JPH0657690B2 - 含イオウ化合物及びその製造方法 - Google Patents

含イオウ化合物及びその製造方法

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JPH0657690B2
JPH0657690B2 JP63203100A JP20310088A JPH0657690B2 JP H0657690 B2 JPH0657690 B2 JP H0657690B2 JP 63203100 A JP63203100 A JP 63203100A JP 20310088 A JP20310088 A JP 20310088A JP H0657690 B2 JPH0657690 B2 JP H0657690B2
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正弘 天野
信吾 松岡
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徳山曹達株式会社
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に光学材料を与える単量体として有用であ
り、その他塗料、インク、接着剤、ゴムの加硫剤、感光
性樹脂、架橋剤等に有用な新規含イオウ化合物及びその
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
現在、広く用いられている光学材料としては、ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネートを注型重合させた
樹脂がある。しかし、この樹脂は屈折率(n)が1.50
であり、無機レンズに比べて小さく、無機レンズと同等
の光学特性を得るためには、レンズの中心厚、コバ厚及
び曲率を大きくする必要があり、全体的に肉厚になるこ
とが避けられない。
この欠点を改良した高屈折率樹脂も種々提案されてい
る。例えば、ボリカーボネートやポリスルホン系の高屈
折率樹脂が提案されている。これらの樹脂は屈折率が約
1.60と高いものの、光透過率が低く、光学的均質性に欠
け、また着色するなどの問題がある。
このため架橋性の高屈折率樹脂が種々提案されている。
例えば、特開昭61−28901号公報などにフェニル
基をハロゲン原子で置換したフェニルメタクリレートな
どハロゲン原子を多数含んだ樹脂が提案されている。し
かし、これらの樹脂は比重が大きくなり、耐候性も劣る
という問題を有している。
また、特開昭60−197711号公報などにα−ナフ
チルメタクリレートを主成分とする高屈折率樹脂用組成
物が提案されている。これから得られる樹脂は高屈折率
を有するものの、ナフチル基を有するために、耐候性が
劣っている。
一方、ビニルベンジルフェニルスルフィドは公知の化合
物であるが、これから得られる樹脂は、屈折率が十分で
はなく、また、硬度も低いために有機ガラスとして十分
に満足できるものではない。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のような先行技術の下で、特に光学材料に好適に使
用し得る樹脂、即ち、高屈折率、良好な透明性、耐候性
及び比重が小さいなどの諸性質のバランスのとれた樹脂
が強く望まれている。
従って、本発明が解決しようとする課題は、高屈折率で
比重が小さく、透明性、硬度、耐候性等に優れた樹脂を
与える架橋性単量体を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、下記一般式で示される含イオウ化合物を重
合して得た重合体が上記の諸性質を具備した優れた樹脂
であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記一般式〔I〕 で示される含イオウ化合物である。
前記一般式中〔I〕中のX及びZで示されるハロゲン原
子は塩素、臭素、ヨウ素の各ハロゲン原子であり、得ら
れる樹脂の耐候性の観点から塩素原子及び臭素原子が好
ましい。
本発明の含イオウ化合物中に含まれるハロゲン原子の数
は、得られる樹脂の屈折率を高くし比重を小さくするた
めには0〜4の範囲であることが好ましくい。
前記一般式〔I〕中のnは、2〜6の整数であれば良い
が、nが大きくなりすぎると溶解性の低下や着色の問題
が生じる惧れがある為、2又は3が好ましくい。
前記一般式〔I〕中のkは0以上の整数、は1以上の
整数であれば良いが、k及びが大きくなりすぎると屈
折率を低下させる為、kは0又は1、は1〜2の整数
が好ましい。
本発明の前記一般式〔I〕で示される化合物の構造は次
の手段によって確認することができる。
(イ)赤外吸収スペクトル(IR)を測定することによ
り、3150〜2800cm-1付近にC−H結合に基づく
吸収、1650〜1600cm-1付近に末端の不飽和炭化
水素基に基づく吸収を観察することができる。
(ロ)H−核磁気共鳴スペクトル(H−NMR)を測
定することにより前記一般式〔I〕で示される本発明の
化合物中に存在する水素原子の結合様式を知ることがで
きる。前記一般式〔I〕で示される化合物のH−NM
R(δ,ppm:テトラメチルシラン基準、重クロロホル
ム溶媒)の代表例として1.4−ビス(p−エテニルベン
ジルチオ)ベンゼンについてH−NMRを第1図に示
す。その解析結果を示すと次のとおりである。
すなわち、4.0ppmにプロトン2個分に相当する一重線が
認められ、ベンジル基のメチレン(c)によるものと帰属
できる。5.0〜5.8ppmにプロトン2個分に相当する四重
線が認められエテニル基のメチレン(a)によるものと帰
属できる。又6.4〜7.0ppmにプロトン1個分に相当する
四重線が認められエテニル基のメチン(b)によるものと
帰属できる。7.0〜7.5ppmにプロトン6個分に相当する
多重線が認められフェニル基に置換したプロトン(d)、
(e)、(f)、(g)、(h)、(i)によるものと帰属できる。
(ハ)元素分析によって、炭素、水素、イオウ、及びハロ
ゲンの各重量%を求め、さらに認知された各元素の重量
%の和を100から減じることによって酸素の重量%を
算出することができ、従って該化合物の組成式を決定す
ることができる。
本発明の前記一般式〔I〕で示される製造方法は特に限
定されるものではない。具体例は後述する実施例に詳述
するが代表的な製造方法を詳述すれば以下の様になる。
(i)一般式〔II〕 (但し、Mは水素原子又はアルカリ金属であり、Xは
ハロゲン原子であり、mは0〜4の整数であり、mが2
以上のときはXは同じであっても異っていても良く、n
は2〜6の整数であり、2≦m+n≦6である。) で示される化合物と、 一般式〔III〕 (但し、Mは塩素原子又は臭素原子であり、RはCH
2CH2O)k(CH2 (但し、kは0以上の整数であり、
は1以上の整数である。)であり、Zはハロゲン原子で
あり、iは0〜4の整数であり、iが2以上のときはZ
は同じであっても異っていても良い。) で示される化合物とを反応させる方法。
(ii)一般式(IV〕 (但し、mは0〜4の整数であり、Mは臭素原子又は
ヨウ素原子であり、nは2〜6の整数であり、nが2以
上のときはMは同じであっても異っていても良く、2
≦m+n≦6である。) で示される化合物と 一般式〔V〕 (但し、Mは水素原子又はアルカリ金属であり、Rは
CH2CH2O)k(CH2 (但し、kは0以上の整数であ
り、は1以上の整数である。)であり、Zはハロゲン
原子であり、iは0〜4の整数であり、iが2以上のと
きはZは同じであっても異っていても良い。) で示される化合物とを反応させる方法。
(i)及び(ii)によって前記一般式〔I〕で示される
化合物を得ることができる。
原料となる前記一般式〔II〕、〔III〕、〔IV〕及び
〔V〕で示される化合物は如何なる方法で得られたもの
でも使用できる。
前記一般式〔I〕で示される化合物を得る反応の具体例
を例示すれば以下の通りである。
一般式〔II〕で示される化合物と一般式〔III〕で示さ
れる化合物を反応させる方法及び一般式〔IV〕で示され
る化合物と一般式〔V〕で示される化合物を反応させる
方法は、反応系から脱ハロゲン化水素又は脱ハロゲン化
アルカリ金属させる方法である。
両化合物の仕込みモル比は必要に応じて適宜決定すれば
良いが、通常等モル使用するのが一般的である。又、該
反応において、M及びMが水素原子の場合には、一
般に脱ハロゲン化水素を反応系から除く為、反応系内に
ハロゲン化水素捕捉剤として塩基を共存させることが好
ましい。該ハロゲン化水素捕捉剤としての塩基は特に限
定されず公知のものを使用することができる。一般に好
適に使用される塩基として、トリメチルアミン、エチル
アミン等のトリアルキルアミン、ピリジン、テトラメチ
ル尿素等があげられる。また、炭酸アルカリ金属、水酸
化アルカリ金属等のアルカリ金属化合物を反応系内で反
応させ、チオラートとし脱ハロゲン化アルカリ金属させ
ても差しつかえない。
前記反応に際しては、一般に有機溶媒を用いるのが好ま
しい。該溶媒として好適に使用されるものを例示すれ
ば、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコー
ル類及びN,N′−ジメチルホルムアミド、N,N′−
ジメチルアセトアミド等のN,N′−ジアルキルアミド
類等があげられる。
前記反応における温度は原料の種類、溶媒の種類によっ
て異なるが、一般には0℃〜溶媒を還流させる温度が好
ましい。反応時間も原料の種類によって異なるが、通
常、5分から40時間、好ましくは30分から24時間
の範囲から選べば十分である。また反応中においては攪
拌を行うのが好ましい。
反応系から目的生成物、すなわち前記一般式〔I〕で示
される化合物を単離精製する方法は特に限定されず、公
知の方法が採用できる。
本発明の前記一般式〔I〕で示される化合物は、高屈折
率で比重が小さく透明性、硬度、耐候性等に優れた樹脂
を与える架橋性単量体として有用である。また、該化合
物は常温で固体状態であり、重合して得られる樹脂の屈
折率、光学的均質性を保持するため、単独重合体の屈折
率が1.55以上のラジカル重合可能な液状不飽和単量体と
共重合するのが好ましい。該不飽和単量体の例をあげる
と次の通りである。尚、アクリレート及びメタアクリレ
ートを総称して(メタ)アクリレートと記す。
フェニル(メタ)アクリレート、モノクロロフェニル
(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート
等の(メタ)アクリレート;スチレン、クロロスチレ
ン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ジビニルベン
ゼン、メチルスチレン、メトキシスチレン等のスチレン
類;ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート
等のアリル化合物類等及びこれらの混合物である。
本発明において光学材料、とりわけレンズ材料を得る
際、該単量体の組成割合は、それぞれの単量体の種類に
よって好適な割合がある為に一概に限定できないが、総
じて、一般式〔I〕で示される化合物が20〜90重量
%の範囲が好ましく用いられ、より好ましくは、30〜
80重量%の範囲で使用される。前記一般式〔I〕で示
される化合物の使用量が20重量%未満になると、本発
明の目的である高屈折率樹脂が得られにくく、また、架
橋が十分に進まない為に耐衝撃性、耐熱性が低下する傾
向がみられる。
前記の単量体組成物を用いて高屈折率樹脂を得る重合方
法は、特に限定的でなく、公知の注型重合方法を採用で
きる。重合開始手段は、種々の過酸化物やアゾ化合物等
のラジカル重合開始剤の使用、又は紫外線、α線、β
線、γ線等の照射或いは両者の併用によって行うことが
できる。代表的な重合方法を例示すると、エラストマー
ガスケットまたはスペーサーで保持されているモールド
間に、ラジカル重合開始剤を含む前記の単量体組成物を
注入し、空気炉中で硬化させた後、取出せばよい。
ラジカル重合開始剤としては、特に限定されず、公知の
ものが使用できるが、代表的なものを例示すると、ベン
ゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキ
サイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオ
キサイド、アセチルパーオキサイド等のジアシルパーオ
キサイド;t.−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサ
ネート、t−ブチルパーオキシネオデカネート、クミル
パーオキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシベン
ゾエート等のパーオキシエステル;ジイソプロピルパー
オキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオ
キシジカーボネート、ジ−sec−ブチルパーオキシジカ
ーボネート等のパーカーボネート;アゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ化合物である。該ラジカル重合開始剤
の使用量は、重合条件や開始剤の種類、前記の単量体組
成物の組成によって異なり、一概に限定できないが、一
般には、単量体組成物100重量部に対して0.01〜10
重量部、好ましくは0.01〜5重量部の範囲で用いるのが
好適である。
重合条件のうち、特に温度は得られる高屈折率樹脂の性
状に影響を与える。この温度条件は、開始剤の種類や量
や単量体組成物の種類によって影響を受けるので、一概
に限定はできないが、一般的に比較的低温下で重合を開
始し、ゆっくりと温度をあげて行き、重合終了時に高温
下に硬化させる所謂テーパ型の2段重合を行うのが好適
である。重合時間も温度と同様に各種の要因によって異
なるので、予めこれらの条件に応じた最適の時間を決定
するのが好適であるが、一般に2〜40時間で重合が完
結するように条件を選ぶのが好ましい。
勿論、前記重合に際し、離型剤、紫外線吸収剤、酸化防
止剤、着色防止剤、帯電防止剤、ケイ光染料、染料、顔
料等の各種安定剤、添加剤は必要に応じて選択して使用
することが出来る。
さらに、上記の方法で得られる高屈折率樹脂は、その用
途に応じて以下のような処理を施すこともできる。即
ち、分散染料などの染料を用いる染色、シランカップリ
ング剤やケイ素、ジルコニア、アンチモン、アルミニウ
ム等の酸化物のゾルを主成分とするハードコート剤や、
有機高分子体を主成分とするハードコート剤によるハー
ドコーティング処理や、SiO2、TiO2、ZrO等の金属酸化
物薄膜の蒸着や有機高分子体の薄膜の塗布等による反射
防止処理、帯電防止処理等の加工及び2次処理を施すこ
とも可能である。
〔効果〕
本発明の含イオウ化合物は、高屈折率で比重が小さく、
透明性、硬度、耐候性等に優れた樹脂を与える架橋性単
量体として有用である。該化合物と不飽和単量体との共
重合により得られる共重合体である高屈折率樹脂は、有
機ガラスとして有用であり、例えば、メガネレンズ、光
学機器レンズ等の光学レンズとして最適であり、さらに
プリズム、光ディスク基板、光ファイバー等の用途に好
適に使用することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を具体的に説明するために、実施例を挙げ
て説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
尚、実施例において得られた含イオウ化合物及び高屈折
率樹脂は、下記の試験法によって諸物性を測定した。
(1)屈折率 アッベの屈折計を用いて20℃における屈折率を測定し
た。接触液には、ブロモナフタリンを使用した。
尚、含イオウ化合物の屈折率は液状の不飽和単量体に溶
解し外挿法により求めた。
(2)硬度 ロックウェル硬度計を用い、厚さ2mmの試験片について
L−スケールでの値を測定した。
(3)外観 目視により判定した。
(4)耐候性 スガ試験機(株)製ロングライフキセノンフェードメー
ター(FAC-25AX-HC型)中に試料を設置し、100時間
キセノン光を露光した後、試料の着色の程度を目視で観
察し、ポリスチレンに比べ着色の程度の低いものを○、
同等のものを△、高いものを×で評価した。
尚、以下の実施例で使用した不飽和単量体は下記の記号
で表わした。但し〔 〕内は単独重合体の屈折率であ
る。
St:スチレン〔1.590〕 CSt:クロロスチレン(o体、m体の混合物)〔1.
610〕 DVB:ジビニルベンゼン〔1.615〕 PhMA:フェニルメタクリレート〔1.571〕 BzMA:ベンジルメタクリレート〔1.568〕 CBzMA:モノクロロベンジルメタクリレート(o
体、m体の混合物)〔1.582〕 実施例1 1.4ビス(pエテニルベンジルチオ)ベンゼンの製造 1.4−ベンゼンジチオール14.2g(0.10mo)をN,
N′−ジメチルホルムアミド150mに溶解し、p−
クロロメチルスチレン32.0g(0.21mo)を加え、水
浴中に設置した。次いで炭酸カルシウム29.0g(0.21m
o)を徐々に添加した。1時間攪拌した後、該反応混
合物を水300mにあけた。300mのクロロホル
ムで抽出した後、クロロホルム層を2N−塩酸50m
で1回洗浄し、次いで水50mで2回洗浄した。クロ
ロホルム層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、クロロホ
ルムを減圧下で留去した後、残渣をメタノールで再結晶
し、17.4gの無色針状結晶を得た。
得られた結晶の赤外吸収スペクトル(島津製作所製IR-4
40 INFRARED SPECTROPHOTOMETER)を測定した結果は第
2図に示すとおりであり、3150〜2900cm-1にC
−H結合に基づく吸収、1640cm-1不飽和炭化水素基
に基づく吸収を示した。
その元素分析値はC76.98%、H5.87%、S17.15%であ
って、組成式C12H11Sに対する計算値であるC76.96%、
H5.92%、S17.12%に良く一致した。
また、H−NMR(TEOL社製JNM-PMX60SINMR-SPECTRO
METER)(δ,ppm;テトラメチルシラン基準、重クロロ
ホルム溶媒)の測定結果を第1図に示した。
その解析結果を示すと次のとおりである。
すなわち、4.0ppmにプロトン2個分に相当する一重線が
認められ、ベンジル基のメチレン鎖(c)によるものと帰
属できる。5.0〜5.8ppmにプロトン2個分に相当する四
重線が認められエテニル基のメチレン(a)によるものと
帰属できる。又6.4〜7.0ppmにプロトンに1個分に相当
する四重線が認められエテニル基のメチン(b)によるも
のと帰属できる。7.0〜7.5ppmにプロトン6個分に相当
する多重線が認められフェニル基に置換したプロトン
(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)によるものと帰属できる。
上記の結果から単離生成物が1.4−ビス(p−エテニル
ベンジルチオ)ベンゼンであることが明らかになった。
収率は1.4−ベンゼンジチオールに対して46.5%(0.046
5mo)であった。
更に屈折率を外挿法により求めたところ▲n20 D▼1.650
であった。
実施例2 1.3.5トリス(p−エテニルベンジルチオ)ベンゼンの
製造 1.3.5−トリブロモベンゼン31.5g(0.1mo)をN,
N′−ジメチルアセトアミド150mに溶解し、p−
メルカブトメチルスチレン45.0g(0.3mo)と重合
禁止剤として、t−ブチルカテコール1.0gを加えた。
還流させて3時間反応させた後、該反応混合物を水30
0mにあけた。300mのクロロホルムで抽出した
後、クロロホルム層を2N−水酸化ナトリウム水溶液5
0mで1回洗浄し、次いで水50mで2回洗浄し
た。クロロホルム層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、
クロロホルムを減圧下で留去した後、残渣をメタノール
で再結晶し、5.3gの結晶を得た。
得られた結晶の赤外吸収スペクトルを測定したところ、
3150〜2900cm-1にC−H結合に基づく吸収、1
640cm-1に末端の不飽和炭化水素基に基づく吸収を示
した。
その元素分析値はC75.84%、H5.75%、S18.41%であ
って組成式C11H10Sに対する計算値であるC75.82%、H
5.78%、S18.40%に良く一致した。
またH−NMR(δ,ppm;テトラメチルシラン基
準)を測定した。その解析結果を示すと次の通りであ
る。
すなわち、4.0ppmにプロトン2個分に相当する一重線が
認められ、ベンジル基のメチレン鎖(c)によるものと帰
属できる。5.0〜5.8ppmにプロトン2個分に相当する四
重線が認められエテニル基のメチレン(a)によるものと
帰属できる。又、6.4〜7.0ppmにプロトン1個分に相当
する四重線が認められエテニル基のメチン(b)によるも
のと帰属できる。7.0〜7.8ppmにプロトン5個分に相当
する多重線が認められフェニル基に置換したプロトン
(d)、(e)、(f)、(g)、(h)によるものと帰属できる。
上記の結果から単離生成物が1.3.5−トリス(p−エテ
ニルベンジルチオ)ベンゼンであることが明らかになっ
た。
収率は1.3.5−トリブロモベンゼンに対して10.2%(0.0
102mo)であった。
更に屈折率を外挿法により求めるところ▲n20 D▼1.655
であった。
実施例3 実施例1及び2において詳細に記述したのと同様な方法
により、第1表に記載した含イオウ化合物を合成した。
尚、第1表には合成した含イオウ化合物の性状、元素分
析結果及び屈折率も併せて記した。
尚、CH2=CH−を と略す。
実施例4 実施例1で合成した1.4−ビス(pエテニルベンジルチ
オ)ベンゼン60重量部と不飽和単量体としてスチレン
40重量部の混合物100重量部に対してラジカル重合
開始剤としてt−ブチルパーオキシ−2−エチレンヘキ
サネート1重量部を添加しよく混合した。この混合液を
ガラス板とエチレン−酢酸ビニル共重合体とから成るガ
スケットで構成された鋳型の中へ注入し、注型重合を行
った。重合は、空気炉を用い、30℃から90℃で18
時間かけ、徐々に温度を上げて行き、90℃に2時間保
持した。重合終了後、鋳型を空気炉から取出し、放冷
後、重合体を鋳型のガラスからとりはずした。
得られた重合体は無色透明であり、屈折率1.651、比重
1.13、硬度115であり、耐候性も0であった。
比較例1 p−ビニルベンジルフェニルスルフィド60重量部と不
飽和単量体としてスチレン40重量部の混合物を用いた
以外、実施例4と全く同様に実施した。
得られた重合体は無色透明であり、比重1.11、耐候性は
0であったが、屈折率が1.620と低く、硬度も84と低
かった。
実施例5 実施例1で合成した1.4−ビス(p−エテニルベンジル
チオ)ベンゼン及び第2表に示す不飽和単量体から成る
混合物を用いた以外、実施例4と全く同様に実施した。
得られた重合体の物性を測定して第2表に示した。
実施例6 第3表に示す含イオン化合物及び不飽和単量体からなる
混合物を用いた以外、実施例4と全く同様に実施した。
得られた重合体の物性を測定して第3表に示した。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、実施例1で得られた本発明の化合
物のH−核磁気共鳴スペクトル及び赤外吸収スペクト
ルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/027

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記式 〔但し、RはCHCHO)k(CH (但
    し、kは0〜1の整数であり、は1〜2の整数であ
    る。)であり、X及びZはハロゲン原子であり、iは0
    〜4の整数であり、iが2以上のときはZは同じであっ
    ても異っていても良く、mは0〜4の整数であり、mが
    2以上のときはXは同じであっても異っていても良く、
    nは2〜6の整数であり、2≦m+n≦6である。〕 で示される含イオウ化合物。
  2. 【請求項2】一般式 (但し、Mは水素原子又はアルカリ金属であり、Xは
    ハロゲン原子であり、mは0〜4の整数であり、mが2
    以上のときはXは同じであっても異なっていても良く、
    nは2〜6の整数であり、2≦m+n≦6である。) で示される化合物と、 一般式 (但し、Mは塩素原子又は臭素原子であり、RはC
    CHO)k(CH (但し、kは0〜1の整
    数であり、は1〜2の整数である。)であり、Zはハ
    ロゲン原子であり、iは0〜4の整数であり、iが2以
    上のときはZは同じであっても異っていても良い。)で
    示される化合物とを反応させることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の含イオウ化合物の製造方法。
  3. 【請求項3】一般式 (但しmは0〜4の整数であり、Mが臭素原子又はヨ
    ウ素原子であり、nは2〜6の整数であり、nが2以上
    のときはMは同じであっても異なっていても良く、2
    ≦m+n≦6である。) で示される化合物と 一般式 (但し、Mは水素原子又はアルカリ金属であり、Rは CHCHO)k(CH (但し、kは0〜1
    の整数であり、は1〜2の整数である。)であり、Z
    はハロゲン原子であり、iは0〜4の整数であり、iが
    2以上のときはZは同じであっても異っていても良
    い。)で示される化合物とを反応させることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の含イオウ化合物の製造
    方法。
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