[发明专利]光致变色的杂环苯并吡喃和制备方法及用途

说明书

本发明涉及某些新颖的光致变色的杂苯并吡喃化合物以及含有这些化合物的制品和组合物。

光致变色是大家熟悉的物理现象，这些现象可用某些类型的化合物观察到。可在“Photochromism:Molecules and Systems”,Studiesin Organic Chemistry 40,Edited by H.Durr and H.Bouas-Laurent,Elsevier 1990中找到有关这一现象的详细描述。

已知吡喃衍生物作为一类化合物能显示光致变色效应。例如，US5066818公开了一类在吡喃环3位上有至少一个邻位取代的苯基的新型可逆光致变色萘并吡喃化合物。

背景技术中由吡喃得到的光致变色化合物(如在US5066818中所述的)在活化状态中显示较简单的吸收分布图(如高斯和洛伦兹曲线)，因此有助于显示相当纯的颜色，只要光致变色材料本身没有颜色。对于许多商业应用场合，特别是在太阳镜中的应用，需要更中和的褐色或灰色。为了用背景技术的光致变色化合物达到更中和的颜色，必须将两种或两种以上光致变色化合物混合在一起。这可能在费用方面以及在光致变色化合物可加到聚合物基质材料中的难易方面存在一些缺点。

我们现在已找到一类杂苯并吡喃化合物，当它们分散在溶液中或聚合物基质材料中，并用光化光活化时，在活化状态中显示出中和色(特别为褐色)。

根据本发明，提供了一种通式(Ⅰ)的杂苯并吡喃化合物。(Ⅰ)

式中R₁表示含有一个或多个杂原子并稠合到苯并吡喃骨架苯并部分的f-面或g-面的五元杂环，所述的杂环基以这样的方式稠合：杂环基中的杂原子直接连在所述的苯并部分的碳原子上，也可能有另外的碳环或杂环基稠合到所述的杂环基上，或者所述杂环基被如下所述的式R₄基取代；

R₂和R₃可为相同的或不同的，各自独立表示碳环基或杂环基，或者R₂和R₃一起与碳原子(R₂和R₃连接在该碳原子上)构成碳环系或杂环系；以及

R₄表示氢原子或选自烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、卤素、取代或未取代氨基、偶氮、亚氨基、酰氨基、酯基、氰基、三氟甲基或硝基的取代基。

为了清楚起见，整个说明书中用来描述本发明的苯并吡喃化合物的环编号次序如下：(Ⅱ)苯并吡喃骨架中苯并部分上的f-面为碳原子7和8之间的面，而g-面为所述苯并部分中碳原子6和7之间的面。

整个说明书中，除另加说明外，术语“烷基”指有1～6个碳原子的烷基。同样，术语“烷氧基”指有1～6个碳原子的烷氧基。

本发明的杂苯并吡喃化合物有极复杂的吸收分布图(也就是说它们有多吸收峰/肩峰/拐点)，因此发现当它们加到溶液和聚合物中时显示中和色如褐色。

本发明的某些化合物以不易分离的异构体混合物制得，虽然在另一些情况下某一种异构体常占主要部分，并可分离出来。但是，在这两种情况下，我们都已发现，都得到上面提到的复杂的吸收分布图，以致异构体混合物知单一异构体都显示所述的中和色，典型为褐色。

优选的是，在R₁中的五元杂环是呋喃环、吡咯环或噻吩环，优选杂原于连接到苯并吡喃骨架的7位。

在R₁中的杂环上优选的取代基是稠合在上面的苯环或环己烷环，或者在杂环上有一个或多个烷基取代基。

在吡咯环的情况下，环上氮原子可有烷基取代基，一般为甲基。

优选的是，在吡喃环上的R₂和R₃取代基选自苯基、4-三氟甲基苯基、4-烷氧基苯基(优选4-甲氧基苯基)、2,4-二(烷氧基)苯基(优选2,4-二甲氧基苯基)或4-二烷氨基-苯基(优选4-二甲氨基-苯基)。

当R₂和R₃取代基一起与碳原子(R₂和R₃连在该碳原子上)构成碳环系时，它们优选为螺-二苯并环庚烯基取代基、或螺-金刚烷基取代基或螺-降冰片烷基取代基。

优选的R₄为氢或烷基，通常为甲基。

本发明的苯并吡喃化合物可用基于以下反应图示的一般制备方法制备