【発明の詳細な説明】
インクジェットプリンター用の改良されたインク
技術分野
本発明はインク組成物に関する。より詳細には、本発明は、特にインクジェッ
ト印刷工程で使用するのに適したインク組成物に関する。本発明は、より特定的
には光安定性および/または色変化可能な着色された組成物を含む、改良された
インク組成物に関する。
発明の背景
インクジェット印刷技術は、工業的ラベリング用途からオフィス印刷に渡り利
用されている。インクジェットプリンターは、高い印刷速度をもつ、殆どレーザ
ー印刷性能を与える、低コストで低メンテナンスの静かなプリンターである。イ
ンクジェットプリンターの使用に係わるもう一つの利点は、カラーの全範囲に渡
る、不変で高性能のカラー印刷性能を発現することである。これらの特性は、該
インクジェットプリンターを、今日の市場における最も一般的なオフィスプリン
ターの一つとしている。インクジェット印刷技術は、また大判型のインクジェッ
トプロッターの出現に伴う、ヒューレットパッカードデザインジェット(Hewlett
Packard Designjet)シリーズおよびエンカッズノバジェット(Encad's Novajet)
シリーズ等の複写市場にも広がっている。このようなプロッターは、標準的なA
サイズ(8.5インチx11 インチ)からEサイズ(36インチx 48インチ)のプロット
に及ぶ、一連のサイズの図面およびデザインの形成を可能とする。例えば、イン
クジェットプロッターはデザイン、間取り図、およびコンピュータ援用設計(CAD
)ソフトウエアを使用した構造において利用されている。
インクジェット印刷技術は、特定の径の小さな液滴を形成するノズルのオリフ
ィスを通して、基板例えば紙またはフィルムに直接インクを射出して、書かれた
シンボルおよび描かれた画像を形成する工程を含む印刷の一形態である。幾つか
の異なる技術が、基板上へのこのようなインク液滴の射出のために利用されてい
る。例えば、連続流動系においては、インク液滴の連続的流れを、ノズルを介し
て、インク溜めから放出している。次いで、該液滴を電気的に帯電した場によっ
て、該基板に向けて偏向させて、インク−受容基板上に像を形成することができ
る。該電気的に帯電した場によって、該基板に向けて偏向されなかった、これら
の液滴は、真っ直ぐに流動して、集められかつ再利用のために循環される。
インクジェット印刷技術のもう一つの例は、ドロップオンデマンド(drop-on-d
emand)システムであり、デジタルデータ信号に従って、液滴がオリフィスから直
接記録媒体上の位置に吐出される。液滴を該記録媒体上に置く必要がない場合に
は、該液滴は形成されず、もしくは吐出さない。このドロップオンデマンドシス
テムは、インクの回収、帯電、または偏向を必要としないので、このシステムは
該連続流動型のものよりも一層単純である。2つの型のドロップオンデマンドイ
ンクジェットシステムがある。
一つの型のドロップオンデマンドシステムは、その主要要素として、インクで
満たされた、一方の端部にノズルを有するチャンネルまたは通路、および圧力パ
ルスを生成するための、他端近傍におけるピエゾ電気変換器を有する。比較的大
きなサイズの該変換器は、高解像度の印刷のために必要な、該ノズル相互の密接
した配置を阻害する。また、該変換器の物理的な限界は、低いインク液滴速度を
もたらす。低インク液滴速度は液滴速度の変動および方向性に係わる許容度を大
幅に減じ、かくして該システムの高性能コピー製造能に影響を与え、また印刷速
度を低下する。該液滴を吐出するために、ピエゾ電気デバイスを使用する、ドロ
ップオンデマンドシステムも、低印刷速度という欠点をもつ。
他の型のドロップオンデマンドシステムは、感熱インクジェット、またはバブ
ルジェットとして知られ、高速の液滴を生成し、かつノズルの極めて近接した配
置を可能とする。この型のドロップオンデマンドシステムの主な要素は、一方の
端部にノズルを有する、インクで満たされたチャンネルと、該ノズル近傍の発熱
式レジスターである。デジタル情報を表す印刷信号は、該オリフィスまたはノズ
ル近傍の、各インク通路内の抵抗体層に、電流パルスを生じ、結果としてその近
傍におけるインクの液状ビヒクルが、気泡を生成する液−気相転移を起こす。該
オリフィスにおけるインクは、該気泡が膨張するにつれ、推進された液滴として
放出される。このドロップオンデマンドインクジェットプリンターは、その連続
流動式のものよりも、単純で低コストのデバイスを与え、しかも実質的に同一の
高速印刷能を有する。
インクジェットプリンターで使用するインクに係わる問題は、該インクに含ま
れる着色用染料が、日光または人工的な光に暴露された場合に、褪色する傾向を
もつことである。着色剤の光に暴露された場合の褪色の殆どが、光分解メカニズ
ムによるものと考えられている。これらの分解メカニズムは、該着色剤が置かれ
ている環境条件に依存して、その酸化または還元を包含する。着色剤の褪色は、
またこれらが存在する基板にも依存する。
種々のファクタ、例えば温度、湿度、O2、O3、SO2およびNO2を包含するガス状
反応体、水溶性の非揮発性の光分解生成物等は着色剤の褪色に影響を及ぼすこと
が示されている。着色剤の褪色を行うこれらファクタは、ある程度の相互依存性
を示すように思われる。特定の基板上の特定の着色剤の褪色に関する観測が、一
般的な着色剤および基板に適用できないことは、この複雑な挙動によるものであ
る。
一定温度条件下で、雰囲気の相対湿度における増加が、種々の着色剤−基板系
についての着色剤の褪色性を高めることが観測されている(例えば、マクラーレ
ン(McLaren),K.,J.Soc.Dyers Colour,1956, 72 ,p.527)。例えば、該雰囲
気の相対湿度が増加した場合、繊維は、その含水率が増大するために、膨潤する
可能性がある。これは、該基板構造を介するガス状反応体の拡散を促進する。
光源の着色剤に光化学的変化を生ずる能力も、該光源のスペクトル分布、特に
該着色剤に変化を生ずる上で最も効果的な波長をもつ輻射の割合および波長の関
数としての着色剤分解の量子収率に依存する。光化学的な原理に基づいて、より
高いエネルギーの光(短波長の光)は、低エネルギーをもつ光(長波長の光)よ
りも、褪色を生ずる上でより効果的であると考えられる。このことが常に真であ
るとは限らないことが、研究により明らかとなった。異なる群の100 を越える着
色剤を研究し、一般的に最も不安定なものが、可視光によってより効果的に褪色
され、一方でより高い光堅牢性をもつものが、主として紫外光により分解される
ことが明らかとなった(マクラーレン(McLaren),K.,J.Soc.Dyers Colour,
1956,72,86)。
着色剤の安定性に及ぼす基板の影響は、極めて重要である可能性がある。着色
剤の褪色は該基板内の幾つかの化学的基により遅延されもしくは促進される可能
性がある。このような基は基底状態種または励起状態種であり得る。該基板の多
孔度も、着色剤の安定性において重要なファクタである。高い多孔度は、該基板
内への水分およびガス状反応体の侵入を容易にすることにより、着色剤の褪色を
促進する恐れがある。基板は、また該着色剤から、分解性の波長をもつ光を遮断
することにより、保護剤としても機能する可能性がある。
該基板の純度も、染色された工業用ポリマーの光化学を考察する際には常に、
重要な斟酌事項である。例えば、工業グレードの綿、ビスコースレーヨン、ポリ
エチレン、ポリプロピレンおよびポリイソプレンは、カルボニル基不純物を含む
ことが知られている。これらの不純物は、太陽光中にも存在する300 nmを越える
波長をもつ光を吸収し、結果としてこれら不純物の励起が、着色剤の褪色を生ず
る可能性のある反応性の種の生成をもたらす恐れがある(ファンビーク(van Bee
k),H.C.A.,Col.Res.Appl.,1983,8(3),176)。
従って、これら理由の全てに関連して、日光および人工的な光両者の作用に対
して、広範な着色剤を安定化できる、方法並びに組成物に対する大きな需要があ
る。光安定性をもつ、インクジェットプリンター用の改良されたインクに対する
特別な要求がある。
発明の概要
本発明は、改良された、光安定性のインクを提供することにより、上記の要求
を処理する。本発明は、また光変換性または光消去性の色変化可能なインク組成
物をも包含する。本発明は、着色された組成物と液状ビヒクルとを含む、改良さ
れたインク組成物を含む。
本発明の光安定性インクを含む態様の特徴の一つは、該着色された組成物が着
色剤およびアリールケトアルケン安定化化合物または光反応体もしくは改良され
た光反応体を含むことである。本発明の利点は、該アリールケトアルケン安定化
化合物または改良された光反応体が、該着色された組成物に優れたかつ予想外の
光安定特性を与えることにある。結果として、この改良されたインクは、実質的
な光暴露を必要とする印刷用途および長期記録保管用の印刷用途に特に適してい
る。
本発明のもう一つの態様においては、該インクは、該光反応体と結合して、輻
射トランソーバーを形成する波長選択性増感剤化合物を含む。本発明のインクジ
ェットインク組成物中に輻射トランソーバーを含めることの利点は、該着色剤が
特定の狭い波長の輻射に暴露した場合に色変化可能なことである。かくして、印
刷した像を、特定波長をもつ輻射への暴露に応答して、選択的に変えることがで
きる。この着色された組成物は、また分子包接体を含むことができ、これは該改
良された本発明のインクに、更に望ましい特性を与える。
本発明は、また本発明の改良されたインクを含有する、インクジェットプリン
ターカートリッジおよび本発明の改良されたインクをを使用した印刷方法をも包
含する。
これらのおよびその他の本発明の目的、特徴並びに利点は開示される態様およ
び添付請求の範囲に関する、以下の詳細な説明を吟味した後には、明らかとなる
であろう。
図面の簡単な説明
第1図は、紫外輻射トランソーバー/色変化可能な着色剤/分子包接体錯体を
示し、ここで該色変化可能な着色剤はマラカイトグリーンであり、該紫外輻射ト
ランソーバーはイルガキュア(IRGACURE)184(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン)であり、また該分子包接体はβ−シクロデキストリンである。
第2図は、紫外輻射トランソーバー/色変化可能な着色剤/分子包接体錯体を
示し、ここで該色変化可能な着色剤はビクトリアピュアブルー(Victoria Pure B
lue)BO(ベーシックブルー(Basic Blue)7)であり、該紫外輻射トランソーバー
はイルガキュア 184(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)であり、ま
た該分子包接体はβ−シクロデキストリンである。
第3図は、幾つかの着色された組成物中の分子包接体の各分子に共有結合して
いる、紫外輻射トランソーバーの平均分子数(該数は、また「置換度(degree of
substitution)」とも呼ばれる)を、222-nmのエキシマーランプの紫外輻射に暴
露した際の脱色時間に対してプロットした図である。
第4図は、平行な4列に配列された幾つかの222-nmのエキシマーランプを示し
ており、ここで12の数は、該エキシマーランプから約5.5 cmにおける、12の強度
測定値を得た位置を表している。
第5図は、平行な4列に配列された幾つかの222-nmのエキシマーランプを示し
ており、ここで9の数値は、該エキシマーランプから約5.5 cmにおける、9の強
度測定値を得た位置を表している。
第6図は、平行な4列に配列された幾つかの222-nmのエキシマーランプを示し
ており、ここで番号「1」の位置は、その位置での、該ランプから増大する距離
にて、10回の強度測定値を得た位置を示す(該測定値および該ランプからの距離
は、第12表にまとめてある)。
発明の詳細な説明
本発明は、一般的に改良されたインクに関わり、該インクは、場合により特定
波長の電磁輻射において色変化可能である、光−安定な着色された組成物と、該
着色された組成物と相容性の液状ビヒクルとを含む。
より詳しくは、本発明の一態様は、インクジェット印刷に適した、改良インク
組成物を含み、該組成物は着色された組成物と液状ビヒクルとの混合物を含み、
ここで該着色された組成物は着色剤と光反応体または改良光反応体を含み、該着
色剤は光−安定性であり、かつ該インクはインクジェット印刷に適したものであ
る。該光−安定な着色組成物は、また1995年6月5日付けの米国特許出願第08/4
61,372号に記載されている。これを本発明の参考文献とする。
該着色された組成物は、また該光反応体と結合して輻射トランソーバーを形成
する波長選択的増感剤をも含み、ここで該着色剤は狭いバンド幅の輻射に暴露す
ることにより色変化可能である。色変化可能な該着色された組成物も、1995年6
月5日付けの米国特許出願第08/461,372号に記載されている。これを本発明の参
考文献とする。場合により、分子包接体を、該着色された組成物に含めて、日光
または人工的な光に対してより安定な着色剤を提供することができ、また光反応
体と結合した波長選択性増感剤を含有せしめて輻射トランソーバーを得た場合に
は、より効果的な色変化可能な着色剤が得られる。
本発明は、またインクジェット印刷に適した改良インク組成物をも包含し、該
組成物は着色された組成物と液状ビヒクルとを含み、ここで該着色された組成物
は着色剤および以下の一般式で示されるアリールケトアルケンとを含む。
R1-CO-CH=CH-R2
ここで、R1がアリール基である場合には、R2は水素原子、アルキル、アリール、
ヘテロ環式基、またはフェニル基であり、該フェニル基は場合によりアルキル、
ハロ、アミノ、またはチオール基で置換されていてもよく、またR2がアリール基
である場合には、R1は水素原子、アルキル、アリール、ヘテロ環式基、またはフ
ェニル基であり、該フェニル基は場合によりアルキル、ハロ、アミノ、またはチ
オール基で置換されていてもよい。好ましくは、該アルケン基はトランス状態に
ある。以下の式で表される以下の化合物が好ましいものである。
従って、本発明のこの態様は、安定化分子、即ち上記のアリールケトアルケン
を提供し、該分子は着色剤と結合した場合に該着色剤を安定化する。従って、上
記のアリールケトアルケンは、任意の着色剤組成物に対する添加剤として使用で
きる。例えば、該アリールケトアルケン化合物が、水に対して貧弱な溶解度をも
つ場合、これは直接非−水溶媒または油を主成分とする着色剤組成物に添加する
ことができる。更に、このアリールケトアルケン化合物は、この化合物を可溶化
することのできる添加剤を含有する、他の着色剤組成物に添加することも可能で
ある。更に、アリールケトアルケン安定化化合物は、この化合物に大きな水溶性
分子、例えばシクロデキストリンを結合することにより、水溶液中に可溶化する
ことができる。場合により、光反応体を該着色された組成物に含めて、輻射トラ
ンソーバー、従って以下により詳細に論ずるであろう色変化可能な着色剤を提供
することができる。しかしながら、該アリールケトアルケン安定化化合物は、該
着色剤が自然の日光に対する安定性をもつことが望ましい場合には、着色された
組成物において、光反応体とは一緒に使用されない。該アリールケトアルケン化
合物は、R1およびR2の同等性に依存して、約270 〜約310 nmの波長範囲の輻射を
吸収する。従って、該アリールケトアルケン化合物は、日光由来の輻射を吸収す
ることができ、また光反応体と組み合わせた場合には、日光に暴露した際に該着
色剤の色変化を引き起こすことができる。このような色変化が望ましくない場合
には、着色された組成物中の該アリールケトアルケン化合物を、光反応体と混合
使用することはない。
本発明は、また本発明の改良されたインクを含む、インクジェットプリンター
用カートリッジおよび本発明の改良されたインクを使用した、印刷法をも包含す
る。
本明細書で使用する種々の用語を定義した後、本発明の着色された組成物およ
び該組成物の製法を記載し、次いで本発明の改良されたインクジェットインク組
成物、および該改良されたインクの使用方法を説明する。
本明細書で用いる用語「着色(された)組成物(colored composition)」とは、
着色剤および光反応体またはアリールケトアルケン安定化剤を含む組成物を意味
する。一態様において、該光反応体は変性された光反応体である。該着色組成物
は、更に(輻射トランソーバーを生成するために)光反応体または変性された光
反応体と結合した波長−選択性増感剤をも含むことができる。また、該着色組成
物はアリールケトアルケン安定化剤と結合した光反応体を含むこともできる。更
に、該着色組成物は分子包接体を含むことができる。
用語「光反応体(photoreactor)」とは、本明細書においてより完全に説明する
ように、公知の光反応体であり、また変性された光反応体をも包含し、例えば該
光反応体は、カルボニル基に対してα−位における官能基を除去するように変性
されている。
本明細書で使用する用語「着色剤(colorant)」とは、制限なしに、可視波長の
光を吸収して、有色となる任意の物質を含むことを意味する。これは、輻射トラ
ンソーバーの存在下で、特定の輻射に暴露された場合に色変化可能とするのに適
した物質を包含するがこれらに制限されない。この着色剤は、典型的には有機物
質、例えば有機着色剤、染料または顔料であろう。望ましくは、該着色剤は、こ
れが暴露される紫外輻射に対して実質的に透明、即ち大幅な相互作用を起こさな
い。この用語は、単一の物質または二種以上の物質の混合物を包含することを意
図する。
ここで使用する用語「不可逆的」とは、該着色剤が一旦紫外輻射に暴露された
場合には、該着色剤が元の色に戻ることがないであろうことを意味する。
本明細書で使用する用語「輻射トランソーバー」とは、波長選択性増感剤と結
合した光反応体を意味する。この輻射トランソーバーは、特定波長の輻射光を吸
収し、かつ該着色剤と相互作用して、該着色剤の色変化に影響を与え、しかも同
時に該着色剤を日光または人工的な光による褪色から保護するのに適した、任意
の物質である。ここで使用する用語「紫外輻射トランソーバー」とは、紫外輻射
光を吸収し、かつ該着色剤と相互作用して、該着色剤の色変化を起こすのに適し
た、任意の物質を意味する。幾つかの態様においては、該紫外輻射トランソーバ
ーは、有機化合物であり得る。該用語「化合物」とは、単一の物質または二種以
上の物質の混合物を包含することを意図する。2種以上の物質を使用する場合、
その全てが同一の波長をもつ輻射光を吸収するものである必要はない。
本明細書で使用する、用語「光−安定(light-stable)」とは、該光反応体また
は輻射トランソーバーまたはアリールケトアルケン安定化剤と結合した場合に、
該着色剤が、これらの化合物と結合していない場合に観測されるよりも、日光ま
たは人工的な光(これらに制限されない)を含む光に対してより安定であること
を意味する。
本明細書で用いる用語「人工的な光(artificial light)」とは、公知の光源、
例えば公知の白熱電球および蛍光電球(これらに制限されない)等から発生する
比較的広いバンド幅をもつ光を意味する。
本明細書で使用する用語「紫外輻射(ultraviolet radiation)」とは、約4〜約
400 nmの範囲の波長をもつ電磁輻射を意味する。本発明にとって特に望ましい紫
外輻射範囲は、約100 〜375 nmである。かくして、この用語は、一般的に紫外お
よび真空紫外線と呼ばれる領域を包含する。典型的には、これら2つの領域に割
り当てられる波長範囲は、それぞれ約180 〜約400 nmおよび約100 〜約180 nmで
ある。
用語「結合(associated)」とは、その最も広い意味において、該着色剤および
該光反応体または輻射トランソーバーが、該分子包接体に少なくとも最近接状態
にあることを表す。
該着色剤に関連して、ここで使用する用語「色変化可能(mutable)」とは、電磁
スペクトルの可視領域における、該着色剤の極大吸収が、該輻射トランソーバー
の存在下で、輻射望ましくは、紫外輻射に暴露することにより消去または変える
ことができることを意味する。一般的に、このような極大吸収値は、該紫外輻射
に暴露する前の、該着色剤のものとは異なる極大吸収に変動されること、および
該色変化が不可逆的であることのみが必要とされる。かくして、新たな極大吸収
は、電磁スペクトルの可視領域内または該領域外であり得る。即ち、該着色剤は
別の色に変化し、あるいは無色となり得る。後者は、該着色剤が、感光装置用紙
の指標−受理位置における指標の存在を検出する、該感光装置と共に使用するた
めのデータ処理用紙で使用される場合に望ましい。
用語「非干渉性のパルス化された紫外輻射」とは、誘電障壁放電エキシマーラ
ンプ(以下、「エキシマーランプ」と呼ぶ)により生成される輻射を意味する。
このようなランプは、例えばU.コゲルシャッツ(Kogelschatz),「紫外および真空
紫外エキシマー輻射の発生用の無声放電(Silent discharges for the generatio
n of ultraviolet and vacuum ultrviolet excimer radiation)」,Pure & Appl
.Chem.,1990,62,No.9,pp.1667-1674;およびE.エリアッソン(Eliasson)&U
.コゲルシャッツ(Kogelschatz),誘電−障壁放電からの UV エキシマー輻射(UV E
xcimer Radiation from Dielectric-Barrier Discharges),Appl.Phys.B,198
8,46,pp.299-303 に記載されている。
本明細書で使用する用語「分子包接体」とは、少なくとも一つの空洞を画成す
る化学的構造をもつ任意の物質を意味する。即ち、該分子包接体は、空洞含有構
造である。本明細書で使用する用語「空洞」とは、該着色剤、該アリールケトア
ルケン安定化化合物または該光反応体の、あるいは波長選択性増感剤が該光反応
体と結合している場合には、該輻射トランソーバーの少なくとも一部分を受け入
れるのに十分なサイズの任意の開口または空間を包含することを意味する。かく
して、該空洞は該分子包接体を貫通するトンネルまたは該分子包接体中の洞穴−
状の空間もしくは空所であり得る。この空洞は孤立または独立、あるいは1以上
の他の空洞と連絡していてもよい。
本明細書で使用する「官能化分子包接体」とは、1以上の紫外輻射トランソー
バーの分子または変性光反応体もしくはアリールケトアルケン安定化剤が、該分
子包接体の各分子と共有結合的に結合している、分子包接体を意味する。本明細
書で使用する用語「置換度」とは、該分子包接体の各分子に共有結合的に結合し
たこれら分子または脱離基(以下に定義する)の数を意味する。
本明細書で使用する用語「派生分子包接体」とは、該分子包接体の各分子に共
有結合的に結合した2以上の脱離基をもつ、分子包接体を意味する。ここで使用
する用語「脱離基」とは、二分子求核置換反応に関与することのできる任意の脱
離基を意味する。
幾つかの態様において、該輻射トランソーバー分子、該波長選択性増感剤、該
光反応体、または該アリールケトアルケン安定化剤、もしくはその組み合わせは
分子包接体と結合できる。全ての式において、このような分子の数は、該分子包
接体1分子当たり約1〜約21分子の範囲であり得ることに注意すべきである。勿
論、幾つかの情況において、分子包接体1分子当たり21分子を越えることをあり
得る。望ましくは、分子包接体1分子当たり3分子を越えるかかる分子が存在す
る。
該官能化された分子包接体の置換度は1〜約21の範囲内であり得る。もう一つ
の例において、該置換度は3〜約10の範囲内であり得る。更なる例において、該
置換度は約4〜約9の範囲内であり得る。
該着色剤は該官能化さた分子包接体と結合できる。ここで、「結合」なる用語
は、その最も広い意味で、該着色剤が該官能化された分子包接体と、少なくとも
最近接状態にあることを意味する。例えば、該着色剤は、水素結合、ファンデル
ワールス力等によって、該官能化された分子包接体との最近接状態に維持するこ
とができる。また、該着色剤を、該官能化された分子包接体と共有結合により結
合することを可能であるが、これは通常望ましくも、必要でもない。更なる例と
して、該着色剤は、該官能化された分子包接体の該空洞内に、少なくとも部分的
に収容されていてもよい。
以下の実施例は、これらの着色剤および紫外輻射トランソーバーを調製し、ま
たこれらをβ−シクロデキストリンに結合する方法を説明する。例示のみの目的
で、実施例1、2、6および7は、着色剤および紫外輻射トランソーバーを調製
し、またこれらをシクロデキストリンに結合する一以上の方法を記載する。
該紫外輻射トランソーバーが該分子包接体に共有結合している、本発明のこれ
ら態様においては、該紫外輻射トランソーバーから該着色剤へのエネルギーの伝
達効率は、少なくとも部分的には、該分子包接体に付着した紫外輻射トランソー
バー分子数の関数である。今や、上記の合成法が、該分子包接体1分子当たり、
平均して2個のトランソーバー分子の共有結合をもたらすことが知られている。
以下でより一層十分に論ずるように、輻射トランソーバーと結合した着色剤は、
狭い波長域の輻射に暴露した場合に、色変化可能である。該着色剤を色変化させ
るのに要する時間は、少なくとも部分的には、分子包接体の各分子に結合した紫
外輻射トランソーバー分子数の関数であるから、平均して2を越える紫外輻射ト
ランソーバー分子が、分子包接体の各分子と共有結合している、改良された着色
組成物に対する需要がある。
従って、本発明は,また着色剤と官能化された分子包接体とを含有する、組成
物にも関連する。例示のみの目的で、実施例12〜19および実施例21〜22は着色剤
および紫外輻射トランソーバーを調製し、またこれらをシクロデキストリンに結
合する方法を記載する。ここでは、2分子を越える紫外輻射トランソーバーが、
該分子包接体の各分子に共有結合している。更に、実施例29および31は、アリー
ルケトアルケン安定化剤の調製およびこれをシクロデキストリンに結合する方法
を記載する。ここで、該シクロデキストリンは、平均して約3または4個の、こ
れに結合した安定化剤分子をもつ。
本発明は、また官能化された分子包接体の製法をも提供する。この官能化され
た分子包接体の製法は、求核基をもつ派生紫外輻射トランソーバーを準備し、分
子当たり2を越える脱離基をもつ派生分子包接体を準備し、および該派生紫外輻
射トランソーバーと該派生分子包接体とを、各分子包接体分子当たり、平均して
2分子を越える紫外輻射トランソーバー分子の共有結合による結合を得るのに十
分な条件下で反応させる、諸工程を含む。例として、該派生紫外輻射トランソー
バーは、2-[p-(2-メチル-2- メルカプトメチルプロピオニル)フェノキシ〕エチ
ル1,3-ジオキソ-2- イソインドリン−アセテートであり得る。他の例として、該
派生紫外輻射トランソーバーは、2-メルカプトメチル-2- メチル-4'-[2-[p-(3-
オキソブチル)フェノキシ〕エトキシ)プロピオフェノンであり得る。
一般的に、該派生紫外輻射トランソーバーおよび該派生分子包接体は、該紫外
輻射トランソーバーと該分子包接体とが、二分子求核置換反応によって、共有結
合を生ずるように選択される。結局、該求核基および該脱離基の選択並びに該派
生紫外輻射トランソーバーおよび該派生分子包接体の調製は、それぞれ不当な実
験を行うことなしに、当業者は容易に実施できる。
該派生紫外輻射トランソーバーの該求核基は、二分子求核置換反応に関与でき
る任意の求核基であり得る。但し、該反応が該分子包接体に対して、2個を越え
る該紫外輻射トランソーバー分子の共有結合をもたらすことを条件とする。この
求核基は、一般的にルイス塩基、即ち不対電子対を有する任意の基である。この
基は中性または負に帯電していてもよい。求核基の例は、例示のみの目的で、脂
肪族ヒドロキシル基、芳香族ヒドロキシル基、アルコキシド、カルボキシ、カル
ボキシレート、アミノおよびメルカプト基である。
同様に、該派生分子包接体の該脱離基は、二分子求核置換反応に関与できる任
意の脱離基であり得る。但し、ここでも該反応が該分子包接体に対して、2個を
越える該紫外輻射トランソーバー分子の共有結合をもたらすことを条件とする。
脱離基の例は、同様に例示のみの目的で、p-トルエンスルホネート(トシレート
)、p-ブロモベンゼンスルホネート(ブロシレート)、p-ニトロベンゼンスルホ
ネート(ノシレート)、メタンスルホネート(メシレート)、オキソニウムイオ
ン、アルキルパークロレート、アンモニオアルカンスルホネートエステル(ベチ
レート)、アルキルフルオロスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート(
トリ
フレート)、ノナフルオロブタンスルホネート(ノナフレート)、および2,2,2-
トリフルオロエタンスルホネート(トレシレート)を包含する。
該派生紫外輻射トランソーバーと該派生分子包接体との反応は、溶液中で実施
される。溶媒の選択はこれら2種の派生種の溶解度に依存する。実際には、特に
有用な溶媒はN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)である。
温度、反応時間等の反応条件は、一般的には該求核基および脱離基の性質に基
づく選択の問題である。高い温度は、通常は必要ない。例えば、該反応温度は、
約0℃からほぼ周囲温度、即ち20-25 ℃までの範囲内であり得る。
上記のような官能化された分子包接体の調製は、一般的に該着色剤の不在下に
て行われる。しかしながら、該着色剤は、特に約3を越える置換度が望ましい場
合には、該派生紫外輻射トランソーバーと該派生分子包接体との反応前に、該派
生分子包接体と結合することができる。該置換度が約3である場合には、該着色
剤と該官能化された分子包接体との結合は、依然として少なくとも部分的に該着
色剤が、該官能化された分子包接体の空洞内に含まれることを可能とする。より
高い置換度、例えば約6においては、立体障碍のために、少なくとも部分的に該
官能化された分子包接体の空洞内に該着色剤が含まれることが、部分的にまたは
完全に阻害される可能性がある。結局、該着色剤は、通常あったとしても僅かな
立体障碍を示すに過ぎない、該派生分子包接体と結合することができる。この例
においては、該着色剤は、少なくとも部分的に該派生分子包接体の空洞内に含ま
れるであろう。次いで、上記の二分子求核置換反応を実施して、着色された本発
明の組成物を得る。この組成物では、該着色剤は少なくとも部分的に該派生分子
包接体の空洞内に含まれている。
上記のように、本発明の該着色組成物は1種以上の着色剤と、光反応体または
アリールケトアルケン安定化剤とを含む。この着色組成物は、また該光反応体と
結合して、輻射トランソーバーを形成する、波長選択性増感剤をも含むことがで
きる。場合により、本発明の着色組成物は、分子包接体を含むこともできる。
染料は、例えば有機染料であり得る。例示のみの目的で、有機染料群はトリア
リールメチル染料、例えばマラカイトグリーンカルビノール(Malachite Green C
arbinol)塩基{4-(ジメチルアミノ)-α-[4-(ジメチルアミノ)フェニル]-α
−フェニルベンゼン−メタノール}、マラカイトグリーンカルビノール塩酸塩{
N-4-[[4-(ジメチルアミノ)フェニル〕フェニルメチレン]-2,5-シクロヘキシル
ジエン-1- イリデン]-N-メチル−メタンアミニウムクロリドまたはビス[p-(ジメ
チルアミノ)フェニル〕フェニルメチリウムクロリド}、およびマラカイトグリ
ーンオキサレート{N-4-[[4-(ジメチルアミノ)フェニル〕フェニルメチレン]-
2,5-シクロヘキシルジエン-1- イリデン]-N-メチル−メタンアミニウムクロリド
またはビス[p-(ジメチルアミノ)フェニル〕フェニルメチリウムオキサレート}
;モノアゾ染料、例えばシアニンブラック(Cyanine Black)、クリソイジン(Chry
soidine)〔ベーシックオレンジ(Basic Orange)2; 4-(フェニルアゾ)-1,3-ベンゼ
ンジアミン一塩酸塩〕、ビクトリアピュアブルー(Victoria Pure Blue) BO 、ビ
クトリアピュアブルーB、ベーシックフクシンおよびβ−ナフトールオレンジ(
β-Naphthol Orange);チアジン染料、例えばメチレングリーン(Methylene Green
)、塩化亜鉛複塩[3,7- ビス(ジメチルアミノ)-6-ニトロフェノチアジン-5- イウ
ムクロリド、塩化亜鉛複塩];オキサジン染料、例えばルミクローム(Lumichrome)
(7,8- ジメチルアロキサジン);ナフタルイミド染料、例えばルシフェールイエロ
ー(Lucifer Yellow)CH{6-アミノ-2-[(ヒドラジノカルボニル)アミノ]-2,3-ジ
ヒドロ-1,3- ジオキソ-1H-ベンズ〔デ〕イソキノリン-5,8-ジスルホン酸二リチ
ウム塩};アジン染料、例えばジャヌスグリーン(Janus Green)B{3-(ジメチル
アミノ)-7-[[4-(ジメチルアミノ)フェニル〕アゾ]-5-フェニルフェナジニウム
クロリド};シアニン染料、例えばインドシアニングリーン(Indocyanine Green
){カルジオグリーン(Cardio-Green)またはフォックスグリーン(Fox Green);2-[
7-[1,3-ジヒドロ-1,1- ジメチル-3-(4-スルホブチル)-2H- ベンズ[e]インドール
-2- イリデン]-1,3,5-ヘプタトリエニル]-1,1-ジメチル-3-(4-スルホブチル)-1H
- ベンズ[e]インドリウムヒドロキシド内部塩ナトリウム塩};インジゴ染料、
例えばインジゴ(Indigo){インジゴブルー(Indigo Blue)またはバットブルー(Va
t Blue)1; 2-(1,3- ジヒドロ-3- オキソ-2H-インドール-2- イリデン)-1,2-ジヒ
ドロ-3H-インドール-3- オン};クマリン染料、例えば7-ヒドロキシ-4- メチル
クマリン(4-メチルウンベリフェロン);ベンズイミダゾール染料、例えばヘキス
ト(Hoechst)33258[ビスベンズイミドまたは2-
(4- ヒドロキシフェニル)-5-(4- メチル-1- ピペラジニル)-2,5-ビ-1H-ベンズイ
ミダゾール3塩酸塩5水和物];パラキノイダル染料、例えばヘマトキシリン(Hem
atoxylin)[ナチュラルブラック(Natural Black)1; 7,11b- ジヒドロベンズ[b]イ
ンデノ[1,2-d]ピラン-3,4,6a,9,10(6H)- ペントール];フルオレセイン染料、例
えばフルオレセインアミン(Fluoresceinamine)(5- アミノフルオレセイン);ジア
ゾニウム塩染料、例えばジアゾレッド(Diazo Red)RC(アゾイックジアゾ(Azoic D
iazo)No.10またはファストレッド(Fast Red)RC 塩; 2-メトキシ-5-クロロベン
ゼンジアゾニウムクロリド、塩化亜鉛複塩);アゾイックジアゾ染料、例えばファ
ストブルー(Fast Blue)BB塩(アゾイックジアゾ(Azoic Diazo)No.20; 4-ベンゾ
イルアミノ-2,5- ジエトキシベンゼンジアゾニウムクロリド、塩化亜鉛複塩);フ
ェニレンジアミン染料、例えばディスパースイエロー(Disperse Yellow)9[N-(2
,4-ジニトロフェニル)-1,4-フェニレンジアミンまたはソルベントオレンジ(Solv
ent Orange)53];ジアゾ染料、例えばディスパースオレンジ(Disperse Orange)1
3〔ソルベントオレンジ52; 1-フェニルアゾ-4-(4-ヒドロキシフェニルアゾ)ナフ
タレン];アンスラキノン染料、例えばディスパースブルー(Disperse Blue)3[セ
リトンファストブルー(Celliton Fast Blue)FFR; 1-メチルアミノ-4-(2-ヒドロ
キシエチルアミノ)-9,10- アンスラキノン〕、ディスパースブルー14〔セリトン
ファストブルー(Celliton Fast Blue)B; 1,4- ビス(メチルアミノ)-9,10- アン
スラキノン〕およびアリザリンブルーブラック(Allzarin Blue Black)B(モルダ
ントブラック(Mordant Black)13); トリスアゾ染料、例えばダイレクトブルー(D
irect Blue)71{ベンゾライトブルー(Benzo Light Blue)FFLまたはシリウスライ
トブルー(Sirius Light Blue)BRR; 3-[(4-[(4-[(6- アミノ-1- ヒドロキシ-3-
スルホ-2- ナフタレニル)アゾ]-6-スルホ-1- ナフタレニル)アゾ]-1-ナフタレニ
ル)アゾ]-1,5-ナフタレンジスルホン酸四ナトリウム塩};キサンテン染料、例
えば2,7-ジクロロフルオレセイン; プロフラビン染料、例えば3,6-ジアミノアク
リジンヘミ硫酸塩〔プロフラビン(Proflavine)]:スルホナフタレイン染料、例え
ばクレゾールレッド(Cresol Red)(o-クレゾールスルホナフタレイン);フタロシ
アニン染料、例えばカッパーフタロシアニン(Copper Phthalocyanine{ピグメン
トブルー(Pigment Blue)15;(SP-4-1)-[29H,31H- フ
タロシアナト(2-)-N29,N30,N31,N32]銅};カロテノイド染料、例えばトランス
−β−カロテン(フードオレンジ(Food Orange)5); カルミン酸染料、例えばカー
ミン(Carmine)、カルミン酸のアルミニウムまたはカルシウム−アルミニウムレ
ーキ(7-a-D- グルコピラノシル-9,10-ジヒドロ-3,5,6,8- テトラヒドロキシ-1-
メチル-9,10-ジオキソ-2- アンスラセンカルボニル酸);アズーア染料、例えばア
ズーア(Azure)A〔3-アミノ-7-(ジメチルアミノ)フェノチアジ-5- ニウムクロリ
ドまたは7-ジメチルアミノ)-3-イミノ-3H-フェノチアジン塩酸塩];アクリジン染
料、例えばアクリジンオレンジ(Acridine Orange)[ベーシックオレンジ(Basic O
range)14; 3,8- ビス(ジメチルアミノ)アクリジン塩酸塩、塩化亜鉛複塩〕お
よびアクリフラビン(Acriflavine)[アクリフラビンニュートラル(Acriflavine n
eutral); 3,6- ジアミノ-10-メチルアクリジニウムクロリドのアクリジンジアミ
ンとの混合物)を含む。
本発明は、固有の化合物、即ち輻射トランソーバーを含み、これらは狭い紫外
波長域の輻射を吸収でき、しかも同時に、該化合物が結合している着色剤に光−
安定性を付与することができる。これらの化合物は、波長−選択性増感剤および
光反応体を組み合わせることにより合成される。該光反応体はしばしば、高エネ
ルギー輻射を効率良く吸収しない。該波長−選択性増感剤と組み合わせた場合に
は、得られる化合物は波長特異的化合物であって、極めて狭い輻射線スペクトル
を、効率よく吸収する。該波長−選択性増感剤は該光反応体と共有結合的に結合
できる。
例として、該波長−選択性増感剤は、フタロイルグリシンおよび4-(4- オキシ
フェニル)-2-ブタノンからなる群から選ぶことができる。もう一つの例として、
該光反応体は、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2- メチ
ルプロパン-1- オン、1-ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトンおよびシク
ロヘキシル−フェニルケトンエステルからなる群から選ぶことができる。他の光
反応体も例示の目的で、改良され、安定化された本発明の組成物に関連する、以
下の詳細な説明において、列挙する。更なる例として、該紫外輻射トランソーバ
ーは、2-[p-2- メチルラクトイル)フェノキシ〕エチル1,3-ジオキソ-2- イソイ
ンドリン酢酸塩であり得る。更に他の例として、該紫外輻射トランソーバーは、
2-ヒドロキシ-2- メチル-4'-2-[p-(3-オキソブチル)フェノキシ〕プロピオフェ
ノンであり得る。
該着色剤および紫外輻射トランソーバーは、別々の化合物として説明してきた
が、これらは同一の分子の部分であり得る。例えば、これらは直接、または比較
的小さな分子またはスペーサを介して間接的に、相互に共有結合で結合すること
ができる。また該着色剤および紫外輻射トランソーバーは大きな分子、例えばオ
リゴマーまたはポリマーに共有結合することができる。更に、該着色剤および紫
外輻射トランソーバーは、特にファンデルワールス力および水素結合等により大
きな分子に結合することも可能である。他の変法は当業者には容易に明らかとな
ろう。
例えば、本発明の組成物の態様において、該組成物は更に分子包接体をも含有
する。従って、該分子包接体の空洞が、該分子包接体を貫通するトンネル、また
は該分子包接体中の洞窟−状の空間またはデコボコした空間であり得る。この空
洞は孤立し、または独立であり、あるいは一以上の他の空洞と連絡していてもよ
い。
該分子包接体は性質上無機または有機であり得る。幾つかの態様においては、
該分子包接体の化学構造は分子包接複合体を形成するのに適したものである。分
子包接体の例は、例示のみの目的で、クラスレート化合物、挿入化合物、ゼオラ
イト、およびシクロデキストリンを包含する。シクロデキストリンの例は、α−
シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ヒド
ロキシプロピルβ−シクロデキストリン、ヒドロキシエチルβ−シクロデキスト
リン、硫酸化β−シクロデキストリン、ヒドロキシエチルα−シクロデキストリ
ン、カルボキシメチルα−シクロデキストリン、カルボキシメチルβ−シクロデ
キストリン、カルボキシメチルγ−シクロデキストリン、オクチルサクシネート
化α−シクロデキストリン、オクチルサクシネート化β−シクロデキストリン、
オクチルサクシネート化γ−シクロデキストリンおよび硫酸化β−およびγ−シ
クロデキストリンを包含するが、これらに限定されない(インディアナ州ハモン
ドのアメリカンメイズプローダクツ社(American Maize-Products Company))。
望ましい分子包接体はα−シクロデキストリンである。より具体的には、幾つ
かの態様において、該分子包接体はα−シクロデキストリンである。その他の態
様においては、該分子包接体はβ−シクロデキストリンである。以下の理論に拘
泥するつもりはないが、該分子包接体上で、該トランソーバー分子が該色変化性
の着色剤に近ければ近いほど、該着色剤の色変化を行うために、該着色剤とより
効果的に相互作用するものと考えられている。従って、該トランソーバー分子と
反応し、かつこれと結合し、しかも該色変化性着色剤の該結合サイトに近接して
いる官能基をもつ該分子包接体が、より望ましい分子包接体である。
幾つかの態様においては、該着色剤および紫外輻射トランソーバーは、該分子
包接体と結合している。ここで、用語「結合」とは、その最も広義の意味におい
て、該着色剤および紫外輻射トランソーバーが、少なくとも該分子包接体と最近
接状態にあることを意味する。例えば、該着色剤および/または紫外輻射トラン
ソーバーを、水素結合、ファンデルワールス力等によって、該分子包接体と最近
接状態に維持することができる。また、該着色剤および紫外輻射トランソーバー
の一方または両者を、該分子包接体と共有結合することも可能である。幾つかの
態様においては、該着色剤は水素結合および/またはファンデルワールス力等に
よって、該分子包接体と結合され、一方で該紫外輻射トランソーバーは該分子包
接体と共有結合されていてもよい。その他の態様においては、該着色剤を少なく
とも部分的に、該分子包接体の空洞内に含め、かつ該紫外輻射トランソーバーを
該分子包接体の空洞外に配置する。
該着色剤および紫外輻射トランソーバーが該分子包接体と結合している、一態
様においては、該着色剤はクリスタルバイオレットであり、該紫外輻射トランソ
ーバーは脱水フタロイルグリシン-2959 であり、かつ該分子包接体はβ−シクロ
デキストリンである。該着色剤および紫外輻射トランソーバーが該分子包接体と
結合している、更に別の態様においては、該着色剤は、クリスタルバイオレット
であり、該紫外輻射トランソーバーは、4-(4- ヒドロキシフェニル)ブタン-2-オ
ン-2959(クロロ置換)であり、かつ該分子包接体はβ−シクロデキストリンであ
る。
該着色剤および紫外輻射トランソーバーが該分子包接体と結合している、もう
一つの態様においては、第1図に示したように、該着色剤はマラカイトグリーン
であり、該紫外輻射トランソーバーはイルガキュア(IRGACURE)184であり、かつ
該分子包接体はβ−シクロデキストリンである。該着色剤および紫外輻射トラン
ソーバーが該分子包接体と結合している、更に別の態様においては、第2図に示
したように、該着色剤はビクトリアピュアブルー(Victoria Pure Blue)BO であ
り、該紫外輻射トランソーバーは、イルガキュア(IRGACURE)184であり、かつ該
分子包接体はβ−シクロデキストリンである。
本発明は、また本発明の組成物中の該着色剤を、色変化させる方法にも関連す
る。簡単に説明すると、この方法は、色変化可能な着色剤と輻射トランソーバー
とを含む組成物を、該着色剤を色変化させるのに十分な線量レベルの輻射で照射
する工程を含む。上記のように、一態様においては、該組成物は更に分子包接体
をも含む。もう一つの態様においては、該組成物は、紫外輻射で照射する前に、
基板に塗工される。
本発明の組成物は、約4〜約1000nmの範囲の波長をもつ輻射で照射することが
できる。本発明の組成物を照射する輻射は、一般的に約4〜約1000nmの範囲の波
長をもつであろう。かくして、該輻射は近紫外および遠紫外並びに真空紫外輻射
を含む紫外輻射、可視輻射および近赤外輻射であり得る。望ましくは、本発明の
組成物は約4〜約700nm の範囲の波長をもつ輻射により照射される。より望まし
くは、本発明の組成物は約4〜約400nm の範囲の波長をもつ輻射により照射され
る。該輻射は、約100 〜約375 nmの範囲の波長を有することが、より一層望まし
い。
特に望ましい輻射線は、誘電障壁(dielectric barrier)型放電ランプにより発
せられる、非−干渉性の、パルス化された紫外輻射光である。より一層望ましく
は、該誘電障壁放電ランプは、狭いバンド幅、即ちその半値幅が約5〜100 nm程
度のバンド幅をもつ輻射を発する。望ましくは、該輻射は約5〜50nm程度、より
望ましくは5〜25nm程度の半値幅を有するものであろう。最も望ましくは、該半
値幅は約5〜15nm程度であろう。
本発明の該着色剤を照射する紫外輻射の量、即ち線量レベルは、一般的には該
着色剤を色変化させるのに必要な量である。該着色剤を色変化させるのに必要な
この紫外輻射の量は、ルーチン実験を実施することにより、当業者により決定で
きる。出力密度は、単位面積を横切る放射電磁出力の量の尺度であり、また通常
は1cm2当たりのワット数(W/cm2)で表される。この出力密度レベルの範囲は、約
5mW/cm2〜15mW/cm2の範囲、より特定的には8〜10mW/cm2の範囲内である。従っ
て、この線量レベルは、典型的には、暴露時間および該着色した組成物を照射す
る放射線源の強度即ちフラックスの関数である。後者は、該組成物の該光源から
の距離により影響され、また該紫外輻射の波長範囲に依存して、該放射線源と該
組成物との間の雰囲気により影響される恐れがある。従って、幾つかの例におい
ては、該組成物を、制御された雰囲気中で、または真空中で、該輻射線に暴露す
るのが適当であると考えられるが、一般的には何れの方法も望ましくない。
本発明の該色変化特性に関連して、光化学プロセスは、分子、例えば該紫外輻
射トランソーバーが光の量子、即ちフォトンを吸収して、高度に反応性の電気的
に励起された状態を発生することを包含する。しかしながら、該輻射線の波長に
比例するフォトンエネルギーは、該分子の非−励起状態またはその元の状態と、
励起状態との間のエネルギー差に一致がなければ、該分子により吸収し得ない。
結局、該着色された組成物が照射される該紫外輻射線の波長範囲は、直接には関
連性をもたないが、該輻射の少なくとも一部は、該紫外輻射トランソーバーを、
該着色剤と相互作用可能なあるエネルギーレベルにまで引き上げるのに必要な、
エネルギーを与えるであろう、波長をもつ必要がある。
次いで、該紫外輻射トランソーバーの極大吸収は、理想的には該着色剤の色変
化の効率を増大するための、該紫外輻射の波長範囲と一致するであろう。このよ
うな効率は、また該紫外輻射の波長範囲が比較的狭い場合には、増大するであろ
うが、該紫外輻射トランソーバーの該極大吸収は、このような範囲内にはいる。
これらの理由から、特に適当な紫外輻射は、約100 〜約375 nmの範囲の波長をも
つものである。この波長範囲内の紫外輻射は、誘電障壁放電エキシマーランプか
ら発せられる非−干渉性で、パルス化された紫外輻射であり得る。
この「非−干渉性で、パルス化された紫外輻射」なる用語は、誘電障壁放電エ
キシマーランプ(以下「エキシマーランプと呼ぶ)により発せられる輻射光を意
味する。このようなランプは、例えばU.コゲルシャッツ(Kogelschatz),紫外およ
び真空紫外エキシマー輻射の発生のための無声放電(Silent discharges for the
generation of ultraviolet and vacuum ultraviolet excimer radiation),Pur
e & Appl.Chem.,1990,62,No.9,pp.1667-1674およびE.エリアッソン(Elia
sson)& U.コゲルシャッツ(Kogelschatz),誘電障壁放電由来のUVエキシマー輻射
線(UV Excimer Radiation from Dielectric-Barrier Discharges),Appl.Phys
.B,1988,46,pp.299-303 に記載されている。エキシマーランプは、スイス
国レンツバーグのABB インフォコム社(Infocom Ltd.)により初めて開発された。
その後、このエキシマーランプ技術は、ドイツ国ハノー(Hanau)のハラウスノー
ブルライト社(Haraus Noblelight AG)が獲得した。
このエキシマーランプは、極めて狭いバンド幅をもつ輻射光、即ち半値幅が5-
15nm程度である輻射光を放射する。この放出された輻射は非−干渉性で、パルス
化されており、該パルスの周波数は、供給交流電流の周波数(典型的には、約20
〜約300kHzの範囲にある)に依存する。エキシマーランプは、典型的には、該輻
射の極大強度が生ずる波長により同定しかつ呼称されており、本明細書全体を通
じてこの便宜に従う。かくして、典型的に全紫外スペクトルに渡りおよび可視領
域にまで及ぶ輻射光を発する多くの他の工業的に有用な紫外輻射源と比較して、
エキシマーランプ輻射光は、実質的に単色光である。
エキシマーは、極端な条件下でのみ生ずる、例えば特殊な型のガス放電中に一
時的に存在するような、不安定な分子錯体である。典型的な例は、2つの希ガス
原子間の結合または希ガス原子とハロゲン原子との間の分子結合である。エキシ
マー錯体は、マイクロ秒未満の時間内に分解され、またこれらが分解した場合に
は、紫外輻射線として、その結合エネルギーを遊離する。公知のエキシマーは、
一般的に該エキシマーガス混合物に依存して、約125 〜約360 nmの範囲の輻射線
を発する。
例えば、一態様においては、本発明の着色剤は222 nmエキシマーランプに暴露
することにより色変化する。より具体的には、該着色剤クリスタルバイオレット
は、222 nmエキシマーランプに暴露することにより色変化する。より一層具体的
には、この着色剤クリスタルバイオレットは、該着色剤から約5〜6cm離れた位
置に配置された、222 nmエキシマーランプに暴露することにより色変化する。こ
こで、該ランプは約30cmの長さで、平行な4列に配列されている。このランプの
配列は、本発明のこの局面にとって決定的なものではないことを理解すべきであ
る。従って、1以上のランプを、該ランプの紫外輻射に暴露した際に、該着色剤
の色変化をもたらす、任意の配置でかつ任意の距離に配置することができる。当
業者は、どんな配置およびどんな距離が適当であるかを、ルーチン実験により決
定することができる。また、種々のエキシマーランプが、種々の紫外輻射トラン
ソーバーと共に使用されることも、理解すべきである。紫外輻射トランソーバー
と結合している着色剤を色変化させるのに使用する該エキシマーランプは、該紫
外輻射トランソーバーにより吸収される波長の紫外輻射を発すべきである。
幾つかの態様においては、紫外輻射トランソーバー対着色剤のモル比は、一般
的に約0.5 以上であろう。概して、該紫外輻射トランソーバーが紫外輻射を吸収
し、かつ該着色剤と相互作用、即ち該着色剤に吸収したエネルギーを伝達して、
該着色剤の不可逆的な色変化を生ずる効率が高い程、このような比を小さくでき
る。分子光化学の一般的な理論は、このような比の下限は、フォトン当たり2個
の遊離基が生成することに基づいて、0.5 であることを示唆している。しかしな
がら、実際には1を越える比、恐らく約10程度の比が要求されるように考えられ
る。しかしながら、本発明は任意の特定のモル比範囲に制限されない。重要な特
徴は、該トランソーバーが、該着色剤の色変化を生ずるのに十分な量で存在する
ことである。
該紫外輻射トランソーバーと該着色剤との相互作用のメカニズムは、完全には
理解されていないが、該トランソーバーは種々の様式で該着色剤と相互作用して
いるものと考えられている。例えば、該紫外輻射トランソーバーは、紫外輻射を
吸収した際に、該着色剤と相互作用する1以上の遊離基に転化され得る。このよ
うな遊離基−発生化合物は、典型的には、ヒンダードケトンであり、その幾つか
の例(これらに制限されない)は、ベンジルジメチルケタール(N.Y.,ホウソン
のチバ−ガイギー社(Ciba-Geigy Corporation)からイルガキュア(IRGACURE)651
として入手できる)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュ
ア(IRGACURE)500)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロ
パン-1- オン](イルガキュア(IRGACURE)907)、2-ベンジル-2- ジメチルアミノ-1
-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1- オン(イルガキュア(IRGACURE)369)お
よび1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア(IRGACURE)184)
を包含する。
また、該紫外輻射は該紫外輻射トランソーバーと該着色剤との間の電子伝達ま
たは還元−酸化反応を開始することができる。この場合において、該紫外輻射ト
ランソーバーは、ミヒラーケトン(p-ジメチルアミノフェニルケトン)またはベ
ンジルトリメチルスズ酸塩であり得るが、これらに限定されない。あるいはカチ
オンメカニズムが関与してもよく、この場合には該紫外輻射トランソーバーは、
例えばビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル〕スルフィドビス-(ヘキサフル
オロホスフェート)(デガキュア(Degacure)K185,N.Y.,ホウソンのチバ−ガイギ
ー社(Ciba-Geigy Corporation))、シラキュア(Cyracure)UVI-6990(チバ−ガイギ
ー社(Ciba-Geigy Corporation))(これはビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニ
ル〕スルフィドビス-(ヘキサフルオロホスフェートと、関連するモノスルホニウ
ムヘキサフルオロホスフェート塩との混合物である)、およびn5-2,4-(シクロペ
ンタジエニル)[1,2,3,4,5,6-n-(メチルエチル)ベンゼン]-鉄(II)ヘキサフルオ
ロホスフェート(イルガキュア(IRGACURE)261)であり得る。
本発明の光安定化の態様に関連して、幾つかの態様において、公知の光反応体
を改良して、本発明の改良された光安定性組成物を生成する必要があることが、
明らかとなった。本発明の改良された光安定性組成物の最も単純な形態は、以下
で説明するように改良された、光反応体と混合した着色剤を含有する。この改良
された光反応体は、波長−選択性増感剤と組み合わせても、組み合わせなくとも
よい。多くの公知の光反応体分子が、カルボニル基に対してα−位にある官能基
を有している。この官能基は、ヒドロキシル基、エーテル基、ケトン基およびフ
ェニル基を包含するが、これらに制限されない。
例えば、本発明の該色変化可能な着色剤の態様において使用可能な、好ましい
輻射トランソーバーは、フタロイルグリシン-2959 と命名され、以下の式で示さ
れる。
該紫外輻射トランソーバーの光反応体部分は、カルボニル炭素に対してα−位
にあるヒドロキシル基(陰影を付した部分)を有する。上記分子は着色剤を光−
安定化しない。しかしながら、該ヒドロキシル基は脱水により除去でき(実施例
4および5参照)、以下の式で表される化合物を生成する:
この脱水したフタロイルグリシン-2959 は、着色剤を光−安定化することができ
る。かくして、任意の光反応体分子上の、該カルボニル炭素に対してα−位にあ
る官能基の除去は、該分子に光−安定化能を付与するであろう。この脱水した紫
外輻射トランソーバーは、単に該分子を着色剤と混合するだけで、該着色剤に光
−安定性を付与することができるが、該分子は、本明細書に記載するような、シ
クロデキストリン等の包接体と結合した場合には、より一層有効であることが分
かっている。
着色剤の安定化が、単に改良された光反応体を使用することにより、本発明に
よって達成できることが理解されよう。換言すれば、変性された光反応体は、波
長選択性増感剤の使用なしに、着色剤を安定化するのに利用できる。本発明に従
って変性し得る光反応体の一例は、ダロキュア(DAROCUR:登録商標)2959である
。未変性ダロキュア(DAROCUR)2959および脱水されたダロキュア(DAROCUR)2959は
、以下の式で表される:
他の光反応体も、本発明に従って変性して、染料の安定化剤を与えることがで
きる。これらの光反応体は1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(HCPK)(
イルガキュア(IRGACURE)184)(チバ−ガイギー社(Ciba-Geigy Corporation))
、α,α−ジメトキシ−α−ヒドロキシアセトフェノン(ダロキュア(DAROCUR)1
173,メルク(Merck)社)、1-(4- イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2- メチ
ルプロパン-1- オン(ダロキュア(DAROCUR)1116,メルク(Merck)社)、1-[4-(2-
ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2- メチルプロパン-1- オン(ダ
ロキュア(DAROCUR)2959,メルク(Merck)社)、ポリ[2- ヒドロキシ-2- メチル-1
-[4-(1- メチルビニル)フェニル〕プロパン-1- オン(エサキュアキップ(ESACUR
E KIP),フラテリランベルティ(Fratelli Lamberti)社)、ベンゾイン(2-ヒドロ
キシ-1,2- ジフェニルエタノン)(エサキュア(ESACURE)BO,フラテリランベルテ
ィ(Fratelli Lamberti)社)、ベンゾインエチルエーテル(2-エトキシ-1,2- ジフ
ェニルエタノン)(ダイトキュア(DAITOCURE)EE,シーバーヘグナー(Siber Hegner
)社)、ベンゾインイソプロピルエーテル(2-イソプロポキシ-1,2- ジフェニルエ
タノン)(バイキュア(VICURE)30,スタッファー(Stauffer)社)、ベンゾインn-ブチ
ルエーテル(2-ブトキシ-1,2- ジフェニルエタノン)(エサキュア(ESACURE)EB 1,
フラテリランベルティ(Fratelli Lamberti)社)、ベンゾインブチルエーテルの混
合物(トリゴナール(TRIGONAL)14,アクゾ(Akzo)社、ベンゾインイソ−ブチルエ
ーテル(2-イソブトキシ-1,2- ジフェニルエタノン)(バイ
キュア(VICURE)10,スタッファー(Stauffer)社)、ベンゾインn-ブチルエーテルと
、ベンゾインイソ−ブチルエーテルとのブレンド(エサキュア(ESACURE)EB 3お
よびエサキュア(ESACURE)EB 4,フラテリランベルティ(Fratelli Lamberti)社)
、ベンジルジメチルケタール(2,2-ジメトキシ-1,2- ジフェニルエタノン)(BDK
)(イルガキュア(IRGACURE)651,チバ−ガイギー社(Ciba-Geigy Corporation))、
2,2-ジエトキシ-1,2- ジフェニルエタノン(ウバトーン(UVATONE)8302,アップ
ジョン(Upjohn)社)、α,α−ジエトキシアセトフェノン(2,2-ジエトキシ-1-フ
ェニルエタノン)(DEAP,アップジョン(Upjohn)社)、(DEAP,ラーン(Rahn))、お
よびα,α−ジ-(n-ブトキシ)-アセトフェノン(2,2-ジブトキシ-1- フェニルエ
タノン)(ウバトーン(UVATONE)8301,アップジョン(Upjohn))社を包含する。し
かしながら、これらに限定されない。
当業者にとって、カルボニル基に対してα−位にある三級アルコールの、公知
の手段による脱水が困難であることは公知である。該フタロイルグリシン-2959
を脱水するのに使用できる公知の一つの反応は、このフタロイルグリシン-2959
を無水ベンゼン中でp-トルエンスルホン酸の存在下で反応することである。該混
合物を還流した後、最終生成物を単離する。しかしながら、所定の脱水したアル
コールの収率は、この方法では僅かに約15〜20%程度である。
この脱水された所定のフタロイルグリシン-2959 の収率を挙げるために、新た
な反応を開発した。この反応を以下の式にまとめた:
該カルボニル基に対してα−位にある炭素原子上の該基はメチル基以外の、例
えばアリールまたはヘテロ環式基であり得ることが理解されよう。これら基に関
する唯一の制限は立体的な制限である。望ましくは、ノーア−マクドナルド(Noh
r-MacDonald)脱離反応で使用される金属塩はZnCl2である。他の遷移金属塩も、
こ
のノーア−マクドナルド脱離反応を実施するのに使用できるが、ZnCl2が好まし
い金属塩である。好ましくは、該ノーア−マクドナルド脱離反応で使用する金属
塩の量は、該三級アルコール化合物、例えば光反応体とほぼ等モル量である。該
反応溶液中の三級アルコールの濃度は、約4%〜50%w/vの範囲である。
かくして、光反応体上のカルボニル基に対してα−位にある三級アルコール基
の脱水法により生成される本発明の安定化組成物は、以下の式で表される:
R4-CO-C(R3)=C(R2)(R1)
ここで、R1は水素、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアル
キル、アリールまたはヘテロアリール基であり、R2は水素、アルキル、アルケニ
ル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘテロアリール基
であり、R3水素、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキ
ル、アリールまたはヘテロアリール基であり、R4は水素、アルキル、アルケニル
、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたは置
換アリール基であり、R1、R2またはR4はアリール、ヘテロアリールまたは置換ア
リール基である。
この反応のもう一つの要件は、非水または非極性溶媒中で、実施すべきことで
ある。このノーア−マクドナルド脱離反応を実施するのに好ましい溶媒は、芳香
族炭化水素、例えばキシレン、ベンゼン、トルエン、クメン、メシチレン、p-シ
メン、ブチルベンゼン、スチレンおよびジビニルベンゼンを包含するが、これら
に制限されない。他の置換芳香族炭化水素を、本発明における溶媒として使用で
きるものと理解すべきである。p-キシレンは好ましい芳香族炭化水素溶媒である
が、キシレンの他の異性体も、このノーア−マクドナルド脱離反応を実施するの
に使用することができる。
このノーア−マクドナルド脱離反応を実施する上で重要な要件は、この反応を
比較的高い温度にて実施することである。望ましくは、この反応は約80〜150 ℃
の範囲内の温度にて実施する。フタロイルグリシン-2959 を脱水するのに適した
温度は約124 ℃である。この反応を実施する時間は重要な要件ではない。この反
応は約30分乃至4時間実施する。しかしながら、使用した反応試薬および溶媒に
応じて、生成物の所定の収率を達成するための時間は変更することができる。
該脱水されたフタロイルグリシン-2959 を、種々の方法で上記分子包接体に結
合できるものと理解すべきである。一態様においては、この脱水されたフタロイ
ルグリシン-2959 を、以下の式で表されるように、シクロデキストリンと共有結
合により結合する:
もう一つの態様においては、以下に示すように、結合したフタロイルグリシン
をもたない、変性されたダロキュア(DAROCUR)2959のみを、シクロデキストリン
と反応させて、以下の化合物を得る。この化合物は該分子包接体と結合した染料
を安定化することができ、また以下の式で表される:
ダロキュア(DAROCUR)2959以外の光反応体を、本発明において使用可能であるこ
とを理解すべきである。
更に別の態様においては、該脱水フタロイルグリシン-2959 は、該分子包接体
の分子の反対側末端に結合することができる。この態様の一例は以下の式で表さ
れる:
本発明の一部と考えられるもう一つの安定化剤は、以下の一般式で示されるア
リールケトアルケンである:
R1-CO-CH=CH-R2
ここで、R1がアリール基である場合には、R2は水素原子、アルキル基、アリール
基、ヘテロ環式基またはフェニル基であり、該フェニル基は場合によってアルキ
ル、ハロ、アミノ、またはチオール基で置換されていてもよく、またR2がアリー
ル基である場合には、R1は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環式基ま
たはフェニル基であり、該フェニル基は場合によりアルキル、ハロ、アミノ、ま
たはチオール基で置換されていてもよい。
好ましくは、該アルケン基はトランス形状にある。
望ましくは、該アリールケトアルケン安定化剤化合物は、以下の式で表される
ものである:
該アリールケトアルケンは、本発明において波長特異的増感剤としても機能し
得、また前に論じた光反応体の何れかと結合することも可能である。光反応体と
本発明の該アリールケトアルケン化合物とを結合する方法の一つは、実施例32に
記載される。該アリールケトアルケン化合物は、場合により該反応性種−発生光
開始剤と共有結合できる。本発明のアリールケトアルケン化合物は、自然の日の
光の下での安定性が望まれる組成物においては、光反応体と共に使用されること
はない、と理解すべきである。より詳細には、R1およびR2の同一性に依存して、
該アリールケトアルケン化合物は、約270 〜310 の範囲の輻射を吸収するので、
これら化合物は日光からの適当な輻射を吸収することができる。従って、これら
化合物は、光反応体と混合した場合に、日光に暴露された際に該着色剤の色変化
を起こすことができる。このような色の変化が望ましくない場合には、光反応体
を本発明のアリールケトアルケン化合物と混合することはなく、また該アリール
ケトアルケン化合物は光反応体なしに、着色剤と共に使用される。
該アリールケトアルケン化合物が他の分子と共有結合している態様では、アリ
ール基であるR1またはR2の何れかが、該アリールケトアルケンと他の分子との共
有結合を可能とするように、これに結合したカルボン酸基、アルデヒド基、アミ
ノ基、ハロアルキル基、ヒドロキシル基またはチオアルキル基(これらに制限さ
れない)を含む基を有するであろう。従って、該アリールケトアルケン安定化化
合物は、以下の式で表される化合物を包含するが、これらに制限されない:
該アリール基に付着した該基が、該安定化剤分子の残りに対してパラ位にある
ことが好ましいが、該基は該分子の残りに対してオルト位またはメタ位であって
もよい。
従って、本発明のこの態様は、着色剤と結合した際に該着色剤を安定化する、
安定化アリールケトアルケンを提供する。従って、上記のアリールケトアルケン
は、任意の着色剤組成物に対する添加物として使用できる。例えば、該アリール
ケトアルケン化合物は、水溶性ではないので、これは直接溶媒または油性着色剤
組成物に添加することができる。更に、該アリールケトアルケン化合物は、該化
合物を内部に可溶化することのできる添加剤を含む、他の着色剤組成物に添加す
ることもできる。
更に、該アリールケトアルケン安定化化合物は、種々の手段により、水性溶液
中に可溶化できる。本発明の該アリールケトアルケン安定化化合物を可溶化する
一つの手段は、実施例28〜31に記載するように、該化合物を大きな水溶性分子、
例えばシクロデキストリンに結合することである。望ましくは、約1〜12個のア
リールケトアルケン分子を、1分子のシクロデキストリンに結合できる。より望
ましくは、約4〜約9個のアリールケトアルケン分子を、1分子のシクロデキス
トリンに結合する。従って、シクロデキストリンに結合した該アリールケトアル
ケン化合物を、任意の水性着色剤系に添加して、その中の該着色剤を安定化する
ことができる。該安定化アリールケトアルケンは、該分子包接体と結合して、そ
の安定化活性を発揮する必要はない。
従って、本態様は、該アリールケトアルケン化合物と、着色剤組成物とを、該
組成物を安定化するのに有効な量で混合することにより、該着色剤組成物を安定
化する方法をも提供する。該アリールケトアルケンは、望ましくは約0.1 〜50重
量%、望ましくは約20〜30重量%の範囲の濃度で、該着色剤用溶媒または溶液中
に存在すべきである。シクロデキストリンを使用しない場合、該望ましい範囲は
約1部の染料対約20部のアリールケトアルケンである。
該アリールケトアルケン化合物は、本発明の幾つかの態様において、該着色剤
と結合していることのみが必要とされるので、該アリールケトアルケン化合物は
該着色剤と共有結合していてもよい。
以下の理論に拘泥するつもりは全くないが、本発明のアリールケトアルケン化
合物はシングレット酸素(singlet oxygen)捕獲体として機能することを通して、
着色剤を安定化するものと理論ずけられる。もう一つの考えとして、本発明のア
リールケトアルケン化合物は、p軌道にある不対電子対の共鳴を通して、着色剤
の安定化剤として機能し、例えば該化合物はエネルギー溜めとして機能するもの
と理論ずけられる。
実際には、該着色剤、紫外輻射トランソーバー、変性された光反応体、アリー
ルケトアルケン安定化剤および分子包接体は、該分子を調製するのに使用した成
分に依存して、固体状態にあり得る。しかしながら、このような材料の何れかま
たは全部は液体であり得る。本発明の着色された組成物は、その成分の1以上が
液体であることから、あるいは該分子包接体が性質上有機物であるので、溶媒が
使用されることから、液体状態であり得る。適当な溶媒は、アミド例えばN,N-ジ
メチルホルムアミド、スルホキシド例えばジメチルスルホキシド、ケトン例えば
アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルブチルケトン、脂肪族および芳香族
炭化水素例えばヘキサン、オクタン、ベンゼン、トルエンおよびキシレン、エス
テル例えば酢酸エチル、水等を包含するが、これらに限定されない。該分子包接
体がシクロデキストリンである場合、特に適当な溶媒は上記アミドおよびスルホ
キシドである。
本発明の組成物が固体であるような一態様においては、該着色剤に対する上記
化合物の有効性は、該着色剤および該選択された化合物が密に接触している場合
には、改善される。そのために、存在し得る他の成分と共に、該成分を十分に混
合することが望ましい。このような混合は、一般的には当業者には公知の任意の
手段によって達成される。該着色された組成物がポリマーを含む場合、混合は、
該着色剤および該紫外輻射トランソーバーが少なくとも部分的に、軟化されたま
たは溶融されたポリマー中に溶解性である場合には、簡略化される。このような
場合には、該組成物は、例えば二本ロール機内で容易に調製される。あるいはま
た、本発明の組成物は液体であり得る。というのは、その成分の1種以上が液体
であるからである。
幾つかの用途において、本発明の組成物は粒状形態で使用されるであろう。他
の用途においては、該組成物の粒子は極めて小さいものであるべきである。この
ような粒子の製法は、当業者には周知である。
本発明の着色された組成物は、任意の基板上であるいはその中で使用できる。
しかしながら、基板中に存在する該着色された組成物を、色変化させたい場合に
は、該基板は、該着色剤を色変化させるのに使用する紫外輻射に対して、実質的
に透明でなければならない。即ち、該紫外輻射は、該基板と著しく相互作用し、
もしくはこれに過度に吸収されるものであってはならない。実際に、この組成物
は、典型的には基板上に設けられ、最も一般的な基板は紙である。しかし、その
他の基板、例えば織ウエブまたは織布および不織ウエブまたは不織布、フィルム
等(これらに制限されない)も使用可能である。
本発明の着色された組成物は、場合により担体をも含むことができ、該担体の
性質は当業者には周知である。多くの用途に対して、該担体はポリマー、典型的
には熱硬化性または熱可塑性ポリマーであり、後者がより一般的である。
熱可塑性ポリマーの例は、エンド−キャップ型ポリアセタール例えばポリ(オ
キシメチレン)またはポリホルムアルデヒド、ポリ(トリクロロアセトアルデヒ
ド)、ポリ(n-バレロアルデヒド)、ポリ(アセタルデヒド)、ポリ(プロピオ
ンアルデヒド)等、アクリルポリマー例えばポリアクリルアミド、ポリ(アクリ
ル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(エチルアクリレート)、ポリ(メチルメ
タクリレート)等、フロロカーボンポリマー例えばポリ(テトラフルオロエチレ
ン)、パーフルオロエチレンプロピレンコポリマー、エチレンテトラフルオロエ
チレンコポリマー、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)、エチレン−クロロト
リフルオロエチレンコポリマー、ポリ(ビニリデンフルオライド)、ポリ(ビニ
ルフルオライド)等、エポキシ樹脂例えばエピクロロヒドリンとビスフェノール
Aとの縮合生成物、ポリアミド例えばポリ(6-アミノカプロン酸)またはポリ(
ε−カプロラクタム)、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)、ポリ(ヘキサメチ
レンセバカミド)、ポリ(11-アミノウンデカン酸)等、ポリアラミド例えばポリ
(イミノ-1,3- フェニレンイミノイソフタロイル)またはポリ(m-フェニレンイ
ソフタルアミド)等、パリレン例えばポリ-p- キシリレン、ポリ(クロロ-p-キ
シレン)等、ポリアリールエーテル例えばポリ(オキシ-2,6- ジメチル-1,4-フ
ェニレン)またはポリ(p-フェニレンオキシド)等、ポリアリールスルホン例え
ばポリ(オキシ-1,4- フェニレンスルホニル-1,4- フェニレンオキシ-1,4- フェ
ニレンイソプロピリデン-1,4- フェニレン)、ポリ(スルホニル-1,4- フェニ
レンオキシ-1,4- フェニレンスルホニル-4,4- ビフェニレン)等、ポリカーボネ
ート例えばポリ(ビスフェノールA)またはポリ(カルボニルジオキシ-1,4- フ
ェニレンイソプロピリデン-1,4- フェニレン)等、ポリエステル例えばポリ(エ
チレンテレフタレート)、ポリ(テトラメチレンテレフタレート)、ポリ(シク
ロヘキシレン-1,4- ジメチレンテレフタレート)またはポリ(オキシメチレン-1
,4- シクロヘキシレンメチレンオキシテトラフタロイル)等、ポリアリールスル
フィド例えばポリ(p-フェニレンスルフィド)またはポリ(チオ-1,4- フェニレ
ン)等、ポリイミド例えばポリ(ピロメリットイミド-1,4- フェニレン)等、ポ
リオレフィン例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(1-ブテン)、ポリ(
2-ブテン)、ポリ(1-ペンテン)、ポリ(2-ペンテン)、ポリ(3-メチル-1-ペ
ンテン)、ポリ(4-メチル-1- ペンテン)、1,2-ポリ-1,3- ブタジエン、1,4-ポ
リ-1,3- ブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(ビニリデンクロリド)、ポリスチレン等、およ
び上記のコポリマー例えばアクリロニトリル−ブタジエンスチレン(ABS)コポリ
マー、スチレン−n-ブチルメタクリレートコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコ
ポリマー等を包含するが、これらに制限されない。
より一般的に使用される熱可塑性ポリマーの幾つかは、スチレン−n-ブチルメ
タクリレートコポリマー、ポリスチレン、スチレン−n-ブチルアクリレートコポ
リマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリカーボネート、ポリ(メチルメ
タクリレート)、ポリ(ビニリデンフルオライド)、ポリアミド(ナイロン-12)
、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、およびエ
ポキシ樹脂を包含する。
熱硬化性ポリマーの例は、アルキッド樹脂例えば無水フタール酸−グリセロー
ル樹脂、マレイン酸−グリセロール樹脂、アジピン酸−グリセロール樹脂および
無水フタール酸−ペンタエリスリトール樹脂、アリル樹脂(ここで、ジアリルフ
タレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルマレエート、およびジアリルクロ
レンデート(chlorendate)等のモノマーは、ポリエステル化合物中で非揮発性の
架橋剤として機能する)、アミノ樹脂例えばアニリン−ホルムアルデヒド樹脂、
エチレン尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド樹
脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、スルホンアミド−ホルムアルデヒド樹脂
および尿素−ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂例えば架橋されたエピクロル
ヒドリン−ビスフェノールA樹脂、フェノール樹脂例えばフェノール−ホルムア
ルデヒド樹脂(ノボラック(Novolacs)およびレゾールを含む)、および熱硬化性
ポリエステル、シリコーンおよびウレタン樹脂を包含するが、これらに制限され
ない。
該着色剤、および紫外輻射トランソーバーまたは官能化された分子包接体、変
性光反応体、アリールケトアルケン安定化剤、および随意成分としての担体に加
えて、本発明の着色された組成物は、また意図した用途に応じて、付随的な成分
を含むことができる。このような付随的な成分の例は、当業者により使用されて
いる他の添加剤のなかでも、特に電荷担体、熱酸化に対する安定化剤、粘弾性改
良剤、架橋剤、可塑剤、電荷制御添加剤、例えば四級アンモニウム塩、流動性調
節添加剤、例えば疎水性シリカ、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸リチウム、ポリビニルステアレートおよびポリエチレン粉末、およ
びフィラー、例えば炭酸カルシウム、粘土およびタルクを包含するが、これらに
制限されない。電荷担体は当業者には周知であり、典型的にはポリマー被覆金属
粒子である。本発明の着色された組成物中のかかる付随的成分の同定およびその
量は、当業者には周知である。
本発明の改良されたインクジェットインクは、上記のような着色されたそはい
物および該着色された組成物と相容性の液状ビヒクルを含む。この改良されたイ
ンクは、また随意の添加物、例えば分散剤および保湿剤を含むことができる。
該液状ビヒクルは、該改良されたインクが、インクジェット印刷用のインク中
で使用するのに適したものとなるように、該着色された組成物と相容性の任意の
液体溶媒または担体である。感熱インクジェットプリンターで使用するためのイ
ンクについては、該液状ビヒクルは水であることが望ましい。また、該液状ビヒ
クルは、水およびこれと混和性の有機成分の混合物を含むことができ、該有機成
分は、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、グリセリン、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、アミド、エーテル、カルボン酸、エステル、アルコール、有
機スルフィド、有機スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体カルビトール、
ブチルカルビトール、セロソルブ、エーテル誘導体、アミノアルコール、ケトン
およびその他の水混和性物質並びにその混合物を包含する。水と水混和性有機液
体との混合物を、該液状ビヒクルとして選択した場合、該水対有機成分の比は任
意の有効な範囲であり得、典型的には約100:0 〜約30:70 である。該液状ビヒク
ルの該非−水成分は、一般的に水の沸点(100℃)よりも高い沸点をもつ保湿剤と
して機能する。
本発明のインクは、非−水液状ビヒクルを含むことができ、その例はイソプロ
パノール、メチルエチルケトン、ペンタン、ヘキサン、フロン 113、ジメチルス
ルホキシドおよびジメチルホルムアミドを包含するが、これらに制限されない。
このような非−水成分をベースとするインクは、インクジェット印刷、特に連続
流インクジェットプリンターと共に使用する場合における、有用性をもつ。
該液状ビヒクルは、一般的に約85〜約99.5重量%および望ましくは約90〜約99
重量%の量で存在する。典型的には、本発明のインク組成物中の着色剤の全量は
約0.5 〜10重量%、望ましくは約2〜約5重量%の範囲内であるが、この量はこ
れら範囲外であってもよい。
ポリマー添加剤または分散剤を、本発明のインクに添加して、該インクの粘度
を高めることを可能である。その例は水溶性ポリマー、例えばアラビアゴム、ポ
リアクリレート塩、ポリメタクリレート塩、ポリビニルアルコール、ヒドロキシ
プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルエーテル、澱粉、ポリエチレンオキシド、ポリサッカライド、ナフタレ
ンスルホネートホルムアルデヒドコポリマーのナトリウム塩、アルキルベンゼン
スルホネートのナトリウム塩、ジアルキルスルホサクシネートのナトリウム塩、
リグノスルホネートのナトリウム塩、ナトリウムアルキレンオキシドコポリマー
、アルキルエーテルホスフェートのナトリウム塩等を包含するが、これらに限定
されない。更に、ヒドロキシプロピルポリエチレンイミン(HPPEI-200)または他
のポリエチレンイミン誘導体等のポリマーを該インクに添加できる。ポリマー添
加剤は、本発明のインク中に、任意の有効量で、典型的には0〜約10重量%、お
よび望ましくは約0.01〜約5重量%の範囲の量で存在し得る。
本発明のインクに対する他の随意の添加剤は、0〜約50重量%、望ましくは約
5〜約40重量%の量で存在する保湿剤、例えばエチレングリコール、ジエチレン
グリコール、N-メチルピロリジノン、プロピレングリコール、ヒドロキシエーテ
ル、エーテル、アミド、スルホキシド、ケトン、ラクトン、エステル、アルコー
ル等、および0〜約10重量%、および望ましくは約0.01〜約2重量%の量で存在
するpH調節剤、例えば酸または塩基、燐酸塩、カルボキシレート塩、亜硫酸塩、
アミン塩等を包含するが、これらに限定されない。
本発明の改良されたインクに関連して、望ましくは、そこに含まれる該着色さ
れた組成物は液体である。しかしながら、この改良されたインクは、該着色され
た組成物の微粉砕固体粒子の懸濁液を含むことができる。本発明のインク組成物
は、一般的にインクジェット印刷工程で使用するのに適した粘度をもつものであ
る。典型的には、該インクの粘度は約5センチポアズ、および望ましくは約1〜
約2.5 センチポアズである。本発明のインク組成物は、任意の適当な方法で調製
できる。このインクは、一般的に該成分の簡単な混合により調製される。一方法
は、該インク成分の全てを一緒に混合する工程と、該混合物を約40〜約55℃の温
度にて、約2〜約3時間加熱する工程と、その後の該混合物を室温(典型的には
約10〜約35℃)に冷却する工程と、該混合物を濾過して、インクを得る工程を要
する。
本発明は、また本明細書に記載しかつ特許請求している該改良されたインクを
含有する、インクジェットプリンター用のインクカートリッジをも意図する。当
分野で公知の任意のインクジェットカートリッジを、本発明の該改良されたイン
クで満たすことができる。このようなカートリッジは、インクジェットプリンタ
ーにおける有用性をもつ。本発明は、更にインクジェットプリンターをも含み、
該プリンターは、本発明の改良されたインク、望ましくはインクジェットプリン
ター用のインクカートリッジに含まれた該改良されたインクをその一要素として
有する。
本発明は、またインクジェット印刷法をも目的とし、該方法は、画像パターン
で基板上に射出すべき、該改良されたインク組成物の液滴を発生させる工程を含
む。本発明の改良されたインクを基板上で使用して、その上に画像を形成するこ
とができる。該着色された組成物をベースとする本発明のインクは、任意の適当
な基板上で使用できる。インクジェットプリンターにおいて一般的に使用される
基板は、平坦な紙、例えばゼロックス(Xerox)Q3 4024 紙、けい引ノートブック
紙、ボンド紙、シリカ塗工紙、ジュウジョウ(JuJo)紙等、透明材料、織物、繊維
製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機物質例えば金属および木材等を包
含する。インクジェットプリンターにおいて一般的に使用されるフィルムおよび
その他の基板は、しばしば該基板の一面または両面に塗工されたインク受容相を
有する。
インクジェット印刷における有用性に加えて、本発明の改良された着色組成物
−ベースのインクは、光検知装置と共に使用するための、データ処理用紙に対す
る有用性をもち、該光検知装置は該用紙の指標(indicia)-受け取り位置における
指標の存在を検知する。該データ処理用紙は、担体材料のシートと、該シートの
表面上の複数の指標−受け取り位置とで構成される。該指標−受け取り位置は、
色変化可能な着色剤と輻射トランソーバーとを含有する、着色された組成物を含
む、インクにより画成される。本発明のデータ処理用紙は、継続中の米国特許出
願第08/360,501号に記載されている。これを本発明の参考文献とする。
更に、本発明は、本発明の該色変化可能な組成物を使用した、ディスク等の基
板上にデータを記憶させる方法をも包含する。該着色剤は、適当な波長をもつレ
ーザーを使用して、選択的に色変化させて、情報の記憶に必要とされる2進情報
を与える。本発明は、特にこの目的にとって有用である。というのは、未だ色変
化されていない着色剤は、該輻射トランソーバーにより安定化されており、かつ
更に場合により添加される分子包接体によって安定化されているからである。
本発明の着色された組成物は、更に乾式像形成プロセスにおける有用性を有す
る。ここで、該乾式像形成プロセスは、シアン、マゼンタおよびイエローの3種
の色変化可能な着色剤を利用する。これらの色変化可能な着色剤は、該基板上に
層として適用でき、あるいは一緒に混合し、かつ単一層として適用することがで
きる。例えば、異なる波長の3つのレーザーを用いたレーザー技術を利用して、
選択的に着色剤を「消去」することにより像を形成できる。
以下の実施例により、本発明を更に説明する。しかしながら、これら実施例は
本発明の精神または範囲を何等限定することを意図するものではない。これら実
施例において、全ての「部」は、特に述べない限り、「重量部」である。
実施例1
本実施例は、(1)β−シクロデキストリンの空洞外において該シクロデキスト
リンと共有結合により結合している、紫外輻射トランソーバーと、(2)水素結合
および/またはファンデルワールス力によって、該シクロデキストリンと結合し
ている着色剤とを有する、該β−シクロデキストリン分子包接体の製造を説明す
る。
A. トランソーバーのフリーデル−クラフツアシル化
250-mlの、三つ口丸底反応フラスコに、コンデンサーと、窒素導入管を備えた
均圧式の添加漏斗を取り付けた。磁気攪拌子を該フラスコに入れた。窒素ガスで
フラッシングしつつ、該フラスコに10g(0.05 モル)の1-ヒドロキシシクロヘキ
シルフェニルケトン(イルガキュア(IRGACURE)184,N.Y.ホーソンのチバ−ガイ
ギー(Ciba-Geigy)社)、100 mlの無水テトラヒドロフラン(ウイスコンシン州ミ
ルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Company,Inc.))お
よび5g(0.05 モル)の無水琥珀酸(WI州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカ
ル社)を充填した。次いで、連続的に攪拌した該フラスコの内容物に、6.7gの無
水塩化アルミニウム(WI州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社)を添加し
た。得られた反応混合物を、氷浴で約1時間約0℃に維持し、その後該混合物を
2時間かけて周囲温度まで昇温させた。次に、該反応混合物を、500 mlの氷水と
100 mlのジエチルエーテルとの混合物中に注ぎ込んだ。相分離を促進するため、
水性相に塩化ナトリウムを添加した後に、得られるエーテル層を取り出した。該
エーテル相を無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。エーテルを減圧下で除去し、
白色結晶粉末12.7g(87%)を得た。この物質は、核磁気共鳴分析により、1-ヒド
ロキシシクロヘキシル4-(2- カルボキシエチル)カルボニルフェニルケトンであ
ることが示された。
B. アシル化トランソーバー酸クロリドの調製
コンデンサーを備えた、250-mlの丸底フラスコに、12.0gの1-ヒドロキシシク
ロヘキシル4-(2- カルボキシエチル)カルボニルフェニルケトン(0.04 モル)、5.
95 g(0.05 モル)のチオニルクロリド(WI州、ミルウォーキーのアルドリッチケ
ミカル社)、および50mlのジエチルエーテルを充填した。得られた反応混合物を
30℃にて30分間攪拌し、その後溶媒を減圧下で除去した。得られた残渣、即ち白
色固体を、0.01トールにて30分間維持し、残留溶媒および過剰のチオニルクロリ
ドを除去し、12.1g(94 %)の1-ヒドロキシシクロヘキシル4-(2- クロロホルミル
エチル)カルボニルフェニルケトンを得た。
C. アシル化トランソーバーと、シクロデキストリンとの共有結合
磁気攪拌子を含み、温度計、コンデンサーおよび窒素導入管を備えた均圧式添
加漏斗を備えた、250-mlの三つ口丸底反応フラスコに、10 g(9.8mM)のβ−シク
ロデキストリン(インジアナ州、ハモンドのアメリカンメイズ−プローダクツ社(
American Maize-Products Company))、31.6 g(98mM)の1-ヒドロキシシクロヘキ
シル4-(2- クロロホルミルエチル)カルボニルフェニルケトンおよび100 mlのN,N
-ジメチルホルムアミドを充填し、一方連続的に窒素でフラッシングした。この
反応混合物を50℃に加熱し、0.5 mlのトリエチルアミンを添加した。該反応混合
物を50℃で1時間維持し、次いで周囲温度まで冷却させた。この調製において、
該生成物、即ち紫外輻射トランソーバーが共有結合により結合されているβ−シ
クロデキストリン(以下便宜的に、β−シクロデキストリン−トランソーバーと
呼ぶ)は単離しなかった。
上記手順を繰り返して、該反応生成物を単離した。上記手順の完了時点で、該
反応混合物をロータリーエバポレーターで、元の体積の約10%まで濃縮した。得
られた残渣を、溶液から該生成物を析出させるために、塩化ナトリウムを添加し
た氷水中に注ぎ込んだ。得られた沈殿を濾過により分離し、ジエチルエーテルで
洗浄した。この固体を減圧下で乾燥して、白色粉末24.8gを得た。第3段階にお
いて、該ロータリーエバポレーター中に残されている残渣を、約15gのシリカゲ
ルを含む、約7.5 cmのカラムの上部に置いた。該残渣をN,N-ジメチルホルムアミ
ドで溶出し、その際に溶出液を、ファットマン(Whatman:登録商標)フレキシブ
ル−バックドTLC プレート(Flexible-Backed TLC Plates)(カタログNo.05-713
-161,ペンシルバニア州、ピッツバーグのフィッシャーサイエンティフィック(F
isher Scientific)社)によって監視した。溶出された生成物を、溶媒の蒸発に
より単離した。該生成物の構造を核磁気共鳴分析により確認した。
D. シクロデキストリン−トランソーバーと着色剤との結合−着色された組成物
の調製
250-mlの丸底フラスコ内の、10 g(見積もり量約3.6mM)のβ−シクロデキスト
リン−トランソーバーを150 mlのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解した溶液に、
周囲温度にて、1.2g(3.6mM)のマラカイトグリーンオキサレート(ウイスコンシン
州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカルカンパニー(Aldrich Chemical Comp
any)社)(以下便宜的に「着色剤A」と呼ぶ)を添加した。この反応混合物を、周
囲温度にて1時間磁気攪拌子で攪拌した。次いで、該溶媒の殆どをロータリーエ
バポレーターで除去し、得られた残渣を上記のように、シリカゲルカラムから溶
出した。該β−シクロデキストリン−トランソーバー着色剤A包接錯体が、まず
該カラムを流下し、遊離の着色剤Aおよびβ−シクロデキストリン−トランソー
バー両者から、はっきりと分離した。この錯体を含有する溶出液を集め、該溶媒
をロータリーエバポレーターで除去した。この残渣を0.01トールの減圧下に置き
、残留溶媒を除去して、青−緑色の粉末を得た。
E. 着色された組成物の色変化
該β−シクロデキストリン−トランソーバー着色剤A包接錯体を、2つの異な
るランプ、即ちランプAおよびBからの紫外輻射に暴露した。ここで、ランプA
は、約30cmの長さをもつ、4列の円筒状のランプで構成された、222-nmのエキシ
マーランプアセンブリーであった。これらのランプは、該ランプの中心に位置す
るあるいはその内部管を通して、循環水で冷却し、結果としてこれらを比較的低
温度、即ち約50℃にて作動した。該ランプの外表面における出力密度は、典型的
には1m2当たり約4〜約20ジュール(J/m2)の範囲内にある。しかしながら、実際
にこのような範囲は、一般的なエキシマーランプの出力供給能力を反映するに過
ぎず、将来においてはより高い出力密度も実現可能であろう。該ランプから照射
される該サンプルまでの距離は、4.5 cmであった。ランプBは、500-ワットのハ
ノビア(Hanovia)中圧水銀ランプ(ニュージャージー州、ニュワークのハノビア
ランプ(Hanovia Lamp)社)であった。該ランプBから照射される該サンプルまで
の距離は、約15cmであった。
該β−シクロデキストリン−トランソーバー着色剤A包接錯体のN,N-ジメチル
ホルムアミド溶液数滴を、TLC プレート上の、小さなポリエチレン秤量パン中に
配置した。これら両サンプルをランプAに暴露したところ、15-20 秒間で脱色し
た(無色の状態に色変化した)。同様な結果がランプBを使用して30秒で得られ
た。
着色剤Aとβ−シクロデキストリンとのN,N-ジメチルホルムアミド溶液からな
る第一のコントロールサンプルは、ランプAにより脱色されなかった。着色剤A
と1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとのN,N-ジメチルホルムアミド溶
液からなる第二のコントロールサンプルは、60秒でランプAにより脱色された。
しかしながら、放置しておくと、1時間以内に色が現れ始めた。
脱色に及ぼす溶媒の効果を評価するために、50mgのβ−シクロデキストリン−
トランソーバー着色剤A包接錯体を、1mlの溶媒中に溶解した。得られた溶液ま
たは混合物を顕微鏡のスライドガラス上に置き、ランプAで1分間照射した。脱
色速度、即ち該サンプルを無色とするに要する時間は、以下に概説するように、
該溶媒中の該錯体の溶解度に直接比例した。
最後に10mgのβ−シクロデキストリン−トランソーバー着色剤A包接錯体を、
顕微鏡のスライドガラス上に置き、乳棒で潰した。得られた粉末をランプAで10
秒間照射した。該粉末は無色となった。同様な結果は、ランプBについても観測
されたが、その速度は遅かった。
実施例2
以下の実施例に記載する本発明の着色された組成物の調製における、該シクロ
デキストリンの空洞を少なくとも部分的に、該アシル化されたトランソーバー酸
クロリドが占有する可能性が明らかとなったので、着色剤の部分的または完全な
排斥を明らかにするために、改良調製手順を実施した。即ち、本実施例は、(1)
該シクロデキストリンの空洞内に少なくとも部分的に包接され、かつこれと水素
結合および/またはファンデルワールス力により結合した着色剤と、(2)実質的
に該シクロデキストリンの空洞外で、これと共有結合により結合した紫外輻射ト
ランソーバーとを含む、β−シクロデキストリン分子包接体の調製について説明
する。
A. シクロデキストリンと着色剤との結合
10.0g(9.8mM)のβ−シクロデキストリンを、150 mlのN,N-ジメチルホルムア
ミドに溶解した溶液に、3.24g(9.6mM)の着色剤Aを添加した。得られた溶液を
周囲温度にて1時間攪拌した。この反応溶液を、ロータリーエバポレーターで減
圧下にて、元の体積の約1/10にまで濃縮した。得られた残渣を、実施例1のパー
トCで記載したように、シリカゲルカラムに通した。該溶出液中の溶媒を、ロー
タリーエバポレーターで減圧条件下で除去して、12.4gの青−緑の粉末、即ちβ
−シクロデキストリン着色剤A包接錯体を得た。
B. シクロデキストリン着色剤包接錯体へのアシル化トランソーバーの共有結合
−着色組成物の調製
磁気攪拌子を含み、温度計、コンデンサーおよび窒素導入管を備えた均圧式の
添加漏斗を備えた、250-mlの、三つ口丸底反応フラスコに、10g(9.6mM)のβ−
シクロデキストリン着色剤A包接錯体と、31.6(98mM)の実施例1のパートBで調
製した1-ヒドロキシシクロヘキシル4-(2- クロロホルミルエチル)カルボニルフ
ェニルケトンおよび150 mlのN,N-ジメチルホルムアミドを充填し、一方で連続的
に窒素ガスでフラッシングした。この反応混合物を50℃に加熱し、かつトリエチ
ルアミン0.5 mlを添加した。この反応混合物を50℃に1時間維持し、室温まで冷
却させた。次いで、該反応混合物を、上記のパートAに記載の如く処理して、青
−緑の粉末として、14.2gのβ−シクロデキストリン−トランソーバー着色剤A
包接錯体を得た。
C. 着色された組成物の色変化
実施例1のパートEに記載した手順を、上記パートBで調製した、β−シクロ
デキストリン−トランソーバー着色剤A包接錯体を使用して、繰り返して、本質
的に同一の結果を得た。
実施例3
本実施例は、紫外輻射トランソーバー、即ちフタロイルグリシン-2959 と命名
された、2-[p-(2-メチルラクトイル)フェノキシ]エチル1,3-ジオキソ-2- イソイ
ンドリンアセテートの製法を説明する。
ディーン&シュターク(Dean & Stark)アダプタが取り付けられ、コンデンサー
と2個のガラス栓を備えた、250-mlの、三つ口丸底反応フラスコ内で、以下の成
分を混合した。即ち、20.5g(0.1 mM)の波長選択性増感剤、即ちフタロイルグリ
シン(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich C
hemical Co.))、24.6g(0.1 mM)の光反応体、ダロキュア(DAROCUR)2959(N.Y.
州、ホーソンのチバ−ガイギー(Ciba-Geigy)社)、100 mlのベンゼン(ウイスコ
ンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))、
および0.4gのp-トルエンスルホン酸(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアル
ドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))。この混合物を、3時間加熱還流
し、その後1.8 mlの水を回収した。該溶媒を減圧下にて除去して、43.1
gの白色粉末を得た。この粉末を、30% 酢酸エチルのヘキサン溶液(フィッシャ
ー(Fisher))から再結晶して、40.2 g(93%)の白色結晶粉末を得た。このものの
融点は153-4 ℃であった。この反応を以下にまとめた。
フタロイルグリシン-2959 と命名された、この生成物は以下の物理的パラメー
タを有していた。
IR〔ヌジョール混合物〕ν(max): 3440,1760,1740,1680,1600 cm-1 1
H-NMR[CDCl3]δ(ppm): 1.64(s),4.25(m),4.49(m),6.92(m),7.25(m),
7.86(m),7.98(m),8.06(m)ppm
実施例4
本実施例では、実施例3で製造したフタロイルグリシン-2959 の脱水法を説明
する。
以下の成分を、ディーン&シュターク(Dean & Stark)アダプタおよびコンデン
サーを備えた、250-mlの丸底反応フラスコ内で、混合した。即ち、21.6 g(0.05M
)のフタロイルグリシン-2959 、100 mlの無水ベンゼン(ウイスコンシン州、ミ
ルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))および0.1gの
p-トルエンスルホン酸(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミ
カル社(Aldrich Chemical Co.))。この混合物を3時間還流した。0.7 mlの水を
トラップ中に集めた後、該溶媒を真空下で除去して、20.1g(97%)の白色固体を
得た。しかしながら、この白色固体を分析したところ、この反応が、所定の脱水
生
成物の僅かに15〜20%を生成したに過ぎないことが分かった。この反応を以下に
まとめた。
この反応生成物は以下の物理的パラメータを有していた。
IR〔ヌジョール〕ν(max): 1617 cm-1(C=C-C=O)
実施例5
本実施例では、実施例3で製造した該フタロイルグリシン-2959 を脱水するの
に使用した、ノーア−マクドナルド脱離反応を説明する。
500 mlの丸底フラスコに、磁気攪拌子を配置し、20.0 g(0.048M)のフタロイル
グリシン-2959 、および6.6g(0.048M)の無水塩化亜鉛(ウイスコンシン州、ミル
ウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))を添加した。25
0 mlの無水p-キシレン(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミ
カル社(Aldrich Chemical Co.))を添加し、得られた混合物をアルゴン雰囲気下
で2時間還流した。次いで、この反応混合物を冷却して、生成する白色沈殿を集
めた。次いで、この白色粉末をヘキサン中の20% の酢酸エチルから再結晶して、
18.1g(95%)の白色粉末を得た。この反応を以下にまとめた。
得られた反応生成物は以下のような物理的パラメータを有していた。
融点: 138 ℃〜140 ℃
質量スペクトル: m/e: 393M+,352,326,232,160
IR〔KB] ν(max): 1758,1708,1677,1600 cm-1
1H-NMR[DMSO] δ(ppm): 1.8(s),2.6(s),2.8(d),3.8(d),4.6(m),
4.8(m),7.3(m),7.4(m),8.3(m),8.6(d)
13C NMR[DMSO]δ(ppm): 65.9(CH2=)
実施例6
本実施例では、実施例4または5からの、共有結合により結合している、脱水
されたフタロイルグリシン-2959 基をもつβ−シクロデキストリンの製法を説明
する。
以下の成分を、100 mlの丸底フラスコ内で混合した。即ち、5.0g(4mM)のβ−
シクロデキストリン(インジアナ州、ハモンドのアメリカンメイズプローダクト
社(American Maize Product Company))(以下の反応においてはβ-CD という)、
8.3g(20mM)の脱水されたフタロイルグリシン-2959 、50mlの無水DMF 、20mlのベ
ンゼン、および0.01gのp-トルエンスルホニルクロリド(ウイスコンシン州、ミ
ルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))。この混合物
を塩/氷浴で冷却し、24時間攪拌した。この反応混合物を、150 mlの低濃度の重
炭酸ナトリウム溶液に注ぎ、50mlのエチルエーテルで3回抽出した。次いで、生
成する水性相を濾過して、結合したフタロイルグリシン-2959 基を有するβ−シ
クロデキストリンを含む白色固体を得た。収量は9.4gであった。50:50 のDMF:ア
セトニトリル混合物を使用した逆相TLC プレートは、出発物質に比して新たな生
成物ピークを示した。この反応を以下にまとめた。
該β−シクロデキストリン分子は、フタロイルグリシン-2959 と反応できる幾
つかの一級および二級アルコール基を有する。上記の代表的な反応は、説明の目
的で、単一のフタロイルグリシン-2959 分子のみが示されている。
実施例7
本実施例では、着色剤および紫外輻射トランソーバーと、分子包接体との結合
方法を説明する。より具体的には、本実施例は、着色剤としてのクリスタルバイ
オレットと、実施例6の紫外輻射トランソーバーとしての脱水されたフタロイル
グリシン-2959 と共有結合により結合した分子包接体β−シクロデキストリンと
の結合方法を説明する。
以下の成分を、100 mlのビーカー内に入れた。即ち、4.0gの脱水されたフタロ
イルグリシン-2959 基を有するβ−シクロデキストリンおよび50mlの水。該水を
70℃に加熱した。この温度にて、該溶液は透明になった。次に、0.9g(2.4mM)の
クリスタルバイオレット(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケ
ミカル社(Aldrich Chemical Co.))を、該溶液に添加し、該溶液を20分間攪拌し
た。次いで、該溶液を濾過した。フィルタを濾液で洗浄し、次いで真空オーブン
内で84℃にて乾燥した。バイオレットブルーの粉末を得た。収量は4.1g(92%)で
あった。この反応生成物は以下の物理的パラメータを有していた。
UVスペクトルDMF ν(max):610 nm(cf cvν(max)604nm)
実施例8
本実施例では、紫外輻射トランソーバー、4-(4- ヒドロキシフェニル)-ブタン
-2- オン-2959(クロロ置換)の製法を説明する。
以下の成分を、250 mlのコンデンサおよび磁気攪拌子を備えた、丸底フラスコ
内で混合した。即ち、17.6g(0.1M)の波長選択性増感剤、4-(4- ヒドロキシフェ
ニル)-ブタン-2- オン(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミ
カル社(Aldrich Chemical Co.))、26.4g(0.1 M)の光反応体、クロロ置換ダロキ
ュア(DAROCUR)2959(N.Y.州、ホーソンのチバ−ガイギー(Ciba-Geigy)社)、1.0
mlのピリジン(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(A
ldrich Chemical Co.))および100 mlの無水テトラヒドロフラン(ウイスコンシ
ン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))。こ
の混合物を3時間還流し、減圧条件の下で部分的に溶媒を除去(60%を除去)した
。次に、この反応混合物を氷水中に注ぎ、50mlづつのジエチルエーテルの2つの
アリコートで抽出した。無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、かつ溶媒を除去した
後、39.1gの白色の溶媒が残された。ヘキサン中の30% の酢酸エチルから、該粉
末を再結晶して、36.7g(91%)の白色結晶性粉末を得たが、その融点は142-3℃で
あった。この反応を以下の式にまとめた。
得られた反応生成物は以下のような物理的パラメータを有していた。
IR〔ヌジョール混合物〕ν(max): 3460,1760,1700,1620,1600 cm-1
1H[CDCl3]δ(ppm): 1.62(s),4.2(m),4.5(m),6.9(m)ppm
本実施例で製造した紫外輻射トランソーバー、4-(4- ヒドロキシフェニル)-ブ
タン-2- オン-2959(クロロ置換)は、上記の方法(ここで、4-(4- ヒドロキシフ
ェニル)-ブタン-2- オン-2959(クロロ置換)を、該脱水したフタロイルグリシン-
2959 の代わりに使用する)を利用して、β−シクロデキストリンおよびクリス
タルバイオレット等の着色剤と結合できる。
実施例9:該輻射トランソーバーの安定化活性
本実施例では、本発明の、光に対して着色剤を安定化する能力を立証する。ビ
クトリアピュアブルー(Victoria Pure Blue)BO を、アセトニトリル中で、以下
の式で表されるフタロイルグリシン-2959 :
および以下の式で表される脱水されたフタロイルグリシン-2959 :
と混合する。
溶液を第2表に従って調製した。これらの染料溶液を、スチールプレート上に
約0.1 mmの厚さで、注意深く、均一に展開させた。次いで、このプレートを即座
に中圧1200ワットの高強度クォーツアーク水銀放電ランプ(ニュージャージー州
ニューワークのコンラッド−ハノビア(Conrad-Hanovia)社)により、該光からの
距離30cmにて照射した。この水銀放電ランプ光は、高強度のブロードなスペクト
ル光の光源であり、これは促進褪色分析で使用される。第2表は、種々の溶液を
使用した場合の褪色時間の測定結果を示す。褪色時間は、該染料が肉眼に対して
無色となるまでの時間として定義される。
第2表から理解できるように、フタロイルグリシン-2959 をビクトリアピュア
ブルーBOと混合した場合、該染料は該水銀放電光で照射すると褪色した。しかし
ながら、脱水フタロイルグリシン-2959 とビクトリアピュアブルーBOとを、10部
の脱水フタロイルグリシン-2959 に対して1部のビクトリアピュアブルーBOなる
比率で混合した場合、該染料の光に対する安定性が高められた。20部の脱水フタ
ロイルグリシン-2959 に対して1部のビクトリアピュアブルーBOなる比率とした
場合には、該染料は該暴露の時間範囲内で、該水銀放電光に対して実質的に安定
であった。
実施例10
該ヒドロキシおよびデヒドロキシ2959が、着色剤を安定化する能力をもつか否
かを決定するため、以下の実験を行った。以下の式で表される2つの化合物を、
以下に記載のようにしてテストした。
20重量部の該ヒドロキシおよびデヒドロキシ2959を、別々に1重量部のビクトリ
アピュアブルーBOと、アセトニトリル中で混合した。この染料溶液を、スチール
プレート上に約0.1 mmの厚さで、注意深く、均一に展開させた。次いで、このプ
レートを即座に水銀放電ランプ光により、該光からの距離30cmにて照射した。こ
の水銀放電ランプ光は、高強度のブロードなスペクトル光の光源であり、これは
促進褪色分析で使用されているものである。第3表は、種々の溶液を使用した場
合の褪色時間の測定結果を示す。褪色時間は、該染料が肉眼に対して無色となる
までの時間として定義される。
実施例11: 輻射トランソーバーおよび分子包接体の安定化活性
本実施例は、β−シクロデキストリンに結合した、脱水フタロイルグリシン
-2959 の、染料を光に対して安定化する能力を明らかにする。該輻射トランソー
バーと結合したビクトリアピュアブルーSOをテストして、水銀放電ランプから放
出される光に対して、該結合した染料を安定化するその能力を決定した。更に、
ビクトリアピュアブルーSOのみ、およびβ−シクロデキストリンと結合したビク
トリアピュアブルーSOを、コントロールとしてテストした。テストした組成物は
以下の通りであった。
1. アセトニトリル中での濃度10mg/ml におけるビクトリアピュアブルーSO単
独
2. アセトニトリル中での濃度20mg/ml における、β−シクロデキストリン内
に含まれるビクトリアピュアブルーSO
3. アセトニトリル中での濃度20mg/ml における、β−シクロデキストリン内
に含まれるビクトリアピュアブルーSO、ここで該β−シクロデキストリンには該
輻射トランソーバー(脱水フタロイルグリシン-2959)が共有結合により結合して
いる。
これら3種の組成物の安定化性能をテストするためのプロトコールは以下の通
りである。即ち、該染料溶液を、スチールプレート上に、ほぼ0.1 mmの厚みにま
で、注意深くかつ均一に展開した。次に、該プレートを即座に、中圧型1200ワッ
トの高強度クォーツアーク水銀放電ランプ(ニュージャージー州、ニューワーク
のコンラッド−ハノビア(Conrad-Hanovia)社)に、該ランプからの距離30cmにて
暴露した。
第4表に示したように、該β−シクロデキストリンに共有結合により結合した
該輻射トランソーバーと共に、シクロデキストリンに含まれるビクトリアピュア
ブルーSO、即ち組成物No.3のみが、該水銀放電光の下で、該染料を安定化する
ことができた。
実施例12:脱水フタロイルグリシン-2959 のエポキシド中間体の調製
脱水フタロイルグリシン-2959 のエポキシド中間体を、以下の反応に従って調
製した:
添加漏斗、温度計および磁気攪拌子を備えた、250 mlの三つ口丸底フラスコ中
に、30.0 g(0.076M)の脱水フタロイルグリシン-2959 、70mlのメタノールおよび
20.1mlの過酸化水素(30%溶液)を導入した。この反応混合物を攪拌し、水/氷浴
中で冷却して、温度を15-20 ℃に維持した。5.8 mlの6NNaOH溶液を該添加漏斗に
入れ、該溶液を徐々に添加して、該反応混合物の温度を、15-20 ℃に維持した。
この段階は約4分を要した。次いで、この混合物を3時間約20-25 ℃にて攪拌し
た。該反応混合物を、次いで90mlの水に注ぎ込み、70mlのエチルエーテルで2回
抽出した。得られた有機相を併合し、100 mlの水で洗浄し、無水MgSO4上で乾燥
し、濾過し、エーテルをロータリーエバポレーターで除去して、白色固体を得た
(収量20.3g,65%)。そのIRはC-O-C 基の伸縮を示し、この物質は更に精製する
ことなく次工程で使用した。
実施例13: チオールシクロデキストリンに対するエポキシド中間体の結合
脱水フタロイルグリシン-2959 のエポキシド中間体の結合を、以下の反応に従
って達成した。
一つの栓と、2つのガラス栓(これらは全て銅線で結ばれており、かつゴムバ
ンドでフラスコに取り付けられている)を備えた、250 mlの三つ口丸底フラスコ
中に、30.0 g(0.016M)のチオールシクロデキストリンおよび100 mlの無水ジメチ
ルホルムアミド(DMF)(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカ
ル社(Aldrich Chemical Co.))を入れた。この反応混合物を氷浴中で冷却し、0.5
mlのジイソプロピルエチルアミンを添加した。硫化水素を該フラスコに吹き込
み、正の圧力を3時間維持した。最後の1時間の間、該反応混合物を室温まで昇
温させた。
この反応混合物をアルゴンで15分間フラッシングし、次いで70mlの水に注ぎ、
次に100 mlのアセトンを添加した。白色の沈殿が生成し、これを濾過して、20.2
g(84.1%)の白色粉末を得たが、この生成物は更に精製することなしに以下で使
用した。
磁気攪拌子を備えかつ氷浴に置かれた、250 mlの丸底フラスコ中に、12.7(0.0
31M)、80mlの無水DMF(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカ
ル社(Aldrich Chemical Co.))および15.0 g(0.010M)のチオールCDを導入した。
この反応混合物を冷却し、0.5 mlのジイソプロピルエチルアミンを添加し、かつ
この反応混合物を1時間0℃〜5℃にて、次いで2時間室温にて攪拌した。
次いで、この反応混合物を200 mlの氷水に注いだところ、即座に白色の沈殿が生
成した。これを濾過し、アセトンで洗浄した。この湿った白色粉末を、公知のオ
ーブン内で80℃にて3時間乾燥して、白色粉末を得た。その収量は24.5 g(88%)
であった。
実施例14:シクロデキストリンの空洞中へのビクトリアブルーの挿入
250 mlの三角フラスコ中に、磁気攪拌子、40.0 g(0.014M)の該化合物および10
0 mlの水を投入した。このフラスコをホットプレート上で80℃に加熱した。白色
の濁った混合物が透明になったら、7.43 g(0.016M)のビクトリアピュアブルーBO
粉末を、この高温の溶液に添加し、10分間攪拌し、次いで50℃まで冷却させた。
この内容物を、次に濾過し、20mlの低温水で洗浄した。
次に、得られた沈殿を公知のオーブンにて80℃で2時間乾燥して、青色の粉末
27.9 g(58.1%)を得た。
実施例15
結合した脱水フタロイルグリシン-2959 をもつ、トシレート化したシクロデキ
ストリンの調製を、以下の反応によって実施する。
気泡管、コンデンサーおよび添加漏斗を備えた、500 mlの三つ口丸底フラスコ
に、10 g(0.025M)の脱水フタロイルグリシン-2959 を150 mlの無水N,N-ジメチル
ホルムアミド(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(A
ldrich Chemical Co.))中に溶解した溶液を入れ、氷浴で0℃に冷却し、かつ磁
気攪拌子で攪拌した。この合成を繰り返した。但し、該フラスコを、温水浴を使
用して60℃まで加温し、また栓が動きはじめる(圧力の解除が始まる)まで、H2
S を該反応フラスコに汲み上げた。次いで、該フラスコをこれら条件下で4時間
攪拌した。該飽和溶液をH2S の正の圧力下に置いた。該栓をワイヤ結合およびゴ
ムバンドで下方に押圧した。この反応混合物を、次に一夜加温させた。次に、こ
の溶液を30分間アルゴンでフラッシングし、該反応混合物を50gの砕いた氷上に
注ぎ、3回(3x80ml)ジエチルエーテル(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのア
ルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))で抽出した。
得られた有機相を濃縮し、水で洗浄し、MgSO4で乾燥した。ロータリーエバポ
レーターを使用した溶媒の除去により、5.2gの粗生成物を得た。この生成物を、
ヘキサン中の20% 酢酸エチルを溶離液として用いて、シリカカラムで精製して、
4.5gの白色固体を得た。
トシレート化シクロデキストリンを、以下の反応に従って調製した。
100 mlの丸底フラスコに、6.0gのβ−シクロデキストリン(アメリカンメイズ
プローダクト社)、10.0 g(0.05M)のp-トルエンスルホニルクロリド(ウイスコ
ンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))、
50mlのpH10のバッファー溶液(フィッシャー(Fisher))を入れた。この生成した
混合物を室温にて8時間攪拌した後、氷(約100g)上に注ぎ、ジエチルエーテル
で抽出した。得られた水性層を、次に50mlのアセトン(フィッシャー(Fisher))
に注ぎ、得られる濁った混合物を濾過した。次いで、生成した白色粉末を、溶離
液としてn-ブタノール、エタノールおよび水(容積比5:4:3)を使用して、セファ
デックスカラム(ウイスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社
(Aldrich Chemical Co.))に通し、白色粉末を得た。収率は10.9% であった。
この白色粉末(トシル−シクロデキストリン)の置換度は、13C NMR 分光法に
より、ヒドロキシ置換された炭素対トシレート化された炭素(両者共に6-位にあ
る)の比を比較することにより決定した。該6-位の炭素がヒドロキシル基を有す
る場合の、該6個の炭素原子各々に対する該NMR のピークを、以下の第5表に示
す。
該トシル基の存在は、5-位および6-位炭素原子のNMR ピークをそれぞれ68.8お
よび69.5 ppmにシフトする。
この置換度は、該6-位のトシル化された炭素についてのNMR ピークを積分し、
該6-位のヒドロキシル置換炭素についてのNMR ピークを積分し、かつ前者を後者
で割ることにより算出した。これらの積分は、それぞれ23.6および4.1 を与え、
また5.9 の置換度を与えた。かくして、本実施例における置換度の平均値は約6
である。
結合したデヒドロキシフタロイルグリシン-2959 をもつ、該トシル化されたシ
クロデキストリンを、以下の反応に従って調製した。
250 mlの丸底フラスコに、10.0 g(4-8M)のトシレート化された置換シクロデキ
ストリン、100 mlのDMF 中に溶解した20.7 g(48mM)のチオールを添加した。該反
応混合物を氷浴中で0℃に冷却し、かつ磁気攪拌機で攪拌した。この溶液に、20
mlのDMF 中に分散した10mlのエチルジイソプロピルアミン(ウイスコンシン州、
ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co.))をゆっくり
滴下した。この反応系を攪拌しつつ、0℃にて8時間維持した。この反応混合物
を、ジエチルエーテルで抽出した。次に、該水性層を、500 mlのアセトンで処理
し、得られた沈殿を濾別し、アセトンで洗浄した。次いで、この生成物を、溶離
液としてn-ブタノール、エタノールおよび水(容積比5:4:3)を使用して、セファ
デックスカラムに通し、白色粉末を得た。収量は16.7gであった。
この官能化した分子包接体の置換度は上記のようにして測定した。この場合に
は、該派生紫外輻射トランソーバーの存在は、6-位の炭素原子のNMR ピークを63
.1にシフトする。この置換度は、6-位置換炭素についてのNMR ピークを積分し、
6-位ヒドロキシ置換炭素についてのNMR ピークを積分し、前者を後者で割ること
により算出される。これらの積分は、それぞれ67.4および11.7を与え、また5.7
の置換度を与えた。かくして、本実施例における置換度の平均値は約6である。
上記の反応は、置換度が“n”であることを示した。nは単一のシクロデキスト
リン上の置換度を表し、従って0〜24の範囲であり得るが、平均の置換度は約6
であることを理解すべきである。
実施例16
実施例15の手順を繰り返した。但し、β−シクロデキストリンおよびp-トルエ
ンスルホン酸(アルドリッチ(Aldvich))はそれぞれ6.0gおよび5.0gとした。この
場合、該シクロデキストリンの置換度は約3であることが分かった。
実施例17
実施例15の手順を繰り返した。但し、実施例16の派生分子包接体を、実施例15
で使用したものの代わりに使用した。該官能化した分子包接体の平均置換度は、
約3であることが分かった。
実施例18
本実施例では、色変化可能な着色剤と実施例15からの該官能化された分子包接
体とを含む、着色された組成物の製造を説明する。
磁気攪拌子を含む250-mlの三角フラスコに、20.0 g(5.4mM)の実施例15で得た
該官能化された分子包接体および100gの水を入れた。この水を80℃に加熱し、こ
の温度にて透明な溶液が得られた。この溶液に、攪拌しつつ徐々に3.1g(6.0mM)
のビクトリアピュアブルーBO(アルドリッチ(Aldrich))を添加した。沈殿が生成
されたが、これは濾過によりこの熱溶液から取り出した。該沈殿を50mlの水で洗
浄し、乾燥して、19.1 g(84%)の青色の粉末、即ち色変化可能な着色剤、ビクト
リアピュアブルーBOおよび分子包接体を含有する着色された組成物を得た。該分
子包接体は、その1分子当たり平均約6個の、これと共有結合により結合した、
紫外輻射トランソーバー分子を有する。
実施例19
実施例18の手順を繰り返した。但し、実施例17の官能化された分子包接体を、
実施例15の該包接体の代わりに使用した。
実施例20
本実施例では、実施例7(ここで、該β−シクロデキストリンは、これに共有
結合によって結合した、実施例4の脱水されたフタロイルグリシン-2959 を有す
る)、実施例18および実施例19の組成物に関する、色変化または脱色速度につい
て説明する。
各場合において、該組成物約10mgをスチールプレート(オハイオ州クリーブラ
ンドのQ-パネル社(Q-Panel Company))上に置いた。アセトニトリル(ミシガン州
マスケゴンのバーディック&ジャクソン(Burdick & Jackson)社)の3滴(約0.3m
l)を、該組成物の上に置き、これら両物質をスパチュラで素早く混合し、該プレ
ート上に薄いフィルムとして展開させた。該アセトニトリルの添加の5-10秒以内
に、各プレートを、222-nmエキシマーランプアセンブリーからの輻射に暴露した
。このアセンブリーは長さ約30cmを有する、4つの円筒状のランプの列からなる
。該ランプは、その中心部に位置するあるいはその内部の管を介して水を循環す
ることにより冷却し、結果としてこれらを比較的低温、即ち約50℃にて動作させ
た。該ランプ外表面における出力密度は、典型的には1m2当たり約4〜約20ジュ
ール(J/m2)の範囲内であった。しかしながら、実際にこのような範囲は単に通常
のエキシマーランプ出力供給能を反映するに過ぎない。将来においてはより高い
出力密度が利用可能となり得る。該ランプから照射されるサンプルまでの距離は
、4.5 cmであった。各フィルムが肉眼に対して無色となるに要する時間を測定し
た。結果を第6表にまとめた。
第6表のデータは、本発明の着色された組成物の明らかな優越性を立証してい
るが、このようなデータを、置換度対脱色時間としてプロットした。このプロッ
トを第3図に示す。第3図は、3未満の置換度をもつ組成物と比較した場合に、
本発明の着色された組成物が大幅に改善されたことを立証しているばかりか、約
6という置換度がほぼ最適であることをも示している。即ち、この数値は、もし
あるとしてもほんの僅かな脱色時間における改善が、約6を越える置換度によっ
て達成されるであろうことを示している。
実施例21
本実施例では、色変化可能な着色剤と、実施例15の派生分子包接体とからなる
錯体の調製を説明する。
実施例18の手順を繰り返した。但し、実施例15の官能化された分子包接体を、
10g(4.8mM)の実施例15の派生分子包接体の代わりに使用し、かつビクトリアピ
ュアブルーBOの量を2.5g(4.8mM)に減じた。洗浄した固体の収量は、分子包接体
1分子当たり、平均して6個のトシル基をもつβ−シクロデキストリンと結合し
た色変化可能な着色剤を基準として、10.8 g(86%)であった。
実施例22
本実施例では、色変化可能な着色剤と、官能化した分子包接体とを含む、着色
された組成物の調製を説明する。
実施例15の官能化した分子包接体の調製手順を繰り返した。但し、該トシル化
されたβ−シクロデキストリンを、実施例21で得た錯体10 g(3.8mM)で置換し、
かつ実施例15で調製した該派生紫外輻射トランソーバーの量を11.6 g(27mM)とし
た。得られた着色組成物の量は11.2 g(56%)であった。平均の置換度を上記のよ
うに決定し、5.9 または約6であることが分かった。
実施例23
以下の式で表される2つの化合物を、そのビクトリアピュアブルーBO安定化能
につきテストした。
本実施例は、更に着色剤を光に対して安定化する、本発明の能力を立証する。
該シクロデキストリンの空洞内の包接体として、ビクトリアピュアブルーBOを含
有するこれら2つの化合物を、中圧水銀放電ランプの照射下での光堅牢度につい
てテストした。即ち、100 mgの各化合物を20mlのアセトニトリルに溶解し、スチ
ールプレート上に厚み約0.1 mmで、均一に展開させた。次いで、このプレートを
即座に中圧式の1200ワットの高強度クォーツアーク水銀放電ランプ(ニュージャ
ージー州ニューワークのコンラッド−ハノビア社)により、該ランプからサンプ
ルまでの距離30cmにて照射した。これら化合物の光堅牢性に関する結果を以下の
第7表にまとめた。
実施例24
本実施例では、着色剤、紫外輻射トランソーバーおよび熱可塑性ポリマーを含
むフィルムの調製を説明する。該着色剤および紫外輻射トランソーバーは、乳鉢
中で別々に粉砕した。所定量の粉砕した該成分を秤量し、アルミニウムパンに、
秤量した熱可塑性ポリマーと共に導入した。このパンを、150 ℃に設定したホッ
トプレート上に置き、該パン内の該混合物が溶融するまで攪拌した。該溶融混合
物の数滴をスチールプレート上に注ぎ、顕微鏡ガラススライドにより展開して、
薄いフィルムを得た。各スチールプレートのサイズは3x5 インチ(7.6cm x 12.7c
m)であり、オハイオ州クリーブランドのQ-パネルカンパニーから入手した。該ス
チールプレート上のフィルムの厚みは、10-20 μ程度であると見積もられた。
何れの例においても、該着色剤はマラカイトグリーンオキサレート(ウイスコ
ンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社)であり、以下便宜的に「着
色剤A」という。該紫外輻射トランソーバー(“UVRT”)は1種以上の、イルガキ
ュア(Irgacure:登録商標)500(“UVRT A”)、イルガキュア(Irgacure:登録商標)
651(“UVRT B”)、イルガキュア(Irgacure:登録商標)907(“UVRT C”)(これら各
々は前に説明したものであって、またN.Y.ホーソンのチバーガイギー社から入手
できる)からなっていた。上記のポリマーは、以下に記載するもののうちの一つ
であった。即ち、エピクロロヒドリン−ビスフェノールAエポキシ樹脂(「ポリマ
ーA」)、エポン(Epon:登録商標)1004F(テキサス州ヒューストンのシェルオイル(
Shell Oil)社)、重量平均分子量約8,000 のポリ(エチレングリコール)(「ポリ
マーB」)、即ちカーボワックス(Carbowax)8000(アルドリッチケミカル社)、およ
び重量平均分子量約4,600 のポリ(エチレングリコール)(「ポリマーC」)、カー
ボワックス(Carbowax)4600(アルドリッチケミカル社)。コントロールフィ
ルムを調製したが、これは着色剤およびポリマーのみを含むものであった。これ
らフィルムの組成を以下の第8表にまとめた。
該スチールプレート上に存在する間に、各フィルムを紫外輻射に暴露した。各
場合において、表面上に該フィルムサンプルを有する、該スチールプレートを、
種々の速度に調節可能な移動コンベアベルト上に置いた。3種の異なる紫外輻射
源、またはランプを使用した。すでに説明したように、ランプAは222-nmエキシ
マーランプであり、またランプBは308-nmエキシマーランプであった。ランプC
は“D”バルブを有するヒュージョンランプ(fusion lamp)システム(メリーラン
ド州ロックビルのヒュージョンシステムズ(Fusion Systems)社)であった。これ
らエキシマーランプは長さ約30cmの4列の円筒状ランプに組み立てられており、
該ランプは該ベルトの移動方向に対して直交する方向に配向されていた。これら
ランプを、該ランプの中心部またはその内部に置かれた管を通して水を循環する
ことにより冷却した。従って、該ランプは比較的低温、即ち約50℃で動作した。
該ランプの外表面における出力密度は、一般的には約4〜約20J/m2の範囲内にあ
る。
しかしながら、このような範囲は、単に一般的なエキシマーランプの出力供給
能を反映しているに過ぎない。将来においては、より高い出力密度のものが実用
される可能性がある。ランプAおよびBを使用した場合、該ランプから該フィル
ムサンプルまでの距離は4.5 cmであり、また該ベルトは20ft/分(0.1m/秒)で移
動するように設定された。ランプCを使用した場合、該ベルトの速度は14ft/分
(0.07m/秒)であり、また該ランプ−サンプル間距離は10cmであった。該フィル
ムサンプルを、紫外輻射に暴露した結果を第9表にまとめた。フィルムFを除い
て、該フィルムを無色とするのに必要とされた、ランプ下でのパス数を該表に記
録してある。フィルムFについては、各場合において該フィルムが着色状態を維
持(変化なし)したパス数を該表に記録してある。
実施例25
本実施例では、第4図に示された222-nmエキシマーランプが、該ランプから5.
5 cmの距離における基板表面上で、番号付けした位置において、該基板の表面上
に存在する、本発明の組成物中の該着色剤を色変化させるのに十分な量で、均一
な強度の読みを与えることを立証している。このランプ10はランプハウジング15
を含み、該ハウジングは平行に配置された4つのエキシマーランプバルブ20を有
し、該エキシマーランプバルブ20は長さ約30cmである。これらのランプを、該ラ
ンプの中心部またはその内部に置かれた管(図示せず)を通して水を循環するこ
とによって冷却した。従って、該ランプは比較的低温、即ち約50℃で動作した。
該ランプの外表面における出力密度は、典型的には約4〜約20J/m2の範囲内にあ
る。
第10表は、該基板の表面上に置かれたメーターにより得た、強度の読みをまと
めたものである。1、4、7および10と番号付けした読みは、第4図に示したよ
うに、該カラムの左端から約7.0 cmに配置された。3、6、9および12と番号付
けした読みは、第4図に示したように、該カラムの右端から約5.5 cmに配置され
た。2、5、8および11と番号付けした読みは、第4図に示したように、該カラ
ムの各末端から約17.5cmの中心部に配置された。
実施例26
本実施例では、第5図に示された222-nmエキシマーランプが、該ランプから5.
5 cmの距離における基板表面上で、番号付けした位置において、該基板の表面上
に存在する、本発明の組成物中の該着色剤を色変化させるのに十分な量で、均一
な強度の読みを与えることを立証している。このランプ10はランプハウジング15
を含み、該ハウジングは平行に配置された4つのエキシマーランプバルブ20を有
し、該エキシマーランプバルブ20は長さ約30cmである。これらのランプを、該ラ
ンプの中心部またはその内部に置かれた管(図示せず)を通して水を循環するこ
とによって冷却した。従って、該ランプは比較的低温、即ち約50℃で動作した。
該ランプの外表面における出力密度は、典型的には約4〜約20J/m2の範囲内にあ
る。
第11表は、該基板の表面上に置かれたメーターにより得た、強度の読みをまと
めたものである。1、4および7と番号付けした読みは、第5図に示すように、
該カラムの左端から約7.0 cmに配置された。3、6および9と番号付けした読み
は、第5図に示したように、該カラムの右端から約5.5 cmに配置された。2、5
および8と番号付けした読みは、第5図に示したように、該カラムの各末端から
約17.5cmの中心部に配置された。
実施例27
本実施例では、基板表面上で、該ランプからの距離の関数として、第6図に示
された222-nmエキシマーランプにより生成される強度を示し、該強度は該基板の
表面上に存在する、本発明の組成物中の該着色剤を色変化させるのに十分なもの
である。このランプ10はランプハウジング15を含み、該ハウジングは平行に配置
された4つのエキシマーランプバルブ20を有し、該エキシマーランプバルブ20は
長さ約30cmである。これらのランプを、該ランプの中心部またはその内部に置か
れた管(図示せず)を通して水を循環することによって冷却した。従って、該ラ
ンプは比較的低温、即ち約50℃で動作した。該ランプの外表面における出力密度
は、典型的には約4〜約20J/m2の範囲内にある。
第12表は、第6図に示された位置1において、該基板の表面上に置かれたメー
ターにより得た、強度の読みをまとめたものである。位置1は、第6図に示した
ように、該カラムの各末端から約17cmの中心部に配置された。
実施例28
本実施例では、以下の式で表される波長−選択性増感剤の製法を説明する:
該波長−選択性増感剤は、以下にまとめたようにして合成する:
磁気攪拌子およびコンデンサーを備えた250 mlの丸底フラスコに、10.8 g(0.2
7M)の水酸化ナトリウム(アルドリッチ社)、98gの水および50gのエタノール
を添加した。この溶液を攪拌し、一方で氷浴中で室温に冷却した。この攪拌した
溶液に、25.8g(0.21M)のアセトフェノン(アルドリッチ社)を、次いで32.2g(
0.21M)の4-カルボキシベンズアルデヒド(アルドリッチ社)を添加した。この反
応混合物を室温にて約8時間攪拌した。この反応混合物の温度を、30℃を越えな
いようにチェックした。次に、希薄HCl を添加して、該混合物のpHを中性とした
。生成した白/黄色沈殿を、ブッフナー漏斗を使用して濾過し、ロータリーポン
プで4時間乾燥した後に40.0 g(75%)の収量を得た。この生成物を、更に精製す
ることなく以下で使用した。
得られた反応生成物は以下の物理的パラメータを有していた:
マススペクトル:m/e(m+)252,207,179,157,105,77,51
実施例29
本実施例では、実施例28で製造した化合物を、以下のようにして、シクロデキ
ストリンと共有結合する方法を説明する:
磁気攪拌子およびコンデンサーを備えた250 mlの丸底フラスコに、アルゴンで
フラッシングしつつ、5.0g(0.019M)の実施例29で調製した組成物および50mlの無
水DMF(アルドリッチ社)を入れた。この溶液に、2.5g(0.019M)のオキサリルクロ
リド(アルドリッチ社)を激しく攪拌しつつ、30分間に渡りゆっくり滴添し、一
方で該反応フラスコを氷浴中で冷却した。1時間後、この反応系を室温まで昇温
させ、次いで1時間攪拌した。この反応混合物をそのまま、以下の段階で使用し
た。上記反応混合物に、ベンゼン上で2時間ディーン&シュタークにより脱水し
て、全ての水分を除去した、5.3g(0.004M)のヒドロキシエチル置換α−シクロデ
キストリン(アメリカンメイズカンパニー)を添加し、えられた反応混合物を、
添加された3滴のトリエチルアミンと共に、室温にて攪拌した。4時間後に、こ
の反応混合物を500 mlのアセトン中に注ぎ込み、生成した白色沈殿を、ブッフナ
ーロートで濾別した。この白色粉末をロータリーポンプ(0.1mmHg)で4時間乾燥
して、8.2gの生成物を得た。
得られた反応生成物は以下の物理的パラメータを有していた:
NMR(DMSO-d6) 2.80[M,CD],3.6-4.0[M,CD],7.9[C,アロマタス
(aromatus)],8.2[M,Cのアロマタス],8.3[M,C
のアロマタス]ppm
実施例30
本実施例では、以下の波長−選択性増感剤、即ち4-[4'-カルボキシフェニル]-
3-ブテン-2- オンの製法を説明する。
該波長−選択性増感剤は、以下にまとめたようにして合成する:
実施例28の方法に従った。但し、アセトン(フィッシャー、最上級グレード)
を最初に添加し、次いで該カルボキシベンズアルデヒドを添加した。より詳細に
は、実施例28に記載のように、32.2(0.21M)のカルボキシベンズアルデヒドと、1
2.2g(0.21M)のアセトンとを、水酸化ナトリウム/エタノール/水混合物中で反
応させた。希薄HCl を添加した、該反応混合物のpHを中性として、37.1 g(91%)
の淡黄色の粉末を得た。該粉末は更に精製することなく、以下の実施例で使用し
た。
得られた反応生成物、即ち4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンは以
下の物理的パラメータを有していた:
マススペクトル 190(m+),175,120
実施例31
本実施例では、実施例30で生成した4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2-
オンを、以下にまとめたようにして、シクロデキストリンに結合する方法を説明
する:
実施例29の方法を繰り返した。但し、5.0gの4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブ
テン-2- オンを使用した。より詳細には、実施例30で製造した5.0g(0.026M)の4-
[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンを、3.3g(0.026M)のオキサリルクロ
リドのDMF 溶液と、0℃にて反応させた。次に、約7.1g(0.005M)のヒドロキシエ
チル置換シクロデキストリンを、該混合物(5:1比)に、実施例30に記載した条件
下で添加し、更に実施例30に記載のように処理して、10.8 gの白色粉末を得た。
この生成物のNMR 分析は、実施例30で製造した4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブ
テン-2- オンの芳香族性プロトンおよび該シクロデキストリンのグルコースプロ
トン両者を示した。
実施例32
本実施例では、以下にまとめたように、実施例28で製造した化合物と、光反応
体、即ちダロキュア2959とを共有結合する方法を説明する:
磁気攪拌子およびコンデンサーを備えた500 mlの丸底フラスコに、20 g(0.08M
)の実施例28で調製した組成物、17.8 g(0.08M)のダロキュア2959(N.Y.のチバ−
ガイギー社)、0.5gのp-トルエンスルホン酸(アルドリッチ)、および300 mlの
無水ベンゼン(アルドリッチ)を入れた。該ディーンシュタークアダプターを該
フラスコに取付け、該反応混合物を8時間加熱還流し、その後水1.5 mlを集めた
(理論値:1.43ml)。次に、この反応混合物を冷却し、ロータリーエバポレータ
ーで該溶媒を除去して、35.4gの収量で生成物を得た。この粗生成物を30% 酢酸
エチルのヘキサン溶液から再結晶させて、34.2 g(94%)の白色粉末を得た。得ら
れた反応生成物は以下の物理的パラメータを有していた:
マススペクトル:458(m+),440,399,322,284
実施例33
実施例30で製造した4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンが、着色剤
の安定化能をもつか否かを決定するために、以下の実験を行った。テストフィル
ムを、90% のカーボワックス4600および10% の、1部のビクトリアピュアブルー
BO(アルドリッチ)と19部の4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンとの
混合物を含むように作成した。該混合物をホットプレート上で溶融し、攪拌し、
次いで#3流延バーを使用して、金属プレート(約60℃)上に垂らした。同様なサ
ンプルを、僅かに1%のビクトリアブルーBOと99% のカーボワックスとから作成し
た。
これらのプレートを1200ワットの水銀中圧ランプに1時間暴露した。ここで、
該ランプは該プレートから約2フィートの距離にあった。1時間後に、該ビクト
リアブルーBOプレートは、本質的に無色となったが、該ビクトリアブルーBOと4-
[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンとの混合物が適用されたプレートは
変化を示さなかった。
実施例34
実施例30で製造した4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンの、着色剤
安定化能を決定するための更なる実験を以下のように行う。実施例33で使用した
実験を繰り返した。但し、カーボワックスは使用しなかった。その代わりに、該
物質をアセトニトリルに溶解し、フィルムを形成し、乾燥させ、次に該1200ワッ
トのランプに暴露した。再度、1時間後に、該染料(ビクトリアブルーBO)は本
質的に無色となったが、該4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オンを含有
する混合物は、色の変化を示さなかった。
実施例35
実施例28、29、30(4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オン)および31
(4-[4'-カルボキシフェニル]-3-ブテン-2- オン/シクロデキストリン)で製造
した化合物の着色剤安定化能を決定するための更なる実験を、以下のように行っ
た。これら4種の化合物全てに対して、実施例34で使用した実験を、別々に繰り
返した。更に詳しくは、5枚の金属プレートを、実施例34のアセトニトリルスラ
リー法を利用して、以下の組成物により調製した:
(1) ビクトリアピュアブルーBO単独、
(2) ビクトリアピュアブルーBO+実施例28で製造した化合物、
(3) ビクトリアピュアブルーBO+実施例30で製造した化合物、
(4) ビクトリアピュアブルーBO+実施例29で製造した化合物、
(5) ビクトリアピュアブルーBO+実施例31で製造した化合物。
組成物(2)〜(5)において、該組成物は、上記実施例で製造した化合物20部につき
、1部のビクトリアピュアブルーBOを含有していた。より詳細には、0.1gのビク
トリアピュアブルーBOと、約2.0gの上記実施例で製造した化合物の1種とを、10
mlのアセトニトリル中で混合した。この混合物を#8バーを使用して流延させ、通
風フード内で風乾した。これらプレートの全てを、1時間1200ワットの水銀ラン
プに同時に暴露した。各プレートを、該ランプへの暴露中、その半分をアルミニ
ウム箔で覆って、該着色剤の褪色に関する基準点を保存しておいた。該ランプ照
射下で1時間の後、該混合物(1)は無色となったが、該混合物(2)〜(5)は全て不
変に保たれた。
実施例36
実施例29で製造した化合物の、着色剤安定化能を決定するためのもう一つの実
験を、以下のように行う。簡単に説明すると、実施例29の化合物を、キャノン(C
ANON)BJC-600e バブルジェットカラープリンターのカラーカートリッジから取り
出したカラーインクと共に使用した。このインクを、該カートリッジに再度収容
し、インクジェットプリンターに組み込み、カラーテストページを生成した。本
研究では、第40番目のカラーテストページを使用した。
より詳細には、該4個のカートリッジはBJI-201 を含むものであり、また4個
のインク(シアン、マゼンタ、ブラックおよびイエロー)は、以下のようにして
調製した。
(1) シアン
約3.8 mlの、該カートリッジ内のカラーインクを取り出した。このものは、10
mlのピペットで、3mlを使用して測定した粘度12秒を有していた。約0.4gの実施
例29で製造した化合物を、該3.8 mlのインクに添加し、15分間混合した。かくし
て調製したインク溶液はぼんやりしており、また3mlについての粘度19秒を有し
ていた。
(2) マゼンタ
該カートリッジ内のカラーインク約4.8 mlを取り出した。これは3mlについて
の粘度12秒を有していた。約0.43gの実施例29で製造した化合物を、該4.8 mlの
インクに添加し、15分間混合して、3mlについての粘度18秒を有するインク溶液
を製造した。
(3) ブラック
該カートリッジ内のインク約7.2 mlを取り出した。これは3mlについての粘度
8秒を有していた。約0.72gの実施例29で製造した化合物を、該7.2 mlのインク
に添加し、15分間混合して、3mlについての粘度15秒を有する、ぼんやりしたイ
ンク溶液を製造した。
(4) イエロー
該カートリッジ内のカラーインク約4.0 mlを取り出した。これは3mlについて
の粘度4秒を有していた。約0.41gの実施例29で製造した化合物を、該4.0 mlの
インクに添加し、15分間混合して、3mlについての粘度7秒を有する、ぼんやり
したインク溶液を製造した。
次いで、該カートリッジを、該対応する上記のインク溶液(1)〜(4)で再度満た
した。40頁の印刷を行い、40番目の頁を1200ワットの中圧水銀ランプで、9時間
、コントロールシートと共に照射した。該コントロールシートは、元のインクカ
ートリッジ内のインク組成物を使用して印刷を行った、40番目のカラーテスト頁
であった。
この実験の結果は、以下の通りである。該1200ワットのランプ照射下で3時間
後に、該コントロールは40〜50% 漂白され、一方で実施例29で製造した化合物を
含有するインクは不変であった。9時間後、該コントロールは50〜60% 漂白され
たが、実施例29で製造した化合物を含有するインクは僅かに約10〜20% 漂白され
たに過ぎなかった。従って、実施例29で製造した化合物は標準的なインクジェッ
トインク中に見られる染料を安定化できる。
実施例37
実施例29で製造した化合物の、着色剤安定化能を測定するためのもう一つの実
験を、以下のように行う。実施例1で製造した該インク溶液の安定性を、以下に
記載するように調べた。
各々約10% の実施例29で調製した化合物を含有する、実施例36のインク溶液(1
)〜(4)を使用して48番目のシート(テストシート)を生成し、次いでコントロー
ルシート(実施例29で調製した化合物を添加する前に、該カートリッジからの市
販品としてのインクから得た)と共に、1200ワットのランプにより照射した。こ
れらシートを、該露光の各時間毎に、監視して、「褪色」を、未露光シートに対
して、肉眼で決定した。該シートを1200ワットのランプに暴露した結果を以下の
第13表にまとめた。第13表において、NCは変化なしを意味する。
従って、実施例29で調製した該化合物は、可視および紫外輻射に対する、染料
の安定化剤として十分に機能している。
実施例38
β−シクロデキストリン分子包接体の空洞外で、該シクロデキストリンと共有
結合した紫外輻射トランソーバーをもつ該β−シクロデキストリン分子包接体を
含む着色された組成物約2.0gおよび上記実施例に記載したように、該シクロデキ
ストリンと結合した着色された組成物を、約80.0 gの脱イオン水および5.0gのジ
エチレングリコール中に、約50℃にて連続的に攪拌しつつ溶解することによりイ
ンク組成物を調製する。この得られた着色組成物−含有インクを、室温まで冷却
した。このインクを超音波処理することもできる。更に、このインク処方物に界
面活性剤を添加することもできる。例えば、約0.2gの界面活性剤を連続的に攪拌
しつつ滴添する。有用な乾麺活性剤は、GAF から入手できるストロデックス(Str
odex)PK-'30、BASFから入手できるプルロニック(Pluronic)F-68 およびマラスパ
ース(Marasperse)から入手できるカラスパース(Karasperse)TU を包含する。更
に、該インクは遠心処理または濾過処理してもよい。
実施例39
インク組成物を、以下の割合で調製する。
上記の着色組成物 16%
スチレン−無水マレイン酸コポリマー(分散剤) 4%
スチレン−アクリル樹脂エマルション(樹脂含量: 19%) 25%
ジエチレングリコール 5%
エタノール 5%
水 45%
ジエチレングリコールおよびエタノール以外の上記成分を混合して、完全に分
散させ、これら物質を結合させる。次いで、ジエチレングリコールおよびエタノ
ールを添加し、得られた混合物を攪拌し、5μmの膜を通して濾過して、インク
ジェット印刷に適したインクを得る。
実施例40
インク組成物を、以下の割合で調製する。
上記の着色組成物 8%
スチレン−無水マレイン酸コポリマー(分散剤) 2%
スチレン−アクリル樹脂エマルション(樹脂含量: 19%) 1%
イノシトール 10%
2-ピロリドン 4%
エタノール 5%
水 70%
2-ピロリドンおよびエタノールを除く上記成分を混合して、完全に分散させ、
これら物質を結合させる。次いで、ジエチレングリコールおよびエタノールを添
加し、得られた混合物を攪拌し、5μmの膜を通して濾過して、インクジェット
印刷に適したインクを得る。
実施例41
インク組成物を、以下の割合で調製する。
上記の着色組成物 8%
スチレン−無水マレイン酸コポリマー(分散剤) 1%
スチレン−アクリル樹脂エマルション(樹脂含量: 19%) 8%
ジエチレングリコール 12%
2-プロパノール 3%
水 68%
シエチレングリコールおよび2-プロパノール以外の上記成分を混合して、完全
に分散させ、これら物質を結合させる。次いで、ジエチレングリコールおよびエ
タノールを添加し、得られた混合物を攪拌し、5μmの膜を通して濾過して、イ
ンクジェット印刷に適したインクを得る。
実施例42
実施例38−41に従って調製したインクを濾過し、ヒューレットパッカードデス
クジェット(Hewlett Packard DeskJet)感熱インクジェットプリンターに組み込
み、標準的なインクジェットプリンター紙上に印刷物を形成する。
以上本発明を説明してきたが、当業者はには、本発明の精神および範囲を逸脱
することなく、上記説明の多数の偏向および改良が可能であることが容易に理解
されよう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Improved inks for inkjet printers
Technical field
The present invention relates to an ink composition. More specifically, the present invention is particularly applicable to inkjets.
The present invention relates to an ink composition suitable for use in a printing process. The invention is more specific
Include an improved light-stable and / or color-changeable colored composition.
It relates to an ink composition.
Background of the Invention
Inkjet printing technology has been used for industrial labeling applications to office printing.
Have been used. Inkjet printers have a high printing speed, almost laser
-A low-cost, low-maintenance, quiet printer that provides printing performance. I
Another advantage associated with the use of ink jet printers is that they cover the full range of colors.
That is, it exhibits stable and high-performance color printing performance. These properties are
Inkjet printers are the most common office printer in today's market
And one of them. Ink-jet printing technology is also
Hewlett-Packard Design Jet (Hewlett
Packard Designjet) series and Encad's Novajet
It is spreading to the copying market such as series. Such a plotter is a standard A
Plot from size (8.5 inches x 11 inches) to E size (36 inches x 48 inches)
To create a series of drawings and designs ranging in size. For example, in
Jet plotters are designed for design, floor plans, and computer-aided design (CAD
) Used in software-based structures.
Ink-jet printing technology uses nozzle orifices to form small droplets of a particular diameter.
Ink is injected directly into the substrate, for example, paper or film, through the
3 is a form of printing that includes the steps of forming a symbol and a drawn image. Some
Different techniques have been utilized for the ejection of such ink droplets onto a substrate.
You. For example, in a continuous flow system, a continuous stream of ink droplets is passed through a nozzle.
And release it from the ink reservoir. The droplets are then charged by an electrically charged field.
Deflected toward the substrate to form an image on the ink-receiving substrate.
You. Those that were not deflected toward the substrate by the electrically charged field,
Droplets flow straight, are collected and circulated for reuse.
Another example of inkjet printing technology is drop-on-demand (drop-on-d
emand) system in which droplets are directed from an orifice according to a digital data signal.
The ink is ejected to a position on the contact recording medium. When it is not necessary to place droplets on the recording medium
Does not form or discharge the droplets. This drop-on-demand system
The system does not require ink collection, charging, or deflection, so this system
It is simpler than the continuous flow type. Two types of drop-on-demand
There is an ink jet system.
One type of drop-on-demand system uses ink as a key element.
A filled channel or passage having a nozzle at one end, and a pressure
It has a piezo-electric converter near the other end for generating the loose. Relatively large
The size of the transducer is close to the nozzles required for high resolution printing.
Hindered placement. Also, the physical limitations of the transducer are that low ink drop velocities
Bring. Low ink drop velocity allows more tolerance for drop velocity variation and directionality.
Width, thus affecting the system's ability to produce high-quality copies, and
Decrease the degree. Use a piezoelectric device to eject the droplets,
Top-on-demand systems also have the disadvantage of low printing speed.
Other types of drop-on-demand systems are thermal inkjet or bubble
Known as jets, which produce high-speed droplets and are located very close to the nozzle
Installation is possible. A key element of this type of drop-on-demand system is that
Ink-filled channels with nozzles at the ends and heat generation near the nozzles
Expression register. The print signal representing the digital information is the orifice or nozzle.
Current pulse in the resistor layer in each ink passage near the
A nearby liquid vehicle of the ink undergoes a liquid-gas phase transition that produces bubbles. The
The ink at the orifice, as the bubble expands, as a propelled droplet
Released. This drop-on-demand inkjet printer is
Provides a simpler, lower-cost device than the flow-type, and has substantially the same
Has high-speed printing ability.
Problems with inks used in inkjet printers include
Coloring dyes tend to fade when exposed to sunlight or artificial light.
It is to have. Most of the fading upon exposure to colorant light is due to the photolysis mechanism.
Is believed to be due to The mechanism of these degradations is that the colorant is placed
Depending on the environmental conditions present, including its oxidation or reduction. The fading of the colorant
It also depends on the substrate on which they are located.
Various factors such as temperature, humidity, OTwo, OThree, SOTwoAnd NOTwoIncluding gaseous
Reactants, water-soluble, non-volatile photolysis products, etc. may affect color fade
It is shown. These factors that cause color fade are somewhat interdependent.
Seems to show. Observations on the fading of certain colorants on certain substrates have
The inability to apply to common colorants and substrates is due to this complex behavior.
You.
Under constant temperature conditions, an increase in the relative humidity of the atmosphere may be caused by various colorant-substrate systems.
Has been observed to enhance the discoloration of colorants (e.g.,
(McLaren), K., J. Soc. Dyers Color, 1956,72 ,p. 527). For example, the atmosphere
When the relative humidity of the air increases, the fiber swells due to its increased moisture content
there is a possibility. This promotes the diffusion of the gaseous reactants through the substrate structure.
The ability of the colorant of the light source to produce photochemical changes also affects the spectral distribution of the light source, especially
The proportion of radiation having the most effective wavelength to produce a change in the colorant and the relationship between the wavelengths.
It depends on the quantum yield of colorant decomposition as a number. More based on photochemical principles
High energy light (short wavelength light) is lower energy light (long wavelength light).
It is considered to be more effective in causing fading. This is always true
Research has shown that this is not always the case. Over 100 clothes in different groups
Study colorants, generally the most unstable ones fade more effectively with visible light
While those with higher lightfastness are mainly decomposed by ultraviolet light
(McLaren, K., J. Soc. Dyers Color,
1956, 72, 86).
The effect of the substrate on the stability of the colorant can be very important. Coloring
Agent fade may be delayed or accelerated by some chemical groups in the substrate
There is. Such groups can be ground state species or excited state species. Many of the substrates
Porosity is also an important factor in colorant stability. The high porosity of the substrate
By facilitating the entry of moisture and gaseous reactants into the interior, the colorant fades
May promote. The substrate also blocks light with decomposable wavelengths from the colorant
By doing so, it may function as a protective agent.
The purity of the substrate is also important when considering the photochemistry of dyed industrial polymers.
This is an important consideration. For example, industrial grade cotton, viscose rayon, poly
Ethylene, polypropylene and polyisoprene contain carbonyl group impurities
It is known. These impurities exceed 300 nm which are also present in sunlight
Absorbs light with a wavelength, and as a result, the excitation of these impurities will not cause the colorant to fade.
May result in the production of potentially reactive species (van Bee
k), H.C.A., Col. Res. Appl., 1983, 8 (3), 176).
Therefore, in connection with all of these reasons, the effects of both sunlight and artificial light
Thus, there is a great need for methods and compositions that can stabilize a wide range of colorants.
You. For light-stable, improved inks for inkjet printers
There are special requirements.
Summary of the Invention
The present invention addresses the above needs by providing improved, light stable inks.
Process. The present invention also provides a photo-convertible or photo-erasable color-changeable ink composition.
It also includes things. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an improved method comprising a colored composition and a liquid vehicle.
Ink composition.
One of the features of the embodiment including the photostable ink of the present invention is that the colored composition
Colorants and arylketoalkene stabilizing compounds or photoreactors or improved
Containing a photoreactor. An advantage of the present invention is that the aryl keto alkene stabilization
Compounds or improved photoreactors provide excellent and unexpected
The purpose is to provide light stability characteristics. As a result, this improved ink is substantially
Especially suitable for printing applications requiring high light exposure and printing for long-term archival
You.
In another embodiment of the present invention, the ink is combined with the photoreactant to form a radiation.
And a wavelength-selective sensitizer compound that forms a radiation transceiver. Ink of the present invention
The advantage of including a radiant transorber in the inkjet ink composition is that the colorant
The ability to change color when exposed to certain narrow wavelength radiation. Thus, the sign
The printed image can be selectively altered in response to exposure to radiation of a particular wavelength.
Wear. The colored composition can also include a molecular inclusion, which is
The improved inks of the present invention provide more desirable properties.
The present invention also provides an ink jet printer containing the improved ink of the present invention.
Cartridge and a printing method using the improved ink of the present invention.
Include.
These and other objects, features, and advantages of the present invention are disclosed in the disclosed embodiments and aspects.
Will become apparent after a review of the following detailed description of the appended claims.
Will.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 shows an ultraviolet radiation transceiver / color changeable colorant / molecular inclusion complex.
Wherein the color changeable colorant is malachite green and the ultraviolet radiation
Lansorber is IRGACURE 184 (1-hydroxycyclohexylfe)
Nylketone) and the molecular inclusion is β-cyclodextrin.
FIG. 2 shows an ultraviolet radiation transceiver / color changeable colorant / molecular inclusion complex.
Where the color changeable colorant is Victoria Pure B
lue) BO (Basic Blue 7), said ultraviolet radiation transorber
Is Irgacure 184 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone).
The molecular inclusion complex is β-cyclodextrin.
FIG. 3 shows covalent attachment to each molecule of the molecular inclusion in some colored compositions.
The average number of molecules of the ultraviolet radiation transceiver (the number is also referred to as the "degree of substitution"
exposure to ultraviolet radiation from a 222-nm excimer lamp.
It is the figure plotted with respect to the bleaching time at the time of exposure.
FIG. 4 shows several 222-nm excimer lamps arranged in four parallel rows.
Where the number twelve corresponds to the intensity of twelve at about 5.5 cm from the excimer lamp.
This represents the position where the measured value was obtained.
FIG. 5 shows several 222-nm excimer lamps arranged in four parallel rows.
Where the value of 9 is greater than 9 at about 5.5 cm from the excimer lamp.
The position at which the degree measurement was obtained.
FIG. 6 shows several 222-nm excimer lamps arranged in four parallel rows.
Where the position of number "1" is the increasing distance from the lamp at that position
Indicates the position at which the ten intensity measurements were obtained (the measured values and the distance from the lamp)
Are summarized in Table 12).
Detailed description of the invention
The present invention generally relates to improved inks, where the inks are optionally identified.
A light-stable, colored composition that is color changeable at electromagnetic radiation of a wavelength;
It contains a colored composition and a compatible liquid vehicle.
More specifically, one aspect of the present invention is an improved ink suitable for inkjet printing.
A composition, comprising a mixture of a colored composition and a liquid vehicle;
Wherein the colored composition comprises a colorant and a photoreactor or a modified photoreactor;
The colorant is light-stable and the ink is suitable for inkjet printing.
You. The light-stable coloring composition is also disclosed in US patent application Ser.
No. 61,372. This is the reference of the present invention.
The colored composition also combines with the photoreactant to form a radiation transceiver
A color selective sensitizer, wherein the colorant is exposed to narrow bandwidth radiation.
By changing the color, it is possible to change the color. The colored composition capable of changing color is also disclosed in June 1995
No. 08 / 461,372, filed on May 5, 2004. This is referred to in the present invention.
References. Optionally, a molecular inclusion is included in the colored composition to
Or can provide a more stable colorant to artificial light, and
Radiated transsorber obtained by incorporating a wavelength-selective sensitizer bound to the body
Can provide a more effective color changeable colorant.
The present invention also includes an improved ink composition suitable for ink jet printing,
The composition comprises a colored composition and a liquid vehicle, wherein the colored composition
Contains a colorant and an arylketoalkene represented by the following general formula.
R1-CO-CH = CH-RTwo
Where R1Is an aryl group, RTwoIs a hydrogen atom, alkyl, aryl,
A heterocyclic group, or a phenyl group, wherein the phenyl group is optionally alkyl,
May be substituted with a halo, amino, or thiol group;TwoIs an aryl group
, Then R1Represents a hydrogen atom, an alkyl, an aryl, a heterocyclic group,
A phenyl group, optionally substituted with an alkyl, halo, amino, or thienyl group.
It may be substituted with an all group. Preferably, the alkene group is in the trans state
is there. The following compounds represented by the following formulas are preferred.
Thus, this aspect of the present invention relates to a stabilizing molecule, i.e.
And the molecule stabilizes the colorant when combined with the colorant. Therefore, on
The arylketoalkenes described above can be used as additives to any colorant composition.
Wear. For example, the arylketoalkene compounds have poor solubility in water.
In some cases, this is added directly to the non-aqueous solvent or oil-based colorant composition.
be able to. Further, the aryl ketoalkene compound solubilizes the compound.
It can also be added to other colorant compositions containing additives that can
is there. In addition, aryl ketoalkene-stabilizing compounds have significant water solubility
Solubilizes in aqueous solution by binding molecules, such as cyclodextrin
be able to. Optionally, a photoreactor is included in the colored composition to provide radiation radiation.
Provide color changeable colorants which will be discussed in more detail below
can do. However, the aryl keto alkene stabilizing compound is
If it is desirable for the colorant to have natural sunlight stability,
In the composition, it is not used together with the photoreactor. The aryl ketoalkeneation
The compound is R1And RTwoRadiation in the wavelength range from about 270 to about 310 nm, depending on the equivalence of
Absorb. Therefore, the arylketoalkene compound absorbs radiation from sunlight.
And, when combined with a photoreactant,
It can cause a color change of the colorant. When such color changes are undesirable
Mixing the aryl ketoalkene compound in a colored composition with a photoreactor
Not used.
The present invention also provides an inkjet printer comprising the improved ink of the present invention.
And a printing method using the improved ink of the present invention.
You.
After defining the various terms used herein, the colored compositions of the present invention and
And a process for preparing the composition, and then the improved inkjet ink set of the present invention.
The composition and the method of using the improved ink are described.
As used herein, the term "colored composition"
Means a composition comprising a colorant and a photoreactor or aryl ketoalkene stabilizer
I do. In one embodiment, the photoreactor is a modified photoreactor. The coloring composition
Is the photoreactor or modified light (to create a radiant transorber)
A wavelength-selective sensitizer associated with the reactant may also be included. The coloring composition
The article can also include a photoreactor associated with the aryl ketoalkene stabilizer. Change
In addition, the coloring composition can include a molecular inclusion.
The term "photoreactor" is described more fully herein.
As such, it is a known photoreactor, and also includes a modified photoreactor, for example,
The photoreactant is modified to remove the functional group at the α-position to the carbonyl group
Have been.
As used herein, the term "colorant" refers, without limitation, to visible wavelengths.
It includes any substance that absorbs light and becomes colored. This is a radiation tiger
Suitable for being able to change color when exposed to certain radiation in the presence of a
But not limited thereto. This colorant is typically organic
Quality, for example organic colorants, dyes or pigments. Desirably, the colorant is
Are substantially transparent to the ultraviolet radiation to which they are exposed, i.e., do not cause significant interaction.
No. The term is intended to encompass a single substance or a mixture of two or more substances.
Figure.
As used herein, the term "irreversible" means that the colorant has been once exposed to ultraviolet radiation.
In some cases, it means that the colorant will not return to its original color.
As used herein, the term “radiant transorber” refers to a wavelength-selective sensitizer.
Means the combined photoreactants. This radiation transceiver absorbs radiation of a specific wavelength.
And interact with the colorant to affect the color change of the colorant, and
An optional, suitable, at times, for protecting the colorant from fading due to sunlight or artificial light.
Is a substance. As used herein, the term “ultraviolet radiation transformer” refers to ultraviolet radiation
Suitable for absorbing light and interacting with the colorant to cause a color change of the colorant
Also, any substance means. In some embodiments, the ultraviolet radiation transorber
-Can be an organic compound. The term “compound” may refer to a single substance or two or more
It is intended to include mixtures of the above materials. When using two or more substances,
Not all need to absorb radiation having the same wavelength.
As used herein, the term "light-stable" refers to the photoreactant or
Is combined with a radiant transorber or an aryl ketoalkene stabilizer,
The colorants are more sensitive to sunlight than are observed when they are not associated with these compounds.
Or more stable against light, including but not limited to artificial light
Means
As used herein, the term "artificial light" refers to a known light source,
For example, from known but not limited to incandescent and fluorescent bulbs
It means light having a relatively wide bandwidth.
As used herein, the term “ultraviolet radiation” refers to about 4 to about
Means electromagnetic radiation having a wavelength in the range of 400 nm. Purple which is particularly desirable for the present invention
The external radiation range is about 100-375 nm. Thus, this term generally refers to ultraviolet
And a region called vacuum ultraviolet light. Typically, these two areas are
The wavelength ranges applied are about 180 to about 400 nm and about 100 to about 180 nm, respectively.
is there.
The term "associated", in its broadest sense, refers to the colorant and
The photoreactant or radiant transorber is at least closest to the molecular inclusion
It means that there is.
The term "mutable" as used herein in relation to the colorant is defined as
The maximum absorption of the colorant in the visible region of the spectrum is due to the radiation transorber.
In the presence of radiation, desirably erased or altered by exposure to ultraviolet radiation
Means you can. Generally, such a maximum absorption value depends on the ultraviolet radiation.
Prior to exposure to, being varied to a maximum absorption different from that of the colorant; and
It is only necessary that the color change be irreversible. Thus, a new maximum absorption
May be within or outside the visible region of the electromagnetic spectrum. That is, the colorant is
It can change to another color or become colorless. In the latter, the colorant is used as a photosensitive device paper.
Indices-for use with the photosensitive device to detect the presence of an index at the receiving position.
It is desirable when used with data processing paper for use.
The term "incoherent pulsed ultraviolet radiation" refers to a dielectric barrier discharge excimera
(Hereinafter referred to as "excimer lamp").
Such lamps are described, for example, in U. Kogelschatz, "Ultraviolet and vacuum.
Silent discharges for the generatio
n of ultraviolet and vacuum ultrviolet excimer radiation), Pure & Appl
. Chem., 1990,62, No. 9, pp. 1667-1674; and E. Eliasson & U
Kogelschatz, UV excimer radiation from dielectric-barrier discharge (UV E
xcimer Radiation from Dielectric-Barrier Discharges), Appl. Phys. B, 198
8,46, Pp. 299-303.
As used herein, the term "molecular inclusion" defines at least one cavity
Any substance having a chemical structure. That is, the molecular clathrate has a cavity-containing structure.
It is made. As used herein, the term "cavity" refers to the colorant, the aryl ketoa.
The alkene stabilizing compound or the photoreactant or the wavelength-selective sensitizer
When coupled to the body, accepts at least a portion of the radiant transceiver.
Is meant to encompass any opening or space of sufficient size to allow Scratch
Thus, the cavity may be a tunnel through the molecular inclusion or a cave in the molecular inclusion.
It can be a space or void. This cavity is isolated or independent, or one or more
May communicate with other cavities.
As used herein, “functionalized molecular inclusion complex” refers to one or more ultraviolet radiation transducers.
The bar molecule or modified photoreactant or aryl ketoalkene stabilizer is
A molecular inclusion complex that is covalently bound to each molecule of the child inclusion complex. This specification
As used herein, the term "degree of substitution" is defined as being covalently bound to each molecule of the molecular inclusion complex.
And the number of these molecules or leaving groups (as defined below).
As used herein, the term "derived molecular inclusion complex" refers to the term
A molecular inclusion having two or more leaving groups covalently bonded. Used here
The term "leaving group" refers to any leaving group capable of participating in a bimolecular nucleophilic substitution reaction.
Means a leaving group.
In some embodiments, the radiation transorber molecule, the wavelength selective sensitizer, the
The photoreactant, or the aryl ketoalkene stabilizer, or a combination thereof is
Can bind to molecular inclusion complex. In all formulas, the number of such molecules is
It should be noted that it can range from about 1 to about 21 molecules per molecule of graft. Of course
In some situations, the number of molecules may exceed 21 per molecule
obtain. Desirably, there are more than 3 such molecules per molecule of molecular inclusion complex.
You.
The degree of substitution of the functionalized molecular inclusion can range from 1 to about 21. one more
In examples, the degree of substitution may be in the range of 3 to about 10. In a further example, the
The degree of substitution can range from about 4 to about 9.
The colorant can be associated with the functionalized molecular inclusion. Here, the term "join"
Is, in its broadest sense, at least the colorant and the functionalized molecular inclusion
It means that you are in the closest state. For example, the colorant may be a hydrogen bond, van der
Maintain the closest state to the functionalized molecular clathrate by means of a Waals force or the like.
Can be. The colorant is also covalently linked to the functionalized molecular clathrate.
It is possible, but this is not usually desirable or necessary. Further examples
Thus, the colorant is at least partially contained within the cavity of the functionalized molecular clathrate.
May be accommodated in
The following example prepares these colorants and an ultraviolet radiation transorber.
A method for binding these to β-cyclodextrin will now be described. For illustrative purposes only
In Examples 1, 2, 6 and 7, a colorant and an ultraviolet radiation transceiver were prepared.
And describes one or more methods of attaching them to cyclodextrins.
The method of the present invention, wherein the ultraviolet radiation transorber is covalently bound to the molecular inclusion.
In another embodiment, the transfer of energy from the ultraviolet radiation transceiver to the colorant is performed.
Delivery efficiency, at least in part, is due to the UV radiation transoron attached to the molecular inclusion.
It is a function of the number of bar molecules. Now, the above-mentioned synthesis method is applied to one molecule of the molecular clathrate,
It is known that on average it results in a covalent bond of two transorber molecules.
As discussed more fully below, the colorant associated with the radiant transorber is
It can change color when exposed to radiation in a narrow wavelength range. Change the color of the colorant
The time required to complete the process depends, at least in part, on the amount of purple bound to each molecule of the molecular clathrate.
Since it is a function of the number of external radiation transorber molecules, the average
Improved coloration, where lansover molecules are covalently linked to each molecule of the molecular clathrate
There is a need for a composition.
Accordingly, the present invention also provides a composition comprising a colorant and a functionalized molecular inclusion.
Related to things. For purposes of illustration only, Examples 12-19 and Examples 21-22
And UV radiation transceivers, and link them to cyclodextrins.
Describe the method of matching. Here, an ultraviolet radiation transorber that exceeds two molecules,
It is covalently bound to each molecule of the molecular inclusion. Further, Examples 29 and 31
Preparation of a leuketoalkene stabilizer and a method for conjugating it to cyclodextrin
Is described. Here, the cyclodextrin comprises on average about 3 or 4
With a stabilizer molecule attached to it.
The present invention also provides a method for producing a functionalized molecular inclusion. This is functionalized
Preparation of a molecular clathrate prepared by preparing a derivative ultraviolet radiation transceiver with nucleophilic groups.
Providing a derivative inclusion complex having more than two leaving groups per child;
The radiation transorber and the derivative molecular clathrate are averaged for each molecular clathrate molecule.
It is not sufficient to obtain a covalent bond of more than two ultraviolet radiation transorber molecules.
Under various conditions, including various steps. As an example, the derivative ultraviolet radiation transo
Bars indicate 2- [p- (2-methyl-2-mercaptomethylpropionyl) phenoxy] ethyl
1,3-dioxo-2-isoindoline-acetate. As another example,
Derived ultraviolet radiation transceiver is 2-mercaptomethyl-2-methyl-4 '-[2- [p- (3-
Oxobutyl) phenoxy] ethoxy) propiophenone.
Generally, the derivative UV radiation transorber and the derivative molecular inclusion are
The radiation transceiver and the molecular clathrate are covalently bound by a bimolecular nucleophilic substitution reaction.
Selected to produce a match. Ultimately, the choice of the nucleophile and the leaving group and the
The preparation of the raw ultraviolet radiation transorber and its derivative molecular clathrates are each unjustifiable.
Those skilled in the art can easily carry out the experiment without conducting experiments.
The nucleophilic group of the derivative ultraviolet radiation transceiver can participate in a bimolecular nucleophilic substitution reaction.
Can be any nucleophilic group. However, when the reaction exceeds 2
To provide covalent bonding of the ultraviolet radiation transorber molecule. this
A nucleophilic group is generally a Lewis base, ie, any group having an unpaired electron pair. this
The groups may be neutral or negatively charged. Examples of nucleophilic groups are, for illustration purposes only,
Aliphatic hydroxyl group, aromatic hydroxyl group, alkoxide, carboxy, cal
Boxylate, amino and mercapto groups.
Similarly, the leaving group of the derivative molecule inclusion complex is capable of participating in a bimolecular nucleophilic substitution reaction.
Any leaving group. However, also in this case, the reaction requires two
Provided that the covalent bond of the ultraviolet radiation transorber molecule is exceeded.
Examples of leaving groups are also p-toluenesulfonate (tosylate) for illustration purposes only.
), P-bromobenzenesulfonate (brosylate), p-nitrobenzenesulfonate
Nate (nosylate), methanesulfonate (mesylate), oxonium ion
Alkyl perchlorate, ammonium alkane sulfonate ester (Vet
Rate), alkylfluorosulfonate, trifluoromethanesulfonate (
bird
Frates), nonafluorobutanesulfonate (nonaflate), and 2,2,2-
Trifluoroethanesulfonate (tresylate).
The reaction between the derivative ultraviolet radiation transorber and the derivative molecule clathrate was performed in a solution.
Is done. The choice of solvent depends on the solubility of these two derivatives. In fact, especially
A useful solvent is N, N-dimethylformamide (DMF).
Reaction conditions such as temperature and reaction time generally depend on the nature of the nucleophilic group and leaving group.
Is a matter of choice. High temperatures are usually not required. For example, the reaction temperature is
It can range from about 0 ° C to about ambient temperature, ie, 20-25 ° C.
Preparation of functionalized molecular inclusions as described above generally involves the absence of the colorant.
Done. However, the colorant is particularly useful where a degree of substitution greater than about 3 is desired.
In this case, before the reaction between the derivative ultraviolet radiation transorber and the derivative molecular clathrate,
It can bind to a biomolecule inclusion complex. If the degree of substitution is about 3, the coloring
The bond between the agent and the functionalized molecular inclusion is still at least partially
A coloring agent can be contained within the cavity of the functionalized molecular inclusion. Than
At high degrees of substitution, e.g. about 6, due to steric hindrance, at least partially
The inclusion of the colorant within the cavity of the functionalized molecular inclusion may be partially or
May be completely inhibited. After all, the colorant usually has little if any
It can bind to the derivative molecule inclusion complex, which only shows steric hindrance. This example
Wherein the colorant is at least partially contained within the cavity of the derivative molecular inclusion
Will be. Next, the above-mentioned bimolecular nucleophilic substitution reaction is carried out to give
A light composition is obtained. In this composition, the colorant is at least partially derived from the derivative molecule.
Included in the cavity of the clathrate.
As mentioned above, the coloring composition of the present invention comprises one or more coloring agents, a photoreactant or
Arylketoalkene stabilizers. The coloring composition may also be used with the photoreactant.
It can also contain wavelength-selective sensitizers that combine to form a radiation transorber.
Wear. Optionally, the coloring composition of the present invention can also include a molecular inclusion.
The dye can be, for example, an organic dye. For illustrative purposes only, the group of organic dyes
Reel methyl dyes such as Malachite Green Carbinol
arbinol) base {4- (dimethylamino) -α- [4- (dimethylamino) phenyl] -α
-Phenylbenzene-methanol}, malachite green carbinol hydrochloride {
N-4-[[4- (dimethylamino) phenyl] phenylmethylene] -2,5-cyclohexyl
Diene-1-ylidene] -N-methyl-methanaminium chloride or bis [p- (dimethyl
Tylamino) phenyl] phenylmethylium chloride}, and malachite
Oxalate N-4-[[4- (dimethylamino) phenyl] phenylmethylene]-
2,5-cyclohexyldiene-1-ylidene] -N-methyl-methanaminium chloride
Or bis [p- (dimethylamino) phenyl] phenylmethylium oxalate}
Monoazo dyes such as Cyanine Black, Chrysidine (Chry
soidine) (Basic Orange 2; 4- (phenylazo) -1,3-benze
Diamine monohydrochloride), Victoria Pure Blue BO,
Ctoria Pure Blue B, Basic Fuchsin and β-Naphthol Orange (
β-Naphthol Orange); thiazine dyes such as methylene green
), Zinc chloride double salt [3,7-bis (dimethylamino) -6-nitrophenothiazine-5-yl
Muchloride, zinc chloride double salt]; oxazine dyes such as Lumichrome
(7,8-dimethyl alloxazine); naphthalimide dyes such as lucifer yellow
ー (Lucifer Yellow) CH {6-amino-2-[(hydrazinocarbonyl) amino] -2,3-di
Hydro-1,3-dioxo-1H-benz [de] isoquinoline-5,8-disulfonic acid dilithic acid
Amine dyes, such as Janus Green B {3- (dimethyl)
Amino) -7-[[4- (dimethylamino) phenyl] azo] -5-phenylphenazinium
Chloride}; a cyanine dye such as indocyanine green
) {Cardio-Green or Fox Green; 2- [
7- [1,3-dihydro-1,1-dimethyl-3- (4-sulfobutyl) -2H-benz [e] indole
-2-ylidene] -1,3,5-heptatrienyl] -1,1-dimethyl-3- (4-sulfobutyl) -1H
-Benz [e] indolium hydroxide internal salt sodium salt}; indigo dye,
For example, Indigo {Indigo Blue or Bat Blue (Va
t Blue) 1; 2- (1,3-dihydro-3-oxo-2H-indole-2-ylidene) -1,2-dihi
Dro-3H-indol-3-one}; coumarin dyes such as 7-hydroxy-4-methyl
Coumarin (4-methylumbelliferone); a benzimidazole dye, such as hex
(Hoechst) 33258 [bisbenzimide or 2-
(4-hydroxyphenyl) -5- (4-methyl-1-piperazinyl) -2,5-bi-1H-benzi
Midazole trihydrochloride pentahydrate]; paraquinoidal dyes such as hematoxylin (Hem
atoxylin) [Natural Black 1; 7,11b-Dihydrobenz [b] a
Ndeno [1,2-d] pyran-3,4,6a, 9,10 (6H) -pentol]; fluorescein dye, eg
For example, fluoresceinamine (5-aminofluorescein);
Zonium salt dyes such as Diazo Red RC (Azoic Dazo)
iazo) No. 10 or Fast Red RC salt; 2-methoxy-5-chloroben
Zendiazonium chloride, zinc chloride double salt); azoic diazo dyes such as
Fast Blue BB salt (Azoic Diazo No. 20; 4-benzo
Ilamino-2,5-diethoxybenzenediazonium chloride, zinc chloride double salt);
Enylenediamine dyes such as Disperse Yellow 9 [N- (2
, 4-dinitrophenyl) -1,4-phenylenediamine or solvent orange (Solv
ent Orange) 53]; diazo dyes such as Disperse Orange 1
3 (Solvent Orange 52; 1-phenylazo-4- (4-hydroxyphenylazo) naph
Taren]; anthraquinone dye, for example, Disperse Blue 3
Celliton Fast Blue FFR; 1-methylamino-4- (2-hydro
Xylethylamino) -9,10-anthraquinone), Disperse Blue 14 (Seriton
Fast Blue B; 1,4-bis (methylamino) -9,10-anne
Suraquinone) and Alzarin Blue Black B (Molda
Mordant Black 13); Trisazo dyes such as Direct Blue (D
irect Blue) 71 {Benzo Light Blue FFL or Sirius Rye
Blue (Sirius Light Blue) BRR; 3-[(4-[(4-[(6-amino-1-hydroxy-3-
Sulfo-2-naphthalenyl) azo] -6-sulfo-1-naphthalenyl) azo] -1-naphthalenyl
Ru) azo] -1,5-Naphthalenedisulfonic acid tetrasodium salt}; xanthene dye, eg
For example, 2,7-dichlorofluorescein; a proflavin dye such as 3,6-diaminoac
Lysine hemisulphate (Proflavine): a sulfonaphthalein dye, eg
Cresol Red (o-cresol sulfonaphthalein);
Anine dyes such as Copper Phthalocyanine (Pigment
Pigment Blue 15; (SP-4-1)-[29H, 31H-
Tarocyanato (2-)-N29, N30, N31, N32] Copper}; carotenoid dyes, eg trans
-Β-carotene (Food Orange 5); carminic acid dyes, e.g.
Mines (Carmine), aluminum or calcium-carminic acid aluminum
(7-a-D-glucopyranosyl-9,10-dihydro-3,5,6,8-tetrahydroxy-1-
Methyl-9,10-dioxo-2-anthracenecarbonyl acid); an Azure dye, e.g.
Azure A [3-amino-7- (dimethylamino) phenothiazi-5-nium chloride
Or 7-dimethylamino) -3-imino-3H-phenothiazine hydrochloride]; acridine staining
For example, Acridine Orange (Basic Orange)
range) 14; 3,8-bis (dimethylamino) acridine hydrochloride, zinc chloride double salt]
And Acriflavine (Acriflavine Neutral)
eutral); acridine diamine of 3,6-diamino-10-methylacridinium chloride
And mixtures with olefins).
The present invention includes a unique compound, a radiant transorber, which has a narrow ultraviolet
Can absorb radiation in the wavelength range, and at the same time, light-
Stability can be imparted. These compounds include a wavelength-selective sensitizer and
It is synthesized by combining photoreactants. The photoreactants are often high energy
Does not efficiently absorb Lugie radiation. When combined with the wavelength-selective sensitizer
Indicates that the resulting compound is a wavelength-specific compound and has an extremely narrow radiation spectrum.
Is absorbed efficiently. The wavelength-selective sensitizer is covalently bound to the photoreactant
it can.
By way of example, the wavelength-selective sensitizer is phthaloylglycine and 4- (4-oxy
Phenyl) -2-butanone. As another example,
The photoreactor is 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl
Lupropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone and cycloalkyl
It can be selected from the group consisting of rohexyl-phenyl ketone esters. Other light
The reactants are also for illustration purposes related to the improved and stabilized compositions of the present invention,
These are listed in the detailed description below. As a further example, the ultraviolet radiation transorber
Is 2- [p-2-methyllactoyl) phenoxy] ethyl 1,3-dioxo-2-iso-
It can be drin acetate. As yet another example, the ultraviolet radiation transceiver is:
2-hydroxy-2-methyl-4'-2- [p- (3-oxobutyl) phenoxy] propiofe
Can be non.
The colorant and ultraviolet radiation transorber have been described as separate compounds
However, they can be part of the same molecule. For example, they can be directly or compared
Covalently linked to each other indirectly via a small molecule or spacer
Can be. In addition, the colorant and the ultraviolet radiation transceiver are large molecules, for example, ozone.
It can be covalently linked to a ligomer or a polymer. Further, the colorant and purple
External radiation transceivers are particularly large due to van der Waals forces and hydrogen bonding.
It is also possible to bind to different molecules. Other variations will be readily apparent to those skilled in the art.
Would.
For example, in embodiments of the composition of the present invention, the composition further comprises a molecular inclusion
I do. Thus, the cavity of the molecular inclusion includes a tunnel through the molecule,
May be a cave-like space or a bumpy space in the molecular inclusion. This sky
The sinuses may be isolated or independent, or communicate with one or more other cavities.
No.
The molecular inclusion may be inorganic or organic in nature. In some embodiments,
The chemical structure of the molecular inclusion complex is suitable for forming a molecular inclusion complex. Minute
Examples of clathrate inclusions are, for illustration purposes only, clathrate compounds, insertion compounds, zeola
And cyclodextrin. Examples of cyclodextrins are α-
Cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, hydr
Roxypropyl β-cyclodextrin, hydroxyethyl β-cyclodextrin
Phosphorus, sulfated β-cyclodextrin, hydroxyethyl α-cyclodextrin
Carboxymethyl α-cyclodextrin, carboxymethyl β-cyclode
Xistrin, carboxymethyl γ-cyclodextrin, octyl succinate
Α-cyclodextrin, octyl succinated β-cyclodextrin,
Octyl succinated γ-cyclodextrin and sulfated β- and γ-cyclodextrins
Including, but not limited to, clodextrin (Jamon, IN)
American Maize-Products Company.
A preferred molecular inclusion is α-cyclodextrin. More specifically, how many
In certain embodiments, the molecular inclusion is α-cyclodextrin. Other states
In some embodiments, the molecular inclusion is β-cyclodextrin. The following theory is
No intention of mud, but on the molecular inclusion, the transorber molecule
The closer to the colorant, the more the colorant and the colorant in order to change the color of the colorant.
It is believed that they interact effectively. Therefore, with the transorber molecule
Reacts and binds thereto, and in close proximity to the binding site of the color-changing colorant
Such a molecular inclusion having a certain functional group is a more desirable molecular inclusion.
In some embodiments, the colorant and the ultraviolet radiation transorber comprise the molecule
Combined with clathrate. Here, the term "coupling" is in its broadest sense.
The colorant and the ultraviolet radiation transorber are at least
It means that they are in contact. For example, the colorant and / or ultraviolet radiation transformer
Sover is combined with the molecular clathrate by hydrogen bonding, Van der Waals force, etc.
It can be kept in contact. The colorant and the ultraviolet radiation transorber
One or both of them can be covalently linked to the molecular inclusion complex. some
In embodiments, the colorant is capable of producing hydrogen bonds and / or van der Waals forces, etc.
Thus, the ultraviolet radiation transceiver is bound to the molecular inclusion complex while the
It may be covalently bonded to a tangent. In other embodiments, the colorant is reduced.
And partially, within the cavity of the molecular inclusion body, and including the ultraviolet radiation transceiver.
It is located outside the cavity of the molecular clathrate.
One embodiment in which the colorant and the ultraviolet radiation transorber are associated with the molecular clathrate
In one embodiment, the colorant is crystal violet and the ultraviolet radiation trans
Is dehydrated phthaloylglycine-2959, and the molecular inclusion is β-cyclo
Dextrin. The colorant and the ultraviolet radiation transorber are combined with the molecular clathrate.
In yet another embodiment, wherein the colorant is crystal violet,
Wherein the ultraviolet radiation transceiver is 4- (4-hydroxyphenyl) butan-2-o
2959 (chloro-substituted), and the molecular clathrate is β-cyclodextrin.
You.
Wherein the colorant and the ultraviolet radiation transorber are associated with the molecular inclusion
In one embodiment, the colorant is malachite green, as shown in FIG.
Wherein the ultraviolet radiation transorber is IRGACURE 184; and
The molecular inclusion is β-cyclodextrin. The colorant and ultraviolet radiation transformer
In yet another embodiment, in which a sorber is associated with the molecular inclusion, as shown in FIG.
As noted, the colorant is Victoria Pure Blue BO.
The ultraviolet radiation transorber is IRGACURE 184; and
The molecular clathrate is β-cyclodextrin.
The present invention also relates to a method for changing the color of the colorant in the composition of the present invention.
You. Briefly, this method uses a color changeable colorant and a radiation transorber.
At a dose level sufficient to cause the colorant to change color.
The step of performing As mentioned above, in one embodiment, the composition further comprises a molecular inclusion
Including. In another embodiment, the composition is irradiated with ultraviolet radiation prior to irradiation.
Coated on the substrate.
The compositions of the present invention can be irradiated with radiation having a wavelength in the range of about 4 to about 1000 nm.
it can. The radiation that irradiates the compositions of the present invention generally has a wavelength in the range of about 4 to about 1000 nm.
Will have a length. Thus, the radiation is near-ultraviolet and far-ultraviolet as well as vacuum ultraviolet radiation
Ultraviolet, visible and near-infrared radiation. Desirably, the present invention
The composition is irradiated by radiation having a wavelength ranging from about 4 to about 700 nm. More desirable
Alternatively, the composition of the present invention is irradiated by radiation having a wavelength in the range of about 4 to about 400 nm.
You. Even more desirably, the radiation has a wavelength in the range of about 100 to about 375 nm.
No.
Particularly desirable radiation is emitted by a dielectric barrier discharge lamp.
Is non-coherent, pulsed ultraviolet radiation. Even more desirable
The dielectric barrier discharge lamp has a narrow bandwidth, that is, a half width of about 5 to 100 nm.
Emit radiation with a bandwidth of degrees. Desirably, the radiation is on the order of about 5-50 nm, more
Desirably, it will have a half width of about 5 to 25 nm. Most preferably, the half
The value range will be about 5 to 15 nm.
The amount of ultraviolet radiation that irradiates the colorant of the present invention, i.e., the dose level, is generally
This is the amount required to change the color of the colorant. Necessary to change the color of the colorant
The amount of this UV radiation can be determined by one skilled in the art by performing routine experiments.
Wear. Power density is a measure of the amount of radiated electromagnetic power across a unit area and is usually
Is 1cmTwoWatts per unit (W / cmTwo). The range of this power density level is approximately
5mW / cmTwo~ 15mW / cmTwoRange, more specifically 8-10 mW / cmTwoIs within the range. Follow
This dose level typically determines the exposure time and exposure of the colored composition.
Is a function of the intensity or flux of the radiation source. The latter is derived from the light source of the composition
And the radiation source and the wavelength of the ultraviolet radiation, depending on the wavelength range of the ultraviolet radiation.
It may be affected by the atmosphere between the composition. So in some examples
Exposing the composition to the radiation in a controlled atmosphere or in a vacuum.
Although it is considered appropriate, any method is generally not desirable.
In connection with the color-changing properties of the present invention, a photochemical process is a process in which
A radiation transceiver absorbs the quantum of light, or photons, to produce highly reactive electrical
Generating an excited state. However, the wavelength of the radiation
The proportional photon energy is the non-excited state of the molecule or its original state,
If the energy difference between the excited state and the excited state does not match, it cannot be absorbed by the molecule.
Ultimately, the wavelength range of the ultraviolet radiation that the colored composition irradiates is directly related.
Although not linked, at least some of the radiation is transmitted through the ultraviolet radiation transorber,
Necessary to raise to an energy level capable of interacting with the colorant,
It needs to have a wavelength that will provide energy.
The maximal absorption of the UV radiation transceiver is then ideally the color change of the colorant.
Would be consistent with the wavelength range of the ultraviolet radiation to increase the efficiency of the chemical conversion. This
Such efficiency will also increase if the wavelength range of the ultraviolet radiation is relatively narrow.
However, the maximum absorption of the ultraviolet radiation transorber falls within such a range.
For these reasons, particularly suitable ultraviolet radiation has wavelengths in the range of about 100 to about 375 nm.
One thing. Ultraviolet radiation within this wavelength range may be emitted by a dielectric barrier discharge excimer lamp.
Can be non-coherent, pulsed ultraviolet radiation emanating from it.
The term "non-coherent, pulsed ultraviolet radiation" refers to dielectric barrier discharge energy.
Radiation emitted by a excimer lamp (hereinafter referred to as "excimer lamp")
To taste. Such lamps are described, for example, in U. Kogelschatz, UV and
Discharges for the generation of UV and vacuum ultraviolet excimer radiation
generation of ultraviolet and vacuum ultraviolet excimer radiation), Pur
e & Appl. Chem., 1990, 62, No. 9, pp. 1667-1674 and E. Eliasson (Elia
sson) & U. Kogelschatz, UV excimer radiation from dielectric barrier discharge
(UV Excimer Radiation from Dielectric-Barrier Discharges), Appl. Phys
. B, 1988, 46, pp. 299-303. Excimer lamps switzerland
Developed for the first time by ABB Infocom Ltd. in Lenzberg, the country.
Later, the excimer lamp technology was applied to the Harau Snow in Hanau, Germany.
Acquired by Haraus Noblelight AG.
This excimer lamp has radiated light having an extremely narrow bandwidth, that is, a half value width of 5 to 5.
It emits radiation light of about 15 nm. This emitted radiation is non-coherent, pulsed
The frequency of the pulse is the frequency of the supplied alternating current (typically about 20
~ 300kHz range). Excimer lamps are typically
Identified and referred to by the wavelength at which the maximum intensity of the radiation occurs, and throughout this specification.
We will follow this convenience. Thus, typically over the entire ultraviolet spectrum and in the visible region
Compared to many other industrially useful ultraviolet radiation sources that emit radiation that extends
Excimer lamp radiation is substantially monochromatic light.
Excimers occur only under extreme conditions, for example during special types of gas discharges.
It is an unstable molecular complex that sometimes exists. A typical example is two noble gases
A bond between atoms or a molecular bond between a rare gas atom and a halogen atom. Exci
Mer complexes are decomposed in less than a microsecond and if they decompose,
Releases its binding energy as ultraviolet radiation. Known excimers are:
Generally, depending on the excimer gas mixture, radiation in the range of about 125 to about 360 nm
Emits.
For example, in one embodiment, the colorants of the present invention are exposed to a 222 nm excimer lamp.
The color changes by doing. More specifically, the colorant crystal violet
Changes color upon exposure to a 222 nm excimer lamp. Even more specific
In some cases, the colorant crystal violet is about 5-6 cm away from the colorant.
The color changes upon exposure to a 222 nm excimer lamp, which is placed in a location. This
Here, the lamps are approximately 30 cm long and arranged in four parallel rows. Of this lamp
It should be understood that the sequence is not critical to this aspect of the invention.
You. Thus, when one or more lamps are exposed to the ultraviolet radiation of the lamp, the colorant
Can be arranged at an arbitrary position and at an arbitrary distance. This
The vendor will determine, by routine experimentation, what arrangement and what distance is appropriate.
Can be specified. In addition, various excimer lamps are used for various ultraviolet radiation transformers.
It should also be understood that it may be used with a soap bar. UV radiation transceiver
The excimer lamp used to change the colorant associated with
It should emit ultraviolet radiation of a wavelength that is absorbed by the external radiation transceiver.
In some embodiments, the molar ratio of ultraviolet radiation transorber to colorant is generally
It will be about 0.5 or more. Generally, the UV radiation transceiver absorbs UV radiation
And interacts with the colorant, i.e., transfers the energy absorbed by the colorant,
The higher the efficiency of the irreversible color change of the colorant, the smaller such a ratio can be.
You. The general theory of molecular photochemistry is that the lower limit of such a ratio is two per photon
Is suggested to be 0.5 based on the formation of free radicals. But
In practice, however, it is thought that a ratio of more than 1 and probably a ratio of about 10 is required.
You. However, the invention is not limited to any particular molar ratio range. Important features
The signature is present in an amount sufficient for the transorber to produce a color change in the colorant.
That is.
The mechanism of interaction between the UV radiation transorber and the colorant is completely
Although not understood, the transorber interacts with the colorant in various ways.
Is believed to be For example, the ultraviolet radiation transceiver can emit ultraviolet radiation.
Upon absorption, they can be converted to one or more free radicals that interact with the colorant. This
Such free radical-generating compounds are typically hindered ketones, some of which
Examples of, but not limited to, benzyldimethyl ketal (N.Y., Housson)
IRGACURE 651 from Ciba-Geigy Corporation
1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Irgacu
A (IRGACURE) 500), 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopro
Pan-1-one] (IRGACURE 907), 2-benzyl-2-dimethylamino-1
-(4-morpholinophenyl) butan-1-one (IRGACURE 369)
And 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (IRGACURE 184)
Is included.
Further, the ultraviolet radiation is used to transfer electrons between the ultraviolet radiation transceiver and the colorant.
Alternatively, a reduction-oxidation reaction can be initiated. In this case, the ultraviolet radiation
Lansorber can be used with Michler's ketone (p-dimethylaminophenylketone) or
Benzyltrimethylstannate, but is not limited thereto. Or click
An ON mechanism may be involved, in which case the ultraviolet radiation transor
For example, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfidebis- (hexafur
Orophosphate) (Degacure K185, N.Y., Cousin-Geigy of Hawson)
-Ciba-Geigy Corporation), Cyracure UVI-6990 (Ciba-Geigy Corporation)
(Ciba-Geigy Corporation) (this is bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl).
Sulfide bis- (hexafluorophosphate and related monosulfonium
Mhexafluorophosphate salt), and n5-2,4- (cyclope
Antadienyl) [1,2,3,4,5,6-n- (methylethyl) benzene] -iron (II) hexafluoro
It can be rophosphate (IRGACURE 261).
In connection with the light stabilization aspects of the present invention, in some embodiments, the known photoreactants
Need to be improved to produce the improved photostable composition of the present invention,
It became clear. The simplest form of the improved photostable composition of the present invention is
Contains a colorant mixed with a photoreactor, improved as described in. This improvement
Photoreactors, with or without a wavelength-selective sensitizer,
Good. Many known photoreactant molecules have a functional group in the α-position to the carbonyl group.
have. This functional group includes hydroxyl, ether, ketone and fluoro groups.
Phenyl, but not limited to.
For example, a preferred, usable in the color-changeable colorant embodiment of the present invention.
The radiant transorber is named phthaloylglycine-2959 and has the formula
It is.
The photoreactant portion of the ultraviolet radiation transorber is in the α-position relative to the carbonyl carbon.
(A shaded portion). The above molecules make the colorant light-
Does not stabilize. However, the hydroxyl groups can be removed by dehydration (see Examples
4 and 5), to produce compounds of the formula:
This dehydrated phthaloylglycine-2959 can photo-stabilize the colorant.
You. Thus, on any photoreactor molecule, in the α-position to the carbonyl carbon.
Removal of such functional groups will confer photo-stabilizing capabilities to the molecule. This dehydrated purple
An external radiation transceiver simply mixes the molecule with the colorant and provides the colorant with light.
-Can provide stability, but the molecule may be modified as described herein.
It proved to be even more effective when combined with clathrates such as clodextrin.
I'm sorry.
The stabilization of the colorant is achieved in the present invention simply by using an improved photoreactor.
It will be appreciated that this can be achieved. In other words, the modified photoreactor
It can be used to stabilize colorants without the use of long selectivity sensitizers. According to the invention
An example of a photoreactor that can be denatured is DAROCUR® 2959
. Native DaroCure (DAROCUR) 2959 and dehydrated DaroCure (DAROCUR) 2959
, Represented by the following formula:
Other photoreactors can also be modified in accordance with the invention to provide a dye stabilizer.
Wear. These photoreactors are 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (HCPK) (
IRGACURE 184) (Ciba-Geigy Corporation)
, Α, α-dimethoxy-α-hydroxyacetophenone (DAROCUR) 1
173, Merck), 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methyl
Lupropan-1-one (DAROCUR 1116, Merck), 1- [4- (2-
[Hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one (da
DAROCUR 2959, Merck), poly [2-hydroxy-2-methyl-1
-[4- (1-Methylvinyl) phenyl] propan-1-one (ESACUR
E KIP), Fratelli Lamberti), benzoin (2-hydro
(Xy-1,2-diphenylethanone) (ESACURE BO, Fraterellimberte
(Fratelli Lamberti)), benzoin ethyl ether (2-ethoxy-1,2-diff)
Enil Ethanon) (DAITOCURE EE, Siber Hegner
), Benzoin isopropyl ether (2-isopropoxy-1,2-diphenyl
Tanone) (VICURE 30, Stauffer), benzoin n-butyl
(2-butoxy-1,2-diphenylethanone) (ESACURE EB 1,
A mixture of Fratelli Lamberti and benzoin butyl ether
Compound (TRIGONAL 14, Akzo), benzoin iso-butyl ether
(2-isobutoxy-1,2-diphenylethanone)
Cure (VICURE 10, Stauffer), benzoin n-butyl ether
, Blends with benzoin iso-butyl ether (ESACURE EB 3
And ESACURE EB 4, Fratelli Lamberti
, Benzyl dimethyl ketal (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethanone) (BDK
) (IRGACURE 651, Ciba-Geigy Corporation),
2,2-diethoxy-1,2-diphenylethanone (UVATONE) 8302, up
Upjohn), α, α-diethoxyacetophenone (2,2-diethoxy-1-f)
Enil Ethanone) (DEAP, Upjohn), (DEAP, Rahn),
And α, α-di- (n-butoxy) -acetophenone (2,2-dibutoxy-1-phenyle
Tanon) (UVATONE 8301, Upjohn). I
However, it is not limited to these.
One skilled in the art will know that tertiary alcohols are in the α-position to the carbonyl group.
It is known that dehydration by means of (1) is difficult. The phthaloylglycine-2959
One known reaction that can be used to dehydrate is phthaloylglycine-2959
Is reacted in anhydrous benzene in the presence of p-toluenesulfonic acid. The mixture
After refluxing the mixture, the final product is isolated. However, certain dehydrated al
The yield of coal is only about 15-20% in this method.
To increase the yield of this dehydrated phthaloylglycine-2959,
Reaction was developed. This reaction is summarized in the following equation:
The group on the carbon atom in the α-position to the carbonyl group is other than a methyl group,
It will be understood that this may be, for example, an aryl or heterocyclic group. For these groups
The only restriction that is imposed is the steric restriction. Desirably, Noah-McDonald (Noh
(r-MacDonald) The metal salt used in the elimination reaction is ZnClTwoIt is. Other transition metal salts,
This
Can be used to carry out the Norr-McDonald elimination reaction ofTwoIs preferred
Metal salt. Preferably, the metal used in the Norr-McDonald elimination reaction
The amount of salt is approximately equimolar to the tertiary alcohol compound, eg, the photoreactant. The
The concentration of the tertiary alcohol in the reaction solution ranges from about 4% to 50% w / v.
Thus, a tertiary alcohol group α-position to the carbonyl group on the photoreactor
The stabilized composition of the present invention produced by the dehydration method of the formula is represented by the following formula:
RFour-CO-C (RThree) = C (RTwo) (R1)
Where R1Is hydrogen, alkyl, alkenyl, cycloalkyl, heterocycloal
A kill, aryl or heteroaryl group; RTwoIs hydrogen, alkyl, alkenyl
, Cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl or heteroaryl groups
And RThreeHydrogen, alkyl, alkenyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl
R, aryl or heteroaryl group; RFourIs hydrogen, alkyl, alkenyl
, Cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl, heteroaryl or
A substituted aryl group,1, RTwoOr RFourIs aryl, heteroaryl or substituted
It is a reel group.
Another requirement of this reaction is that it must be performed in a non-aqueous or non-polar solvent.
is there. Preferred solvents for carrying out the Norr-McDonald elimination reaction are aromatic
Group hydrocarbons such as xylene, benzene, toluene, cumene, mesitylene,
Men, butylbenzene, styrene and divinylbenzene
Not limited to Other substituted aromatic hydrocarbons can be used as solvents in the present invention.
Should be understood. p-xylene is the preferred aromatic hydrocarbon solvent
However, other isomers of xylene also perform this Nor-McDonald elimination reaction.
Can be used for
An important requirement in carrying out this Nor-McDonald elimination reaction is that
This is to be performed at a relatively high temperature. Desirably, the reaction is at about 80-150 ° C.
The test is performed at a temperature within the range described above. Suitable for dehydrating phthaloylglycine-2959
The temperature is about 124 ° C. The time to carry out this reaction is not a critical requirement. This anti
The reaction is carried out for about 30 minutes to 4 hours. However, the reaction reagents and solvents used
Accordingly, the time to achieve a given yield of product may vary.
The dehydrated phthaloylglycine-2959 is linked to the molecular clathrate by various methods.
It should be understood that they can be combined. In one aspect, the dehydrated phthaloy
Luglycine-2959 is covalently linked to cyclodextrin as represented by the following formula:
Combine if:
In another embodiment, the phthaloyl glycine attached as shown below
Only modified DAROCUR 2959 without cyclodextrin
To give the following compound: This compound is a dye bound to the molecular inclusion
Can be stabilized and is represented by the following equation:
Photoreactors other than DAROCUR 2959 can be used in the present invention.
And should understand.
In yet another embodiment, the dehydrated phthaloylglycine-2959 comprises the molecular inclusion complex
To the opposite end of the molecule. An example of this embodiment is represented by the following formula:
Is:
Another stabilizer considered as part of the present invention is an agent represented by the following general formula:
Lille ketoalkenes are:
R1-CO-CH = CH-RTwo
Where R1Is an aryl group, RTwoIs hydrogen atom, alkyl group, aryl
Group, heterocyclic group or phenyl group, wherein the phenyl group is optionally an alkyl group.
, Halo, amino, or thiol group;TwoIs allie
R group1Represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group.
Or a phenyl group, where the phenyl group is optionally alkyl, halo, amino, or
Or a thiol group.
Preferably, the alkene group is in the trans form.
Desirably, the aryl keto alkene stabilizer compound is represented by the following formula:
Things are:
The arylketoalkene also functions as a wavelength-specific sensitizer in the present invention.
It is also possible to obtain and combine with any of the photoreactants discussed previously. With photoreactants
One of the methods for coupling the arylketoalkene compounds of the present invention is described in Example 32.
be written. The aryl keto alkene compound optionally has a reactive species-generated light
Can be covalently linked to the initiator. The arylketoalkene compounds of the present invention
In compositions where stability under light is desired, it should be used with photoreactants
It should be understood that there is no. More specifically, R1And RTwoDepending on the identity of
The arylketoalkene compounds absorb radiation in the range of about 270-310,
These compounds can absorb the appropriate radiation from sunlight. Therefore, these
The compound, when mixed with a photoreactant, changes the color of the colorant when exposed to sunlight.
Can be caused. If such a color change is not desired, the photoreactor
Is not mixed with the arylketoalkene compound of the present invention.
Ketoalkene compounds are used with colorants without photoreactants.
In embodiments where the arylketoalkene compound is covalently linked to another molecule,
R1Or RTwoIs the co-reaction of the arylketoalkene with another molecule.
Carboxylic acid groups, aldehyde groups,
Groups, haloalkyl groups, hydroxyl groups or thioalkyl groups (limited to
Not). Therefore, the aryl ketoalkene stabilization
Compounds include, but are not limited to, compounds of the formula:
The group attached to the aryl group is para to the rest of the stabilizer molecule
Preferably, the group is ortho or meta to the rest of the molecule,
Is also good.
Thus, this aspect of the invention stabilizes the colorant when combined with the colorant,
A stabilized aryl ketoalkene is provided. Therefore, the above arylketoalkene
Can be used as an additive to any colorant composition. For example, the aryl
Since ketoalkene compounds are not water-soluble, this can be a direct solvent or oily colorant.
It can be added to the composition. Further, the aryl keto alkene compound is
To other colorant compositions, including additives that can solubilize the compound inside.
You can also.
Further, the arylketoalkene-stabilizing compound can be prepared by various methods using an aqueous solution.
Can be solubilized inside. Solubilizes the aryl ketoalkene stabilizing compound of the present invention
One means is to convert the compound into a large water-soluble molecule, as described in Examples 28-31.
For example, binding to cyclodextrin. Desirably, about 1 to 12
Lilketoalkene molecules can be linked to one molecule of cyclodextrin. More hope
More preferably, about 4 to about 9 arylketoalkene molecules are combined with one molecule of cyclodextrin.
Binds to Trin. Thus, the aryl ketoal linked to cyclodextrin
A saken compound is added to any aqueous colorant system to stabilize the colorant therein.
be able to. The stabilized aryl ketoalkene binds to the molecular clathrate and becomes
It is not necessary to exhibit the stabilizing activity of
Accordingly, the present embodiment provides the aryl keto alkene compound and the colorant composition,
Stabilizing the colorant composition by mixing in an amount effective to stabilize the composition
It also provides a way to convert. The arylketoalkene is desirably about 0.1 to 50
%, Preferably in a concentration ranging from about 20 to 30% by weight, in the colorant solvent or solution.
Should be present. If no cyclodextrin is used, the desired range is
About 1 part dye to about 20 parts aryl ketoalkene.
The aryl keto alkene compound is, in some embodiments of the present invention, a colorant.
The aryl ketoalkene compound is required only to be bonded to
It may be covalently bonded to the colorant.
Without intending to be bound by any theory, the arylketoalkenylation of the present invention
Through the compound acting as a singlet oxygen scavenger,
It is theorized to stabilize the colorant. Another idea is that
Lilketo alkene compounds react with the colorant through resonance of unpaired electron pairs in the p-orbital.
Function as a stabilizing agent, for example, the compound functions as an energy reservoir
Theoretically.
In practice, the colorant, ultraviolet radiation transorber, modified photoreactor, aryl
The luketoalkene stabilizer and the molecular inclusion complex are the components used to prepare the molecule.
Depending on the minute, it can be in the solid state. However, any of these materials
Or all may be liquid. The colored composition of the present invention comprises one or more of its components.
The solvent is used because it is a liquid or because the molecular clathrate is organic in nature.
Since it is used, it can be in a liquid state. Suitable solvents are amides such as N, N-di
Methylformamide, sulfoxides, such as dimethylsulfoxide, ketones, such as
Acetone, methyl ethyl ketone and methyl butyl ketone, aliphatic and aromatic
Hydrocarbons such as hexane, octane, benzene, toluene and xylene, S
Ter, including but not limited to ethyl acetate, water, and the like. The molecular inclusion
When the form is cyclodextrin, particularly suitable solvents are the above amides and sulfo
It is oxide.
In one embodiment where the composition of the present invention is a solid,
The effectiveness of the compound is determined when the colorant and the selected compound are in intimate contact
To be improved. To this end, the component is thoroughly mixed with other components that may be present.
It is desirable to combine. Such mixing can generally be any of the known to those skilled in the art.
Achieved by means. If the colored composition comprises a polymer, the mixing is
The colorant and the UV radiation transceiver are at least partially softened.
If it is soluble in the melted polymer, it is simplified. like this
In some cases, the compositions are easily prepared, for example, in a two-roll machine. Or
Also, the compositions of the present invention can be liquid. Because one or more of its components is a liquid
Because it is.
In some applications, the compositions of the present invention will be used in particulate form. other
In applications, the particles of the composition should be very small. this
The preparation of such particles is well known to those skilled in the art.
The colored compositions of the present invention can be used on or in any substrate.
However, when the colored composition present in the substrate is to be changed in color,
Indicates that the substrate is substantially free of ultraviolet radiation used to change the colorant.
Must be transparent. That is, the ultraviolet radiation interacts significantly with the substrate,
Or it should not be overly absorbed by it. In fact, this composition
Is typically provided on a substrate, the most common substrate being paper. But that
Other substrates, such as woven or woven and nonwoven webs or nonwovens, films
(But not limited to these) can also be used.
The colored compositions of the present invention can optionally also include a carrier, wherein the carrier
Properties are well known to those skilled in the art. For many applications, the carrier is a polymer, typically
Are thermoset or thermoplastic polymers, the latter being more common.
Examples of thermoplastic polymers include end-capped polyacetals such as poly (O
Xymethylene) or polyformaldehyde, poly (trichloroacetoaldehyde)
De), poly (n-valeroaldehyde), poly (acetaldehyde), poly (propio
Acryl), acrylic polymers such as polyacrylamide, poly (acrylic)
Acid), poly (methacrylic acid), poly (ethyl acrylate), poly (methyl
Fluorocarbon polymers such as poly (tetrafluoroethylene)
), Perfluoroethylene propylene copolymer, ethylene tetrafluoroe
Tylene copolymer, poly (chlorotrifluoroethylene), ethylene-chloroto
Trifluoroethylene copolymer, poly (vinylidene fluoride), poly (vinyl
Epoxy resin such as epichlorohydrin and bisphenol
A condensation products with A, polyamides such as poly (6-aminocaproic acid) or poly (
ε-caprolactam), poly (hexamethylene adipamide), poly (hexamethyl)
Polyaramides such as poly (11-aminoundecanoic acid)
(Imino-1,3-phenyleneiminoisophthaloyl) or poly (m-phenylene
Parylene such as poly (p-xylylene), poly (chloro-p-ki
Polyaryl ethers such as poly (oxy-2,6-dimethyl-1,4-phenylene);
Polyarylsulfone, such as phenylene) or poly (p-phenylene oxide)
Poly (oxy-1,4-phenylenesulfonyl-1,4-phenyleneoxy-1,4-phenyl
Nylene isopropylidene-1,4-phenylene), poly (sulfonyl-1,4-phenylene)
Polycarbonates such as lenoxy-1,4-phenylenesulfonyl-4,4-biphenylene)
For example, poly (bisphenol A) or poly (carbonyldioxy-1,4-phenyl)
Polyesters, such as poly (ene) isopropylidene-1,4-phenylene)
Poly (tetramethylene terephthalate), poly (tetramethylene terephthalate)
Rohexylene-1,4-dimethylene terephthalate) or poly (oxymethylene-1)
, 4-cyclohexylenemethyleneoxytetraphthaloyl)
Sulfides such as poly (p-phenylene sulfide) or poly (thio-1,4-phenylene)
Polyimides such as poly (pyromellitimide-1,4-phenylene)
Reolefins such as polyethylene, polypropylene, poly (1-butene), poly (
2-butene), poly (1-pentene), poly (2-pentene), poly (3-methyl-1-pe)
), Poly (4-methyl-1-pentene), 1,2-poly-1,3-butadiene, 1,4-poly
1,3-butadiene, polyisoprene, polychloroprene, polyacrylonitrile
Poly (vinyl acetate), poly (vinylidene chloride), polystyrene, etc.
And the above copolymers such as acrylonitrile-butadiene styrene (ABS) copoly
Styrene, n-butyl methacrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer
Including, but not limited to, polymers.
Some of the more commonly used thermoplastic polymers are styrene-n-butyl
Tacrylate copolymer, polystyrene, styrene-n-butyl acrylate copolymer
Remer, styrene-butadiene copolymer, polycarbonate, poly (methylmeth
Poly (vinylidene fluoride), polyamide (nylon-12)
, Polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, and
And oxy resins.
Examples of thermosetting polymers include alkyd resins such as phthalic anhydride-glycerol.
Resin, maleic acid-glycerol resin, adipic acid-glycerol resin and
Phthalic anhydride-pentaerythritol resin, allyl resin (here, diallyl phthalate)
Tallate, diallyl isophthalate, diallyl maleate, and diallyl chromate
Monomers such as chlorendate are non-volatile in polyester compounds.
Functions as a crosslinking agent), amino resins such as aniline-formaldehyde resins,
Ethylene urea-formaldehyde resin, dicyandiamide-formaldehyde tree
Fat, melamine-formaldehyde resin, sulfonamide-formaldehyde resin
And urea-formaldehyde resins, epoxy resins such as crosslinked epichloro
Hydrin-bisphenol A resin, phenolic resin such as phenol-forma
Aldehyde resins (including Novolacs and resole), and thermosetting
Including but not limited to polyester, silicone and urethane resins
Absent.
The colorant, and an ultraviolet radiation transorber or functionalized molecular inclusion,
Photoreactants, arylketoalkene stabilizers, and optional carriers.
Instead, the colored compositions of the present invention may also contain additional components, depending on the intended use.
Can be included. Examples of such additional components are used by those skilled in the art.
Among other additives, are charge carriers, stabilizers against thermal oxidation, viscoelastic modification, among others.
Goods, crosslinkers, plasticizers, charge control additives such as quaternary ammonium salts,
Knot additives such as hydrophobic silica, zinc stearate, calcium stearate,
Lithium stearate, polyvinyl stearate and polyethylene powder, and
And fillers such as calcium carbonate, clay and talc, but not
Not restricted. Charge carriers are well known to those skilled in the art, and are typically polymer-coated metal
Particles. Identification of such ancillary components in the colored compositions of the present invention and their
The amounts are well known to those skilled in the art.
The improved ink-jet ink of the present invention provides a colored ink as described above.
And a liquid vehicle that is compatible with the colored composition. This improved b
The link may also include optional additives such as dispersants and humectants.
The liquid vehicle is an ink in which the improved ink is an ink for inkjet printing.
Any one that is compatible with the colored composition so as to be suitable for use in
A liquid solvent or carrier. For use with thermal inkjet printers
For inks, the liquid vehicle is desirably water. In addition, the liquid
The mixture may include water and a mixture of organic components miscible therewith.
For example, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol
Glycerin, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene
Pyrene glycol, amide, ether, carboxylic acid, ester, alcohol, yes
Sulfide, organic sulfoxide, sulfone, alcohol derivative carbitol,
Butyl carbitol, cellosolve, ether derivative, amino alcohol, ketone
And other water-miscible substances and mixtures thereof. Water and water miscible organic liquid
When a mixture with the body is selected as the liquid vehicle, the ratio of water to organic components is arbitrary.
It can be any useful range, typically from about 100: 0 to about 30:70. The liquid vehicle
The non-aqueous component of the oil is typically a humectant having a boiling point higher than that of water (100 ° C.).
Function.
The inks of the present invention can include a non-aqueous liquid vehicle, an example of which is isopro
Panol, methyl ethyl ketone, pentane, hexane, freon 113, dimethyls
Including, but not limited to, rufoxide and dimethylformamide.
Inks based on such non-water components are known for ink-jet printing, especially for continuous printing.
It has utility when used with a stream inkjet printer.
The liquid vehicle generally comprises about 85 to about 99.5% by weight and desirably about 90 to about 99%.
It is present in an amount of weight percent. Typically, the total amount of the colorant in the ink composition of the present invention is
It is in the range of about 0.5 to 10% by weight, preferably about 2 to about 5% by weight, but this amount is
It may be out of these ranges.
A polymer additive or dispersant is added to the ink of the present invention to increase the viscosity of the ink.
It is possible to increase. Examples are water-soluble polymers such as gum arabic,
Liacrylate salt, polymethacrylate salt, polyvinyl alcohol, hydroxy
Propylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyvinylpyrrolidone,
Revinyl ether, starch, polyethylene oxide, polysaccharide, naphthale
Sodium sulfonate formaldehyde copolymer, alkylbenzene
Sodium salt of sulfonate, sodium salt of dialkyl sulfosuccinate,
Lignosulfonate sodium salt, sodium alkylene oxide copolymer
, Including but not limited to sodium salts of alkyl ether phosphates
Not done. In addition, hydroxypropyl polyethyleneimine (HPPEI-200) or other
Polymers such as polyethyleneimine derivatives can be added to the ink. Polymer addition
Additives can be present in the inks of the present invention in any effective amount, typically from 0 to about 10% by weight.
And desirably in amounts ranging from about 0.01 to about 5% by weight.
Other optional additives to the inks of the present invention may range from 0 to about 50% by weight, preferably about
Humectants present in an amount of 5 to about 40% by weight, such as ethylene glycol, diethylene
Glycol, N-methylpyrrolidinone, propylene glycol, hydroxyate
, Ether, amide, sulfoxide, ketone, lactone, ester, alcohol
And from 0 to about 10% by weight, and preferably from about 0.01 to about 2% by weight.
PH adjusting agents such as acids or bases, phosphates, carboxylate salts, sulfites,
Examples include, but are not limited to, amine salts.
In connection with the improved ink of the present invention, desirably the coloration contained therein
The composition obtained is a liquid. However, this improved ink does not
The composition may comprise a suspension of finely divided solid particles of the composition. Ink composition of the present invention
Generally has a viscosity suitable for use in the inkjet printing process.
You. Typically, the viscosity of the ink is about 5 centipoise, and desirably about 1 to
It is about 2.5 centipoise. The ink composition of the present invention is prepared by any suitable method.
it can. The ink is generally prepared by simple mixing of the components. One way
Mixing all of the ink components together, and heating the mixture to a temperature of about 40 to about 55 ° C.
And heating the mixture to room temperature (typically about 2 to about 3 hours).
(About 10 to about 35 ° C.), and a step of filtering the mixture to obtain an ink.
I do.
The present invention also provides the improved inks described and claimed herein.
Contained ink cartridges for inkjet printers are also contemplated. This
Any ink jet cartridge known in the art may be used with the improved ink cartridge of the present invention.
Can be filled with Such cartridges are used in inkjet printers
With usefulness. The present invention further includes an inkjet printer,
The printer is an improved ink, preferably an inkjet printer, of the present invention.
The improved ink contained in the ink cartridge for
Have.
The present invention is also directed to an inkjet printing method, wherein the method comprises the steps of:
Generating droplets of the improved ink composition to be ejected onto a substrate in
No. The improved inks of the present invention can be used on a substrate to form an image thereon.
Can be. The inks of the present invention based on the colored composition may be of any suitable
It can be used on simple substrates. Commonly used in inkjet printers
The substrate is made of flat paper, such as Xerox Q3 4024 paper, towed notebook
Paper, bond paper, silica-coated paper, JuJo paper, etc., transparent materials, textiles, fibers
Encloses products, plastics, polymer films, inorganic substances such as metal and wood, etc.
Include. Films commonly used in inkjet printers and
Other substrates often have an ink-receiving phase coated on one or both sides of the substrate.
Have.
In addition to its utility in ink jet printing, the improved colored compositions of the present invention
-Base ink is used on data processing paper for use with light sensing devices.
The light sensing device has an indicia-receiving position on the paper.
Detect the presence of an indicator. The data processing paper includes a sheet of carrier material and a sheet of the sheet.
It consists of a plurality of indices on the surface-receiving positions. The index-receiving position is:
Includes a colored composition containing a color changeable colorant and a radiation transorber.
In other words, it is defined by ink. The data processing paper of the present invention is a pending US patent.
No. 08 / 360,501. This is the reference of the present invention.
Further, the present invention relates to a base such as a disc using the color-changeable composition of the present invention.
A method for storing data on a board is also included. The coloring agent is a resin having an appropriate wavelength.
Binary information needed to store information, selectively changing colors using a user
give. The invention is particularly useful for this purpose. Because still color change
The uncolored colorant has been stabilized by the radiation transorber, and
This is because it is further stabilized by a molecular clathrate optionally added.
The colored compositions of the present invention also have utility in dry imaging processes
You. Here, the dry image forming process includes three types of cyan, magenta and yellow.
Utilizing a color changeable colorant. These color changeable colorants are applied on the substrate.
It can be applied as a layer or mixed together and applied as a single layer.
Wear. For example, using laser technology using three lasers with different wavelengths,
An image can be formed by selectively "erasing" the colorant.
The following examples further illustrate the invention. However, these examples
It is not intended to limit the spirit or scope of the invention in any way. These real
In the examples, all “parts” are “parts by weight” unless otherwise specified.
Example 1
In this example, (1) the cyclodextrin was formed outside the cavity of β-cyclodextrin.
(2) Hydrogen bond with ultraviolet radiation transorber covalently bonded to phosphorus
And / or binds to the cyclodextrin by Van der Waals forces
The production of the β-cyclodextrin molecule inclusion body having a coloring agent
You.
A. Friedel-Crafts acylation of the transorber
A 250-ml, three-necked round bottom reaction flask equipped with a condenser and a nitrogen inlet tube
A pressure equalizing addition funnel was fitted. A magnetic stir bar was placed in the flask. With nitrogen gas
While flushing, add 10 g (0.05 mol) of 1-hydroxycyclohexene to the flask.
Silphenyl ketone (IRGACURE 184, N.Y.
Ciba-Geigy), 100 ml of anhydrous tetrahydrofuran (Mi, Wisconsin)
Aldrich Chemical Company, Inc. of Luwaukee
And 5 g (0.05 mol) of succinic anhydride (Aldrich Chemica, Milwaukee, WI)
(Rusha). The contents of the flask, which was continuously stirred, were then charged with 6.7 g
Add aluminum chloride (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI)
Was. The resulting reaction mixture is maintained at about 0 ° C. for about 1 hour in an ice bath, after which the mixture is
The temperature was raised to ambient temperature over 2 hours. Next, the reaction mixture was mixed with 500 ml of ice water.
Poured into a mixture with 100 ml of diethyl ether. To promote phase separation,
After adding sodium chloride to the aqueous phase, the resulting ether layer was removed. The
The ether phase was dried over anhydrous magnesium sulfate. The ether was removed under reduced pressure,
12.7 g (87%) of white crystalline powder was obtained. The substance was identified as 1-hydrogen by nuclear magnetic resonance analysis.
Roxycyclohexyl 4- (2-carboxyethyl) carbonylphenylketone
Rukoto has been shown.
B. Preparation of acylated transsorbic acid chloride
In a 250-ml round bottom flask equipped with a condenser, add 12.0 g of 1-hydroxycycline.
Rohexyl 4- (2-carboxyethyl) carbonylphenylketone (0.04 mol), 5.
95 g (0.05 mol) thionyl chloride (Aldrichke, Milwaukee, WI)
Mical Co.), and 50 ml of diethyl ether. The resulting reaction mixture is
Stirred at 30 ° C. for 30 minutes, after which the solvent was removed under reduced pressure. The residue obtained, ie white
The colored solid is maintained at 0.01 Torr for 30 minutes, leaving residual solvent and excess thionyl chloride.
And 12.1 g (94%) of 1-hydroxycyclohexyl 4- (2-chloroformyl
Ethyl) carbonylphenyl ketone was obtained.
C. Covalent bond between acylated transorber and cyclodextrin
Includes magnetic stirrer, pressure equalizer with thermometer, condenser and nitrogen inlet
In a 250-ml three-necked round bottom reaction flask equipped with a funnel, 10 g (9.8 mM)
Rodextrin (American Maze-Prodacts, Hammond, IN)
American Maize-Products Company)), 31.6 g (98 mM) of 1-hydroxycyclohexene
Sil 4- (2-chloroformylethyl) carbonylphenylketone and 100 ml of N, N
-Dimethylformamide, while continuously flushing with nitrogen. this
The reaction mixture was heated to 50 ° C. and 0.5 ml of triethylamine was added. The reaction mixture
The mass was maintained at 50 ° C. for 1 hour and then allowed to cool to ambient temperature. In this preparation,
The product, i.e., a β-si
Clodextrin (hereinafter conveniently referred to as β-cyclodextrin-transsorber)
Was not isolated.
The above procedure was repeated to isolate the reaction product. At the completion of the above procedure,
The reaction mixture was concentrated on a rotary evaporator to about 10% of the original volume. Profit
The residue obtained is added with sodium chloride to precipitate the product from solution.
Poured into ice water. The resulting precipitate was separated by filtration, and extracted with diethyl ether.
Washed. The solid was dried under reduced pressure to obtain 24.8 g of a white powder. In the third stage
And about 15 g of silica gel is removed from the residue remaining in the rotary evaporator.
Was placed on top of an approximately 7.5 cm column containing The residue is treated with N, N-dimethylformami
And eluted with Fatman® Flexiv.
Flexible-Backed TLC Plates (Catalog No. 05-713)
-161, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA (F
isher Scientific). The eluted product is used for solvent evaporation.
More isolated. The structure of the product was confirmed by nuclear magnetic resonance analysis.
D. Cyclodextrin-Combination of Transorber and Colorant-Colored Composition
Preparation of
10 g (approximately 3.6 mM) of β-cyclodextrin in a 250-ml round bottom flask
A solution of phosphorus-transsorber in 150 ml of N, N-dimethylformamide
At ambient temperature, 1.2 g (3.6 mM) of malachite green oxalate (Wisconsin
Aldrich Chemical Company, Milwaukee, U.S.A.
Any) (hereinafter referred to as “colorant A” for convenience). The reaction mixture is
Stirred with magnetic stir bar at ambient temperature for 1 hour. Then, most of the solvent was
Remove with a evaporator and dissolve the resulting residue from the silica gel column as described above.
Issued. The β-cyclodextrin-transorber colorant A inclusion complex is
Down the column, free colorant A and β-cyclodextrin-trans
It was clearly separated from both bars. The eluate containing this complex is collected and the solvent
Was removed on a rotary evaporator. Place the residue under 0.01 Torr vacuum.
The residual solvent was removed to give a blue-green powder.
E. Color change of colored composition
The β-cyclodextrin-transorber colorant A inclusion complex was converted to two different
Lamps, i.e., lamps A and B. Here, lamp A
Is a 222-nm excimer consisting of four rows of cylindrical lamps approximately 30 cm long.
It was a marlamp assembly. These lamps are located in the center of the lamp.
Or through its internal pipes to cool with circulating water and consequently keep them relatively low.
It was operated at a temperature of about 50 ° C. The power density on the outer surface of the lamp is typically
1mTwoAbout 4 to about 20 joules (J / mTwo). However, in practice
This range reflects the power supply capability of typical excimer lamps.
In the future, higher power densities will be feasible in the future. Irradiation from the lamp
The distance to the sample taken was 4.5 cm. Lamp B is a 500-watt
Hanovia medium pressure mercury lamp (Hanovia, Newark, NJ)
Lamp (Hanovia Lamp). Up to the sample irradiated from the lamp B
Was about 15 cm.
N, N-dimethyl of the β-cyclodextrin-transorber colorant A inclusion complex
Add a few drops of the formamide solution to a small polyethylene weighing pan on a TLC plate.
Placed. When these two samples were exposed to Lamp A, they decolorized in 15-20 seconds.
(Color changed to a colorless state). A similar result was obtained in 30 seconds using lamp B
Was.
From a solution of colorant A and β-cyclodextrin in N, N-dimethylformamide.
The first control sample was not decolorized by lamp A. Colorant A
, N-N-dimethylformamide solution of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone
A second control sample consisting of the liquid was bleached by lamp A in 60 seconds.
However, on standing, the color began to appear within one hour.
To evaluate the effect of the solvent on decolorization, 50 mg of β-cyclodextrin-
Transor Colorant A inclusion complex was dissolved in 1 ml of solvent. The resulting solution
Alternatively, the mixture was placed on a microscope slide and irradiated with lamp A for 1 minute. Prolapse
The color speed, the time required to render the sample colorless, is outlined below.
It was directly proportional to the solubility of the complex in the solvent.
Finally, 10 mg of β-cyclodextrin-Transorber Colorant A inclusion complex was added:
Placed on microscope slide and crushed with pestle. The obtained powder is
Irradiated for seconds. The powder became colorless. Similar results were observed for lamp B
But its speed was slow.
Example 2
In the preparation of the colored compositions of the invention described in the examples below,
The dextrin cavity is at least partially filled with the acylated transorbic acid
The possibility of chloride occupancy has been revealed, so the partial or complete
An improved preparation procedure was performed to demonstrate exclusion. That is, in the present embodiment, (1)
The cyclodextrin is at least partially included within the cavity and
A colorant bound by binding and / or van der Waals forces;
UV radiation outside the cavity of the cyclodextrin and covalently bonded thereto
Preparation of β-cyclodextrin molecular inclusions, including lansorber, is described
I do.
A. Combination of cyclodextrin and colorant
10.0 g (9.8 mM) of β-cyclodextrin was added to 150 ml of N, N-dimethylforma.
3.24 g (9.6 mM) of colorant A was added to the solution dissolved in the mid. The resulting solution
Stirred at ambient temperature for 1 hour. The reaction solution is reduced by a rotary evaporator.
Under pressure, concentrated to about 1/10 of the original volume. The obtained residue was used in Example 1
Passed through a silica gel column as described in Example C. Remove the solvent in the eluate
Removed under reduced pressure with a tally evaporator, 12.4 g of blue-green powder, ie β
-A cyclodextrin colorant A inclusion complex was obtained.
B. Covalent attachment of acylated transsorbers to cyclodextrin colorant inclusion complexes
-Preparation of the coloring composition
Includes magnetic stirrer, pressure equalizing system with thermometer, condenser and nitrogen inlet
In a 250-ml, three-necked round bottom reaction flask equipped with an addition funnel, 10 g (9.6 mM) of β-
Prepared with cyclodextrin colorant A inclusion complex and 31.6 (98 mM) in Example 1, Part B
1-hydroxycyclohexyl 4- (2-chloroformylethyl) carbonyl
Phenyl ketone and 150 ml of N, N-dimethylformamide, while
Was flushed with nitrogen gas. The reaction mixture is heated to 50 ° C and
0.5 ml of ruamine was added. Maintain the reaction mixture at 50 ° C. for 1 hour and cool to room temperature
Let it go. The reaction mixture is then treated as described in Part A above,
14.2 g of β-cyclodextrin-transorber colorant A as green powder
An inclusion complex was obtained.
C. Color change of colored composition
The procedure described in Part E of Example 1 was followed by the preparation of β-cyclo
Using the dextrin-transorber colorant A inclusion complex, repeat
Identical results were obtained.
Example 3
This example was designated as an ultraviolet radiation transorber, namely phthaloylglycine-2959.
2- [p- (2-methyllactoyl) phenoxy] ethyl 1,3-dioxo-2-isoy
The production method of drin acetate will be described.
Dean & Stark adapter is attached and condenser
In a 250-ml, three-necked, round-bottomed reaction flask equipped with
The minutes were mixed. That is, 20.5 g (0.1 mM) of the wavelength-selective sensitizer, that is, phthaloylglycol
Sin (Aldrich C, Milwaukee, Wisconsin)
chemical Co.)), 24.6 g (0.1 mM) of photoreactor, DAROCUR 2959 (N.Y.
Ciba-Geigy, Hawthorne, U.S.A.), 100 ml of benzene (Wisco
Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wash.)
And 0.4 g of p-toluenesulfonic acid (Alwa, Milwaukee, Wisconsin)
Drich Chemical Co.). Heat this mixture to reflux for 3 hours
Then, 1.8 ml of water was recovered. The solvent was removed under reduced pressure to give 43.1
g of a white powder were obtained. This powder was mixed with 30% ethyl acetate in hexane (Fisher
(Fisher) to give 40.2 g (93%) of white crystalline powder. Of this one
The melting point was 153-4 ° C. This reaction is summarized below.
This product, named phthaloylglycine-2959, has the following physical parameters:
Data.
IR [Nujol mixture] ν (max): 3440, 1760, 1740, 1680, 1600 cm-1 1
H-NMR [CDClThree] δ (ppm): 1.64 (s), 4.25 (m), 4.49 (m), 6.92 (m), 7.25 (m),
7.86 (m), 7.98 (m), 8.06 (m) ppm
Example 4
In this example, a method for dehydrating phthaloylglycine-2959 produced in Example 3 is described.
I do.
Add the following ingredients to Dean & Stark Adapter and Condensed
Mixing was performed in a 250-ml round bottom reaction flask equipped with a sir. That is, 21.6 g (0.05M
) Phthaloylglycine-2959, 100 ml of anhydrous benzene (Mi, Wisconsin)
Aldrich Chemical Co. of Luwaukee) and 0.1 g
p-Toluenesulfonic acid (Aldrich Chem, Milwaukee, Wisconsin)
(Aldrich Chemical Co.)). The mixture was refluxed for 3 hours. 0.7 ml of water
After collection in a trap, the solvent was removed under vacuum to give 20.1 g (97%) of a white solid.
Obtained. However, analysis of the white solid indicated that the reaction was
Living
It was found that only 15-20% of the product was produced. This reaction is
Summarized.
The reaction product had the following physical parameters.
IR (nujol) ν (max): 1617 cm-1(C = C-C = O)
Example 5
In this example, the phthaloylglycine-2959 produced in Example 3 was dehydrated.
The Norr-McDonald elimination reaction used in Example 1 will be described.
In a 500 ml round bottom flask, place a magnetic stir bar and add 20.0 g (0.048M) of phthaloyl.
Glycine-2959, and 6.6 g (0.048 M) of anhydrous zinc chloride (mill, Wisconsin)
Walkie's Aldrich Chemical Co.) was added. twenty five
0 ml anhydrous p-xylene (Aldrich Chem, Milwaukee, WI)
(Aldrich Chemical Co.)) and the resulting mixture is placed under an argon atmosphere.
For 2 hours. The reaction mixture is then cooled and the resulting white precipitate is collected.
I did. This white powder was then recrystallized from 20% ethyl acetate in hexane,
18.1 g (95%) of a white powder were obtained. This reaction is summarized below.
The resulting reaction product had the following physical parameters.
Melting point: 138 ℃ ~ 140 ℃
Mass spectrum: m / e: 393M+, 352,326,232,160
IR [KB] ν (max): 1758, 1708, 1677, 1600 cm-1
1H-NMR [DMSO] δ (ppm): 1.8 (s), 2.6 (s), 2.8 (d), 3.8 (d), 4.6 (m),
4.8 (m), 7.3 (m), 7.4 (m), 8.3 (m), 8.6 (d)
13C NMR [DMSO] δ (ppm): 65.9 (CHTwo=)
Example 6
In this example, the dehydration from Example 4 or 5 is linked via a covalent bond.
Of the production of β-cyclodextrin having phthaloylglycine-2959 group
I do.
The following ingredients were mixed in a 100 ml round bottom flask. That is, 5.0 g (4 mM) of β-
Cyclodextrin (American maize product from Hammond, Indiana)
(American Maize Product Company) (referred to as β-CD in the following reactions),
8.3 g (20 mM) of dehydrated phthaloylglycine-2959, 50 ml of anhydrous DMF, 20 ml of base
And 0.01 g of p-toluenesulfonyl chloride (Mi, Wisconsin)
Aldrich Chemical Co., Luwaukee). This mixture
Was cooled in a salt / ice bath and stirred for 24 hours. The reaction mixture is mixed with 150 ml
Poured into sodium carbonate solution and extracted three times with 50 ml of ethyl ether. Then raw
The resulting aqueous phase is filtered to give a β-cysteine with bound phthaloylglycine-2959 group.
A white solid containing clodextrin was obtained. The yield was 9.4 g. 50:50 DMF: A
Reversed-phase TLC plates using a mixture of cetonitriles are newer than the starting materials.
A product peak was shown. This reaction is summarized below.
The β-cyclodextrin molecule is capable of reacting with phthaloylglycine-2959.
It has several primary and secondary alcohol groups. The above typical reactions are explained
Only a single phthaloylglycine-2959 molecule is shown.
Example 7
In this example, the binding of the colorant and the ultraviolet radiation
The method will be described. More specifically, this example shows that crystal bi
Olet and dehydrated phthaloyl as ultraviolet radiation transorber of Example 6
Β-cyclodextrin, a molecular inclusion complex covalently bound to glycine-2959
Will be described.
The following ingredients were placed in a 100 ml beaker. That is, 4.0 g of dehydrated phthalo
Β-cyclodextrin with ilglycine-2959 group and 50 ml of water. The water
Heated to 70 ° C. At this temperature, the solution became clear. Next, 0.9 g (2.4 mM)
Crystal Violet (Aldrichke, Milwaukee, Wisconsin)
Aldrich Chemical Co.) was added to the solution and the solution was stirred for 20 minutes.
Was. Then the solution was filtered. Wash the filter with filtrate, then vacuum oven
At 84 ° C. A violet blue powder was obtained. The yield is 4.1g (92%)
there were. The reaction product had the following physical parameters.
UV spectrum DMF ν (max): 610 nm (cf cvν (max) 604 nm)
Example 8
In the present example, an ultraviolet radiation transceiver, 4- (4-hydroxyphenyl) -butane
The production method of 2-one-2959 (chloro substitution) will be described.
Add the following ingredients to a round bottom flask equipped with a 250 ml condenser and magnetic stir bar
Mixed within. That is, 17.6 g (0.1 M) of the wavelength-selective sensitizer, 4- (4-hydroxy
Nil) -butan-2-one (Aldrich Chem, Milwaukee, Wisconsin)
(Aldrich Chemical Co.), 26.4 g (0.1 M) of photoreactor, chloro-substituted daroki
DAROCUR 2959 (Ciba-Geigy, Hawthorne, N.Y.), 1.0
ml of pyridine (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis. (A
ldrich Chemical Co.)) and 100 ml of anhydrous tetrahydrofuran (Wisconsin
Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Iowa). This
Was refluxed for 3 hours and the solvent was partially removed (60% removal) under reduced pressure
. The reaction mixture was then poured into ice-water and two 50 ml portions of diethyl ether were added.
Extracted in aliquots. Dry over anhydrous magnesium sulfate and remove solvent
Later, 39.1 g of a white solvent was left. The powder is prepared from 30% ethyl acetate in hexane.
The powder was recrystallized to obtain 36.7 g (91%) of a white crystalline powder having a melting point of 142-3 ° C.
there were. This reaction is summarized in the following equation.
The resulting reaction product had the following physical parameters.
IR [Nujol mixture] ν (max): 3460, 1760, 1700, 1620, 1600 cm-1
1H [CDClThree] δ (ppm): 1.62 (s), 4.2 (m), 4.5 (m), 6.9 (m) ppm
The ultraviolet radiation transceiver manufactured in this example, 4- (4-hydroxyphenyl) -butyl
Tan-2-one-2959 (chloro substitution) can be prepared by the above-mentioned method (where 4- (4-hydroxyphenyl) is used).
Enyl) -butan-2-one-2959 (chloro substituted) with the dehydrated phthaloylglycine-
Β-cyclodextrin and Chris
Can be combined with coloring agents such as tall violet.
Example 9: Stabilizing activity of the radiation transceiver
This example demonstrates the ability of the present invention to stabilize a colorant against light. Bi
In acetonitrile, add Victoria Pure Blue BO
Phthaloylglycine-2959 represented by the formula:
And the dehydrated phthaloylglycine-2959 represented by the formula:
Mix with.
The solution was prepared according to Table 2. Place these dye solutions on a steel plate
Carefully and evenly developed, approximately 0.1 mm thick. Then remove this plate immediately
Medium-pressure 1200 watt high intensity quartz lamp mercury discharge lamp (New Jersey
Newark's Conrad-Hanovia)
Irradiation was performed at a distance of 30 cm. This mercury discharge lamp light has high intensity broad spectrum
Light source, which is used in accelerated fade analysis. Table 2 shows various solutions
The measurement results of the fading time when used are shown. The fade time is determined by the dye
Defined as the time to colorless.
As can be seen from Table 2, phthaloylglycine-2959 was converted to Victoria Pure.
When mixed with Blue BO, the dye faded upon irradiation with the mercury discharge light. However
Meanwhile, 10 parts of dehydrated phthaloylglycine-2959 and Victoria Pure Blue BO
Part of Victoria Pure Blue BO against dehydrated phthaloylglycine-2959
When mixed in proportions, the light stability of the dye was enhanced. 20 parts dehydration lid
Ratio of Roylglycine-2959 to 1 part of Victoria Pure Blue BO
In some cases, the dye is substantially stable to the mercury discharge light within the time range of the exposure.
Met.
Example 10
Whether the hydroxy and dehydroxy 2959 have the ability to stabilize colorants
The following experiment was performed in order to determine this. Two compounds represented by the following formula:
Tested as described below.
20 parts by weight of the hydroxy and dehydroxy 2959 are separately added to 1 part by weight of Victor
Mixed with Apure Blue BO in acetonitrile. Transfer this dye solution to steel
Carefully and evenly spread approximately 0.1 mm thick on the plate. Then,
The rate was immediately illuminated by mercury discharge lamp light at a distance of 30 cm from the light. This
Mercury discharge lamp light is a source of high intensity broad spectrum light,
It is used in accelerated fading analysis. Table 3 shows the case where various solutions were used.
The measurement results of the discoloration time are shown. Fading time, the dye becomes colorless to the naked eye
Is defined as the time to
Example 11: Stabilizing activity of radiant transorbers and molecular inclusions
This example demonstrates the use of dehydrated phthaloylglycine attached to β-cyclodextrin.
-2959 reveals the ability to stabilize dyes against light. The radiation transor
Test Victoria Pure Blue SO combined with bar and release from mercury discharge lamp
Its ability to stabilize the bound dye against the emitted light was determined. Furthermore,
Victoria Pure Blue SO only and Vic combined with β-cyclodextrin
Tria Pure Blue SO was tested as a control. The tested composition is
It was as follows.
1. Victoria Pure Blue SO alone at a concentration of 10 mg / ml in acetonitrile
German
2. In β-cyclodextrin at a concentration of 20 mg / ml in acetonitrile
Victoria Pure Blue SO included
3. In β-cyclodextrin at a concentration of 20 mg / ml in acetonitrile
In which the β-cyclodextrin contains
Radiation transorber (dehydrated phthaloylglycine-2959) is covalently linked
I have.
The protocol for testing the stabilizing performance of these three compositions is as follows:
It is. That is, the dye solution was spread on a steel plate to a thickness of approximately 0.1 mm.
And developed carefully and evenly. The plate is then immediately removed from the medium-pressure 1200
High-intensity quartz lamps from Newark, New Jersey
At the Conrad-Hanovia company at a distance of 30 cm from the lamp
Exposed.
As shown in Table 4, it was covalently bound to the β-cyclodextrin.
Along with the radiation transorber, Victoria Pure contained in cyclodextrin
Blue SO, that is, composition No. Only 3 stabilizes the dye under the mercury discharge light
I was able to.
Example 12: Preparation of epoxide intermediate of dehydrated phthaloylglycine-2959
An epoxide intermediate of dehydrated phthaloylglycine-2959 was prepared according to the following reaction.
Made:
In a 250 ml 3-neck round bottom flask equipped with an addition funnel, thermometer and magnetic stir bar
30.0 g (0.076 M) of dehydrated phthaloylglycine-2959, 70 ml of methanol and
20.1 ml of hydrogen peroxide (30% solution) were introduced. Stir the reaction mixture and use a water / ice bath
And maintained the temperature at 15-20 ° C. 5.8 ml of 6NNaOH solution into the addition funnel
And the solution was added slowly to maintain the temperature of the reaction mixture at 15-20 ° C.
This step took about 4 minutes. The mixture was then stirred at about 20-25 ° C for 3 hours.
Was. The reaction mixture is then poured into 90 ml of water and twice with 70 ml of ethyl ether
Extracted. The organic phases obtained are combined, washed with 100 ml of water and dried over anhydrous MgSO.FourDry on
And filtered and the ether removed on a rotary evaporator to give a white solid
(Yield 20.3 g, 65%). Its IR shows expansion and contraction of C-O-C groups and this material is further purified
Used in the next step without.
Example 13: Coupling of epoxide intermediate to thiol cyclodextrin
The coupling of the epoxide intermediate of dehydrated phthaloylglycine-2959 is performed according to the following reaction.
Was achieved.
One stopper and two glass stoppers (these are all connected by copper wire and
250 ml three-necked round-bottomed flask equipped with
In it, 30.0 g (0.016 M) of thiol cyclodextrin and 100 ml of anhydrous dimethyl
Ruformamide (DMF) (Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin)
(Aldrich Chemical Co.)). The reaction mixture was cooled in an ice bath and
ml of diisopropylethylamine was added. Inject hydrogen sulfide into the flask
And maintained a positive pressure for 3 hours. The reaction mixture was allowed to warm to room temperature during the last hour.
Let warm.
The reaction mixture was flushed with argon for 15 minutes, then poured into 70 ml of water,
Then 100 ml of acetone was added. A white precipitate formed, which was filtered and 20.2
g (84.1%) of a white powder was obtained, which product was used without further purification in the following.
Used.
In a 250 ml round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and placed in an ice bath, 12.7 (0.0
31M), 80 ml of anhydrous DMF (Aldrich Chemica, Milwaukee, WI)
(Aldrich Chemical Co.) and 15.0 g (0.010 M) of thiol CD were introduced.
The reaction mixture was cooled, 0.5 ml of diisopropylethylamine was added, and
The reaction mixture was stirred at 0 ° C. to 5 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 2 hours.
The reaction mixture was then poured into 200 ml of ice water, whereupon a white precipitate formed immediately.
Done. This was filtered and washed with acetone. This moist white powder is
Drying at 80 ° C. for 3 hours in a oven gave a white powder. The yield is 24.5 g (88%)
Met.
Example 14: Insertion of Victoria Blue into the cavity of cyclodextrin
In a 250 ml Erlenmeyer flask, a magnetic stir bar, 40.0 g (0.014M) of the compound and 10
0 ml of water was charged. The flask was heated to 80 ° C. on a hot plate. White
When the cloudy mixture becomes clear, 7.43 g (0.016M) of Victoria Pure Blue BO
The powder was added to the hot solution, stirred for 10 minutes, and then allowed to cool to 50 ° C.
The contents were then filtered and washed with 20 ml of cold water.
Next, the obtained precipitate is dried at 80 ° C. for 2 hours in a known oven to obtain a blue powder.
27.9 g (58.1%) were obtained.
Example 15
Tosylated cyclodextrin with bound dehydrated phthaloylglycine-2959
The preparation of the string is performed by the following reaction.
500 ml 3-neck round bottom flask with bubble tube, condenser and addition funnel
10 g (0.025M) of dehydrated phthaloylglycine-2959 in 150 ml of anhydrous N, N-dimethyl.
Formamide (Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wis.)
ldrich Chemical Co.)), cool to 0 ° C in an ice bath, and add
The mixture was stirred with a gas stirrer. This synthesis was repeated. However, use a warm water bath for the flask.
And heat to 60 ° C until the stopper starts to move (pressure release begins).Two
S was pumped into the reaction flask. The flask was then left under these conditions for 4 hours.
Stirred. The saturated solution isTwoPlaced under positive pressure of S. Connect the stopper with a wire
Pressed down with a band. The reaction mixture was then allowed to warm overnight. Next,
Was flushed with argon for 30 minutes and the reaction mixture was placed on 50 g of crushed ice.
Pour 3 times (3x80 ml) diethyl ether (A Milwaukee, WI)
(Aldrich Chemical Co.)).
The resulting organic phase is concentrated, washed with water, MgSOFourAnd dried. Rotary evaporator
Removal of the solvent using a rotator gave 5.2 g of crude product. This product is
Purify on a silica column using 20% ethyl acetate in hexane as eluent,
4.5 g of a white solid was obtained.
Tosylated cyclodextrin was prepared according to the following reaction.
In a 100 ml round bottom flask, 6.0 g of β-cyclodextrin (American Maze)
Product, 10.0 g (0.05M) of p-toluenesulfonyl chloride (Wisco
Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wash.)
50 ml of pH 10 buffer solution (Fisher) was charged. This generated
After the mixture was stirred at room temperature for 8 hours, it was poured on ice (about 100 g), and diethyl ether was added.
Extracted. The resulting aqueous layer was then washed with 50 ml of acetone (Fisher)
And the resulting cloudy mixture was filtered. Next, the resulting white powder is eluted.
Use n-butanol, ethanol and water (5: 4: 3 by volume)
Dex Column (Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin)
(Aldrich Chemical Co.)) to give a white powder. The yield was 10.9%.
The degree of substitution of this white powder (tosyl-cyclodextrin) is13For C NMR spectroscopy
From the hydroxy-substituted carbon to the tosylated carbon (both in the 6-position
) Were compared. The 6-position carbon has a hydroxyl group
The NMR peaks for each of the six carbon atoms are shown in Table 5 below.
You.
The presence of the tosyl group indicated that the NMR peaks at the 5- and 6-position carbon atoms were 68.8 and 68.8, respectively.
And 69.5 ppm.
This degree of substitution integrates the NMR peak for the 6-position tosylated carbon,
The NMR peak for the 6-position hydroxyl substituted carbon is integrated and the former is replaced with the latter.
Calculated by dividing by. These integrals give 23.6 and 4.1, respectively,
It also gave a degree of substitution of 5.9. Thus, the average value of the degree of substitution in this embodiment is about 6
It is.
The tosylated cysteine having attached dehydroxyphthaloylglycine-2959.
Clodextrin was prepared according to the following reaction.
In a 250 ml round bottom flask, 10.0 g (4-8 M) of the tosylated substituted cyclodextrin
String, 20.7 g (48 mM) thiol dissolved in 100 ml DMF was added. The anti
The reaction mixture was cooled to 0 ° C. in an ice bath and stirred with a magnetic stirrer. In this solution, 20
10 ml of ethyldiisopropylamine dispersed in 1 ml of DMF (Wisconsin,
Aldrich Chemical Co. (Milwaukee)
It was dropped. The reaction was maintained at 0 ° C. for 8 hours with stirring. This reaction mixture
Was extracted with diethyl ether. Next, the aqueous layer was treated with 500 ml of acetone.
The obtained precipitate was separated by filtration and washed with acetone. The product is then eluted
Use n-butanol, ethanol and water (5: 4: 3 by volume)
The mixture was passed through a Dex column to obtain a white powder. The yield was 16.7 g.
The degree of substitution of the functionalized molecular clathrate was measured as described above. In this case
Indicates that the presence of the derivative ultraviolet radiation transceiver indicates that the 6-position carbon atom NMR peak is 63%.
Shift to .1 This degree of substitution integrates the NMR peak for the 6-substituted carbon,
Integrate the NMR peak for the 6-hydroxy substituted carbon and divide the former by the latter
Is calculated by These integrals give 67.4 and 11.7, respectively, and 5.7
Was given. Thus, the average value of the degree of substitution in this embodiment is about 6.
The above reaction indicated that the degree of substitution was "n". n is a single cyclodext
Represents the degree of substitution on phosphorus, and thus can range from 0 to 24, with an average degree of substitution of about 6
It should be understood that
Example 16
The procedure of Example 15 was repeated. However, β-cyclodextrin and p-toluene
Sulfonic acid (Aldvich) was 6.0 g and 5.0 g, respectively. this
In this case, the degree of substitution of the cyclodextrin was found to be about 3.
Example 17
The procedure of Example 15 was repeated. However, the derivative molecule clathrate of Example 16 was used in Example 15
Used in place of those used in. The average degree of substitution of the functionalized molecular clathrate is
It turned out to be about 3.
Example 18
In this example, the color changeable colorant and the functionalized molecular inclusion from Example 15 are used.
The production of a colored composition, including a body, is described.
In a 250-ml Erlenmeyer flask containing a magnetic stirrer, 20.0 g (5.4 mM) of Example 15 was obtained.
The functionalized molecular clathrate and 100 g of water were charged. Heat the water to 80 ° C,
At a temperature of, a clear solution was obtained. To this solution, 3.1 g (6.0 mM) gradually with stirring
Of Victoria Pure Blue BO (Aldrich) was added. A precipitate forms
Which was removed from the hot solution by filtration. Wash the precipitate with 50 ml of water
Clean and dry, 19.1 g (84%) of blue powder, a color-changeable colorant, Victo
A colored composition containing Liapure Blue BO and a molecular clathrate was obtained. The minute
The child clathrate was covalently bound to an average of about six per molecule thereof.
It has an ultraviolet radiation transorber molecule.
Example 19
The procedure of Example 18 was repeated. However, the functionalized molecular clathrate of Example 17 is
It was used in place of the clathrate of Example 15.
Example 20
In this example, Example 7 (where the β-cyclodextrin is shared with
With the dehydrated phthaloylglycine-2959 of Example 4 linked by a bond
The color change or bleaching rate for the compositions of Examples 18 and 19.
Will be explained.
In each case, about 10 mg of the composition was applied to a steel plate (Clebra, Ohio).
Placed on a Q-Panel Company in India. Acetonitrile (Michigan
3 drops (about 0.3m) of Burdick & Jackson of Muskegon
l) is placed on top of the composition, and these two substances are quickly mixed with a spatula,
On the plate as a thin film. Within 5-10 seconds of adding the acetonitrile
Each plate was exposed to radiation from a 222-nm excimer lamp assembly
. This assembly consists of a row of four cylindrical lamps having a length of about 30 cm
. The lamp circulates water through its centrally located or internal tube.
By operating them at a relatively low temperature, about 50 ° C.
Was. The power density at the outer surface of the lamp is typically 1 mTwoAbout 4 to about 20 jus
(J / mTwo). However, in practice such ranges are usually just
Merely reflects the excimer lamp output supply capability of the Higher in the future
Power density may be available. The distance from the lamp to the irradiated sample is
, 4.5 cm. Measure the time required for each film to become colorless to the naked eye.
Was. The results are summarized in Table 6.
The data in Table 6 demonstrate the clear superiority of the colored compositions of the present invention.
However, such data was plotted as the degree of substitution versus bleaching time. This plot
FIG. FIG. 3 shows that when compared to a composition having a degree of substitution of less than 3,
Not only does the colored composition of the present invention prove to be significantly improved,
It also shows that a degree of substitution of 6 is almost optimal. That is, if this number is
The improvement, if any, in the bleaching time is only slight, with substitutions greater than about 6
To be achieved.
Example 21
In the present example, the color changeable colorant and the derivative molecular clathrate of Example 15 were used.
The preparation of the complex will be described.
The procedure of Example 18 was repeated. However, the functionalized molecular clathrate of Example 15 is
Used in place of 10 g (4.8 mM) of the derivative inclusion complex of Example 15 and
The amount of Pure Blue BO was reduced to 2.5 g (4.8 mM). The yield of washed solids is
Binds to β-cyclodextrin having an average of 6 tosyl groups per molecule
10.8 g (86%) based on the color changeable colorant.
Example 22
In this example, a colored material including a color changeable colorant and a functionalized molecular clathrate is used.
The preparation of the prepared composition will be described.
The procedure for preparing the functionalized molecular clathrate of Example 15 was repeated. However, the tosylation
Substituted β-cyclodextrin with 10 g (3.8 mM) of the complex obtained in Example 21,
And the amount of the derivative ultraviolet radiation transceiver prepared in Example 15 was 11.6 g (27 mM).
Was. The amount of the coloring composition obtained was 11.2 g (56%). The average degree of substitution is
And found to be 5.9 or about 6.
Example 23
Two compounds of the formula
Was tested.
This example further demonstrates the ability of the present invention to stabilize the colorant against light.
Includes Victoria Pure Blue BO as an inclusion in the cyclodextrin cavity.
These compounds have a light fastness under irradiation of a medium pressure mercury discharge lamp.
Tested. That is, 100 mg of each compound was dissolved in 20 ml of acetonitrile,
The thickness was about 0.1 mm on the tool plate, and it was spread uniformly. Then this plate
Immediately high-pressure 1200 watt high-intensity quartz lamp mercury discharge lamp (New J
(Conrad-Hanobia, Newark, Georgia) from the lamp
Irradiated at a distance of 30 cm to the The results regarding the light fastness of these compounds are shown below.
The results are summarized in Table 7.
Example 24
In this example, a colorant, an ultraviolet radiation transorber and a thermoplastic polymer were included.
The preparation of the film will be described. The colorant and the ultraviolet radiation transceiver are in a mortar
Ground separately. A predetermined amount of the crushed components is weighed and placed in an aluminum pan.
It was introduced with the weighed thermoplastic polymer. Place the pan in a hot
Place on a plate and stir until the mixture in the pan melts. The melt mixing
Pour a few drops of the object onto a steel plate, spread with a microscope glass slide,
A thin film was obtained. Each steel plate measures 3x5 inches (7.6cm x 12.7c
m) and obtained from the Q-Panel Company of Cleveland, Ohio. The
The thickness of the film on the teal plate was estimated to be on the order of 10-20μ.
In each case, the colorant was malachite green oxalate (Wisco
Aldrich Chemical Co., Milwaukee, N.C.)
Colorant A ". The ultraviolet radiation transceiver ("UVRT") is one or more types of Irgaki
Irgacure® 500 (“UVRT A”), Irgacure®
651 (“UVRT B”), Irgacure® 907 (“UVRT C”) (each of these
Are described previously and also obtained from Ciba Geigy, N.Y.
Can). The above polymer is one of those listed below
Met. That is, epichlorohydrin-bisphenol A epoxy resin (“Polymer
-A "), Epon (registered trademark) 1004F (Shell oil of Houston, Texas (
Shell Oil), a poly (ethylene glycol) with a weight average molecular weight of about 8,000 (
Mer B "), ie, Carbowax 8000 (Aldrich Chemical Co.), and
And poly (ethylene glycol) with a weight average molecular weight of about 4,600 ("Polymer C"), car
Bowax (Carbowax) 4600 (Aldrich Chemical Co.). Control
Lum was prepared which contained only the colorant and polymer. this
The compositions of these films are summarized in Table 8 below.
Each film was exposed to ultraviolet radiation while on the steel plate. each
In some cases, the steel plate, having the film sample on a surface,
Placed on a moving conveyor belt adjustable to various speeds. Three different types of ultraviolet radiation
Source or lamp used. As already explained, lamp A is a 222-nm excimer
And lamp B was a 308-nm excimer lamp. Lamp C
Is a fusion lamp system with a “D” bulb (Merry Run
Fusion Systems, Rockville, Do.). this
The excimer lamps are assembled into four rows of cylindrical lamps about 30 cm long.
The ramp was oriented in a direction orthogonal to the direction of travel of the belt. these
Circulating water through the lamp at the center of the lamp or a tube located inside the lamp
Cooling. Thus, the lamp operated at a relatively low temperature, about 50 ° C.
The power density on the outer surface of the lamp is generally about 4 to about 20 J / mTwoWithin the range
You.
However, such a range is simply the power supply of a typical excimer lamp.
It simply reflects Noh. In the future, higher power density will be practical
Could be done. If lamps A and B were used,
The distance to the sample is 4.5 cm and the belt moves at 20 ft / min (0.1 m / sec).
Set to work. When using ramp C, the belt speed is 14 ft / min
(0.07 m / sec) and the lamp-sample distance was 10 cm. The fill
Table 9 summarizes the results of exposing the sample to ultraviolet radiation. Except film F
The number of passes under the lamp required to render the film colorless is recorded in the table.
It has been recorded. With respect to film F, in each case the film remains colored.
The number of passes (no change) held is recorded in the table.
Example 25
In this example, the 222-nm excimer lamp shown in FIG.
On the substrate surface at a distance of 5 cm, at the numbered position, on the surface of the substrate
In an amount sufficient to cause the colorant in the composition of the present invention to change color,
It has proven to give strong readings. This lamp 10 is a lamp housing 15
And the housing has four excimer lamp bulbs 20 arranged in parallel.
The excimer lamp bulb 20 is approximately 30 cm long. These lamps are
Circulate water through a tube (not shown) at or in the center of the pump.
And cooled by. Thus, the lamp operated at a relatively low temperature, about 50 ° C.
The power density on the outer surface of the lamp is typically about 4 to about 20 J / mTwoWithin the range
You.
Table 10 summarizes the intensity readings obtained with a meter placed on the surface of the substrate.
It is something. The readings numbered 1, 4, 7 and 10 are shown in FIG.
Thus, the column was placed approximately 7.0 cm from the left end. Numbered 3, 6, 9 and 12
The readout is located approximately 5.5 cm from the right end of the column, as shown in FIG.
Was. The readings numbered 2, 5, 8 and 11 are, as shown in FIG.
It was located approximately 17.5 cm from each end of the system.
Example 26
In this embodiment, the 222-nm excimer lamp shown in FIG.
On the substrate surface at a distance of 5 cm, at the numbered position, on the surface of the substrate
In an amount sufficient to cause the colorant in the composition of the present invention to change color,
It has proven to give strong readings. This lamp 10 is a lamp housing 15
And the housing has four excimer lamp bulbs 20 arranged in parallel.
The excimer lamp bulb 20 is approximately 30 cm long. These lamps are
Circulate water through a tube (not shown) at or in the center of the pump.
And cooled by. Thus, the lamp operated at a relatively low temperature, about 50 ° C.
The power density on the outer surface of the lamp is typically about 4 to about 20 J / mTwoWithin the range
You.
Table 11 summarizes the intensity readings obtained with a meter placed on the surface of the substrate.
It is something. The readings numbered 1, 4, and 7, as shown in FIG.
The column was located approximately 7.0 cm from the left end. Readings numbered 3, 6, and 9
Was placed approximately 5.5 cm from the right end of the column, as shown in FIG. 2,5
Readings numbered 8 and 8 were taken from each end of the column as shown in FIG.
It was located at the center of about 17.5cm.
Example 27
In the present embodiment, as shown in FIG. 6 as a function of the distance from the lamp on the substrate surface.
Indicates the intensity generated by the applied 222-nm excimer lamp, the intensity being the intensity of the substrate.
Sufficient to change the color of the colorant in the composition of the invention present on the surface
It is. This lamp 10 includes a lamp housing 15, which is arranged in parallel
And four excimer lamp bulbs 20 are provided.
It is about 30cm long. Place these lamps in or on the center of the lamp
Cooling was achieved by circulating water through a closed tube (not shown). Therefore,
The pump operated at a relatively low temperature, about 50 ° C. Power density on the outer surface of the lamp
Is typically about 4 to about 20 J / mTwoWithin the range.
Table 12 shows the location of the product placed on the surface of the substrate at position 1 shown in FIG.
It is a summary of the strength readings obtained by the instrument. Position 1 is shown in FIG.
As such, the column was centered approximately 17 cm from each end.
Example 28
Example 1 This example illustrates the preparation of a wavelength-selective sensitizer represented by the following formula:
The wavelength-selective sensitizer is synthesized as summarized below:
In a 250 ml round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and a condenser, add 10.8 g (0.2
7M) sodium hydroxide (Aldrich), 98 g water and 50 g ethanol
Was added. The solution was stirred while cooling to room temperature in an ice bath. This agitated
To the solution was added 25.8 g (0.21 M) acetophenone (Aldrich) followed by 32.2 g (Aldrich).
0.21M) of 4-carboxybenzaldehyde (Aldrich) was added. This anti
The reaction mixture was stirred at room temperature for about 8 hours. Keep the temperature of the reaction mixture above 30 ° C.
I checked it. Next, dilute HCl was added to neutralize the pH of the mixture.
. The resulting white / yellow precipitate was filtered using a Buchner funnel and
40.0 g (75%) of yield was obtained after drying on a filter for 4 hours. The product is further purified
Used without:
The resulting reaction product had the following physical parameters:
Mass spectrum: m / e (m+) 252, 207, 179, 157, 105, 77, 51
Example 29
In this example, the compound produced in Example 28 was converted to cyclodextrin as follows.
Describe how to covalently bind to a string:
In a 250 ml round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and condenser, add argon
While flushing, 5.0 g (0.019 M) of the composition prepared in Example 29 and 50 ml of none
Water DMF (Aldrich) was charged. To this solution was added 2.5 g (0.019 M) of oxalyl chloride.
While vigorously stirring Lido (Aldrich), slowly add dropwise over 30 minutes.
The reaction flask was cooled in an ice bath. One hour later, the temperature of the reaction system is raised to room temperature.
And then stirred for 1 hour. Use this reaction mixture as is in the following steps.
Was. Dehydrate the reaction mixture by dean & Stark over benzene for 2 hours
5.3 g (0.004 M) of hydroxyethyl-substituted α-cyclode
Kistrin (American Maze Company) was added, and the obtained reaction mixture was
Stir at room temperature with 3 drops of triethylamine added. Four hours later,
The reaction mixture from the above was poured into 500 ml of acetone, and the resulting white precipitate was
The mixture was filtered with a funnel. Dry this white powder for 4 hours with a rotary pump (0.1mmHg)
This gave 8.2 g of the product.
The resulting reaction product had the following physical parameters:
NMR (DMSO-d6) 2.80 [M, CD], 3.6-4.0 [M, CD], 7.9 [C, Aromatas
(aromatus)], 8.2 [M, C aromatus], 8.3 [M, C
Aromatas] ppm
Example 30
In this example, the following wavelength-selective sensitizer, namely, 4- [4'-carboxyphenyl]-
The method for producing 3-buten-2-one will be described.
The wavelength-selective sensitizer is synthesized as summarized below:
The procedure of Example 28 was followed. However, acetone (Fisher, highest grade)
Was added first, followed by the carboxybenzaldehyde. In more detail
Has 32.2 (0.21 M) carboxybenzaldehyde as described in Example 28, and 1
2.2 g (0.21 M) of acetone was added to the sodium hydroxide / ethanol / water mixture
I responded. 37.1 g (91%) of neutral pH of the reaction mixture to which dilute HCl was added
Was obtained as a pale yellow powder. The powder was used in the following examples without further purification.
Was.
The resulting reaction product, 4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one, is
Had the following physical parameters:
Mass spectrum 190 (m+), 175,120
Example 31
In this example, 4- [4′-carboxyphenyl] -3-butene-2- produced in Example 30
Explains how to bind on to cyclodextrin, as summarized below
Do:
The method of Example 29 was repeated. However, 5.0 g of 4- [4'-carboxyphenyl] -3-butane
Ten-2-one was used. More specifically, 5.0 g (0.026M) of 4-g produced in Example 30
[4′-Carboxyphenyl] -3-buten-2-one was converted to 3.3 g (0.026 M) of oxalyl chloride.
The reaction was performed at 0 ° C. with a LMF solution of lido. Next, about 7.1 g (0.005 M) of hydroxy
Til-substituted cyclodextrin was added to the mixture (5: 1 ratio) under the conditions described in Example 30.
Added below and further processed as described in Example 30 to give 10.8 g of a white powder.
NMR analysis of this product showed that 4- [4′-carboxyphenyl] -3-butyene prepared in Example 30 was used.
The aromatic proton of ten-2-one and the glucose prod of the cyclodextrin
T showed both.
Example 32
In this example, as summarized below, the compound prepared in Example 28 was subjected to photoreaction.
Describe how to covalently link the body, Darocur 2959:
In a 500 ml round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and a condenser, 20 g (0.08 M
), 17.8 g (0.08 M) of Darocur 2959 (N.Y.
Geigy), 0.5 g p-toluenesulfonic acid (Aldrich), and 300 ml
Anhydrous benzene (Aldrich) was charged. Connect the Dean-Stark adapter to the
Attach to a flask and heat the reaction mixture to reflux for 8 hours, after which 1.5 ml of water was collected
(Theoretical value: 1.43 ml). The reaction mixture is then cooled and the rotary evaporator
The solvent was removed with a solvent to obtain the product in a yield of 35.4 g. This crude product is treated with 30% acetic acid
Recrystallization from a solution of ethyl in hexane gave 34.2 g (94%) of a white powder. Get
The reaction product obtained had the following physical parameters:
Mass spectrum: 458 (m+), 440, 399, 322, 284
Example 33
4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one produced in Example 30 was used as a colorant
The following experiment was performed to determine whether or not the compound had a stabilizing ability. Test fill
90% carbowax 4600 and 10% 1 part Victoria Pure Blue
Of BO (Aldrich) with 19 parts of 4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one
Made to contain the mixture. Melting the mixture on a hot plate, stirring,
It was then hung on a metal plate (about 60 ° C.) using a # 3 casting bar. Similar
Made from only 1% Victoria Blue BO and 99% Carbowax
Was.
The plates were exposed to a 1200 watt mercury medium pressure lamp for one hour. here,
The lamp was at a distance of about 2 feet from the plate. One hour later, the victim
The rear blue BO plate became essentially colorless, but the Victoria Blue BO and 4-
Plates to which a mixture with [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one has been applied
Showed no change.
Example 34
Colorant of 4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one prepared in Example 30
Further experiments to determine the stabilizing capacity are performed as follows. Used in Example 33
The experiment was repeated. However, no carbowax was used. Instead,
Dissolve the material in acetonitrile, form a film, dry and then
Exposed to the lamp. Again, one hour later, the dye (Victoria Blue BO)
Qualitatively colorless, but containing the 4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one
The resulting mixture did not show a color change.
Example 35
Examples 28, 29, 30 (4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one) and 31
(4- [4'-carboxyphenyl] -3-buten-2-one / cyclodextrin)
Further experiments to determine the colorant stabilizing ability of the compounds obtained were performed as follows.
Was. The experiment used in Example 34 was repeated separately for all four of these compounds.
I returned. More specifically, the five metal plates were placed on the acetonitrile slurry of Example 34.
Using the Lee method, prepared with the following composition:
(1) Victoria Pure Blue BO alone,
(2) Victoria Pure Blue BO + compound prepared in Example 28,
(3) Victoria Pure Blue BO + Compound prepared in Example 30,
(4) Victoria Pure Blue BO + compound prepared in Example 29,
(5) Victoria Pure Blue BO + Compound prepared in Example 31.
In the compositions (2) to (5), the composition was used per 20 parts of the compound produced in the above example.
1 part of Victoria Pure Blue BO. More specifically, 0.1g
TriaPure Blue BO and about 2.0 g of one of the compounds prepared in the above examples were combined with 10
Mix in ml of acetonitrile. The mixture was cast using a # 8 bar and passed through
Air dried in a wind hood. All of these plates were run at 1200 watts of mercury for one hour.
Exposed simultaneously. Half of each plate was exposed to aluminum during exposure to the lamp.
The colorant was covered with a foil to preserve the reference point for the colorant fade. The lamp
After one hour under irradiation, the mixture (1) became colorless, but the mixtures (2) to (5) were all uncolored.
It was kept strange.
Example 36
Another example for determining the colorant stabilizing ability of the compound prepared in Example 29.
The test is performed as follows. Briefly, the compound of Example 29 was prepared using Canon (C
ANON) Take from the color cartridge of BJC-600e bubble jet color printer.
It was used together with the color ink. This ink is stored in the cartridge again.
Then, it was incorporated into an inkjet printer to generate a color test page. Book
The study used the 40th color test page.
More specifically, the four cartridges contain BJI-201 and
Inks (cyan, magenta, black and yellow) are as follows
Prepared.
(1) Cyan
About 3.8 ml of the color ink in the cartridge was removed. This one is 10
With a ml pipette, it had a viscosity of 12 seconds measured using 3 ml. Approximately 0.4 g
The compound prepared in Example 29 was added to the 3.8 ml of the ink and mixed for 15 minutes. Hide
The ink solution prepared was hazy and had a viscosity of 19 seconds for 3 ml.
I was
(2) Magenta
About 4.8 ml of the color ink in the cartridge was taken out. This is about 3ml
Had a viscosity of 12 seconds. About 0.43 g of the compound prepared in Example 29 was added to the 4.8 ml of the compound.
Ink solution added to the ink and mixed for 15 minutes, having a viscosity of 18 seconds per 3 ml
Was manufactured.
(3) Black
About 7.2 ml of the ink in the cartridge was taken out. This is the viscosity about 3ml
Had 8 seconds. About 0.72 g of the compound prepared in Example 29 was added to the 7.2 ml of the ink.
And mix for 15 minutes to give a hazy solution with a viscosity of 15 seconds for 3 ml.
An ink solution was prepared.
(4) Yellow
About 4.0 ml of the color ink in the cartridge was taken out. This is about 3ml
Of 4 seconds. About 0.41 g of the compound prepared in Example 29 was added to the 4.0 ml of the compound.
Add to ink, mix for 15 minutes, have a viscosity of 7 seconds per 3 ml, hazy
A prepared ink solution was produced.
Next, the cartridge is refilled with the corresponding ink solution (1) to (4).
did. Print 40 pages and print the 40th page with a 1200 watt medium pressure mercury lamp for 9 hours.
Irradiation with control sheet. The control sheet is
40th color test page printed using the ink composition in the cartridge
Met.
The results of this experiment are as follows. 3 hours under the 1200 watt lamp irradiation
Later, the control was bleached 40-50% while the compound prepared in Example 29 was
The ink contained was unchanged. After 9 hours, the control is bleached 50-60%
However, the ink containing the compound prepared in Example 29 was bleached only about 10-20%.
It was just. Therefore, the compound prepared in Example 29 is a standard ink jet.
It can stabilize the dyes found in the ink.
Example 37
Another assay for determining the colorant stabilizing ability of the compound prepared in Example 29.
The test is performed as follows. The stability of the ink solution produced in Example 1 is shown below.
Checked as described.
Example 36 ink solutions (1) each containing about 10% of the compound prepared in Example 29.
) To (4) to generate the 48th sheet (test sheet), and then
Sheet before adding the compound prepared in Example 29.
(Obtained from commercial inks) along with a 1200 watt lamp. This
These sheets are monitored at each time of the exposure, and "fading" is assessed against unexposed sheets.
And determined with the naked eye. The results of exposing the sheet to a 1200 watt lamp are shown below.
The results are summarized in Table 13. In Table 13, NC means no change.
Thus, the compound prepared in Example 29 is a dye for visible and ultraviolet radiation.
Functions well as a stabilizer.
Example 38
outside the cavity of the β-cyclodextrin inclusion complex and shared with the cyclodextrin
The β-cyclodextrin molecule inclusion complex with an attached ultraviolet radiation transceiver
Approximately 2.0 g of a colored composition comprising the cyclodextrin as described in the Examples above.
Approximately 80.0 g of deionized water and 5.0 g of
Dissolve in ethylene glycol with continuous stirring at about 50 ° C.
An ink composition is prepared. Cool the resulting colored composition-containing ink to room temperature
did. This ink can be subjected to ultrasonic treatment. Furthermore, this ink formulation
Surfactants can also be added. For example, continuously stirring about 0.2 g of surfactant
While adding. A useful dry noodle activator is Strodex available from GAF.
odex) PK-'30, Pluronic F-68 available from BASF and Maraspa
Karasperse TU available from Marasperse. Change
Alternatively, the ink may be centrifuged or filtered.
Example 39
An ink composition is prepared in the following ratio.
16% of the above coloring composition
Styrene-maleic anhydride copolymer (dispersant) 4%
Styrene-acrylic resin emulsion (resin content: 19%) 25%
Diethylene glycol 5%
Ethanol 5%
45% water
Mix the above components other than diethylene glycol and ethanol and completely separate
To disperse and bind these substances. Then, diethylene glycol and ethanol
And the resulting mixture was stirred and filtered through a 5 μm membrane to remove the ink.
Obtain ink suitable for jet printing.
Example 40
An ink composition is prepared in the following ratio.
8% of the above colored composition
Styrene-maleic anhydride copolymer (dispersant) 2%
Styrene-acrylic resin emulsion (resin content: 19%) 1%
Inositol 10%
2-pyrrolidone 4%
Ethanol 5%
70% water
Mix the above components except 2-pyrrolidone and ethanol, disperse completely,
These substances are combined. Then, diethylene glycol and ethanol were added.
And the resulting mixture was stirred and filtered through a 5 μm membrane, inkjet
Obtain ink suitable for printing.
Example 41
An ink composition is prepared in the following ratio.
8% of the above colored composition
Styrene-maleic anhydride copolymer (dispersant) 1%
Styrene-acrylic resin emulsion (resin content: 19%) 8%
Diethylene glycol 12%
2-propanol 3%
Water 68%
Mix the above components except for ethylene glycol and 2-propanol,
And these substances are combined. Then diethylene glycol and d
Tanol was added and the resulting mixture was stirred and filtered through a 5 μm membrane to remove
Obtain ink suitable for ink jet printing.
Example 42
The inks prepared according to Examples 38-41 were filtered and washed with a Hewlett Packard Death
Incorporated in a thermal inkjet printer (Hewlett Packard DeskJet)
Prints on standard inkjet printer paper.
Having described the invention, those skilled in the art will depart from the spirit and scope of the invention.
Without departing, it is readily apparent that numerous variations and modifications of the above description are possible.
Let's do it.
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