JP2009215234A - Full-color photochromic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトクロミック化合物、及び光可逆性発色組成物に係り、より具体的には、紙上や吸水性ポリマー上でフルカラー印刷可能で、インクとして適用可能な光可逆性発色組成物に関する。 The present invention relates to a photochromic compound and a photoreversible coloring composition, and more specifically to a photoreversible coloring composition that can be applied as an ink and can be printed in full color on paper or a water-absorbing polymer.
紫外光と可視光の可逆な光照射により、2つの構造異性体を可逆的に生成する現象をフォトクロミズムといい、フォトクロミズムを示す化合物をフォトクロミック化合物という。フォトクロミック化合物は、光記録材料、表示材料、光センサー、調光材料等の用途がある。 A phenomenon in which two structural isomers are reversibly generated by reversible irradiation of ultraviolet light and visible light is called photochromism, and a compound exhibiting photochromism is called a photochromic compound. Photochromic compounds have uses such as optical recording materials, display materials, optical sensors, and light control materials.
フォトクロミック化合物の1つであるジアリールエテン誘導体は、上記用途への応用において特に重要な特性である熱安定性、及び繰り返し耐久性に優れており、上記用途への実用化に向けた検討が盛んになされている。たとえば、特許文献1、及び特許文献2には、ジアリールエテン誘導体の光記録媒体への応用について開示されている。 A diarylethene derivative, which is one of the photochromic compounds, is excellent in thermal stability and repeated durability, which are particularly important characteristics in application to the above-mentioned applications, and studies for practical use in the above-mentioned applications are actively made. ing. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose applications of diarylethene derivatives to optical recording media.
ジアリールエテン誘導体は、非特許文献1に開示されているように、可視光と紫外光照射によって可逆に生成する開環構造と閉環構造からなる。ジアリールエテンの開環体は通常無色である。開環体に紫外光を照射すると、ジアリールエテンの閉環体が生成する。ジアリールエテンの閉環体は着色している。着色したジアリールエテンの閉環体に可視光を照射すると、無色のジアリールエテン開環体が生成する。 As disclosed in Non-Patent Document 1, the diarylethene derivative has a ring-opening structure and a ring-closing structure that are reversibly generated by irradiation with visible light and ultraviolet light. The ring opening of diarylethene is usually colorless. When the ring-opened body is irradiated with ultraviolet light, a diarylethene ring-closed body is formed. The ring closure of diarylethene is colored. When a colored diarylethene ring-closed product is irradiated with visible light, a colorless diarylethene ring-opened product is formed.
着色する色は、ジアリールエテンを構成しているアリール部位の種類やアリール環の結合部位によって異なることが知られており、代表例として、1,2−ビス(2−メチルベンゾ[b]チオフェン−3−イル)ペルフルオロシクロペンテンはマゼンタ色、1,2−ビス(2−メチル−5−フェニル−3−チエニル)ペルフルオロシクロペンテンはシアン色、1,2−ビス(3−メチル−2−チエニル)ペルフルオロシクロペンテンはイエロー色をしている。 The color to be colored is known to vary depending on the type of aryl moiety constituting diarylethene and the binding site of the aryl ring. As a representative example, 1,2-bis (2-methylbenzo [b] thiophene-3- Yl) perfluorocyclopentene is magenta, 1,2-bis (2-methyl-5-phenyl-3-thienyl) perfluorocyclopentene is cyan, 1,2-bis (3-methyl-2-thienyl) perfluorocyclopentene is yellow Has a color.
シアン色、マゼンタ色、イエロー色は色の三原色として、インクジェットプリンターをはじめ、コピー機のトナーとして使われている。ジアリールエテン誘導体はフォトクロミック反応性を示すインクとしての用途が考えられているが、実際インクとして適用できる候補となる化合物は少ない。 Cyan, magenta, and yellow are the three primary colors, and are used as toners for copiers, including inkjet printers. Although the diarylethene derivative is considered to be used as an ink exhibiting photochromic reactivity, there are few candidate compounds that can actually be applied as an ink.
色の三原色をジアリールエテン誘導体からなるフォトクロミック色素で作成するためには、色素を溶かす溶媒や紙の上等の媒体上で、それぞれの化合物の発色の波長が、イエロー色の用途には400−500nm、マゼンタ色の用途には500−550nmで、シアン色の用途には600−650nmに光吸収の極大波長を有することが望ましい。また、フォトクロミックインクとして色素として求められる要件として、紫外光線で着色し、一般に使われている蛍光灯の光で消色する、それぞれのシアン、マゼンタ、イエローのインクの色が、開環体の状態で無色である必要がある、インクとして機能するためには、ある溶媒中に溶解する際に、適切な溶解度を有する色素であることが重要である。 In order to create the three primary colors with a photochromic dye composed of a diarylethene derivative, the wavelength of the color of each compound on a medium such as a solvent for dissolving the dye or paper is 400-500 nm for yellow applications. It is desirable to have a maximum wavelength of light absorption at 500-550 nm for magenta applications and 600-650 nm for cyan applications. In addition, as a requirement for pigments as photochromic inks, the colors of cyan, magenta, and yellow inks that are colored with ultraviolet light and decolored with light from commonly used fluorescent lamps are in the state of ring-opened bodies. In order to function as an ink that needs to be colorless, it is important that the dye has an appropriate solubility when dissolved in a certain solvent.
ジアリールエテンを用いたフォトクロミックのインクの例として、特許文献3や特許文献4に示すようにポリマー中や有機溶媒中で適用する開示例と、特許文献5に示すように水溶性インクとして適用する開示例がある。ジアリールエテンの中でも、ベンゾチオフェンやチオフェンを用いた誘導体がいくつか開示されている。フォトクロミック水溶性インクは、特に、紙への浸透力が良いために、特許文献6に示すような蛍光特殊インクのような用途へ適用できると考えられる。 Examples of photochromic ink using diarylethene include disclosure examples applied in a polymer or an organic solvent as shown in Patent Literature 3 and Patent Literature 4, and disclosure examples applied as a water-soluble ink as shown in Patent Literature 5 There is. Among diarylethenes, some derivatives using benzothiophene or thiophene are disclosed. It is considered that the photochromic water-soluble ink can be applied to uses such as a fluorescent special ink as disclosed in Patent Document 6 because it has a particularly good penetrating power to paper.
黒色インクは、紙への印刷に際し特に重要視されているインクの1つである。黒色は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の三原色が適切な色素の量で混じった場合や、それぞれの三原色を補完する色素が適切な割合で含有する際に生じる。視覚で感じることが可能な波長が400−800nmであるが、この際、400−700nmの波長域で一様に光吸収をすると全体として黒色に見える。 Black ink is one of the inks that are regarded as particularly important when printing on paper. Black color is generated when the three primary colors of cyan, magenta, and yellow are mixed in an appropriate amount of dye, or when a dye that complements each of the three primary colors is contained in an appropriate ratio. The wavelength that can be visually perceived is 400 to 800 nm. At this time, when light is uniformly absorbed in the wavelength region of 400 to 700 nm, the whole appears black.
シアン、マゼンタ、イエローの複数の色を有する色素を組み合わせて、濃度を制御することによって、紫外光を照射することにより、黒色を含めた任意の色で表示可能なフルカラーフォトクロミック材料が作成できる。チオフェン、ベンゾチオフェン系の誘導体に関して、マルチカラーフォトクロミズムとして開示されている(特許文献7、及び特許文献8)。 A full-color photochromic material that can be displayed in any color including black can be created by irradiating ultraviolet light by combining dyes having a plurality of colors of cyan, magenta, and yellow and controlling the density. Thiophene and benzothiophene derivatives are disclosed as multicolor photochromism (Patent Document 7 and Patent Document 8).
また、実際のフォトクロミック色素開発は、溶媒への溶解度が高くないために難しい。たとえば、水性のインク用途で用いるためには、ジアリールエテン0.1g程度の色素を水5mlに溶解させることが必要であるが、有機物であるジアリールエテンを用いた、非特許文献2に記載されている分子では、この濃度を達成することは困難である。 In addition, actual photochromic dye development is difficult because the solubility in a solvent is not high. For example, in order to use in water-based ink applications, it is necessary to dissolve about 0.1 g of diarylethene in 5 ml of water, but molecules described in Non-Patent Document 2 using diarylethene which is an organic substance. So it is difficult to achieve this concentration.
上記のフォトクロミックインクの具体的な用途として、紫外光照射により、紙幣、クレジットカード、郵便の配送、文書、衣服の繊維等に適用するインクの用途に適用することが可能である。つまり、目に見えないインクが付着した媒体に紫外線を照射すると、色素塗布箇所に色が表れ、次に蛍光灯のような光によって無色化する用途に適用することが可能であると考えられる。 As a specific use of the above-mentioned photochromic ink, it can be applied to the use of ink applied to banknotes, credit cards, postal delivery, documents, clothes fibers, etc. by ultraviolet light irradiation. That is, it is considered that when a medium with invisible ink attached is irradiated with ultraviolet rays, a color appears at a dye application site, and then it can be applied to an application in which it is colorless by light such as a fluorescent lamp.
情報記録材料や表示材料へ適用可能なフォトクロミック化合物を提供する。 Provided are photochromic compounds applicable to information recording materials and display materials.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、これまで知られていなかったジアリールエテン構造を有する化合物がフォトクロミック反応性を示し、上記の諸物性を有することを見出した。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it has been found that a compound having a diarylethene structure, which has not been known so far, exhibits photochromic reactivity and has the above-mentioned various physical properties.
かくして、本第一発明に従えば、一般式(I)もしくはその閉環体(I)’、または一般式(II)もしくはその閉環体(II)’、または一般式(III)もしくはその閉環体(III)’で表されることを特徴とするフォトクロミック化合物が提供される。 Thus, according to the first invention, the general formula (I) or the ring-closed product (I) ′ thereof, or the general formula (II) or the ring-closed product (II) ′ thereof, or the general formula (III) or the ring-closed product thereof ( III) ′ is provided. A photochromic compound is provided.
一般式(I)’もしくはその閉環体(I)’、または一般式(II)もしくは(II)’、または一般式(III)もしくは(III)’のそれぞれにおいて、R1、R2はそれぞれ独立して炭素数1−4のアルキル基を示す。
In the general formula (I) ′ or the closed ring (I) ′ thereof, the general formula (II) or (II) ′, or the general formula (III) or (III) ′, R 1 and R 2 are each independently An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
第一発明に記載の光可逆性発色組成物は、混合するフォトクロミック色素の濃度を調整することによって、発色時の色を制御可能であり、用途に応じて所望の色を発色する組成物を得ることができる。(I)は、開環体の状態では無色であるが、この(I)状態に紫外線を照射すると、イエロー色を示す閉環体色素(I)’が生成する。可視光を照射すると、もとの無色の開環体(I)の状態へと変化する。同様に、無色の開環体(II)状態に紫外線を照射すると、マゼンタ色を示す閉環体色素(II)’が生成する。可視光を照射すると、もとの無色の(II)の状態へと変化する。また、無色の開環体(III)状態に紫外線を照射すると、シアン色を示す閉環体色素(III)’が生成する。可視光を照射すると、もとの無色の(III)の状態へと変化する。 The photoreversible coloring composition described in the first invention is capable of controlling the color at the time of coloring by adjusting the concentration of the photochromic dye to be mixed, and obtains a composition that develops a desired color according to the application. be able to. (I) is colorless in the ring-opened state, but when this (I) state is irradiated with ultraviolet rays, a ring-closed dye (I) ′ showing a yellow color is generated. When irradiated with visible light, it changes to the original colorless ring-opened (I) state. Similarly, when a colorless ring-opened (II) state is irradiated with ultraviolet rays, a ring-closed dye (II) ′ having a magenta color is generated. When irradiated with visible light, it changes to the original colorless (II) state. Further, when the colorless ring-opened (III) state is irradiated with ultraviolet rays, a ring-closed dye (III) ′ exhibiting a cyan color is generated. When irradiated with visible light, it changes to the original colorless (III) state.
なお、「ジアリールエテン誘導体」、または「フォトクロミック化合物」という用語は、特に断らない限り、開環体、閉環体、および開環体と閉環体の混合物の総称として用いる。 The term “diarylethene derivative” or “photochromic compound” is used as a general term for a ring-opened product, a ring-closed product, and a mixture of a ring-opened product and a ring-closed product unless otherwise specified.
第二発明は溶液中における色素の色変化に関する発明である。第二発明に関わる光可逆性組成物とは、水とは溶媒として水100%を用い、第一発明に示すいずれかのフォトクロミック化合物の色素を水に溶解した溶液を示す。また、有機溶媒を含む系とは、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール類、アセトン等の有機溶媒を、1つもしくは複数の有機溶媒を混合し、混合した有機溶媒の重量比が30%以下となるように水に溶かした溶媒を用いた系を示す。この水と有機物混合溶媒を用い、作成した混合溶媒中において第一発明にかかわるフォトクロミック化合物の色素を溶解した溶液を示す。水溶液中、もしくは、30%以下の有機溶媒を溶かしたフォトクロミック化合物を含む水主体の溶液中において、紫外光を照射することによって光可逆性組成物がそれぞれの固有の色を発色し、可視光を照射することによって、光可逆性組成物が消色する。 The second invention relates to a color change of the dye in the solution. The photoreversible composition according to the second invention refers to a solution in which water is 100% water as a solvent and the dye of any photochromic compound shown in the first invention is dissolved in water. In addition, the system containing an organic solvent is an alcohol such as ethanol, 1-propanol, or 2-propanol, an organic solvent such as acetone, or one or a plurality of organic solvents, and the weight ratio of the mixed organic solvents is A system using a solvent dissolved in water so as to be 30% or less is shown. The solution which dissolved the pigment | dye of the photochromic compound which concerns on 1st invention in the prepared mixed solvent using this water and organic substance mixed solvent is shown. In an aqueous solution or in a water-based solution containing a photochromic compound in which 30% or less of an organic solvent is dissolved, the photoreversible composition develops a unique color by irradiating ultraviolet light and emits visible light. Irradiation erases the photoreversible composition.
第三発明は吸水性媒体上における色素の色変化に関する発明である。第三発明に関わる光可逆性組成物とは、紙、衣服の生地に使われているセルロース主体の繊維、または吸水性ポリマー等の水を吸収する素材の上で、第一発明に示すいずれかの化合物を塗布した場合に生じ、素材の上でのフォトクロミック反応を示す。つまり、素材の上から紫外光を照射することによって、光可逆性組成物がそれぞれの色を発色し、素材の上から可視光を照射することによって、光可逆性組成物が消色する。 The third invention relates to a color change of the pigment on the water-absorbing medium. The photoreversible composition according to the third invention is any one of those shown in the first invention on a material that absorbs water, such as paper, a cellulose-based fiber used in clothes, or a water-absorbing polymer. This occurs when the compound is applied, and shows a photochromic reaction on the material. That is, by irradiating the material with ultraviolet light, the photoreversible composition develops each color, and when the material is irradiated with visible light, the photoreversible composition is decolored.
第四発明は、第一発明と第二発明と第三発明を利用したフォトクロミック黒色物質に関する発明である。第四発明に関わる光可逆性組成物とは、第一発明に示す化合物を含み、第二発明記載の溶液中に分散している場合や、第三発明に記載の化合物が紙等の吸水性媒体上に含まれる場合に、紫外光照射によって黒色に発色することを特徴とする光可逆性組成物である。 The fourth invention relates to a photochromic black material utilizing the first invention, the second invention and the third invention. The photoreversible composition according to the fourth invention includes the compound shown in the first invention and is dispersed in the solution described in the second invention, or the compound described in the third invention is water-absorbing such as paper. When it is contained on a medium, it is a photoreversible composition characterized by being colored black by irradiation with ultraviolet light.
第五発明は、第四発明を利用した媒体上における所望の色の作成方法を示す。この発明に示す媒体とは、第四発明に示す吸水性の媒体に、第一発明記載のフォトクロミック化合物をすべて塗っておき、紫外光を照射し、適切な波長の可視光を一定量照射して所望の色を再生する媒体を示す。 The fifth invention shows a method of creating a desired color on a medium using the fourth invention. The medium shown in the present invention is that the water-absorbing medium shown in the fourth invention is coated with all the photochromic compounds described in the first invention, irradiated with ultraviolet light, and irradiated with a certain amount of visible light of an appropriate wavelength. A medium for reproducing a desired color is shown.
以下に、フォトクロミック反応性を示す化合物を作成する方法と、フルカラー表示方法と用途展開について明示する。 In the following, a method for preparing a compound exhibiting photochromic reactivity, a full color display method and application development will be clarified.
本発明を具現化した実施の形態について説明する。化合物(I)、(II)、(III)はそれぞれ任意の置換基R(メチル、エチル、プロピル、ブチルの置換基)を導入した場合の開環体を表し、具体的な化合物に関する事項は(1)、(2)、(3)の様に表す。同様にして、化合物(I)’、(II)’、(III)’はそれぞれ任意の置換基R(メチル、エチル、プロピル、ブチルの置換基)を導入した場合の閉環体を表し、具体的な化合物に関する事項は(1)’、(2)’、(3)’の様に表す。実施例記載の化合物も同様に表記する。 An embodiment embodying the present invention will be described. Compounds (I), (II), and (III) each represent a ring-opened product when an arbitrary substituent R (a substituent of methyl, ethyl, propyl, or butyl) is introduced. It is expressed as 1), (2), (3). Similarly, compounds (I) ′, (II) ′, and (III) ′ each represent a ring-closed product when an arbitrary substituent R (a substituent of methyl, ethyl, propyl, or butyl) is introduced. Items relating to such compounds are represented as (1) ′, (2) ′, (3) ′. The compounds described in the examples are also expressed in the same manner.
本発明に関わるイエロー発色をするフォトクロミック化合物は、一般式(I)及び(I)’のいずれかで表されるジアリールエテン誘導体である。 The photochromic compound that produces yellow color according to the present invention is a diarylethene derivative represented by any one of the general formulas (I) and (I) ′.
R1、R2は、それぞれ独立して炭素数1−4のアルキル基を表わす。 R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
化1に示す、一般式(I)で表される無色の開環体構造から、一般式(I)’で表されるイエロー色を呈する閉環体構造への反応は、熱的に禁制の反応であり、紫外光の照射により(I)’が生成する。また、可視光照射により、無色の(I)が生成する。
The reaction from the colorless ring-opened structure represented by the general formula (I) shown in Chemical Formula 1 to the ring-closed structure represented by the general formula (I) ′ is a thermally forbidden reaction. And (I) ′ is generated by irradiation with ultraviolet light. Moreover, colorless (I) produces | generates by visible light irradiation.
一般式(I)で表されるフォトクロミック化合物は、たとえば、下記スキームに従い合成することができる。 The photochromic compound represented by the general formula (I) can be synthesized, for example, according to the following scheme.
化2に示す、有機溶媒中で紫外光照射によってイエロー色に発色するジアリールエテンを原料とし、この化合物をスルホン化したのち、塩化ナトリウム水溶液を加えてスルホン酸ナトリウム塩とすることによって(I)が得られる。 (I) is obtained by using diarylethene, which is colored yellow by irradiation with ultraviolet light in an organic solvent, as a raw material, sulfonating this compound, and adding sodium chloride aqueous solution to form sodium sulfonate salt. It is done.
本発明に関わるマゼンタ発色をするフォトクロミック化合物は、一般式(II)及び(II)’のいずれかで表されるジアリールエテン誘導体である。 The photochromic compound that produces magenta color according to the present invention is a diarylethene derivative represented by any one of the general formulas (II) and (II) ′.
R1、R2は、それぞれ独立して炭素数1−4のアルキル基を表わす。 R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
化1に示す一般式(II)で表される無色の開環体構造から、一般式(II)’で表されるマゼンタ色を呈する閉環体構造への反応は、熱的に禁制の反応であり、紫外光の照射により(II)’が生成する。また、可視光照射により、無色の(II)が生成する。 The reaction from the colorless ring-opened structure represented by the general formula (II) shown in Chemical Formula 1 to the ring-closed structure having the magenta color represented by the general formula (II) ′ is a thermally forbidden reaction. Yes, (II) ′ is generated by irradiation with ultraviolet light. Moreover, colorless (II) is produced | generated by irradiation with visible light.
一般式(II)で表されるフォトクロミック化合物は、たとえば、下記スキームに従い合成することができる。 The photochromic compound represented by the general formula (II) can be synthesized, for example, according to the following scheme.
化3に示す、有機溶媒中で紫外光照射によってマゼンタに発色するジアリールエテンを原料とし、この化合物をスルホン化したのち、塩化ナトリウム水溶液を加えてスルホン酸ナトリウム塩とすることによって(II)が得られる。 (II) is obtained by using diarylethene, which is colored magenta when irradiated with ultraviolet light in an organic solvent as shown in Chemical Formula 3, and sulfonating this compound, and then adding sodium chloride aqueous solution to form sodium sulfonate. .
化1に示す、本発明に関わるシアン色のフォトクロミック化合物は、下記の一般式(III)及び(III)’のいずれかで表されるジアリールエテン誘導体である。 The cyan photochromic compound related to the present invention shown in Chemical Formula 1 is a diarylethene derivative represented by any one of the following general formulas (III) and (III) ′.
R1、R2は、それぞれ独立して炭素数1−4のアルキル基を表わす。 R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
一般式(III)で表される無色の開環体構造から、一般式(III)’で表されるシアン色を呈する閉環体構造への反応は、熱的に禁制の反応であり、紫外光の照射により(III)’が生成する。また、可視光照射により、無色の(III)が生成する。 The reaction from the colorless ring-opened structure represented by the general formula (III) to the cyan ring-closed structure represented by the general formula (III) ′ is a thermally forbidden reaction, and ultraviolet light Irradiation produces (III) ′. Moreover, colorless (III) is produced | generated by visible light irradiation.
一般式(III)で表されるフォトクロミック化合物は、たとえば、下記スキームに従い合成することができる。 The photochromic compound represented by the general formula (III) can be synthesized, for example, according to the following scheme.
化4に示す、有機溶媒中で紫外光照射によってシアン色に発色するジアリールエテンを原料とし、この化合物をスルホン化したのち、塩化ナトリウム水溶液を加えてスルホン酸ナトリウム塩とすることによって(III)が得られる。 (III) is obtained by using diarylethene, which is colored cyan by irradiation with ultraviolet light in an organic solvent, as a raw material, sulfonating this compound, and then adding sodium chloride aqueous solution to form a sodium sulfonate salt. It is done.
これら、無色の(I)、(II)、(III)の合成した色素に紫外光を照射することによって、着色した閉環体が生成した。本発明でもっとも好ましい例は(1)及び(1)’、(2)及び(2)’、(3)及び(3)’で表される。以下、もっとも好ましい化合物の組み合わせについて説明する。 By irradiating these colorless pigments (I), (II), and (III) synthesized with ultraviolet light, colored ring closures were formed. Most preferred examples of the present invention are represented by (1) and (1) ', (2) and (2)', (3) and (3) '. Hereinafter, the most preferable combination of compounds will be described.
イエロー色の代表である(1)及び(1)’は、水中で455nmの吸収極大波長を有する。アルキル置換基はメチル置換基であるが、これは、吸収極大波長をできるだけ、450nm付近の黄色の波長域を短波長シフトさせる効果がある。純水への溶解性にも優れ、(1)0.3gを5mlの水に溶かすことが可能である。インクの用途としては色素の濃度が高いほうが望ましいが、色素を溶かす補助溶媒として、水中にエタノール等の有機溶媒を10%加えることは効果的である。有機溶媒が多すぎると塩が析出し、色素の溶解性が悪くなる。以下、「イエロー色素」の用語は、特に断らない限り、開環体(1)、閉環体(1)’、開環体(1)と閉環体(1)’の混合物の総称として用いる。 The yellow color representatives (1) and (1) 'have an absorption maximum wavelength of 455 nm in water. The alkyl substituent is a methyl substituent, and this has an effect of shifting the maximum wavelength of absorption as short as possible to the yellow wavelength region near 450 nm. It has excellent solubility in pure water, and (1) 0.3 g can be dissolved in 5 ml of water. As the use of the ink, it is desirable that the concentration of the dye is high, but it is effective to add 10% of an organic solvent such as ethanol in water as an auxiliary solvent for dissolving the dye. When there are too many organic solvents, a salt will precipitate and the solubility of a pigment | dye will worsen. Hereinafter, unless otherwise specified, the term “yellow dye” is used as a general term for the ring-opened compound (1), the ring-closed compound (1) ′, and the mixture of the ring-opened compound (1) and the ring-closed compound (1) ′.
マゼンタ色の代表である(2)及び(2)’は、水中で523nmの吸収極大波長を有する。アルキル置換基はプロピル置換基であるが、これは、吸収極大波長をできるだけ、500−550nmの適切な波長域にシフトさせる意味がある。純水への溶解性にも優れ、(2)0.12gを5mlの水に溶かすことが可能である。以前合成された水溶性ジアリールエテンを用いた系では、0.01gを同じ5ml水に溶かすことが難しいということが明らかになっている。この材料に関してもインクの用途としては色素の濃度が高いほうが望ましいが、色素を溶かす補助溶媒として、水中にエタノール等の有機溶媒を10%加えることは効果的である。有機溶媒が多すぎると塩が析出し、色素の溶解性が悪くなる。以下、「マゼンタ色素」の用語は、特に断らない限り、開環体(2)、閉環体(2)’、開環体(2)と閉環体(2)’の混合物の総称として用いる。 The magenta color representatives (2) and (2) 'have an absorption maximum wavelength of 523 nm in water. The alkyl substituent is a propyl substituent, which means that the absorption maximum wavelength is shifted as much as possible to the appropriate wavelength range of 500-550 nm. It has excellent solubility in pure water, and (2) 0.12 g can be dissolved in 5 ml of water. In systems using previously synthesized water-soluble diarylethene, it has been found that it is difficult to dissolve 0.01 g in the same 5 ml water. With respect to this material, it is desirable that the concentration of the dye is high for the use of the ink. However, it is effective to add 10% of an organic solvent such as ethanol to the water as an auxiliary solvent for dissolving the dye. When there are too many organic solvents, a salt will precipitate and the solubility of a pigment | dye will worsen. Hereinafter, the term “magenta dye” is used as a general term for a ring-opened product (2), a closed product (2) ′, and a mixture of a ring-opened product (2) and a closed product (2) ′ unless otherwise specified.
シアン色の代表である(3)及び(3)’は、水中で625nmの吸収極大波長を有する。アルキル置換基はエチル置換基であるが、これは、吸収極大波長を600−650nmの波長域にシフトさせる効果がある。純水への溶解性にも優れ、(3)0.20gを5mlの水に溶かすことが可能である。インクの用途としては色素の濃度が高いほうが望ましいが、色素を溶かす補助溶媒として、水中にエタノール等の有機溶媒を10%加えることは効果的である。有機溶媒が多すぎると塩が析出し、色素の溶解性が悪くなる。以下、「シアン色素」の用語は、特に断らない限り、開環体(3)、閉環体(3)’、開環体(3)と閉環体(3)’の混合物の総称として用いる。 Cyan representatives (3) and (3) 'have an absorption maximum wavelength of 625 nm in water. The alkyl substituent is an ethyl substituent, which has the effect of shifting the absorption maximum wavelength to the wavelength range of 600-650 nm. It has excellent solubility in pure water, and (3) 0.20 g can be dissolved in 5 ml of water. As the use of the ink, it is desirable that the concentration of the dye is high, but it is effective to add 10% of an organic solvent such as ethanol in water as an auxiliary solvent for dissolving the dye. When there are too many organic solvents, a salt will precipitate and the solubility of a pigment | dye will worsen. Hereinafter, the term “cyan dye” is used as a general term for a ring-opened product (3), a closed product (3) ′, and a mixture of a ring-opened product (3) and a closed product (3) ′ unless otherwise specified.
イエロー色素(1)、マゼンタ色素(2)、シアン色素(3)は、水溶液中でフォトクロミック反応をする。それぞれ色素を個別に溶かした水溶液中では無色であり、それぞれの水溶液に紫外光を照射するとそれぞれ、イエロー色素(1)’、マゼンタ色素(2)’、シアン色素(3)’が含まれることによって着色する。水中に含まれるすべての(1)、(2)、(3)が紫外光照射によって、(1)’、(2)’、(3)’と変化するわけではなく、それぞれの開環体の色素の50%−90%程度が、それぞれの閉環体の色素へと反応により変化する。 The yellow dye (1), magenta dye (2), and cyan dye (3) undergo a photochromic reaction in an aqueous solution. Each solution is colorless in an aqueous solution in which the dye is individually dissolved. When each aqueous solution is irradiated with ultraviolet light, yellow dye (1) ′, magenta dye (2) ′, and cyan dye (3) ′ are contained, respectively. Color. Not all (1), (2), (3) contained in water change to (1) ′, (2) ′, (3) ′ by ultraviolet light irradiation. About 50% -90% of the dye changes to the respective ring-closed dye by reaction.
イエロー色素(1)、マゼンタ色素(2)、シアン色素(3)のそれぞれについて、10−2M程度を水に溶かした濃厚溶液を用いると、インクジェットプリンター用のインクとして適用することが可能である。インクにすることによって、コピー用紙等の紙媒体や、紙に類似した成分を有するセルロース主体の繊維や、インクジェットプリンター用OHPシートに印刷することが可能である。以下、コピー用紙に印刷した場合について説明する。 For each of the yellow dye (1), magenta dye (2), and cyan dye (3), a concentrated solution in which about 10 −2 M is dissolved in water can be used as an ink for an ink jet printer. . By using ink, it is possible to print on a paper medium such as copy paper, a cellulose-based fiber having components similar to paper, and an OHP sheet for an inkjet printer. Hereinafter, a case where printing is performed on a copy sheet will be described.
インクジェットプリンターを用いると、印刷データを変えることによって、今までサンプル調整が難しかった均一な印刷や、色の混合が可能になり、カラー印刷や白黒の印刷が原理的に可能である。そこで、実際に写真や紙幣の印刷を行った。はじめの開環体の状態では無色であるが、254nmの紫外光照射の状態では着色した。しばらく蛍光灯のもとで光を照射すると、発色した色が消失した。 When an ink jet printer is used, by changing print data, uniform printing and color mixing that have been difficult until now are possible, and color printing and monochrome printing are possible in principle. Therefore, photos and banknotes were actually printed. It was colorless in the initial ring-opened state, but colored in the state of 254 nm ultraviolet light irradiation. When light was irradiated under a fluorescent lamp for a while, the developed color disappeared.
シアン色素(3)’、マゼンタ色素(2)’、イエロー色素(1)’を混合した状態は黒色であるが、この黒色に、適切な波長の光400−550nmの光を一定時間照射すると、シアンの色だけ残った。つまり、フォトクロミック色素を用いたフルカラー電子ペーパーとして応用可能である。 The mixed state of the cyan dye (3) ′, the magenta dye (2) ′, and the yellow dye (1) ′ is black. When this black is irradiated with light having an appropriate wavelength of 400 to 550 nm, Only the cyan color remained. That is, it can be applied as a full-color electronic paper using a photochromic dye.
すなわち、3つの色に変化するフォトクロミック反応を組み合わせるによって、イエロー色、シアン色、マゼンタ色の固有の色から、紫外光照射によって発色し、インクの濃度によって任意に色が変化するフルカラー材料の開発が可能である。また、イエロー色、シアン色、マゼンタ色3つの色を一定の割合で混ぜると、紫外光照射により黒色を作成できるフォトクロミック材料となる。表示可能な媒体は、合成した色素が水溶性であることから、紙をはじめ、衣服等に使われているセルロース主体の繊維、吸水性ポリマー、木材等、いろいろな水を吸収する媒体上で、任意の色を作成できる。 In other words, by combining photochromic reactions that change into three colors, the development of full-color materials that develop from ultraviolet, cyan, and magenta unique colors by ultraviolet light irradiation, and the color changes arbitrarily depending on the ink density. Is possible. In addition, when three colors of yellow, cyan, and magenta are mixed at a certain ratio, a photochromic material that can create black by irradiation with ultraviolet light is obtained. The media that can be displayed are water-soluble, so the paper mainly contains cellulose-based fibers used in clothes, water-absorbing polymers, wood, and other media that absorb various waters. Any color can be created.
固有の3つの色素を組み合わせることによって、これらの色素を吸水性の媒体上で発色させることにより、フルカラー表示可能な表示材料や、窓の色を任意に変える調光材料、紫外線センサーへの用途展開が考えられる。 By combining these three unique dyes and developing these dyes on a water-absorbing medium, they can be used in display materials that can display full color, light-modulating materials that change the color of windows, and UV sensors. Can be considered.
以下に、本発明の特徴を更に明らかにすると共に、本発明の作用、効果を確認するために行った実施例を示す。本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。本実施例では、イエロー色素、シアン色素、マゼンタ色素、及び黒色フォトクロミック色素の作成の方法、水中でのフォトクロミック反応性、市販インクジェットプリンターにインクとして詰めて、紙の上に塗布した場合のフォトクロミック反応性に関し検討を行った結果を示す。 In the following, the features of the present invention will be further clarified, and examples carried out to confirm the operation and effects of the present invention will be shown. The present invention is not limited by these examples. In this example, yellow dye, cyan dye, magenta dye, and black photochromic dye preparation method, photochromic reactivity in water, photochromic reactivity when applied to paper after being packed as ink in a commercial inkjet printer The result of the examination about is shown.
実施例1:イエロー色フォトクロミック色素(1)の合成
室温で1−(2−メチルベンゾフラン−3−イル)−2−(3−メチルベンゾチオフェン−2−イル)ペルフルオロシクロペンテン1gをクロロホルム4mlに溶解し、クロロスルホン酸0.4ml加え、1時間攪拌した。攪拌した溶液に2M水酸化ナトリウム水溶液(60ml)を加え、攪拌し、引き続き、飽和塩化ナトリウム水溶液を加えた。生じた沈殿を吸引ロートで吸引し、目的の化合物(1)を得た。
1H NMR(CD3OD, 400MHz):δ1.92(s, 1.5H),1.97(s, 1.5H),2.17(s, 1.5H),2.20(s, 1.5H),7.45−8.36(m,6H)。
MS(M+) 712。
Example 1: Synthesis of yellow color photochromic dye (1) 1 g of 1- (2-methylbenzofuran-3-yl) -2- (3-methylbenzothiophen-2-yl) perfluorocyclopentene was dissolved in 4 ml of chloroform at room temperature. Then, 0.4 ml of chlorosulfonic acid was added and stirred for 1 hour. To the stirred solution was added 2M aqueous sodium hydroxide solution (60 ml) and stirred, followed by addition of saturated aqueous sodium chloride solution. The resulting precipitate was sucked with a suction funnel to obtain the target compound (1).
1 H NMR (CD 3 OD, 400 MHz): δ 1.92 (s, 1.5H), 1.97 (s, 1.5H), 2.17 (s, 1.5H), 2.20 (s, 1.5H), 7.45-8.36 (m, 6H).
MS (M <+> ) 712.
マゼンタ色フォトクロミック色素(2)の合成
室温で1−(2−プロピルベンゾフラン−3−イル)−2−(2−ブロピルベンゾチオフェン−3−イル)ペルフルオロシクロペンテン1gをクロロホルム4mlに溶解し、クロロスルホン酸0.4ml加え、1時間攪拌した。攪拌した溶液に2M水酸化ナトリウム水溶液(60ml)を加え、攪拌し、引き続き、飽和塩化ナトリウム水溶液を加えた。生じた沈殿を吸引ロートで吸引し、目的の化合物(2)を得た。
1H NMR(CD3OD, 400MHz):δ 0.49−0.54(m,3H),0.69−0.73(m,3H),1.20−1.60(m,4H),2.18−2.69(m,4H),7.48−7.89(m,5H),8.17−8.31(m, 1H)。
MS(M+)656。
Synthesis of magenta photochromic dye (2) 1 g of 1- (2-propylbenzofuran-3-yl) -2- (2-propylbenzothiophen-3-yl) perfluorocyclopentene was dissolved in 4 ml of chloroform at room temperature, and chlorosulfone 0.4 ml of acid was added and stirred for 1 hour. To the stirred solution was added 2M aqueous sodium hydroxide solution (60 ml) and stirred, followed by addition of saturated aqueous sodium chloride solution. The resulting precipitate was sucked with a suction funnel to obtain the target compound (2).
1 H NMR (CD 3 OD, 400 MHz): δ 0.49-0.54 (m, 3H), 0.69-0.73 (m, 3H), 1.20-1.60 (m, 4H) 2.18-2.69 (m, 4H), 7.48-7.89 (m, 5H), 8.17-8.31 (m, 1H).
MS (M <+> ) 656.
シアン色フォトクロミック色素(3)の合成
室温で1、2−ビス(2−エチル−5−フェニル−3−チエニル)ペルフルオロシクロペンテン1gをクロロホルム4mlに溶解し、クロロスルホン酸0.4ml加え、1時間攪拌した。攪拌した溶液に2M水酸化ナトリウム水溶液(60ml)を加え、攪拌し、引き続き、飽和塩化ナトリウム水溶液を加えた。生じた沈殿を吸引ロートで吸引し、目的の化合物(3)を得た。
1H NMR(CD3OD、400MHz):δ 0.97(t,J=7.6Hz,5.4H),1.28(t,J=7.6Hz,0.6H),2.42(q,J=7.6Hz,3.6H),4.04(q,J=7.6Hz,0.4H),7.45(s,2H),7.68(dd, J=8.4Hz,J=1.6Hz,4H),7.86(dd, J=8.4Hz,J=1.6Hz,4H)。
MS(M+) 752。
Synthesis of cyan photochromic dye (3) At room temperature, 1 g of 1,2-bis (2-ethyl-5-phenyl-3-thienyl) perfluorocyclopentene was dissolved in 4 ml of chloroform, 0.4 ml of chlorosulfonic acid was added, and the mixture was stirred for 1 hour. did. To the stirred solution was added 2M aqueous sodium hydroxide solution (60 ml) and stirred, followed by addition of saturated aqueous sodium chloride solution. The resulting precipitate was sucked with a suction funnel to obtain the target compound (3).
1 H NMR (CD 3 OD, 400 MHz): δ 0.97 (t, J = 7.6 Hz, 5.4H), 1.28 (t, J = 7.6 Hz, 0.6H), 2.42 ( q, J = 7.6 Hz, 3.6H), 4.04 (q, J = 7.6 Hz, 0.4H), 7.45 (s, 2H), 7.68 (dd, J = 8.4 Hz) , J = 1.6 Hz, 4H), 7.86 (dd, J = 8.4 Hz, J = 1.6 Hz, 4H).
MS (M <+> ) 752.
実施例2:水中、水混合溶媒中におけるイエロー色、マゼンタ色、シアン色の色素のフォトクロミック反応性の検討
イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各フォトクロミック色素は、図1に示すようにフォトクロミック反応性を示す。
Example 2: Examination of photochromic reactivity of yellow, magenta and cyan dyes in water and water mixed solvent Each of the yellow, magenta and cyan photochromic dyes has photochromic reactivity as shown in FIG. Indicates.
イエロー色素(1)の原料である1−(2−メチルベンゾフラン−3−イル)−2−(3−メチルベンゾチオフェン−2−イル)ペルフルオロシクロペンテンはヘキサン溶液中で445nmに吸収極大波長を有する。スルホン化した化合物開環体(1)は、262nmに吸収極大波長(吸収極大波長におけるモル吸光係数14000M−1cm−1)を有する。この状態に313nmの紫外光を1分間照射すると光定常状態となるが、このとき生成する閉環体(1)’は水中で455nmに吸収極大波長を有する。水中でのフォトクロミック反応の様子を図2に示す。440nm以上の光を1分照射すると、もとの(1)に戻る。水90%にエタノール10%加えた溶液で、同様に紫外光を照射すると、454nmに吸収極大波長を有する生成する。 1- (2-Methylbenzofuran-3-yl) -2- (3-methylbenzothiophen-2-yl) perfluorocyclopentene, which is a raw material for the yellow dye (1), has an absorption maximum wavelength at 445 nm in a hexane solution. The sulfonated compound ring-opened product (1) has an absorption maximum wavelength at 262 nm (a molar extinction coefficient of 14,000 M −1 cm −1 at the absorption maximum wavelength). When this state is irradiated with ultraviolet light of 313 nm for 1 minute, a light steady state is obtained, and the closed ring (1) ′ produced at this time has an absorption maximum wavelength at 455 nm in water. The state of the photochromic reaction in water is shown in FIG. When light of 440 nm or more is irradiated for 1 minute, it returns to the original (1). When a solution obtained by adding 10% ethanol to 90% water is irradiated with ultraviolet light in the same manner, it has a maximum absorption wavelength at 454 nm.
マゼンタ色素(2)の原料である1−(2−プロピルベンゾフラン−3−イル)−2−(2−ブロピルベンゾチオフェン−3−イル)ペルフルオロシクロペンテンはヘキサン溶液中で508nmに吸収極大波長を有する。スルホン化した化合物開環体(2)は、265nmに吸収極大波長(吸収極大波長におけるモル吸光係数19000M−1cm−1)を有する。この状態に313nmの紫外光を1分間照射すると光定常状態となるが、このとき生成する閉環体(2)’は水中で523nmに吸収極大波長を有する。水中でのフォトクロミック反応の様子を図3に示す。440nm以上の光を1分照射すると、もとの(2)に戻る。水90%にエタノール10%加えた溶液で、同様に紫外光を照射すると、521nmに吸収極大波長を有する生成する。 1- (2-Propylbenzofuran-3-yl) -2- (2-propylbenzothiophen-3-yl) perfluorocyclopentene, which is a raw material for the magenta dye (2), has an absorption maximum wavelength at 508 nm in a hexane solution. . The sulfonated compound ring-opened product (2) has an absorption maximum wavelength at 265 nm (a molar extinction coefficient at the absorption maximum wavelength of 19000 M −1 cm −1 ). When this state is irradiated with ultraviolet light of 313 nm for 1 minute, a steady state of light is obtained. The closed ring (2) ′ produced at this time has an absorption maximum wavelength at 523 nm in water. The state of the photochromic reaction in water is shown in FIG. When light of 440 nm or more is irradiated for 1 minute, the process returns to (2). When a solution obtained by adding 10% ethanol to 90% water is irradiated with ultraviolet light in the same manner, it has a maximum absorption wavelength at 521 nm.
シアン色素(3)の原料である1、2−ビス(2−エチル−5−フェニル−3−チエニル)ペルフルオロシクロペンテンはヘキサン溶液中で600nmに吸収極大波長を有する。スルホン化した化合物開環体(3)は、308nmに吸収極大波長(吸収極大波長におけるモル吸光係数22000M−1cm−1)を有する。この状態に313nmの紫外光を1分間照射すると光定常状態となるが、このとき生成する閉環体(3)’は水中で625nmに吸収極大波長を有する。水中でのフォトクロミック反応の様子を図4に示す。440nm以上の光を10分照射すると、もとの(3)に戻る。水90%にエタノール10%加えた溶液で、同様に紫外光を照射すると、623nmに吸収極大波長を有する生成する。 1,2-bis (2-ethyl-5-phenyl-3-thienyl) perfluorocyclopentene, which is a raw material of the cyan dye (3), has an absorption maximum wavelength at 600 nm in a hexane solution. The sulfonated compound ring-opened product (3) has an absorption maximum wavelength at 308 nm (a molar extinction coefficient at the absorption maximum wavelength of 22000 M −1 cm −1 ). When this state is irradiated with 313 nm ultraviolet light for 1 minute, a steady state of light is obtained. The closed ring (3) ′ produced at this time has an absorption maximum wavelength at 625 nm in water. The state of the photochromic reaction in water is shown in FIG. When light of 440 nm or more is irradiated for 10 minutes, the process returns to the original (3). When a solution obtained by adding 10% ethanol to 90% water is irradiated with ultraviolet light in the same manner, it has a maximum absorption wavelength at 623 nm.
実施例3:水中における黒色フォトクロミック反応の検討
イエロー色素(1)、マゼンタ色素(2)、シアン色素(3)を重量比で約1:1:0.8に混ぜ、その混合物を水に溶かすと、無色の開環体の(1)と(2)と(3)の混合溶液ができる。この状態で、紫外光を照射すると、水中で黒色に変化する。黒色に変化した状態に、440nmの光を照射すると、無色へ変化する。
Example 3: Examination of black photochromic reaction in water Yellow dye (1), magenta dye (2) and cyan dye (3) were mixed at a weight ratio of about 1: 1: 0.8, and the mixture was dissolved in water. A mixed solution of colorless ring-opened product (1), (2) and (3) is obtained. In this state, when irradiated with ultraviolet light, it turns black in water. When light of 440 nm is irradiated in a state of changing to black, it changes to colorless.
実際に、黒色フォトクロミック色素の吸収スペクトルを測定した結果を図5に示す。この溶液は、3種のフォトクロミック色素に対して水100%を溶媒として用い、イエロー色素(1)、マゼンタ色素(2)、シアン色素(3)を、モル濃度比で、イエロー(1)4×10−5M、マゼンタ(2)4×10−5M、シアン3.5×10−5Mをそれぞれ1:1:1の容量比で混ぜ、測定したときの結果を示す。開環体の状態では、無色で、313nmの光を照射すると黒色に変化する。黒色に変化した状態に、440nmの光を照射すると、無色へ変化する。 The results of actually measuring the absorption spectrum of the black photochromic dye are shown in FIG. This solution uses 100% water as a solvent for three types of photochromic dyes, and yellow dye (1), magenta dye (2), and cyan dye (3) in a molar concentration ratio of yellow (1) 4 × 10-5 M, magenta (2) 4 × 10 −5 M, and cyan 3.5 × 10 −5 M are mixed at a volume ratio of 1: 1: 1, respectively, and the results are shown. In the ring-opened state, it is colorless and turns black when irradiated with 313 nm light. When light of 440 nm is irradiated in a state of changing to black, it changes to colorless.
実施例4:紙媒体への塗布方法の検討。インクジェットプリンターを用いた印字を行った。
この実験を試みるため、エプソン社製MJ−810Cを用いて測定を試みた。インクタンクとして、黒色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各タンクを備えてある。インクヘッドとインクタンクをきれいに洗浄した後、フォトクロミックインクに詰め替え、サンプル画像の印刷を試みた。
Example 4: Examination of application method to paper medium. Printing using an inkjet printer was performed.
In order to attempt this experiment, measurement was attempted using MJ-810C manufactured by Epson Corporation. As ink tanks, black, cyan, magenta, and yellow tanks are provided. The ink head and the ink tank were cleaned thoroughly, then refilled with photochromic ink, and an attempt was made to print a sample image.
カラーインクは、イエローインクはイエロー(1)を0.3g、5mlの水に溶解し、マゼンタインクはマゼンタ(2)を0.1g、5mlの水に溶解し、シアンインクはシアン(3)を0.08g、5mlの水に溶解した。このインクをインクタンクに充填し、コピー紙上に印刷を試みた。 The color ink is yellow (1) dissolved in 0.3 g and 5 ml of water, the magenta ink is dissolved in 0.1 g and 5 ml of water, and the cyan ink is cyan (3). Dissolved in 0.08 g, 5 ml water. This ink was filled in an ink tank, and printing on copy paper was attempted.
カラーインクでコピー紙上に千円札の見本を印刷した。印字直後の開環体の状態は無色であったが、ブラックライトの光(254nm)照射によって着色した。実際、千円札の見本の印刷において実際に見える色は、3色のそれぞれの混合比によって異なる。赤、オレンジ、黄色、緑、青、藍、黒、そのほか多くの色が混合している様子が確認された。蛍光灯の下で、1週間放置すると無色に変化した。 A sample of a thousand yen bill was printed on copy paper with color ink. The state of the ring-opened body immediately after printing was colorless, but it was colored by irradiation with black light (254 nm). Actually, the color actually seen in the printing of a sample of a thousand yen bill differs depending on the mixing ratio of each of the three colors. It was confirmed that red, orange, yellow, green, blue, indigo, black, and many other colors were mixed. When left for 1 week under fluorescent light, it turned colorless.
次にコピー紙の上のイエロー色素、マゼンタ色素、シアン色素に関して、それぞれのフォトクロミック反応の様子について検討した。上記のコピー紙に印刷するために作成した、それぞれのイエロー色素、マゼンタ色素、シアン色素のインクを空のマジックに詰め替えてそれぞれの色素が重ならないように紙に塗布し、ハンドランプ(254nm)の光を照射し、オーシャンオプティクスのS2000の装置を用いて紙に吸着された色素の反射率を測定した。図6にイエロー色素の反射率(D)のスペクトル、図7にマゼンタ色素の反射率(D)のスペクトル、図8にシアン色素が着色したときの反射率(D)のスペクトルを示す。この反射率Dは、D=−log((Isample−Idark)/(Ireference−Idark))で定義される値である。Isampleは着色サンプルの反射光強度、Ireferenceは無色サンプルの反射光強度、Idarkは検出装置の暗所下における信号強度をそれぞれ示す。その結果、イエロー色素の反射率は、460nm、マゼンタ色素の反射率は545nm、シアン色素の反射率は590−650nm付近に極大波長が現れた。蛍光灯の光を1週間照射するともとの紙の状態の反射率のスペクトル、つまり、測定波長領域で反射率(D)が0へと戻った。この結果、紙の上でも水と同様のフォトクロミック反応が起こっていることが証明された。 Next, for the yellow dye, magenta dye, and cyan dye on the copy paper, the state of each photochromic reaction was examined. The yellow dye, magenta dye, and cyan dye ink prepared for printing on the above copy paper are refilled with empty magic and applied to the paper so that the respective dyes do not overlap, and the hand lamp (254 nm) Light was irradiated, and the reflectance of the dye adsorbed on the paper was measured using an Ocean Optics S2000 apparatus. FIG. 6 shows the reflectance (D) spectrum of the yellow dye, FIG. 7 shows the reflectance (D) spectrum of the magenta dye, and FIG. 8 shows the reflectance (D) spectrum when the cyan dye is colored. The reflectance D is a value defined by D = −log ((Isample−Idark) / (Ireference−Idark)). “Isample” indicates the reflected light intensity of the colored sample, “Ireference” indicates the reflected light intensity of the colorless sample, and “Idark” indicates the signal intensity in the dark place of the detection apparatus. As a result, the reflectance of the yellow pigment was 460 nm, the reflectance of the magenta pigment was 545 nm, and the reflectance of the cyan pigment was 590-650 nm. When the light from the fluorescent lamp was irradiated for one week, the reflectance spectrum in the original paper state, that is, the reflectance (D) returned to 0 in the measurement wavelength region. As a result, it was proved that a photochromic reaction similar to that of water occurred on paper.
次に黒色インクの作製を試みた。黒色インクは、イエロー色素(1)31mg、シアン色素(2)30mg、マゼンタ色素23mgを混合した色素を水5mlに溶解することにより作製した。作製した黒色インクをインクタンクに詰め替え、黒色インクのみの設定でコピー紙上に楽譜を印刷した。印字直後のコピー紙上のインクは無色であったが、ブラックライトの光(254nm)照射によって図9に示すようにインクを付着させた部分が黒色に変化した。蛍光灯の下で、1週間放置すると無色に変化した。 Next, production of black ink was tried. The black ink was prepared by dissolving a dye mixed with 31 mg of yellow dye (1), 30 mg of cyan dye (2) and 23 mg of magenta dye in 5 ml of water. The produced black ink was refilled into an ink tank, and a score was printed on a copy paper with only black ink set. The ink on the copy paper immediately after printing was colorless, but the portion to which the ink was attached changed to black as shown in FIG. 9 by irradiation with black light (254 nm). When left for 1 week under fluorescent light, it turned colorless.
実施例5:印字後の可視光照射による色変化に関する検討
コピー紙上にインクで印刷すると、開環体の状態では無色を示すが、紫外光を照射した状態では黒色になった。この状態を、蛍光灯の下で6時間放置すると青色に変色した。このことを応用すると、紙などの媒体上で、媒体上で紫外光を照射し黒色状態に変化させたのち、イエロー色、マゼンタ色成分を消す光を照射する。ことによって、青色を再現できる。
Example 5: Study on color change by irradiation with visible light after printing When printing on copy paper with ink, the ring-opened state was colorless, but it was black when irradiated with ultraviolet light. This state changed to blue when left under fluorescent light for 6 hours. When this is applied, on a medium such as paper, ultraviolet light is irradiated on the medium to change it to a black state, and then light for erasing the yellow and magenta color components is irradiated. The blue color can be reproduced.
同様に、媒体上で紫外光を照射し黒色状態に変化させたのち、イエロー色成分を消す光(440nmの波長の光光)を照射する。このことによって、紫色を再現した。また、媒体上で紫外光を照射し黒色状態に変化させたのち、シアン色成分を消す光(630nmの以上波長の光)を照射する。このことによってオレンジ色を再現した。つまり、紫外光によって黒変した後、適切な波長の光を照射することによって、所望の色に変化させることが可能である。 Similarly, after irradiating ultraviolet light on the medium to change it to a black state, light (light light having a wavelength of 440 nm) for erasing the yellow color component is irradiated. This reproduced the purple color. Further, after irradiating ultraviolet light on the medium to change it to a black state, light (light having a wavelength of 630 nm or more) for erasing the cyan component is irradiated. This reproduced the orange color. That is, after blackening by ultraviolet light, it is possible to change to a desired color by irradiating light of an appropriate wavelength.
以上の記述から明らかなように、本発明のフォトクロミック化合物は、水や水有機溶媒の混合溶媒に可溶であり、溶媒に分散したフォトクロミック色素が、紙をはじめとする吸水性の媒体にフォトクロミックインクとして固着する性質を有する。固着したフォトクロミック色素は、紫外光照射によって、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色に着色し、可視光照射によってもとの無色の状態へと戻る。3つの色が着色すると、紫外光照射により黒色に変化する材料の作成も可能である。固体媒体に付着した状態で、紙、セルロース主体の繊維、吸水性ポリマーなどに塗布し、紫外光照射によって着色させたり、可視光によって発色の制御をさせたりできる表示材料としての用途や、紫外光を検知することが可能な紫外線センサーとしての好適な材料である。 As is clear from the above description, the photochromic compound of the present invention is soluble in a mixed solvent of water or a water organic solvent, and the photochromic dye dispersed in the solvent is applied to a photochromic ink on a water-absorbing medium such as paper. It has the property of sticking. The fixed photochromic dyes are colored yellow, magenta, and cyan, respectively, when irradiated with ultraviolet light, and return to the original colorless state when irradiated with visible light. When the three colors are colored, it is possible to create a material that changes to black by irradiation with ultraviolet light. Used as a display material that can be applied to paper, cellulose-based fibers, water-absorbing polymers, etc. while attached to a solid medium, and can be colored by irradiation with ultraviolet light or controlled in color by visible light. It is a suitable material as an ultraviolet sensor capable of detecting the above.
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- 2008-03-11 JP JP2008060988A patent/JP2009215234A/en active Pending
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