KR100944211B1 - Perfluorinated multi-acrylates with cyclic siloxane and method of preparing the same and the photo-curable components containing them - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 이의 제조방법과 이를 함유하는 광중합 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물로 광투명성이 우수하고, 복굴절율이 낮으며 열안정성이 우수한 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 이의 제조방법과 이를 함유하는 광중합 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound and a method for producing the same, and a photopolymerization composition containing the same. Specifically, the siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound represented by the following formula (1) has excellent light transparency and a birefringence ratio. The present invention relates to a siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound having a low and excellent thermal stability, a method for preparing the same, and a photopolymerization composition containing the same.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, Rf는 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다.In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is an alkyl group of (C1-C3), R f is -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- , or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p, q are integers from 1 to 12 , r, v are integers of 1-30.
실록산, 과불소화, 다가 아크릴, 자외선, 광조사, 광중합, 광경화, 필름 Siloxane, perfluorinated, polyacrylic, ultraviolet, light irradiation, photopolymerization, photocuring, film
Description
본 발명은 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 이의 제조방법과 이를 함유하는 광중합 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 광투명성이 우수하고, 복굴절율이 낮으며 열안정성이 우수한 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 이의 제조방법과 이를 함유하는 광중합 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound and a method for producing the same, and a photopolymerization composition containing the same, and specifically, a siloxane-containing perfluorinated polyvalent acrylic compound having excellent light transparency, low birefringence, and excellent thermal stability; It relates to a preparation method thereof and a photopolymer composition containing the same.
광도파로용 고분자 소재는 차세대 종합 정보 통신망의 구현에 절대적으로 필요한 파장분할다중화시스템 관련 광소자뿐 아니라 광 상호 연결소자, 광분할기, 광결합기, 열광학 스위치, 가변 감쇄기 등에 응용되는 핵심 소재이다. 광도파로 소자용 고분자 재료는 사용 파장대역인 1.3~1.55 ㅅm 파장대에서 광 투명성이 우수해야하고, 복굴절율이 낮아야 하며 높은 열적 및 환경 안정성, 코팅성 등의 특성이 요구된다. 유기고분자 소재는 무기재료 및 반도체재료에 비하여 분자구조 제어에 의하여 용이하게 재료의 특성을 조절하여 합성할 수 있고 가공성이 우수하며 저렴한 가격으로 대량생산이 가능하고 응답속도가 빠르고 열-광 특성이 우수하다. 그러나 열적 불안정성과 광진행손실이 크기 때문에 광도파로 소자로의 응용에 제한을 받고 있으며 특히 광 진행 손실을 크게 낮출 필요가 있다. 고분자 소재는 일반적으로 적외선 영역에서 분자 구조 내의 진동에 의한 고유의 흡수 영역을 가지고 있다. 특히, C-H (혹은 O-H, N-H) 결합에 의한 근적외선 영역의 진동 흡수 손실은 2차 및 3차의 조화 배진동에 기인하는 것으로써 1.3~1.55 ㅅm 파장대에서의 고분자 소재의 광 손실의 주된 원인이다. 이러한 광손실 문제는 C-H 결합을 불소 (C-F)로 치환하여 환산질량을 증가시킴으로써 조화 배진동을 장파장으로 이동시키고 결과적으로 광통신 파장 영역에서의 광 흡수를 최소화함에 의하여 해결할 수 있다. 또한 이와 같이 플루오로기를 도입하면 광 손실이 낮아질 뿐 아니라 필름의 소수성이 증가하여 수분 침투성이 낮아지며 내화학 안정성이 높아지고 내마모성이 향상되는 장점을 부여할 수 있다.The optical material for optical waveguide is a core material applied to optical interconnection devices, optical splitters, optical couplers, thermo-optic switches, and variable attenuators, as well as optical devices related to wavelength division multiplexing systems, which are absolutely necessary for the implementation of next-generation integrated information networks. The polymer material for optical waveguide device should have excellent optical transparency in the wavelength band of 1.3 ~ 1.55 sm, low birefringence, high thermal and environmental stability, and coating property. Compared to inorganic materials and semiconductor materials, organic polymer materials can be easily synthesized by controlling the characteristics of materials by controlling the molecular structure, and have excellent processability, mass production at low cost, fast response speed, and excellent thermal-light characteristics. Do. However, due to the large thermal instability and the optical propagation loss, the application to the optical waveguide device is limited. In particular, the optical propagation loss needs to be greatly reduced. Polymeric materials generally have an inherent absorption region due to vibration in the molecular structure in the infrared region. In particular, the vibration absorption loss in the near-infrared region by C-H (or O-H, N-H) coupling is due to the second and third harmonic oscillations, which is the main cause of light loss of the polymer material in the 1.3 to 1.55 m wavelength range. This problem of optical loss can be solved by substituting C-H bonds with fluorine (C-F) to increase the converted mass, thereby shifting harmonic back vibrations to longer wavelengths and consequently minimizing light absorption in the optical communication wavelength range. In addition, the introduction of the fluoro group not only lowers the light loss but also increases the hydrophobicity of the film, thereby lowering the moisture permeability, increasing the chemical resistance and improving the wear resistance.
기존의 광소자용 고분자소재의 연구 방향은 내열성을 부여하기 위하여 높은 Tg를 가지도록 분자구조를 설계하는 것을 기본 지침으로 삼았다. 이를 기반으로 Tg가 매우 높고 열안정성이 우수한, 불소기가 치환된 폴리이미드 소재가 일본 NTT(Nippon Telegraph and Telephone Corporation) 등에 의하여 개발되었다.(T. Matsuura, et.al. Macromoleculaes , 26, 419 (1993).; S. Ando, et.al. Macromoleculaes, 25, 5858 (1992)) Dow Chemical에서는 Tg가 400 ℃이상으로 매우 높아 열안정성이 우수하며 0.25 dB/cm이하의 광손실을 나타내는 폴리아릴렌에테르 화합물을 개발하였다. 이 고분자는 가열에 의하여 perfluorocyclobutane을 형성 하는 방식인 열경화형 구조를 지니고 있다. (K. Petermann, et.al., Electron. Lett., 33, 518 (1997)) 한국전자통신연구원(ETRI)은 고분자 주쇄 양 말단에 아세틸렌이 치환되어 열경화가 가능한 불소기가 치환된 폴리아릴렌에테르를 개발하였다. 이 소재는 광 진행 손실이 0.5 dB/cm이하이며 복굴절율이 0.003정도를 나타내었다. (H.J. Lee, et.al., J. Polym. Sci., Poly. Chem., 37, 2355 (1999)) Gemfire사의 연구결과(H.S. Lackritz, et.al., US 6 236 774)에 의하면 상기와 같이 높은 Tg를 가지는 고분자 소재를 열광학스위치 등의 광소자에 사용하면, 장기 사용 견뢰도에 영향을 미친다고 알려져 있다. 즉 100 ℃ 정도 범위의 온도 구간에서 수 밀리초 동안 가열과 냉각을 수 없이 반복하면 (즉 소자를 구동하면) 고분자 필름에 열 응력이 쌍이게 되며, 장기적으로 이러한 열 응력이 축적됨에 의하여 열 이력 (thermal hysteresis) 거동을 보이고 초기 성능보다 저하된 소자 성능을 나타낸 된다는 것이다. 따라서 축적된 열 응력을 해소해 주기 위해 고분자 필름의 Tg가 소자 구동온도보다 낮도록 분자 설계를 하고, 수치안정성을 위해서 그물망 구조를 지니도록 가교형 구조 설계를 하는 것이 바람직한 방향으로 제안되고 있다. 즉, 광가교 등으로 네트워크 구조를 형성하여 형태안정성을 유지하고 상온보다 낮은 Tg를 가져 상온에서 분자구조들의 국소적인 자유운동이 가능하도록 분자 설계를 하는 것이다. 과불소화폴리알킬에테르 구조는 폴리알킬에테르구조에서 불소가 치환된 형태이다. Corning 사는 트리아진화합물 등에 과불소화폴리알킬에테르 구조가 연결된 다가 아크릴화합물을 개발하였으며, 상기 화합물들의 광경화 필름의 Tg는 상온보다 훨씬 낮은 값을 나타내었다. (L.W. Shacklette, et.al., Adv. Func. Mater., 13, 453 (2003)) 한편 폴리실록산계 고분자는 유연성이 좋고 유리전이온도가 낮으며 광통신파장대에서의 광손실이 낮으므로 광소재로 응용가능성이 높다. 일본의 NTT는 이중수소가 치환된 폴리실록산 소재의 개발을 보고하기도 하였다. (T. Matsuura, et.al., Electron. Lett., 29, 269 (1993)) The research direction of the existing polymer materials for optical devices is to design the molecular structure to have a high Tg to give heat resistance as a basic guideline. Based on this, a fluorine-substituted polyimide material having a very high Tg and excellent thermal stability was developed by Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT), Japan (T. Matsuura, et. Al. Macromoleculaes , 26, 419 (1993). S. Ando, et.al. Macromoleculaes, 25, 5858 (1992)) Polyarylene ether in Dow Chemical has a high Tg of more than 400 ° C and excellent thermal stability and light loss of 0.25 dB / cm or less. The compound was developed. This polymer has a thermosetting structure, a method of forming perfluorocyclobutane by heating. (K. Petermann, et.al., Electron. Lett., 33, 518 (1997)) The Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) is a polyarylene-substituted fluorine-substituted polyarylene by replacing acetylene at both ends of the polymer backbone. Developed ether. This material has a light propagation loss of less than 0.5 dB / cm and a birefringence of about 0.003. (HJ Lee, et . Al. , J. Polym. Sci., Poly. Chem., 37, 2355 (1999)) According to Gemfire's findings (HS Lackritz, et. Al., US 6 236 774). When the polymer material having a high Tg is used in optical devices such as thermo-optic switches, it is known that it affects the long-term use fastness. In other words, repeated heating and cooling for a few milliseconds in the temperature range of about 100 ℃ (ie driving the device) is a pair of thermal stress in the polymer film, and in the long term, the heat history ( thermal hysteresis) behavior and degraded device performance over initial performance. Therefore, in order to solve the accumulated thermal stress, it is proposed in a preferred direction to design a molecular structure so that the Tg of the polymer film is lower than the device driving temperature, and to design a crosslinked structure to have a mesh structure for numerical stability. That is, the molecular structure is designed to form a network structure by optical crosslinking, to maintain morphological stability and to have a Tg lower than room temperature so that local free movement of molecular structures is possible at room temperature. The perfluorinated polyalkyl ether structure is a fluorine-substituted form in the polyalkyl ether structure. Corning has developed a polyhydric acrylic compound in which a perfluorinated polyalkyl ether structure is connected to a triazine compound and the like, and the Tg of the photocurable films of the compounds showed much lower values than room temperature. (LW Shacklette, et.al., Adv. Func. Mater., 13, 453 (2003)) On the other hand, polysiloxane-based polymers have high flexibility, low glass transition temperature, and low optical loss in optical communication wavelength bands. Most likely. Japan's NTT has also reported the development of a disiloxane-substituted polysiloxane material. (T. Matsuura, et.al., Electron. Lett., 29, 269 (1993))
기존에는 높은 Tg를 가지도록 설계하기 위해서 일반적으로 폴리이미드, 폴리아릴렌에테르 등의 방향족 구조를 함유하도록 설계하는 것이 일반적이다. 광소자로의 응용을 위해서는 복굴절율을 10-4 이하로 낮추는 것이 필요하지만, 폴리이미드의 경우처럼 대부분의 방향족 고분자의 경우 편광의존성이 높아 복굴절율이 10- 3이상의 값을 나타내는 것이 일반적이다. Conventionally, in order to design to have a high Tg, it is generally designed to contain aromatic structures such as polyimide and polyarylene ether. It is common to represent three or more values to the application of the optical device as a birefringence index 10 is required to lower to -4 or less, most of the polarization dependence increases birefringence for the aromatic polymer 10, as in the case of polyimide.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 방향족 구조 대신 실록산 구조에 지방족 과불소화 구조를 함유하도록 분자설계를 하여 광투명성이 우수하고, 복굴절율이 낮으며 열안정성이 우수한 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 이의 제조방법과 이를 함유하는 광중합 조성물을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is a molecular design so as to contain an aliphatic perfluorinated structure in the siloxane structure instead of an aromatic structure, excellent light transparency, low birefringence and excellent thermal stability siloxane-containing perfluorinated polyvalent It is to provide an acrylic compound, a method for producing the same, and a photopolymerization composition containing the same.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 말단에 아크릴기가 도입된 다가 아크릴계 구조를 도입하여 신속한 경화를 통해 수치안정성 및 내열, 내화학성이 향상된 광경화 필름을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a photocurable film having improved numerical stability, heat resistance, and chemical resistance through rapid curing by introducing a polyvalent acrylic structure having an acryl group introduced at the terminal.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, Rf는 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v- CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다.In
또한, 본 발명은 하기의 화학식 2의 실록산 함유 과불소화 알킬 알콜 화합물과 화학식 3의 아크릴로일 클로라이드를 아민 염기하에서 반응시켜 제조되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound prepared by reacting a siloxane-containing perfluorinated alkyl alcohol compound of
[화학식 2][Formula 2]
상기 식에서, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며,Wherein R 2 is an alkyl group of (C1-C3),
Rf는 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다.R f is -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- , or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers of 1 to 12, and r and v are integers of 1 to 30.
[화학식 3][Formula 3]
상기 식에서 R1은 수소원자 또는 메틸기이다.In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group.
또한, 본 발명은 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 10~99중량%;In addition, the present invention is 10 to 99% by weight of siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound;
과불소화 1가 또는 2가 아크릴 화합물계 1~90중량%로 이루어진 과불소화 아크릴 화합물; 및 상기 과불소화 아크릴계 화합물 총함량 100중량부에 대하여 0.01~5중량부의 광개시재가 포함되는 광중합 조성물을 제공한다.Perfluorinated mono- or divalent acrylic compound-based perfluorinated acrylic compound; And 0.01 to 5 parts by weight of the photoinitiator based on 100 parts by weight of the total perfluorinated acrylic compound.
또한, 본 발명은 광중합 조성물에 자외선을 조사하여 제조된 필름을 제공한다.In addition, the present invention provides a film prepared by irradiating ultraviolet to the photopolymer composition.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are intended to aid the understanding of the invention. Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use by unscrupulous infringers.
본 발명의 하기 화학식 1로 표시되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물은 광통신파장대에서 광투명성이 우수하고 편광의존성이 낮으며 소자의 신뢰성을 향상시키기 위하여 실록산 구조에 과불소화 지방족 사슬이 연결되어 있고 말단에 광경화에 의하여 가교구조의 형성이 가능하도록 아크릴기가 결합된 신규 화합물 및 이를 함유하는 광중합 조성물을 개발하고자 하였다.The siloxane-containing perfluorinated polyhydric acryl-based compound represented by the following
따라서, 광투명성 향상을 위하여 수소가 불소로 치환된 구조를 지니고 있으며, 편광의존성을 낮추기 위하여 방향족 대신 지방족 사슬 구조를 채택하였으며, 낮은 Tg를 가지도록 실록산 화합물에 과불소화폴리에테르 구조가 연결된 구조를 지니고 있으며, 수치안정성 및 내열, 내화학성의 확보를 위하여 광조사에 의하여 그물망 구조를 형성할 수 있도록 말단에 아크릴기가 도입된 다가 아크릴계 구조가 도입될 수 있다.Therefore, it has a structure in which hydrogen is substituted with fluorine to improve light transparency, an aliphatic chain structure is used instead of aromatics to reduce polarization dependence, and a perfluorinated polyether structure is connected to the siloxane compound to have a low Tg. In order to secure numerical stability, heat resistance, and chemical resistance, a polyvalent acrylic structure in which an acryl group is introduced at an end may be introduced to form a network structure by light irradiation.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, 상기 R2는 메틸기임이 더욱 바람직하다.In
상기 Rf는 상업적으로 얻을 수 있는 과불소화 알킬 디올로부터 얻어지는 것으로써, 예를 들면 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다. The R f is obtained from a commercially available perfluorinated alkyl diol, for example, -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- Or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers from 1 to 12, and r and v are from 1 to 30 Is an integer.
상기 화학식 1로 표시되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴 화합물은 광중합 가능한 단량체로서 광에 의해 신속하게 중합되어 광투명성이 우수한 고분자 박막을 얻을 수 있어 자외선을 이용한 광소자용 박막 제조 등에 매우 유리하다. 특히, 상기 화학식 1의 화합물은 C-H 흡수 등에 의한 광손실을 최소화할 수 있도록 불소기로 치환되어 광진행 손실을 최소화할 수 있다. 또한 화학식 1로 표시되는 화합물은 방향족 화합물 대신 지방족 화합물만 함유함에 의하여 편광의존성이 낮으며 실록산 화합물과 불소치환 알킬옥시드 구조를 함유하여 낮은 Tg를 지녀 소자 구동시에 발생하는 잔존 열응력의 제거에 용이하여 소자의 장기신뢰성을 향상시킬 수 있다. The siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound represented by
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물은 하기의 반응식 1에 나타낸 합성과정을 수행하여 제조한다.The siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound represented by
하기의 반응식 1에 나타낸 바와 같이 화학식 6의 불소화 디올 화합물과 화학식 7의 알릴브로마이드를 수산화나트륨 혹은 수산화칼륨 등과 같은 염기 하에서 반응시켜 한 쪽 히드록시기를 알릴기로 치환한다.As shown in
[반응식 1]
Rf는 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다.R f is -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- , or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers of 1 to 12, and r and v are integers of 1 to 30.
상기 화학식 6의 불소화 디올 화합물은 옥타플루오로헥산디올 등의 불소화 디올 뿐 아니라, 하기의 화학식 8의 일반식을 가지는 솔베이솔렉시스에서 제공되는 플루오로링크(Fluorolink)계 화합물, 도데카플루오로옥탄디올, 플루오로화 트리에틸렌글리콜, 플루오로화 테트라에틸렌글리콜, 테트라플루오로에틸렌옥사이드-디플루오로메틸렌옥사이드 공중합체의 디올 화합물 등에서 선택될 수 있다.The fluorinated diol compound of Chemical Formula 6 is not only a fluorinated diol such as octafluorohexanediol, but also a fluorolink compound provided by Solvay Solexis having the general formula of Formula 8 below, dodecafluorooctane Diols, fluorinated triethylene glycol, fluorinated tetraethylene glycol, diol compounds of tetrafluoroethylene oxide-difluoromethylene oxide copolymers, and the like.
[화학식 8][Formula 8]
HO-CH2CF2O(-CF2F2O)n-(CF2O)m-CF2CH2-OHHO-CH 2 CF 2 O (-CF 2 F 2 O) n- (CF 2 O) m -CF 2 CH 2 -OH
상기 식에서 m,n은 1~30의 정수이다.In the formula, m, n is an integer of 1 to 30.
상기 반응식 1에서 얻은 화학식 5의 알릴 알코올을 화학식 4의 테트라알킬 시클로테트라실록산, 바람직하게는 테트라메틸 시클로테트라실록산과 백금 촉매 하에서 반응시켜, 실록산 중심구조에 4개의 과불소화 알킬 알콜이 결합된 화합물을 얻는다. 이렇게 얻은 화합물에 아크릴로일 클로라이드를 아민 염기하에서 반응시켜 최종적으로 하기의 반응식 2에 나타낸 바와 같이 화학식 1의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴 화합물이 제조될 수 있다.The allyl alcohol of Chemical Formula 5 obtained in
[반응식 2]
상기 식에서, 상기 식에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, 상세하게는 메틸기임이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 Rf는 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q 는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다.In the above formula, in which R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is an alkyl group of (C1-C3), more preferably a methyl group. In addition, R f is -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- , or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r -(CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers of 1 to 12, and r and v are integers of 1 to 30.
본 발명의 광중합 조성물은 상기 화학식 1에서 선택되는 1종 이상의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물에 점도 조절 및 광중합 속도 조절과 경화 필름의 기계적, 굴절율, 광학 특성 제어를 위하여 1종 이상의 과불소화 1가 혹은 2가 아크릴 화합물, 그리고 광개시제를 포함하여 구성된다. 과불소화 1가 혹은 2가 아크릴 화합물은 시판되는 화합물 혹은 공지의 사실로 알려져 있는 화합물들 중에서 선택될 수 있으며 대표적인 예를 들면 하기 화학식 9 내지 15 또는 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. The photopolymerization composition of the present invention is one or more perfluorinated monofluoride monovalent or one or more siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound selected from the formula (1) for controlling the viscosity, photopolymerization rate and mechanical, refractive index, optical properties of the cured film It comprises a bivalent acrylic compound and a photoinitiator. The perfluorinated monovalent or divalent acrylic compound may be selected from among commercially available compounds or known compounds, and representative examples thereof may be selected from the following Chemical Formulas 9 to 15 or mixtures thereof.
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
[화학식 11][Formula 11]
[화학식 12][Formula 12]
[화학식 13][Formula 13]
[화학식 14][Formula 14]
[화학식 15][Formula 15]
본 발명의 광중합 조성물은 과불소화 아크릴계 화합물과 광개시제가 포함될 수 있는데, 상기 과불소화 아크릴 화합물은 화학식 1의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 10~99중량%, 바람직하게는 30~90중량% 및 과불소화 1가 또는 2가 아크릴계 화합물 1~90중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%로 이루어질 수 있다.The photopolymerization composition of the present invention may include a perfluorinated acrylic compound and a photoinitiator, wherein the perfluorinated acrylic compound is 10 to 99% by weight, preferably 30 to 90% by weight, and perfluorinated siloxane-containing perfluorinated polyvalent acrylic compound of
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, 상기 R2는 메틸기임이 더욱 바람직하다.In
상기 Rf는 상업적으로 얻을 수 있는 과불소화 알킬 디올로부터 얻어지는 것으로써, 예를 들면 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다. The R f is obtained from a commercially available perfluorinated alkyl diol, for example, -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- Or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers from 1 to 12, and r and v are from 1 to 30 Is an integer.
또한, 상기 광개시제는 Irgacure369 등의 시바가이기사의 자외선 광개시제, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 등의 벤조일 라디칼 생성 개시제 등의 광개시제가 사용될 수 있는데, 상기 화학식 1의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물과 과불소화 1가 또는 2가 아크릴계 화합물로 이루어진 과불소화 아크릴계 화합물 총함량 100중량부에 대하여 0.01~5중량부의 광개시재가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1~3중량부로 투입하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는 데 좋다.The photoinitiator may be a photoinitiator such as an ultraviolet photoinitiator of Shivagaigi Co., Ltd., such as Irgacure369, and a benzoyl radical generating initiator such as 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, and the siloxane-containing perfluorinated polyhydride of
상기 화학식 1의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물이 10중량%미만이면, 후술할 필름으로 제조 시 투명성이나 열안정성이 낮아질 우려가 있으며, 99중량%를 초과하면, 초과된 양만큼의 상승효과가 나타나지 않고 원료의 낭비가 초래 된다. 또한, 상기 광개시제가 0.01중량부 미만이면, 자외선 조사 시에도 광경화가 되지 않을 우려가 있으며, 5중량부를 초과하면 투명성이 오히려 저하될 우려가 있다.When the siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound of
본 발명의 화학식 1의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물, 화학식 9 내지 15 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 과불소화 1가 혹은 2가 아크릴계 화합물 및 광개시제를 함유하는 광중합 조성물은 그 자체로서 스핀코팅의 방법 등으로 제조한 박막을 자외선 조사하여 광 투명성이 우수한 필름을 제조할 수 있으며 혹은 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(Propyleneglycol monomethyl ether acetate), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 또는 사이클로펜타논(cyclopentanone) 등의 용매에 광중합 조성물 100중량부에 대하여 1~40 중량부로 녹여 제조한 용액을 스핀코팅하고 자외선 조사하여 광 투명성이 우수한 필름을 제조할 수 있다.The photopolymerizable composition containing the perfluorinated monovalent or divalent acrylic compound selected from the siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound of the formula (1), the formulas (9) to (15) or a mixture thereof, and a photoinitiator is itself a method of spin coating. UV light can be used to produce a film having excellent light transparency, or a solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, or cyclopentanone. The solution prepared by dissolving 1 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the photopolymerization composition may be spin-coated and irradiated with UV light to prepare a film having excellent light transparency.
[화학식 1] [Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1은 수소원자 또는 메틸기이고, R2는 (C1-C3)의 알킬기이며, 상기 R2는 메틸기임이 더욱 바람직하다.In
상기 Rf는 상업적으로 얻을 수 있는 과불소화 알킬 디올로부터 얻어지는 것 으로써, 예를 들면 -CH2-(CF2)p-CH2-, -CH2-(CF2OCF2)q-CH2-, 또는 -CH2CFO-(CF2CF2O)r-(CF2O)v-CF2CH2-이고, 이 때 p, q는 1~12의 정수이고, r,v는 1~30의 정수이다. The R f is obtained from a commercially available perfluorinated alkyl diol, for example, -CH 2- (CF 2 ) p -CH 2- , -CH 2- (CF 2 OCF 2 ) q -CH 2- Or -CH 2 CFO- (CF 2 CF 2 O) r- (CF 2 O) v -CF 2 CH 2- , where p and q are integers from 1 to 12, and r and v are from 1 to 30 Is an integer.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 광중합 조성물은 자외선 등의 광을 조사함에 의하여 신속히 경화되어 광통신 파장 대역에서의 광투명성이 우수하고, 복굴절율이 낮은 고분자 광경화 필름을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, the siloxane-containing perfluorinated polyhydric acrylic compound and the photopolymerization composition of the present invention are cured rapidly by irradiating light such as ultraviolet rays to provide a polymer photocurable film having excellent optical transparency in the optical communication wavelength band and low birefringence. There is an effect that can be easily manufactured.
또한, 본 발명의 실록산 함유 과불소화 다가 아크릴계 화합물 및 광중합 조성물로 제조된 필름은 광 스위치, 가변 광감쇠기, 광 도파로 등 다양한 광소자의 코어 혹은 클래딩 재료로 사용이 가능한 물질이다.In addition, the film made of the siloxane-containing perfluorinated polyvalent acrylic compound and the photopolymerization composition of the present invention is a material that can be used as a core or cladding material of various optical devices such as an optical switch, a variable optical attenuator, and an optical waveguide.
본 발명은 하기의 실시 예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시 예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
실시예Example 1 One
[1-1] 화합물 (1)의 합성[1-1] Synthesis of Compound (1)
3구 플라스크에 플루오리네이티드 트리에틸렌 글리콜 (10 g, 34 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (20 ml)에 용해한 후 수산화나트륨 (34 mmol)을 넣고 알릴 브로마이드 (51.0 mmol)를 천천히 적하한 후 실온에서 15 시간 반응하였다. 반응이 끝나면 여분의 수산화나트륨과 브로모나트륨을 여과하여 제거한 후 테트라하이트로퓨란를 감압 하에서 제거하였다. 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 무수 마그네 슘설페이트로 건조시키고 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:5)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 48% 로 얻었다.In a three-necked flask, fluorinated triethylene glycol (10 g, 34 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (20 ml), sodium hydroxide (34 mmol) was added thereto, and allyl bromide (51.0 mmol) was slowly added thereto, followed by 15 at room temperature. Reaction was time. After the reaction, excess sodium hydroxide and bromo sodium were filtered off, and then tetrahytrofuran was removed under reduced pressure. After extraction with ethyl acetate, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 5) to give a colorless liquid with a yield of 48%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.36-5.26 (m, 2H), 4.16-4.14 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.93-3.87 (t, 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 3.43 (-OH, 1H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.36-5.26 (m, 2H), 4.16-4.14 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.93-3.87 (t , 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 3.43 (-OH, 1H).
[1-2] 화합물 (2)의 합성[1-2] Synthesis of Compound (2)
3구 플라스크에 2,4,6,8-테트라메틸 사이클로실록산 (2.66 mmol)을 톨루엔 (10 ml)에 용해시킨 후 Pt(0) 촉매를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 화합물 (1) (4g, 11.97 mmol)를 톨루엔 (5 ml)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기 하에서 90 ℃ 로 15 시간 환류 시키고 실온으로 냉각시킨 후 활성탄을 넣어 교반하였다. 여과한 후 감압 증발한 다음 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:1)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 68%로 얻었다.In a three-necked flask, 2,4,6,8-tetramethyl cyclosiloxane (2.66 mmol) was dissolved in toluene (10 ml), and Pt (0) catalyst was added thereto and stirred for 30 minutes. Compound (1) (4 g, 11.97 mmol) was dissolved in toluene (5 ml) and slowly added dropwise to the reaction. The mixture was refluxed at 90 ° C. for 15 hours in a nitrogen atmosphere, cooled to room temperature, and stirred with activated carbon. After filtration and evaporation under reduced pressure, the residue was separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 1) to give a colorless liquid with a yield of 68%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 3.85-3.79 (t, 8H), 3.75-3.69 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.54-1.49 (q, 8H), 0.47-0.42 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 3.85-3.79 (t, 8H), 3.75-3.69 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.54-1.49 (q, 8H), 0.47 -0.42 (t, 8 H), 0.00 (s, 12 H).
[1-3] 화합물 (3)의 합성[1-3] Synthesis of Compound (3)
3구 플라스크에 화합물 (2) (1.8 mmol)를 다이클로로 메탄에 녹인 후 0 ℃로 냉각시켰다. 트리에틸아민 (10.8 mmol)을 천천히 적하하여 30 분 교반 후 아크릴로일 클로라이드 (10.8 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 15 시간 반응시켰다. 침 전물을 여과한 후 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 MgSO4 로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색 액체를 수득율 42% 로 얻었다. Compound (2) (1.8 mmol) was dissolved in dichloromethane in a three neck flask and cooled to 0 ° C. Triethylamine (10.8 mmol) was slowly added dropwise, stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (10.8 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. The precipitate was filtered, extracted with ethyl acetate, and then the organic layer was dried over MgSO 4 and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid with a yield of 42%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 6.46-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.91-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 6.46-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.91-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H ).
도 1에 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물(3)의 핵자기공명분광분석 그래프를 나타내었다.1 shows a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of compound (3) according to Example 1 of the present invention.
실시예Example 2 2
[2-1] 화합물 (4)의 합성[2-1] Synthesis of Compound (4)
3구 플라스크에 플루오리네이티드 테트라에틸렌 글리콜 (10 g, 24.38 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (15 ml)에 용해한 후 수산화나트륨 (24.38 mmol)을 넣고 알릴 브로마이드 (36.58 mmol)를 천천히 적하한 후 실온에서 15 시간 반응하였다. 반응이 끝나면 여분의 수산화나트륨과 브로모나트륨을 여과하여 제거한 후 테트라하이트로퓨란를 감압 하에서 제거하였다. 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 무수 마그네슘설페이트로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:5)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 40% 로 얻었다.In a three-necked flask, fluorinated tetraethylene glycol (10 g, 24.38 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (15 ml), sodium hydroxide (24.38 mmol) was added thereto, and allyl bromide (36.58 mmol) was slowly added dropwise, followed by 15 at room temperature. Reaction was time. After the reaction, excess sodium hydroxide and bromo sodium were filtered off, and then tetrahytrofuran was removed under reduced pressure. After extraction with ethyl acetate, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 5) to give a colorless liquid at a yield of 40%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.35-5.26 (m, 2H), 4.16-4.14 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t, 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 2.88 (-OH, 1H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.35-5.26 (m, 2H), 4.16-4.14 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t , 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 2.88 (-OH, 1H).
[2-2] 화합물 (5)의 합성[2-2] Synthesis of Compound (5)
3구 플라스크에 2,4,6,8-테트라메틸 사이클로실록산 (3.115 mmol)을 톨루엔 (10 ml)에 용해시킨 후 Pt(0) 촉매 (1.5 ml)를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 화합물 (4) (6.17g, 13.70 mmol)를 톨루엔 (20 ml)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기 하에서 90 ℃ 로 15 시간 환류 시키고 실온으로 냉각시킨 후 활성탄을 넣어 교반하였다. 여과한 후 감압 증발한 다음 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 62%로 얻었다.In a three-necked flask, 2,4,6,8-tetramethyl cyclosiloxane (3.115 mmol) was dissolved in toluene (10 ml), and then Pt (0) catalyst (1.5 ml) was added thereto and stirred for 30 minutes. Compound (4) (6.17 g, 13.70 mmol) was dissolved in toluene (20 ml) and slowly added dropwise to the reaction. The mixture was refluxed at 90 ° C. for 15 hours in a nitrogen atmosphere, cooled to room temperature, and stirred with activated carbon. After filtration and evaporation under reduced pressure, the residue was separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid at 62% yield.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 3.87-3.80 (t, 8H), 3.75-3.68 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48-0.42 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 3.87-3.80 (t, 8H), 3.75-3.68 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48 -0.42 (t, 8 H), 0.00 (s, 12 H).
[2-3] 화합물 (6)의 합성[2-3] Synthesis of Compound (6)
3구 플라스크에 화합물 (5) (1.86 mmol)를 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 0 ℃로 냉각시켰다. 트리에틸아민 (8.38 mmol)을 천천히 적하하여 30 분 교반 후 아크릴로일 클로라이드 (8.38 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 15 시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 MgSO4 로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색 액체를 수득 율 48% 로 얻었다. Compound (5) (1.86 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran in a three neck flask and cooled to 0 ° C. Triethylamine (8.38 mmol) was slowly added dropwise, stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (8.38 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. The precipitate was filtered, extracted with ethyl acetate, and then the organic layer was dried over MgSO 4 and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid with a yield of 48%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.15 (q, 8H), 5.92-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.49 (q, 8H), 0.47-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.15 (q, 8H), 5.92-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.49 (q, 8H), 0.47-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H ).
도 2에 본 발명의 실시예 2에 따른 화합물 (6)의 핵자기공명분광분석 그래프를 나타내었다.2 shows a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of compound (6) according to Example 2 of the present invention.
실시예Example 3 3
[3-1] 화합물 (7)의 합성[3-1] Synthesis of Compound (7)
3구 플라스크에 플루오로린크 D10 (25 g, 25.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (20 ml)과 에톡시노나플루오로부탄 (5 ml)에 용해한 후 수산화나트륨 (25.0 mmol)을 넣고 알릴 브로마이드 (37.5 mmol)를 천천히 적하한 후 실온에서 15 시간 반응하였다. 반응이 끝나면 여분의 수산화나트륨과 브로모나트륨을 여과하여 제거한 후 테트라하이트로퓨란를 감압 하에서 제거하였다. 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 무수 마그네슘설페이트로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:5)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 44% 로 얻었다.In a three-necked flask, fluorolink D10 (25 g, 25.0 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (20 ml) and ethoxynonafluorobutane (5 ml), followed by sodium hydroxide (25.0 mmol) and allyl bromide (37.5 mmol). ) Was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. After the reaction, excess sodium hydroxide and bromo sodium were filtered off, and then tetrahytrofuran was removed under reduced pressure. After extraction with ethyl acetate, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 5) to give a colorless liquid with a yield of 44%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 5.91-5.82 (m, 1H), 5.34-5.25 (m, 2H), 4.14-4.13 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t, 2H), 3.83-3.76 (t, 2H) 2.23 (-OH, 1H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5.91-5.82 (m, 1H), 5.34-5.25 (m, 2H), 4.14-4.13 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t , 2H), 3.83-3.76 (t, 2H) 2.23 (-OH, 1H).
[3-2] 화합물 (8)의 합성[3-2] Synthesis of Compound (8)
3구 플라스크에 2,4,6,8-테트라메틸 사이클로실록산 (4.47 mmol)을 톨루엔 (10 ml)에 용해시킨 후 Pt(0) 촉매 (1.5 ml)를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 화합물 (7) (21 g, 20.13 mmol)를 톨루엔 (20 ml)과 에톡시노나플루오로부탄 (20 ml)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기 하에서 90 ℃ 로 15 시간 환류 시키고 실온으로 냉각시킨 후 활성탄을 넣어 교반하였다. 여과한 후 감압 증발한 다음 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 50%로 얻었다.In a three-necked flask, 2,4,6,8-tetramethyl cyclosiloxane (4.47 mmol) was dissolved in toluene (10 ml), and Pt (0) catalyst (1.5 ml) was added thereto, followed by stirring for 30 minutes. Compound (7) (21 g, 20.13 mmol) was dissolved in toluene (20 ml) and ethoxynonafluorobutane (20 ml) and slowly added dropwise to the reaction. The mixture was refluxed at 90 ° C. for 15 hours in a nitrogen atmosphere, cooled to room temperature, and stirred with activated carbon. After filtration and evaporation under reduced pressure, the residue was separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid with a yield of 50%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 3.88-3.79 (t, 8H), 3.75-3.67 (t, 8H), 3.49-3.46 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48-0.42 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 3.88-3.79 (t, 8H), 3.75-3.67 (t, 8H), 3.49-3.46 (t, 8H), 1.59-1.49 (q, 8H), 0.48 -0.42 (t, 8 H), 0.00 (s, 12 H).
[3-3] 화합물 (9)의 합성[3-3] Synthesis of Compound (9)
3구 플라스크에 화합물 (8) (2.14 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (35 ml)과 에톡시노나플루오로부탄 (5 ml)에 녹인 후 0 ℃로 냉각시켰다. 트리에틸아민 (10.23 mmol)을 천천히 적하하여 30 분 교반 후 아크릴로일 클로라이드 (10.23 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 15 시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 MgSO4 로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:7)로 분리하여 무색 액체를 수득율 55% 로 얻었다. Compound (8) (2.14 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (35 ml) and ethoxynonafluorobutane (5 ml) in a three neck flask and cooled to 0 ° C. Triethylamine (10.23 mmol) was slowly added dropwise, stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (10.23 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 15 hours. The precipitate was filtered off, extracted with ethyl acetate, and then the organic layer was dried over MgSO 4 and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 7) to give a colorless liquid having a yield of 55%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.90-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.42 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.53 (q, 8H), 0.49-0.44 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.90-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.42 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.53 (q, 8H), 0.49-0.44 (t, 8H), 0.00 (s, 12H ).
도 3에 본 발명의 실시예 3에 따른 화합물 (9)의 핵자기공명분광분석 그래프를 나타내었다.3 shows a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of compound (9) according to Example 3 of the present invention.
실시예Example 4 4
[4-1] 화합물 (10)의 합성[4-1] Synthesis of Compound (10)
3구 플라스크에 도데카플루오로옥탄다이올 (10 g, 27.62 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (15 ml)에 용해한 후 수산화나트륨 (27.62 mmol)을 넣고 알릴 브로마이드 (41.43 mmol)를 천천히 적가한 후 실온에서 10 시간 반응하였다. 반응이 끝나면 여분의 수산화나트륨과 브로모나트륨을 여과하여 제거한 후 테트라하이트로퓨란를 감압 하에서 제거하였다. 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 무수 마그네슘설페이트로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:10)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 57% 로 얻었다.Dodecafluorooctanediol (10 g, 27.62 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (15 ml) in a three necked flask, sodium hydroxide (27.62 mmol) was added dropwise and allyl bromide (41.43 mmol) was slowly added dropwise at room temperature. The reaction was carried out for 10 hours. After the reaction, excess sodium hydroxide and bromo sodium were filtered off, and then tetrahytrofuran was removed under reduced pressure. After extraction with ethyl acetate, the organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 10) to give a colorless liquid with a yield of 57%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.35-5.26 (m, 2H), 4.15-4.13 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t, 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 2.38 (-OH, 1H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 5.94-5.81 (m, 1H), 5.35-5.26 (m, 2H), 4.15-4.13 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 3.94-3.89 (t , 2H), 3.85-3.79 (t, 2H) 2.38 (-OH, 1H).
[4-2] 화합물 (11)의 합성[4-2] Synthesis of Compound (11)
3구 플라스크에 2,4,6,8-테트라메틸 사이클로실록산 (3.12 mmol)을 톨루엔 (10 ml)에 용해시킨 후 Pt(0) 촉매 (1.5 ml)를 넣고 30분 동안 교반시켰다. 화합물 (10) (5.64g, 14.0 mmol)를 톨루엔 (20 ml)에 녹여 반응물에 천천히 적하하였다. 질소 분위기 하에서 90 ℃ 로 15 시간 환류 시키고 실온으로 냉각시킨 후 활성탄을 넣어 교반하였다. 여과한 후 감압 증발한 다음 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색의 액체를 수득율 65%로 얻었다.In a three-necked flask, 2,4,6,8-tetramethyl cyclosiloxane (3.12 mmol) was dissolved in toluene (10 ml) and Pt (0) catalyst (1.5 ml) was added thereto and stirred for 30 minutes. Compound (10) (5.64 g, 14.0 mmol) was dissolved in toluene (20 ml) and slowly added dropwise to the reaction. The mixture was refluxed at 90 ° C. for 15 hours in a nitrogen atmosphere, cooled to room temperature, and stirred with activated carbon. After filtration and evaporation under reduced pressure, the residue was separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid at a yield of 65%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 3.85-3.82 (t, 8H), 3.75-3.68 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.56-1.51 (q, 8H), 0.48-0.42 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 3.85-3.82 (t, 8H), 3.75-3.68 (t, 8H), 3.51-3.46 (t, 8H), 1.56-1.51 (q, 8H), 0.48 -0.42 (t, 8 H), 0.00 (s, 12 H).
[4-3] 화합물 (12)의 합성[4-3] Synthesis of Compound (12)
3구 플라스크에 화합물 (11) (2.0 mmol)를 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 0 ℃로 냉각시켰다. 트리에틸아민 (9.0 mmol)을 천천히 적하하여 30 분 교반 후 아크릴로일 클로라이드 (9.0 mmol)을 천천히 적하한 후 상온에서 13 시간 반응시켰다. 침전물을 여과한 후 에틸아세테이트로 추출한 후 유기층은 MgSO4 로 건조시킨 후 컬럼 크로마토그래피 (에틸아세테이트/헥산=1:3)로 분리하여 무색 액체를 수득율 53% 로 얻었다. Compound (11) (2.0 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran in a three neck flask and cooled to 0 ° C. Triethylamine (9.0 mmol) was slowly added dropwise, stirred for 30 minutes, and then acryloyl chloride (9.0 mmol) was slowly added dropwise and reacted at room temperature for 13 hours. The precipitate was filtered off, extracted with ethyl acetate, and then the organic layer was dried over MgSO 4 and separated by column chromatography (ethyl acetate / hexane = 1: 3) to give a colorless liquid with a yield of 53%.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) : δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.91-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.49 (q, 8H), 0.47-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ 6.47-6.41 (d, J = 17.1 Hz, 4H), 6.14-6.05 (q, 8H), 5.91-5.87 (d, J = 10.5 Hz, 4H), 4.49-4.43 (t, 8H), 3.74-3.68 (t, 8H), 3.50-3.45 (t, 8H), 1.58-1.49 (q, 8H), 0.47-0.43 (t, 8H), 0.00 (s, 12H ).
실시예Example 5 5
상기 실시예 1에서 합성한 화합물 (3) (0.5 g)와 IRGACURE 369를 상기 실시예 1에서 합성한 화합물(3) 100중량부에 대하여 2 중량부를 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 (2 ml)에 녹인 후 0.2 μm 실린지 필터로 여과하여 샘플을 준비하였다. UV-오존 처리한 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅법으로 코팅한 후 90 ℃ 핫플레이트에서 5 분간 건조 후 90 ℃ 진공오븐에서 10 분간 건조하여 용매를 제거하였다. Medium-pressure mercury lamp (출력: 80 W)로 25 분간 자외선을 조사하여 광 경화 시킨 후 130 ℃ 진공오븐에서 30 분간 건조하여 필름을 얻었다. 제조된 필름의 굴절율 및 광손실을 프리즘 커플러로 1550 nm로 측정하였으며 굴절률 1.39 와 광손실 0.12 dB/cm의 값을 얻었다.2 parts by weight of Compound (3) (0.5 g) synthesized in Example 1 and IRGACURE 369 were dissolved in propylene glycol methyl ether acetate (2 ml) based on 100 parts by weight of Compound (3) synthesized in Example 1. Samples were prepared by filtration with a 0.2 μm syringe filter. After coating the UV-ozone treated silicon wafer by spin coating method, the solvent was removed by drying at 90 ° C. hot plate for 5 minutes and then drying at 90 ° C. vacuum oven for 10 minutes. Irradiated with ultraviolet light for 25 minutes with a medium-pressure mercury lamp (output: 80 W), and then cured for 30 minutes at 130 ℃ vacuum oven to obtain a film. The refractive index and the optical loss of the prepared film were measured at 1550 nm with a prism coupler, and the values of the refractive index of 1.39 and the optical loss of 0.12 dB / cm were obtained.
실시예Example 6 6
상기 실시예 2에서 합성한 화합물 (6) (0.45 g)와 (0.05 g)와 IRGACURE 369를 실시예 2에서 합성한 화합물(6)과 100중량부에 대하여 2중량부를 프로필렌글리콜메틸에테르아 세테이트 (2 ml)에 녹인 후 0.2 μm 실린지 필터로 여과하여 샘플을 준비하였다. UV-오존 처리한 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅법으로 코팅한 후 90 ℃ 핫플레이트에서 5 분간 건조 후 90 ℃ 진공오븐에서 10 분간 건조하여 용매를 제거하였다. Medium-pressure mercury lamp (출력: 80 W)로 분간 자외선를 조사하여 광경화 시킨 후 130 ℃ 진공오븐에서 30 분간 건조하여 필름을 얻었다. 제조된 필름의 굴절율 및 광손실을 프리즘 커플러로 1550 nm로 측정하였으며 굴절률 1.39 와 광손실 0.10 dB/cm의 값을 얻었다.Compound (6) synthesized in Example 2 (0.45 g) and (0.05 g) and IRGACURE 369 synthesized in Example 2, A sample was prepared by dissolving 2 parts by weight in propylene glycol methyl ether acetate (2 ml) based on 100 parts by weight and filtering with a 0.2 μm syringe filter. After coating the UV-ozone treated silicon wafer by spin coating method, the solvent was removed by drying at 90 ° C. hot plate for 5 minutes and then drying at 90 ° C. vacuum oven for 10 minutes. After irradiating with UV light for a minute with a medium-pressure mercury lamp (output: 80 W), the film was dried for 30 minutes in a vacuum oven at 130 ℃. The refractive index and the optical loss of the prepared film were measured at 1550 nm with a prism coupler, and the values of the refractive index of 1.39 and the optical loss of 0.10 dB / cm were obtained.
실시예Example 7 7
상기 실시예 3에서 합성한 화합물 (9) (0.4 g)와 (0.05 g)와 (0.05 g)와 IRGACURE 369를 상기 실시예 3에서 합성한 화합물 (9), 및 100중량부에 대하여 2 중량부를 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 (2 ml)에 녹인 후 0.2 μm 실린지 필터로 여과하여 샘플을 준비하였다. UV-오존 처리한 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅법으로 코팅한 후 90 ℃ 핫플레이트에서 5 분간 건조 후 90 ℃ 진공오븐에서 10 분간 건조하여 용매를 제거하였다. Medium-pressure mercury lamp (출력: 80 W)로 분간 자외선를 조사하여 광경화 시킨 후 130 ℃ 진공오븐에서 30 분간 건조하여 필름을 얻었다. 제조된 필름의 굴절율 및 광손실을 프리즘 커플러로 1550 nm로 측정하였으며 굴절률 1.34와 광손실 0.07 dB/cm의 값을 얻었다.Compound (9) (0.4 g) synthesized in Example 3; (0.05 g) and (0.05 g) and IRGACURE 369 synthesized in Example 3, (9), And A sample was prepared by dissolving 2 parts by weight in propylene glycol methyl ether acetate (2 ml) based on 100 parts by weight and filtering with a 0.2 μm syringe filter. After coating the UV-ozone treated silicon wafer by spin coating method, the solvent was removed by drying at 90 ° C. hot plate for 5 minutes and then drying at 90 ° C. vacuum oven for 10 minutes. After irradiating with UV light for a minute with a medium-pressure mercury lamp (output: 80 W), the film was dried for 30 minutes in a vacuum oven at 130 ℃. The refractive index and the optical loss of the prepared film were measured at 1550 nm with a prism coupler, and the values of the refractive index of 1.34 and the optical loss of 0.07 dB / cm were obtained.
실시예Example 8 8
상기 실시예 4에서 합성한 화합물 (12) (0.45 g)와 (0.05 g)과 IRGACURE 369를 실시예 4에서 합성한 화합물(12) 및 100중량부에 대하여 2 중량부를 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 (2 ml)에 녹인 후 0.2 μm 실린지 필터로 여과하여 샘플을 준비하였다. UV-오존 처리한 실리콘 웨이퍼에 스핀코팅법으로 코팅한 후 90 ℃ 핫플레이트에서 5 분간 건조 후 90 ℃ 진공오븐에서 10 분간 건조하여 용매를 제거하였다. Medium-pressure mercury lamp (출력: 80 W)로 분간 자외선를 조사하여 광경화 시킨 후 130 ℃ 진공오븐에서 30 분간 건조하여 필름을 얻었다. 제조된 필름의 굴절율 및 광손실을 프리즘 커플러로 1550 nm로 측정하였으며 굴절률 1.39 와 광손실 0.14 dB/cm의 값을 얻었다.Compound (12) synthesized in Example 4 (0.45 g) and (0.05 g) and IRGACURE 369 synthesized in Example 4 (12) and A sample was prepared by dissolving 2 parts by weight in propylene glycol methyl ether acetate (2 ml) based on 100 parts by weight and filtering with a 0.2 μm syringe filter. After coating the UV-ozone treated silicon wafer by spin coating method, the solvent was removed by drying at 90 ° C. hot plate for 5 minutes and then drying at 90 ° C. vacuum oven for 10 minutes. After irradiating with UV light for a minute with a medium-pressure mercury lamp (output: 80 W), the film was dried for 30 minutes in a vacuum oven at 130 ℃. The refractive index and the optical loss of the prepared film were measured at 1550 nm with a prism coupler, and the values of the refractive index of 1.39 and the optical loss of 0.14 dB / cm were obtained.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물(3)의 핵자기공명분광분석 그래프이다.1 is a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of compound (3) according to Example 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 화합물(6)의 핵자기공명분광분석 그래프이다.2 is a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of compound (6) according to Example 2 of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 화합물(9)의 핵자기공명분광분석 그래프이다.3 is a nuclear magnetic resonance spectroscopy graph of the compound (9) according to Example 3 of the present invention.
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