindungsgemäßen 1.4-2H-0xazine und Spirophenanthro-1.4-2H-oxazine für eine Anwendung als optische Filter und Schalter, für Sonnenucd Strahlenschutzfolien sowie Sonnenbrillen günstigere Eigenschaften als die bisher bekannten,photochromen Systeme. 10
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es gibt zwar eine Vielzahl von Patenten für die Verwendung photochromer Verbindungen als optische Filter und Schalter, Sonnen- und Strahlenschutzfolien sowie Sonnenbrillen (siehe beispielsweises H.G. Brown, Photochromism, Wiley-Int. (1971); G.H. Dorion,; A.F. V/iebe, Photochromism: Optical and Photographic Applications, Focal Press, London (19/0)), doch besitzen diese patentierten Verbindungen den Nachteil einer nur begrenzten Reversibilität, d. h, das System ist bereits nach wenigen Zyklen infolge Nebenreaktionen ermüdet. Dieser Nachteil wird mit den erfindungsgemäßen 1.4-2H-0xazinen und Spirophenanthro-1 .4-2H-oxazinen weitgehend beseitigt. Die erfindungsgemäßen 1.4-2H-0xazine und Spirophenanthro-1*4-2H-oxazine sind bisher noch nicht in Patenten erfaßt.
Vorteilhafterweise stehen durch die Anwesenheit eines Phenanthrenkerns in diesen Verbindungen im Gegensatz zu den bereits bekannten Spironaphtho-1.4-2E-oxazinen mannigfaltigere Vertreter mit günstigeren Gebrauchseigenschaften, insbesondere im Hinblick auf eine Optimierung der Löslichkeit, der Wellenlängendifferenz zwischen der aktivierten und nicht aktivierten Form, der Zyklenzahl, der Empfindlichkeit, der Rezeptorverträglichkeit in polymeren Bindemitteln und der erreichbaren optischen Dichte.
227607 7
1 Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Verwendung von 1•4-2H-0xazinen und Spirophenanthro-1.4—2H-oxazinen, die eine lichtinduzierte thermisch reversible Ringöffnungs-/ Schlußreaktion unter Ausbildung farbtiefer Azamerocyanine mit außerordentlich geringer Ermüdung eingehen können, optische Filter und Schalter, Sonnen- und Strahlenschutzfolien, sowie Sonnenbrillen mit besonders günstigen Gebrauchswerteigenschaften zu ermöglichen,
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die bisher für diese Anwendungszwecke vorgeschlagenen Verbindungen wie Spiropyrane, Spirobipyrane, Anile, Azine, Dihydropyrene, Fulgide u. a. sind solche photochromen Verbindungen, die nachteiligerweise nur durch aufwendige Synthesen darstellbar sind, oder die Änderung des Elektronenabsorptionsspektrums ist nur gering, oder sie erfolgt in einem ungünstigen Spektralbereich, oder eine der beiden photochromen Formen ist bei Raumtemperatur zu wenig beständig, oder die spektralen Änderungen erfolgen für einen erforderlichen schnellen Wechsel zu langsam, oder aber die Reversibilität des Systems ermüdet zu schnell.
Es wurde gefunden, daß diese Nachteile weitestgehend eingeschränkt werden, indem man 1.4-211-Oxazine,vorzugsweise 2.2'-Bis(p-dialkylaminophenyl)-phenanthro-1.4-2H-oxazine,. 2.24-Bis(p-dialkylaminophenyl)-naphtho-1.4-2H-oxazine der Formeln
R 2 0W
7P (T^ FT) *~J
h IJ / / Ir/ W ff в
oder Inuolinospirophenantliro-I.4-2H-oxazine, insbesondere solche der Formel
oder Jbengthiazolino-1,4-2H-oxazine, insbesondere solche der Formel o-
odsr aber Benzdithiolinospirophenanthro-I.4-2H-oxazine, insbesondere solche der Formel,
R^
in denen Ε., E
2, R^ Wasserstoff, Chlor, Brom, Alkyl-, Nitro-, Cyan-, insbesondere löslichkeitsfordernde Dialkylamino-, Alkoxy-, Carbalkoxy-, Carbonsäuregruppen; R^, Rn Wasserstoff, lang- oder kurzkettige Alkyl- oder
Arylgruppen; R, Rc-> Rg Alkylgruppen bedeuten,
einzeln oder im Gemisch in organischen Lösungsmitteln löst oder in eine Polymermatrix molekulardispers oder aber als Suspension einbettet. Als hervorragend günstig haben sich als Trägermaterialien für die erfindungsgemäßen Oxazine und Spirooxazine beispielsweise Polyvinylacetat, Polyacryl, Polyvinylbutyrat,
5227607 7 Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Celluloseazetat erwiesen· Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch mit einer optisch klaren Polymerverbindung vermischt und dann als Film oder Linse geformt werden oder als photochrome Schicht auf Glas (z.B. Linsen) oder als Schicht auf mit Weißpigment vorbeschichtetes Papier aufgebracht werden. Man erhält auf diese Weise photochrome Medien mit bemerkenswert hoher Reversibilität (Zyklenzahlen У 30)ι vorzugsweise im Bereich 350 - 400 nm, die als optische Filter und Schalter oder als Sonnen- und Strahlenschutzfolien sowie' Sonnenschutzbrillen mit besonders guten Gebrauchseigenschaften verwendet werden können«
Die farblosen bis schwach gelben Lösungen bzw. festen Lösungen verfärben sich bei Bestrahlung mit UY-Licht oder durch Temperaturerhöhung oder aber bei Kontakt mit sauren Trägersubstanzen wie Kieselgel intensiv blau bis grünblau. Die vorher farbtiefen Lösungen können mit sichtbarem Licht geeigneter Wellenlänge reversibel entfärbt werden·
Von besonderer technischer Bedeutung sind diese Systeme, die sich reversibel von farblos/schwach gelb bei Bestrahlung mit UV-Licht (z.B. Sonneneinwirkung) intensiv blau/grünblau verfärben. Auf diese Weise können insbesondere mittels den erfindungsgemäßen Spirophenanthr0-1.4-2H-oxazinen beispielsweise Sonnen- und Strahlenschutzfolien,hoher Reversibilität hergestellt werden· Unter UV-LichteinfIuß verfärben sich die erfindungsgemäßen 1.4-2H-0xazine bzw· Spirophenanthro-1.4-2H-oxazine im Verhältnis zur Lichtintensität in einer Polymermatrix genügend schnell, und wenn Lichteinwirkung nicht mehr vorhanden ist, erfolgt Ausbleichung. Dieser Prozeß kann vielfach wiederholt werden, ohne daß irgendwelche-Ermüdungen festgestellt .
werden können. Die Anwendung der 1.4-2H-0xazine ist dann von Nutzen, wenn der Ausbleichprozeß sehr, schnell vorsichgehen muß· Je nach den Substituenten R. kann das thermische Ausbleichen nach erfolgter lichtinduzierter Verfärbung zwischen Millisekunden und Sekunden ermöglicht werden.
b 0 7 /
Ausführungsbeispiele
Die folgenden Beispiele sollen die Anwendung der 1*4-2K=0xasine und. Spirophenanthro-1.4-2H-oxazine als photochrome Medien erläutern, ohne sie in irgend einer Weise einzuschränken.
Beispiel 1
Eine gesättigte Lösung von. 2,2'-Bia(p-dimethylaminophenyl)-phenanthro-1.4-2H-oxazin in monomerem Methacrylsäuremethylester wird ohne Zusatz von Startern in einer Glasampulle durch mehrtägiges Temperieren auf 40 bis 500O im Trockenschrank polymerisiert. Aus dem entstandenen glasklaren Polymerblock wird ein Stab von einigen cm Länge und ca. 1 cm Durchmesser gedreht und poliert. Dieser zeigt, gemessen mit Hilfe der Blitzlichtphotolyse, bei polychromatischer Bestrahlung Photochromie von farblos nach blau. Die thermische Entfärbung erfolgt biexponentiell mit Lebensdauern von'0,5 und 40 s bei Raumtemperatur
20
Beispiel 2
Eine in Toluen gesättigte Lösung von 1'.3'»3~Trimethylindolino-spiro-5.11-dinitrophenanthro-1.4-2H-oxazin .wird im Volumenverhältnis 1 : 3 rait einer 30%igen Lösung von Polystyrol in Toluen gemischt. Es werden 0,7 % Phthalsaurediethylester als Weichmacher hinzugefügt, und mit dem homogenen Gemisch werden Terephtalsäurepolyesterfolien beschichtet (10 - 20 nm). Nach Trocknen der Schichten bei Baumtemperatur bleiben glasklare Folien zurück, die einen leichten bläulichen Schleier zeigen, der durch Bestrahlung mit rotem Licht zum Verschwinden gebracht werden kann. 50maliges Beblitzen der Folie (SBN 64, 400 Ws pro Blitz, 20.cm Abstand) ergibt jedesmal eine Erhöhung der Extinktion auf den Wert 1. (bei 620 nm), ohne daß irgendwelche
35. Ermüdungserscheinungen meßbar werden. Die Lebensdauer der blauen Farbform beträgt 4 Minuten bei 200C.
7227607
Beispiel 3
i'^iäethylbenzthiazolino-spiro-phenanthr oxazin,, zeigt in Benzen und anderen organischen Lösungsmitteln inverse Photochromie von blau nach farblos. Die thermische Eiictbildung der blauen Farbe erfolgt bei Raumtemperatur in Benzen mit einer'Geschwindigkeitskonstante von 2,5 s ·

Claims (1)

1 Erfindungsanspruch
1# Photochrome Medien unter Verwendung von 1.4-2H-0xazinen und Spirophenanthro-1.4-2H-oxazinen gekennzeichnet dadurch, daß 1.4-2H-0xazine bzw. Spirophenanthro-1.4-2H-oxazine folgender allgemeiner Strukturen,
R,., Rp, R, Wasserstoff, Chlor, Brom, Alkyl-, Nitro-,
Cyan-, Dialkylamino-, Carbalkoxy-, Carbonsäure gruppen
R^ Wasserstoff, lang- oder kurzkettige Alkyl- oder Arylgruppen
Ar einen in p-Stellung durch eine Dialkylamino- oder Alkoxygruppe substituierten Phenylkern
X eine Alkylimino (N-Alkyl)- oder Aryliminogruppe (N-Aryl) oder Schwefel
γ eine Dialkylmethylengruppe oder Schwefel
bedeuten.
Photochrome Medien gekennzeichnet dadurch, daß Verbindungen nach Runlet 1 in einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch gelöst werden.
Photochrome Medien gekennzeichnet dadurch, daß es
a.) ein transparentes Kunststoffträgermaterial
b.) eine wirksame Menge einer Verbindung nach i Punkt oder Mischungen davon enthält.
227607 7
4· Photochrome Medien nach Punkt . 3 gekennzeichnet dadurch, daß das Bindemittel Polyvinylacetat,-Polyacryl, Polyvinylbutyrat, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Celluloseacetat ist und zu photochromen Filmen, Folien oder Linsen geformt wird.
5· Photochrome Medien nach Punkt 3 gekennzeichnet dadurch, daß das Kunststoffträgermaterial auf Glas, beispielsweise Linsen, aufgebracht wiaid.
6. Photochrome Medien gekennzeichnet dadurch, daß Verbindungen nach . Punkt . 1 als Schicht auf mit Weißpigment vorbeschichtetes Papier aufgebracht werden.
DD22760781A 1981-02-13 1981-02-13 Photochrome medien unter verwendung von 1,4-2h-oxazinen und spirophenanthro-1,4-2h-oxazinen DD156372A1 (de)

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