EP0308444A1 - PYRROL 1.2-b]AZINES - Google Patents

PYRROL 1.2-b]AZINES

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Publication number
EP0308444A1
EP0308444A1 EP88902480A EP88902480A EP0308444A1 EP 0308444 A1 EP0308444 A1 EP 0308444A1 EP 88902480 A EP88902480 A EP 88902480A EP 88902480 A EP88902480 A EP 88902480A EP 0308444 A1 EP0308444 A1 EP 0308444A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alkyl
formula
complete
nonlinear optical
fused
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88902480A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinz DÜRR
Volker Bach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of EP0308444A1 publication Critical patent/EP0308444A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/10Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/30Introducing nitrogen atoms or nitrogen-containing groups
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/355Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/361Organic materials
    • G02F1/3611Organic materials containing Nitrogen
    • G02F1/3612Heterocycles having N as heteroatom

Definitions

  • the invention relates to new polymer materials with nonlinear optical properties and methods for their production.
  • Non-linear optics deals with the interaction of electromagnetic fields in different media and the associated creation of new fields with changed properties.
  • Crystal requires technical usability, the highest possible values for the dielectric susceptibility X (2) .
  • inorganic substances such as Potassium dihydrogen phosphate or lithium niobate shows non-linear optical properties.
  • all of these connections have various disadvantages.
  • inorganic compounds In addition to insufficient values for the second-order dielectric susceptibility, inorganic compounds often lack sufficient photostability when treated with high light intensities, or are difficult to manufacture and process.
  • Organic compounds of the nitroaniline type are known from Garito et al., Laser Focus 18 (1982) and EP-0091 838.
  • their relatively good values for the photochemical stability and the dielectric susceptibility of the second order go hand in hand with poor crystallizability and poor mechanical stability.
  • the production of thin layers, as required by the integrated optics does not succeed with these materials.
  • Polymers are characterized by high mechanical resistance and good chemical stability. Molecules with non-linear optical properties attached to the polymer structure or dissolved in polymers should therefore have advantageous values for the dielectric susceptibility in the non-centrosymmetric environment.
  • Polymers with non-linearities of the second order can be produced by applying an external field to films heated to above the glass temperature and doped with statistically oriented molecules. This leads to polarity of the embedded molecules, which gives the polymer medium an anisotropy after it solidifies.
  • Polymers produced in this way with non-linear optical properties, in which p, p'-dimethylaminonitrostilbene is used as the host molecule, have been described by Meredith et al., Macromolecules 15 (1982) 1385.
  • U.S. Patent 4,412,059 discloses a polymeric material with cholesteric mesophases accessible by controlled alignment by means of electrical or magnetic fields.
  • fully aromatic, thermotropic, liquid-crystalline polymers are known from EP-0172012, the nonlinear optical properties of which can also be caused by external fields.
  • Another method for producing polymer materials with non-linear optical properties consists in the polymerization of already ordered monomers which have a non-centrosymmetric orientation, the order state of the system being largely retained during the polymerization.
  • Monomers suitable for this technique can be found, for example, in EP-0021695.
  • the invention therefore relates to nonlinear optical materials, characterized in that they contain at least one component with the structural element of a pyrrolo- [1.2-b] azine of the formula I and / or its valence isomers of the formula I '
  • R 1 is C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, C 7 -C 11 aroyl, -CN, -CF 3 , 'N (C 1-4 alkyl) 2 or H if R is not also H at the same time ,
  • R 3 , R 3 ' is a radical to complete a dibenzocyclopentadiene, dichlorodibenzocyclopentadiene, monobenzodiphenylcyclopentadiene, tetraphenylcyclopentadiene, dibenzocyclohexa-2,5-diene-4-one ring, or its 4-thione, 4- (C 1- 4 alkyl) imino or 4-ethylidene derivatives or a dibenzo- ⁇ -pyran ring, phenyl, C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, indan-1,3-dione-2,2-diyl, 2, 2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione-5,5-diyl, 4-nitrophenyl, 4-cyanophenyl, C 1 -C 10 alkoxypropenoyl, one of the radicals also H,
  • R 4 H C 1 -C 10 alkyl or together with R 5 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring,
  • R 5 H C 1 -C 10 alkyl, C 1-10 alkoxy, C 1-10 alkoxycarbonyl; -CN; -CH 2 Ph, -COPh, -CONH 2 , -CON- (C 1-4 alkyl) 2 , -CONH (C 1-4 alkyl) or together with R 4 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring or together with R 6 a residue to complete a condensed benzene ring, R 6 H, C 1-10 alkyl or together with R 5 one
  • Pyrrolo [1.2-b] azines are known, for example, from DE-Al-29 06 193 and DE-Al-32 20 257. These publications describe the use of the compounds of the formula I as radiation-sensitive materials for measurement, recording and storage purposes.
  • the compounds of the formula I undergo a conversion into their valence isomers of the formula I 'when irradiated, in particular with short-wave visible light or UV light.
  • Merocyanine-like forms of the formula I 'formed from compounds containing the structural element of the formula I are stabilized both by the negative and by the positive charge by monocyclic aromatic or heteroaromatic ions and / or by suitable electron donor or acceptor substituents.
  • Such compounds are also particularly suitable as components of materials with non-linear optical properties. Layers of monomeric compounds of the formula I and / or I ', polymer compositions with embedded compounds of this type and polymers with chemically bonded structural units of the formula I and / or I' are equally suitable for this purpose.
  • pyrrolo [1.2-b] azines of the formula I and / or I ', in which all dashed bonds mean double bonds.
  • R 1 and R2 are preferably
  • R 3 and / or R 3 ' preferably mean a substituent which stabilizes a negative charge, such as, for example, C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, phenyl, substituted phenyl, in particular 4-nitrophenyl or 4-cyanophenyl, and also a radical for completing a dibenzocyclopentadiene, dichlorodibenzocyclopentadiene -, Tetraphenylcyclopentadien- or Dibenzocyclohexa-2,5-dien-4-one-ringes, especially a Dibenzocyclopentadiennges.
  • R 3 and R 3 ' can be the same or different, preferably they are the same.
  • R 4 preferably represents H, C 1-10 alkyl, in particular C 1 -C 4 , and together with R 5 a radical to complete a cyclopentane or hexane ring.
  • R5 is preferably H, C 1 -C 10 alkyl or C 1 -C 10 alkoxy -CN, -CH 2 Ph, -COPh, -CONH 2 or together with R 4 a radical to complete a cyclopentane or hexane ring or together with R 6 a residue to complete a benzene ring.
  • R 6 preferably denotes H, C 1 -C 5 alkyl, together with R 5 a radical to complete a benzene ring or together with R 7 a radical to complete a cyclohexane ring.
  • R 6 preferably denotes H.
  • R 7 preferably denotes H, C 1 -C 5 alkyl or together with R 6 a radical to complete a cyclohexane ring.
  • the alkyl radicals mentioned can also be substituted.
  • the aromatic hydrocarbon groups present as a substituent or in condensed form can also carry further substituents.
  • substituents are particularly suitable: C 1-4 alkyl, C 1-4 alkoxy, halogen (fluorine, chlorine, bromine and iodine), -CF 3 , -NO 2 , -N (C 1-4 alkyl) 2 and C 6-10 aryl.
  • substituents can also be used.
  • those compounds of the general formula I and / or I 'in particular are preferably used as non-linear optical media in which at least one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z has one of the meanings given above.
  • the compounds of the formula I can be prepared by known processes, as described, for example, in DE-Al-29 06 193 or in DE-A1-32 20 257.
  • a preferred process for their preparation consists in the reaction of cyclopropenes II or pyrazoles III
  • Components containing the structural element of the merocyanine-like form according to formula I ' are particularly suitable for use in nonlinear optical materials. If an electric field is simultaneously applied from the compounds of the formula I by irradiation with light of a suitable wavelength, the polar structures of the formula I 'obtained are oriented in accordance with the direction of the field and lead to a molecular structure without a symmetry inversion center and thus nonlinear optical properties.
  • the pyrrolo [1.2-b] azines of the formula I and / or I ' are outstandingly suitable as nonlinear optical media.
  • nonlinear optical arrangements are obtained which, due to their advantageous properties, open up a wide field of application. They are particularly suitable for doubling the frequency of laser light and for producing switching elements, waveguides and phase modulators in the field of integrated optics.
  • the compounds of the formula I and / or I 'can also develop their nonlinear optical properties in powder form, as inclusions in other molecular groups, such as clathrates, solid solutions, as single crystals or solutions.
  • Such materials contain, for example, recurring structural units of the general formula I and / or I 'in which at least one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z of the formula V corresponds to
  • C 1 -C 20 alkylene in which one or more non-adjacent CH 2 groups can also be replaced by -O-, -S- and / or -NR 1 -,
  • n 0, 1, 2 or 3.
  • the binding of the pyrrolo [1.2-b] azine unit to the polymer chain via the residue A can be achieved via a chemical bond or via -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR ' -, -NH-CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- or -NR- take place.
  • Particularly suitable spacers are alkylene groups with 2 to 20 carbon atoms, which are linear or branched and in which one or more CH 2 groups can be replaced by -O-, -S- and / or -NR'-.
  • the spacers can be attached to the pyrrolo [1.2-b] azine moiety and to the polymer chain via a chemical bond or via -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR ', -NH- CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- or -NR'-CO-NH- bound.
  • Y is preferably -CH (CH 3 ) -, methylene, ethylene or a direct bond.
  • X is preferably -O-, -CO-O-, -O-CO-, -NH-CO-, -CO-NH-, -O-CO-NH or -NH-CO-O-.
  • R ' is preferably H or methyl.
  • the polymers which contain pyrrolo [1.2-b] azine units chemically bound can be prepared by processes which are known per se and are customary in polymer chemistry.
  • T is an interchangeable radical such as hydroxy, chlorine, lower alkoxy, by esterification, transesterification or acylation pyrrolo [1.2-b] azine units with one on a radical R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z terminal hydroxyl, mercapto or amino group are introduced.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z terminal hydroxyl, mercapto or amino group are introduced.
  • T can also be exchanged with a reactive group of a spacer bound to the pyrrolo [1.2-b] azine unit.
  • the polymer In the case of radicals in which one of the substituents R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z bears a terminal carboxyl group or its functional groups, the polymer must have amino, Contain mercapto or hydroxyl groups.
  • Such polymers can e.g. by copolymerization of (meth) acrylic acid semiesters of 1, ⁇ -diols with other comonomers.
  • pyrrolo [1.2-b] azine groups Another possibility of binding pyrrolo [1.2-b] azine groups to the polymer chain is to react these groups bearing an isocyanate radical with polymers which have substituents which react with isocyanate, for example copolymers bearing hydroxyl groups mentioned above.
  • the isocyanate radical can be converted into a compound of the formula I and / or I ', for example by reacting one of one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z with Isocyanate-reacting substituents such as -OH, -SH or -NH 2 -bearing pyrrolo [1.2-b] azine, with a diisocyanate in a molar ratio of 1: 1 are introduced.
  • Isocyanate-reacting substituents such as -OH, -SH or -NH 2 -bearing pyrrolo [1.2-b] azine
  • reaction of the compounds of the formula I and / or I 'bearing an isocyanate radical with the reactive polymer-carrying polymer is carried out by processes known per se.
  • isocyanate radicals into polymers and to implement the isocyanate radicals with compounds of the formula I and / or I 'which are attached to one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z carry a terminal substituent which reacts with isocyanate.
  • the polymers can also be obtained by copolymerizing ethylenically unsaturated compounds of the formula (VII)
  • W represents a pyrrolo [1.2-b] azine of the formula I and / or I 'which is optionally bonded to the carbon atom of the carbonyl radical via a spacer, the bond being via -O-, -S- or -NR- 'takes place.
  • the degree of polymerization is generally between 5 and 500, preferably between ⁇ 10 and 100.
  • C 1 to C 20 preferably C 4 to C 8 alkyl esters of acrylic acid and / or methacrylic acid, mixtures of these esters and mixtures of the esters mentioned with acrylonitrile, methylacrylonitrile, styrene, 4-methylstyrene, acrylic and / or methacrylamide .
  • the polymers are prepared by known processes, preferably by radical polymerization.
  • poly-organo-hydrogen siloxanes can be reacted with compounds of the formula I and / or I 'containing a terminal vinyl group, if appropriate in solvents in the presence of catalysts, in particular hexachloroplatinic acid, which accelerate the addition of hydrogen bonded to Si to aliphatic multiple bonds .
  • a concentrated solution of 6 ', 7'-dicyano-spiro- [9H-fluorene-9,5' (4'aH) -pyrrolo [1, is placed on a glass plate provided with vapor-deposited interdigital electrodes (distance between the electrodes 1 mm).
  • 2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid pentyl ester prepared according to DE-A1-35 21 432) in toluene.
  • An electrical field of 1.5 kV / mm is applied to the electrodes and simultaneously irradiated with UV light. After the solvent has evaporated with an applied electric field, a thin layer of the red betaine compound remains, which has second-order nonlinear optical properties. In the case of oblique transversal radiation with light from an NdYAG laser, this layer partially doubles the frequency of the incident light.

Abstract

Des matériaux optiques non linéaires contiennent l'élément structural ayant les formules générales (I) et/ou (I'), dans lesquelles R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 et Z ont la signification décrite dans la première revendication.Nonlinear optical materials contain the structural element having the general formulas (I) and/or (I'), in which R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 and Z have the meaning described in the first claim.

Description

Pyrrolo[1.2-b]azine Pyrrolo [1.2-b] azines
Die Erfindung betrifft neue Polymermaterialien mit nichtlinearen optischen Eigenschaften sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to new polymer materials with nonlinear optical properties and methods for their production.
Die nicht-lineare Optik beschäftigt sich mit der Wechselwirkung elektromagnetischer Felder in verschiedenen Medien und dem damit verbundenen Entstehen neuer Felder mit veränderten Eigenschaften. Materialien mit nicht-linearen optischen Eigenschaften besitzen eine feldstärkeabhängige dielektrische Suszeptibilität 2. Ordnung, die eine Reihe dispersiver Prozesse zur Folge hat: die Frequenzverdopplung (second harmonic generation = SHG) erlaubt die Erzeugung von Licht der verglichen mit dem eingestrahlten Licht halben Wellenlänge; der elektrooptische Effekt (Pockels-Effekt) ermöglicht eine Änderung des Brechungsindex bei angelegtem elektrischem Feld; Methoden der Summen- und Differenzfreguenzmischung sowie der Frequenzteilung gestatten die kontinuierliche Abstimmung von Laserlicht.Non-linear optics deals with the interaction of electromagnetic fields in different media and the associated creation of new fields with changed properties. Materials with non-linear optical properties have a field strength-dependent dielectric susceptibility of the second order, which results in a number of dispersive processes: the frequency doubling (second harmonic generation = SHG) allows the generation of light of half the wavelength compared to the incident light; the electro-optical effect (Pockels effect) enables the refractive index to be changed when an electric field is applied; Methods of sum and difference frequency mixing as well as frequency division allow the continuous tuning of laser light.
Eine Vielzahl technischer Anwendungen resultiert aus den voranstehend angeführten Effekten. Elektrooptische Schalter, die Frequenz- und Intensitätssteuerung in der Lasertechnik, Holographie sowie die Bereiche der Informationsverarbeitung und integrierten Optik stellen Einsatzgebiete für Materialien mit nicht-linearen optischen Eigenschaften 2. Ordnung dar. Materialien mit elektrischen Suszeptibilitätsfunktionen 3. Ordnung eignen sich zur Herstellung rein-optischer Schalter und damit als Wellenleiter zur Konstruktion rein-optischer Computer.A large number of technical applications result from the effects listed above. Electro-optical switches, frequency and intensity control in laser technology, holography as well as the areas of information processing and integrated optics represent areas of application for materials with non-linear optical properties of the second order. Materials with 3rd order electrical susceptibility functions are suitable for the production of purely optical switches and thus as waveguides for the construction of purely optical computers.
Um für die Anwendung im Bereich der nicht-linearen Optik 2. Ordnung geeignet zu sein, müssen derartige Materialien einer Reihe von Anforderungen genügen.In order to be suitable for use in the field of second-order non-linear optics, such materials have to meet a number of requirements.
Neben einer nicht-zentrosymmetrischen Molekülanordnung imIn addition to a non-centrosymmetric molecular arrangement in the
Kristall bedingt eine technische Brauchbarkeit möglichst hohe Werte für die dielektrische Suszeptibilität X ( 2 ) .Crystal requires technical usability, the highest possible values for the dielectric susceptibility X (2) .
Eine Reihe anorganischer Substanzen wie z.B. Kaliumdihydrogenphosphat oder Lithiumniobat zeigt nicht-lineare optische Eigenschaften. Alle diese Verbindungen sind jedoch mit den verschiedensten Nachteilen behaftet. Neben unzureichenden Werten für die dielektrische Suszeptibilität zweiter Ordnung mangelt es anorganischen Verbindungen häufig an einer genügenden Photostabilität bei der Behandlung mit hohen Lichtintensitäten, oder sie sind nur schwierig herzustellen und zu verarbeiten.A number of inorganic substances such as Potassium dihydrogen phosphate or lithium niobate shows non-linear optical properties. However, all of these connections have various disadvantages. In addition to insufficient values for the second-order dielectric susceptibility, inorganic compounds often lack sufficient photostability when treated with high light intensities, or are difficult to manufacture and process.
Aus Garito et al., Laser Focus 18 (1982) und der EP-0091 838 sind organische Verbindungen vom Nitroanilintyp bekannt. Ihre verhältnismäßig guten Werte für die photochemische Stabilität und die dielektrische Suszeptibilität zweiter Ordnung gehen jedoch einher mit einer schlechten Kristallisierbarkeit und einer mangelhaften mechanischen Stabilität. Insbesondere die Herstellung dünner Schichten, wie von der integrierten Optik gefordert, gelingt mit diesen Materialien nicht. Polymere zeichnen sich durch hohe mechanische Widerstandsfähigkeit und gute chemische Stabilität aus. Am Polymergerüst befestigte oder in Polymeren gelöste Moleküle mit nicht-linearen optischen Eigenschaften sollten daher in der nicht-zentrosymmetrischen Umgebung vorteilhafte Werte für die dielektrische Suszeptibilität aufweisen.Organic compounds of the nitroaniline type are known from Garito et al., Laser Focus 18 (1982) and EP-0091 838. However, their relatively good values for the photochemical stability and the dielectric susceptibility of the second order go hand in hand with poor crystallizability and poor mechanical stability. In particular, the production of thin layers, as required by the integrated optics, does not succeed with these materials. Polymers are characterized by high mechanical resistance and good chemical stability. Molecules with non-linear optical properties attached to the polymer structure or dissolved in polymers should therefore have advantageous values for the dielectric susceptibility in the non-centrosymmetric environment.
Polymere mit Nicht-linearitäten zweiter Ordnung lassen sich herstellen, indem an über die Glastemperatur erhitzte, mit statistisch orientierten Molekülen dotierte Filme ein äußeres Feld angelegt wird. Dies führt zu einer Polung der eingelagerten Moleküle, die dem Polymermedium nach dessen Erstarren eine Anisotropie verleiht. Auf diese Weise hergestellte Polymere mit nicht-linearen optischen Eigenschaften, in denen p,p'-Dimethylaminonitrostilben als Wirtsmolekül Verwendung findet, wurden von Meredith et al., Macromolecules 15 (1982) 1385.beschrieben.Polymers with non-linearities of the second order can be produced by applying an external field to films heated to above the glass temperature and doped with statistically oriented molecules. This leads to polarity of the embedded molecules, which gives the polymer medium an anisotropy after it solidifies. Polymers produced in this way with non-linear optical properties, in which p, p'-dimethylaminonitrostilbene is used as the host molecule, have been described by Meredith et al., Macromolecules 15 (1982) 1385.
Shibaev et al., Polymer Communications 24 (1983) 364, teilen die feldinduzierte Ausrichtung flüssigkristalliner Polymerer mit mesogenen Seitengruppen mit.Shibaev et al., Polymer Communications 24 (1983) 364, report the field-induced alignment of liquid crystalline polymers with mesogenic side groups.
Die US-Patentschrift 4 412 059 offenbart ein Polymermaterial mit cholesterischen Mesophasen, die mittels elektrischer oder magnetischer Felder einer kontrollierten Ausrichtung zugänglich sind. Schließlich sind aus der EP-0172012 vollaromatische, thermotrope, flüssigkristalline Polymere bekannt, deren nicht-lineare optische Eigenschaften ebenfalls durch äußere Felder hervorgerufen werden können. Eine weitere Methode zur Erzeugung von Polymermaterialien mit nicht-linearen optischen Eigenschaften besteht in der Polymerisation von bereits geordneten, eine nicht-zentrosymmetrische Orientierung aufweisenden Monomeren, wobei der Ordnungszustand des Systems während der Polymerisation weitgehend erhalten bleibt. Für diese Technik geeignete Monomere sind beispielsweise der EP-0021695 zu entnehmen.U.S. Patent 4,412,059 discloses a polymeric material with cholesteric mesophases accessible by controlled alignment by means of electrical or magnetic fields. Finally, fully aromatic, thermotropic, liquid-crystalline polymers are known from EP-0172012, the nonlinear optical properties of which can also be caused by external fields. Another method for producing polymer materials with non-linear optical properties consists in the polymerization of already ordered monomers which have a non-centrosymmetric orientation, the order state of the system being largely retained during the polymerization. Monomers suitable for this technique can be found, for example, in EP-0021695.
Die voranstehend beschriebenen Materialien zeigen noch unbefriedigende nicht-lineare optische Eigenschaften, die sich insbesondere in mangelhaften Werten für die dielektrische Suszeptibilität und die photochemische Stabilität ausdrücken.The materials described above still show unsatisfactory non-linear optical properties, which are expressed in particular in poor values for the dielectric susceptibility and the photochemical stability.
Es besteht somit ein Bedürfnis nach Materialien mit nichtlinear optischen Eigenschaften, die die geschilderten Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße aufweisen.There is therefore a need for materials with nonlinear optical properties which do not have the disadvantages described or only to a lesser extent.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen, nichtlinear optischen Materialien gelöst.This object is achieved by the nonlinear optical materials according to the invention.
Gegenstand der Erfindung sind daher nicht-linear optische Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Komponente mit dem Strukturelement eines Pyrrolo- [1.2-b]azins der Formel I und/oder dessen Valenzisomeren der Formel I'The invention therefore relates to nonlinear optical materials, characterized in that they contain at least one component with the structural element of a pyrrolo- [1.2-b] azine of the formula I and / or its valence isomers of the formula I '
enthalten, worin eine der gestrichelt dargestellten Doppelbindungen zwischen den Positionen 2-3, 5-6 und 7-8 eine Einfachbindung sein kann, und included, wherein one of the double bonds shown in dashed lines between positions 2-3, 5-6 and 7-8 can be a single bond, and
R1 C 1-C10 Alkoxycarbonyl , C 1-C10 Alkanoyl , C 7-C11 Aroyl, -CN, -CF3, 'N(C1-4 Alkyl)2 oder H, wenn R nicht gleichzeitig ebenfalls H ist,R 1 is C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, C 7 -C 11 aroyl, -CN, -CF 3 , 'N (C 1-4 alkyl) 2 or H if R is not also H at the same time ,
R 2 H oder einen Rest R1,R 2 H or a radical R 1 ,
R3, R3' einen Rest zur Vervollständigung eines Dibenzocyclopentadien-, Dichlordibenzocyclopentadien-, Monobenzodiphenylcyclopentadien-, Tetraphenylcyclopentadien-, Dibenzocyclohexa-2,5-dien-4- on-ringes, oder seiner 4-Thion-, 4-(C1-4 Alkyl)- imino- oder 4-Ethylidenderivate oder eines Dibenzo-ɣ-pyranringes, Phenyl, C 1-C10 Alkoxycarbonyl, C 1-C10 Alkanoyl, Indan-1,3-dion-2,2- diyl, 2,2-Dimethyl-1,3-dioxan-4,6-dion-5,5- diyl, 4-Nitrophenyl , 4-Cyanophenyl, C 1-C10- Alkoxypropenoyl, einer der Reste auch H,R 3 , R 3 'is a radical to complete a dibenzocyclopentadiene, dichlorodibenzocyclopentadiene, monobenzodiphenylcyclopentadiene, tetraphenylcyclopentadiene, dibenzocyclohexa-2,5-diene-4-one ring, or its 4-thione, 4- (C 1- 4 alkyl) imino or 4-ethylidene derivatives or a dibenzo-ɣ-pyran ring, phenyl, C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, indan-1,3-dione-2,2-diyl, 2, 2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione-5,5-diyl, 4-nitrophenyl, 4-cyanophenyl, C 1 -C 10 alkoxypropenoyl, one of the radicals also H,
R 4 H, C 1-C10 Alkyl oder zusammen mit R5 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes,R 4 H, C 1 -C 10 alkyl or together with R 5 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring,
R5 H, C 1-C10 Alkyl, C1-10 Alkoxy, C1-10 Alkoxycarbonyl; -CN; -CH2Ph , -COPh, -CONH2, -CON- (C 1-4 Alkyl)2, -CONH(C 1-4 Alkyl) oder zusammen mit R4 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes oder zusammen mit R6 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Benzolringes, R6 H, C1-10 Alkyl oder zusammen mit R5 einenR 5 H, C 1 -C 10 alkyl, C 1-10 alkoxy, C 1-10 alkoxycarbonyl; -CN; -CH 2 Ph, -COPh, -CONH 2 , -CON- (C 1-4 alkyl) 2 , -CONH (C 1-4 alkyl) or together with R 4 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring or together with R 6 a residue to complete a condensed benzene ring, R 6 H, C 1-10 alkyl or together with R 5 one
Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Benzolringes oder zusammen mit R 7 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes,Radical to complete a fused-on benzene ring or together with R 7 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring,
H, C1-10 Alkyl oder zusammen mit R6 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes undH, C 1-10 alkyl or together with R 6 a residue to complete a fused cyclopentane or cyclohexane ring and
-N=, -CR4= oder -CHR4--N =, -CR 4 = or -CHR 4 -
bedeuten.mean.
Pyrrolo[1.2-b]azine sind beispielsweise aus der DE-Al-29 06 193 und der DE-Al-32 20 257 bekannt. In diesen Druckschriften wird die Verwendung der Verbindungen der Formel I als strahlungsempfindliche Materialien für Meß-, Aufzeichnungs- und Speicherzwecke beschrieben.Pyrrolo [1.2-b] azines are known, for example, from DE-Al-29 06 193 and DE-Al-32 20 257. These publications describe the use of the compounds of the formula I as radiation-sensitive materials for measurement, recording and storage purposes.
Die Verbindungen der Formel I erleiden bei Bestrahlung, insbesondere mit kurzwelligem sichtbaren Licht oder UV-Licht, eine Umwandlung in ihre Valenzisomeren der Formel I'. Aus Verbindungen enthaltend das Strukturelement der Formel I gebildete Merocyanin-ähnliche Formen der Formel I' erfahren eine Stabilisierung sowohl der negativen als auch der positiven Ladung durch monocyclische aromatische bzw. heteroaromatische Ionen und/oder durch geeignete Elektronendonor- bzw. -akzeptorsubstituenten. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich derartige Verbindungen in vorzüglicher Weise auch als Komponenten von Materialien mit nicht-linear optischen Eigenschaften eignen. Schichten aus monomeren Verbindungen der Formel I und/oder I', Polymerzusammensetzungen mit eingelagerten solchen Verbindungen sowie Polymere mit chemisch gebundenen Struktureinheiten der Formel I und/oder I' sind für diesen Zweck gleichermaßen geeignet.The compounds of the formula I undergo a conversion into their valence isomers of the formula I 'when irradiated, in particular with short-wave visible light or UV light. Merocyanine-like forms of the formula I 'formed from compounds containing the structural element of the formula I are stabilized both by the negative and by the positive charge by monocyclic aromatic or heteroaromatic ions and / or by suitable electron donor or acceptor substituents. Surprisingly, it has now been found that such compounds are also particularly suitable as components of materials with non-linear optical properties. Layers of monomeric compounds of the formula I and / or I ', polymer compositions with embedded compounds of this type and polymers with chemically bonded structural units of the formula I and / or I' are equally suitable for this purpose.
Insbesondere geeignet sind Pyrrolo[1.2-b] azine der Formel I und/oder I', worin alle gestrichelten Bindungen Doppelbindungen bedeuten. R 1 und R2 bedeuten vorzugsweiseParticularly suitable are pyrrolo [1.2-b] azines of the formula I and / or I ', in which all dashed bonds mean double bonds. R 1 and R2 are preferably
C1-C10 Alkoxycarbonyl , -CN oder -N(C1-C14 Alkyl)2, insbesondere C1-C10 Alkoxycarbonyl oder -CN. R3 und/oder R3' bedeuten vorzugsweise einen eine negative Ladung stabilisierenden Substituenten wie z.B. C1-C10 Alkoxycarbonyl, Phenyl, substituiertes Phenyl, insbesondere 4-Nitrophenyl oder 4-Cyanophenyl, daneben auch einen Rest zur Vervollständigung eines Dibenzocyclopentadien-, Dichlordibenzocyclopentadien-, Tetraphenylcyclopentadien- oder Dibenzocyclohexa-2,5-dien-4-on-ringes, insbesondere eines Dibenzocyclopentadiennnges. Die Reste R 3 und R3' können gleich oder verschieden sein, vorzugsweise sind sie gleich. R 4 steht bevorzugt für H, C1-10 Alkyl, insbesondere C1-C4, sowie zusammen mit R5 für einen Rest zur Vervollständigung eines Cyclopentan- oder -hexanringes.C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, -CN or -N (C 1 -C 14 alkyl) 2 , in particular C 1 -C 10 alkoxycarbonyl or -CN. R 3 and / or R 3 ' preferably mean a substituent which stabilizes a negative charge, such as, for example, C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, phenyl, substituted phenyl, in particular 4-nitrophenyl or 4-cyanophenyl, and also a radical for completing a dibenzocyclopentadiene, dichlorodibenzocyclopentadiene -, Tetraphenylcyclopentadien- or Dibenzocyclohexa-2,5-dien-4-one-ringes, especially a Dibenzocyclopentadiennges. The radicals R 3 and R 3 ' can be the same or different, preferably they are the same. R 4 preferably represents H, C 1-10 alkyl, in particular C 1 -C 4 , and together with R 5 a radical to complete a cyclopentane or hexane ring.
R5 bedeutet vorzugsweise H, C1-C10 Alkyl oder C1-C10 Alkoxy- -CN, -CH2Ph, -COPh, -CONH2 oder zusammen mit R4 einen Rest zur Vervollständigung eines Cyclopentan- oder -hexanringes oder zusammen mit R6 einen Rest zur Vervollständigung eines Benzolringes. Bevorzugt bedeutet R6 H, C1-C5 Alkyl, zusammen mit R5 einen Rest zur Vervollständigung eines Benzolringes oder zusammen mit R 7 einen Rest zur Vervollständigung eines Cyclohexanringes. Bevorzugt bedeutet R6 H.R5 is preferably H, C 1 -C 10 alkyl or C 1 -C 10 alkoxy -CN, -CH 2 Ph, -COPh, -CONH 2 or together with R 4 a radical to complete a cyclopentane or hexane ring or together with R 6 a residue to complete a benzene ring. R 6 preferably denotes H, C 1 -C 5 alkyl, together with R 5 a radical to complete a benzene ring or together with R 7 a radical to complete a cyclohexane ring. R 6 preferably denotes H.
R7 bedeutet bevorzugt H, C1-C5 Alkyl oder zusammen mit R6 einen Rest zur Vervollständigung eines Cyclohexanringes. Z ist insbesondere -N=, daneben auch -CR 4=.R 7 preferably denotes H, C 1 -C 5 alkyl or together with R 6 a radical to complete a cyclohexane ring. Z is in particular -N =, and also -CR 4 =.
Gegebenenfalls können die genannten Alkylreste auch substituiert sein. Ebenso können auch die als Substituent oder in ankondensierter Form vorhandenen aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen weitere Substituenten tragen. Ganz allgemein kommen, wenn hier oder im folgenden von Substitution die Rede ist, insbesondere folgende Substituenten in Betracht: C1-4 Alkyl, C1-4 Alkoxy, Halogen (Fluor, Chlor, Brom und Jod), -CF3, -NO2, -N(C1-4-Alkyl)2 und C6-10 Aryl. Es sind jedoch auch andere Substituenten verwendbar.If appropriate, the alkyl radicals mentioned can also be substituted. Likewise, the aromatic hydrocarbon groups present as a substituent or in condensed form can also carry further substituents. In general, when substitution is mentioned here or below, the following substituents are particularly suitable: C 1-4 alkyl, C 1-4 alkoxy, halogen (fluorine, chlorine, bromine and iodine), -CF 3 , -NO 2 , -N (C 1-4 alkyl) 2 and C 6-10 aryl. However, other substituents can also be used.
Dementsprechend werden erfindungsgemäß insbesondere diejenigen Verbindungen der allgemeinen Formel I und/oder I' bevorzugt als nicht-linear optische Medien verwendet, in denen mindestens einer der Reste R1, R2, R3, R4, R5, R6,R7 oder Z eine der vorstehend genannten Bedeutungen hat.Accordingly, according to the invention, those compounds of the general formula I and / or I 'in particular are preferably used as non-linear optical media in which at least one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z has one of the meanings given above.
Die Verbindungen der Formel I können nach bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE-Al-29 06 193 oder in der DE-A1-32 20 257 beschrieben sind, hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zu ihrer Herstellung besteht in der Umsetzung von Cyclopropenen II oder Pyrazolen III The compounds of the formula I can be prepared by known processes, as described, for example, in DE-Al-29 06 193 or in DE-A1-32 20 257. A preferred process for their preparation consists in the reaction of cyclopropenes II or pyrazoles III
mit den voranstehend angegebenen Bedeutungen für R 1, R2, R 3 und R3' mit einem Azm der Formel IV,with the meanings given above for R 1 , R 2 , R 3 and R 3 ' with an Azm of the formula IV,
worin R4, R5, R6, R7 und Z die voranstehend genannte Bedeutung besitzen, auf die in der DE-A1-35 21 432 beschriebene Weise unter den dort angegebenen Reaktionsbedingungen. Die Herstellung der erforderlichen Ausgangsmaterialien ist ebenfalls der DE-A1-35 21 432 zu entnehmen.wherein R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and Z have the meaning given above, in the manner described in DE-A1-35 21 432 under the reaction conditions given there. The production of the required starting materials can also be found in DE-A1-35 21 432.
Zur Verwendung in nichtlinear optischen Materialien eignen sich insbesondere Komponenten enthaltend das Strukturelement der Merocyanin-ähnlichen Form gemäß Formel I'. Wird bei ihrer Herstellung aus den Verbindungen der Formel I durch Bestrahlung mit Licht geeigneter Wellenlänge gleichzeitig ein elektrisches Feld angelegt, so orientieren sich die erhaltenen polaren Strukturen der Formel I' entsprechend der Feldrichtung und führen zu einem Molekülverband ohne Symmetrieinversionszentrum und damit nichtlinear optischen Eigenschaften. Die Pyrrolo[1.2-b] azine der Formel I und/oder I' eignen sich in hervorragender Weise als nichtlinear optische Medien. So werden z.B. durch Aufbringen derartiger Verbindungen auf ein Substrat in gelöster oder flüssiger Form durch beispielsweise Bestreichen, Bedrucken, Tauchen oder Aufschleudern und gegebenenfalls nachfolgender Bestrahlung unter Einwirkung eines elektrischen Feldes nichtlinear optische Anordnungen erhalten, die aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften ein weites Anwendungsfeld erschließen. Insbesondere eignen sie sich zur FrequenzVerdopplung von Laserlicht sowie zur Herstellung von Schaltelementen, Wellenleitern und Phasenmodulatoren auf dem Gebiet der integrier- ten Optik.Components containing the structural element of the merocyanine-like form according to formula I 'are particularly suitable for use in nonlinear optical materials. If an electric field is simultaneously applied from the compounds of the formula I by irradiation with light of a suitable wavelength, the polar structures of the formula I 'obtained are oriented in accordance with the direction of the field and lead to a molecular structure without a symmetry inversion center and thus nonlinear optical properties. The pyrrolo [1.2-b] azines of the formula I and / or I 'are outstandingly suitable as nonlinear optical media. For example, by applying such compounds to a substrate in dissolved or liquid form by, for example, brushing, printing, dipping or spin coating and optionally subsequent irradiation under the action of an electrical field, nonlinear optical arrangements are obtained which, due to their advantageous properties, open up a wide field of application. They are particularly suitable for doubling the frequency of laser light and for producing switching elements, waveguides and phase modulators in the field of integrated optics.
Die Verbindungen der Formel I und/oder I' können weiterhin auch in Pulverform, als Einlagerungen in andere Molekülverbände, wie beispielsweise Clathrate, feste Lösungen, als Einkristalle oder Lösungen ihre nichtlinear optischen Eigenschaften entfalten.The compounds of the formula I and / or I 'can also develop their nonlinear optical properties in powder form, as inclusions in other molecular groups, such as clathrates, solid solutions, as single crystals or solutions.
Die Einlagerung von Verbindungen der Formel I und/oder I' in Polymere stellt einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar. Hierzu können beispielsweise in. Lösungen geeigneter Polymermaterialien, wie sie z.B. xxi der EP-A2-01 94 639 als zur Herstellung von Wellenleitern verwendbar beschrieben sind, Verbindungen der allgemeinen Formel I eingebracht werden. So erhaltene dotierte Polymerlösungen als auch entsprechende dotierte Polymerschmelzen lassen sich durch die nämlichen, voranstellend beschriebenen Techniken auf Substrate aufbringen und gegebenenfalls durch Bestrahlung unter Einwirkung eines elektrischen Feldes in die Valenzisomeren der Formel I' umwandeln. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein nicht-linear optisches Polymermaterial, welches Struktureinheiten der allgemeinen Formel I und/oder I' gegebenenfalls über Verbindungsgruppen (Spacer), chemisch an die Polymerkette gebunden enthält.The inclusion of compounds of the formula I and / or I 'in polymers is a further subject of the present invention. For this purpose, for example, solutions of suitable polymer materials such as xxi of EP-A2-01 94 639 can be used for the production of waveguides are described, compounds of general formula I are introduced. Doped polymer solutions obtained in this way, as well as corresponding doped polymer melts, can be applied to substrates by the same techniques described above and, if necessary, converted into the valence isomers of the formula I 'by irradiation under the action of an electric field. Another object of the present invention is a non-linear optical polymer material which contains structural units of the general formula I and / or I ', optionally bonded chemically to the polymer chain via connecting groups (spacers).
Derartige Materialien enthalten beispielsweise wiederkehrende Struktureinheiten der allgemeinen Formel I und/oder I', in denen mindestens einer der Reste R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 oder Z der Formel V entspricht,Such materials contain, for example, recurring structural units of the general formula I and / or I 'in which at least one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z of the formula V corresponds to
-Y-X-A- V-Y-X-A- V
worinwherein
Y -(CH2)n- oder -CH(CH3)-,Y - (CH 2 ) n - or -CH (CH 3 ) -,
X eine chemische Bindung, -O-, -S-, -NR-, -SO-, -SO2-, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR'-CO- oder -CO-NR'-,X is a chemical bond, -O-, -S-, -NR-, -SO-, -SO 2 -, -CO-, -O-CO-, -CO-O-, -S-CO-, -CO -S-, -NR'-CO- or -CO-NR'-,
C1-C20 Alkylen, indem auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -S- und/ oder -NR1- ersetzt sein können,C 1 -C 20 alkylene, in which one or more non-adjacent CH 2 groups can also be replaced by -O-, -S- and / or -NR 1 -,
R' H oder C1-4 Alkyl undR 'H or C 1-4 alkyl and
n 0, 1, 2 oder 3 bedeutet.n means 0, 1, 2 or 3.
Die über den Rest A erfolgende Bindung der Pyrrolo[1.2-b]- azineinheit an die Polymerkette kann über eine chemische Bindung oder über -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR'-, -NH-CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- oder -NR-erfolgen. Als Spacer kommen vor allem Alkylengruppen mit 2 bis 20 C-Atomen in Betracht, die linear oder verzweigt und in denen eine oder mehrere CH2-Gruppen durch -O-, -S- und/oder -NR'- ersetzt sein können.The binding of the pyrrolo [1.2-b] azine unit to the polymer chain via the residue A can be achieved via a chemical bond or via -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR ' -, -NH-CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- or -NR- take place. Particularly suitable spacers are alkylene groups with 2 to 20 carbon atoms, which are linear or branched and in which one or more CH 2 groups can be replaced by -O-, -S- and / or -NR'-.
Beispielsweise kommen als Spacer in Betracht:For example, the following can be considered as spacers:
Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Octylen, Decylen, Undecylen, Dodecylen, Octadecylen, Ethylenoxyethylen, Ethylenthioethylen, Ethylen-N-methyliminoethylen oder 1-Methylalkylen.Ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, octylene, decylene, undecylene, dodecylene, octadecylene, ethyleneoxyethylene, ethylene thioethylene, ethylene-N-methyliminoethylene or 1-methylalkylene.
Die Spacer können an den Pyrrolo[1.2-b]azinteil und an die Polymerkette über eine chemische Bindung oder Über -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR', -NH-CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- oder -NR'-CO-NH- gebunden sein.The spacers can be attached to the pyrrolo [1.2-b] azine moiety and to the polymer chain via a chemical bond or via -CO-O-, -O-CO-, -NR'-CO-, -CO-NR ', -NH- CO-O-, -NH-CO-NR'-, -O-CO-NH- or -NR'-CO-NH- bound.
Y bedeutet vorzugsweise -CH(CH3)-, Methylen, Ethylen oder eine direkte Bindung. X ist vorzugsweise -O-, -CO-O-, -O-CO-, -NH-CO-, -CO-NH-, -O-CO-NH oder -NH-CO-O-. Für A ist C4-C12 Alkylen bevorzugt. R' ist vorzugsweise H oder Methyl.Y is preferably -CH (CH 3 ) -, methylene, ethylene or a direct bond. X is preferably -O-, -CO-O-, -O-CO-, -NH-CO-, -CO-NH-, -O-CO-NH or -NH-CO-O-. For A, C 4 -C 12 alkylene is preferred. R 'is preferably H or methyl.
Die Polymere, die Pyrrolo[1.2-b] azineinheiten chemisch gebunden enthalten, können nach an sich bekannten und in der Polymerchemie üblichen Verfahren hergestellt werden.The polymers which contain pyrrolo [1.2-b] azine units chemically bound can be prepared by processes which are known per se and are customary in polymer chemistry.
So können z.B. in polymere Verbindungen der Formel VI,For example, in polymeric compounds of the formula VI,
in der T ein austauschbarer Rest wie Hydroxy, Chlor, niederes Alkoxy ist, durch Veresterung, Umesterung oder Acylierung Pyrrolo[1.2-b] azineinheiten mit einer an einem Rest R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 oder Z endständigen Hydroxyl-, Mercapto- oder Aminogruppe eingeführt werden. in which T is an interchangeable radical such as hydroxy, chlorine, lower alkoxy, by esterification, transesterification or acylation pyrrolo [1.2-b] azine units with one on a radical R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z terminal hydroxyl, mercapto or amino group are introduced.
Die Methoden sind an sich bekannt und können beispielsweise CM. Paleos et al., J. Polym. Sei. Polymer. Chem. Ed. 19 (1981) 1427 entnommen werden.The methods are known per se and can be, for example, CM. Paleos et al., J. Polym. Be. Polymer. Chem. Ed. 19 (1981) 1427.
Der Austausch von T kann auch mit einer reaktionsfähigen Gruppe eines an die Pyrrolo[1.2-b] azineinheit gebundenen Spacers erfolgen.T can also be exchanged with a reactive group of a spacer bound to the pyrrolo [1.2-b] azine unit.
Bei solchen Resten, in denen einer der Substituenten R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 oder Z eine endständige Carboxylgruppe oder deren funktionelle Gruppen trägt, muß das Polymere Amino-, Mercapto- oder Hydroxylgruppen enthalten.In the case of radicals in which one of the substituents R 1 , R 2 , R 3 , R 3 ' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z bears a terminal carboxyl group or its functional groups, the polymer must have amino, Contain mercapto or hydroxyl groups.
Solche Polymere können z.B. durch Copolymerisation von (Meth)Acrylsäurehalbestern von 1,ω-Diolen mit weiteren Comonomeren erhalten werden.Such polymers can e.g. by copolymerization of (meth) acrylic acid semiesters of 1, ω-diols with other comonomers.
Eine weitere Möglichkeit, Pyrrolo[1.2-b] azingruppen an die Polymerkette zu binden, besteht in der Umsetzung dieser einen Isocyanatrest tragenden Gruppen mit Polymeren, die mit Isocyanat reagierende Substituenten aufweisen, z.B. vorstehend genannte Hydroxylgruppen tragende Copolymere. Der Isocyanatrest kann in eine Verbindung der Formel I und/oder I' z.B. durch Umsetzen eines an einem der Reste R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 oder Z einen mit Isocyanat reagierenden Substituenten wie z.B. -OH, -SH oder -NH2 tragenden Pyrrolo[1.2-b] azins, mit einem Diisocyanat im Molverhältnis 1:1 eingeführt werden.Another possibility of binding pyrrolo [1.2-b] azine groups to the polymer chain is to react these groups bearing an isocyanate radical with polymers which have substituents which react with isocyanate, for example copolymers bearing hydroxyl groups mentioned above. The isocyanate radical can be converted into a compound of the formula I and / or I ', for example by reacting one of one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z with Isocyanate-reacting substituents such as -OH, -SH or -NH 2 -bearing pyrrolo [1.2-b] azine, with a diisocyanate in a molar ratio of 1: 1 are introduced.
Die Umsetzung der einen Isocyanatrest tragenden Verbindungen der Formel I und/oder I' mit dem reaktionsfähige Substituenten tragenden Polymeren erfolgt nach an sich bekannten Verfahren.The reaction of the compounds of the formula I and / or I 'bearing an isocyanate radical with the reactive polymer-carrying polymer is carried out by processes known per se.
Umgekehrt ist es auch möglich, Isocyanatreste in Polymere einzuführen und die Isocyanatreste mit Verbindungen der Formel I und/oder I' umzusetzen, die an einem der Reste R1, R2, R3, R3', R4, R5, R6, R7 oder Z einen endständigen, mit Isocyanat reagierenden Substituenten tragen.Conversely, it is also possible to introduce isocyanate radicals into polymers and to implement the isocyanate radicals with compounds of the formula I and / or I 'which are attached to one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 3' , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 or Z carry a terminal substituent which reacts with isocyanate.
Polymere, die in der Seitenkette oder an die Seitenkette gebundene Pyrrolo[1.2-b]azine tragen, können auch hergestellt werden, indem man beispielsweise Pyridazylverbindungen in der 4-Position mit einem polymerisierbaren Rest, vorzugsweise einem Acrylat, synthetisiert und danach zunächst homo- oder copolymerisiert. Anschließend wird durch Umsetzung mit einem Cyclopropen II das Pyrroloazingerüst aufgebaut.Polymers bearing pyrrolo [1.2-b] azines bonded in the side chain or attached to the side chain can also be prepared by, for example, synthesizing pyridazyl compounds in the 4-position with a polymerizable radical, preferably an acrylate, and then first homo- or copolymerized. The pyrroloazine skeleton is then built up by reaction with a cyclopropene II.
Die Polymere können außerdem durch Copolymerisation von ethylenisch ungesättigten Verbindungen der Formel (VII)The polymers can also be obtained by copolymerizing ethylenically unsaturated compounds of the formula (VII)
gegebenenfalls mit weiteren olefinisch ungesättigten Verbindungen, die mit (VII) copolymerisierbar sind, hergestellt werden. In der Formel (VII) steht W für ein gegebenenfalls über einen Spacer an das C-Atom des Carbonylrestes gebundenes Pyrrolo[1.2-b] azin der Formel I und/oder I', wobei die Anbindung über -O-, -S- oder -NR-' erfolgt. optionally with other olefinically unsaturated compounds which can be copolymerized with (VII). In the formula (VII), W represents a pyrrolo [1.2-b] azine of the formula I and / or I 'which is optionally bonded to the carbon atom of the carbonyl radical via a spacer, the bond being via -O-, -S- or -NR- 'takes place.
Der Polymerisationsgrad liegt in der Regel zwischen 5 und 500, vorzugsweise bei ≧ 10 und 100.The degree of polymerization is generally between 5 and 500, preferably between ≧ 10 and 100.
Als Monomere kommen vor allem in Betracht:The following are particularly suitable as monomers:
C1- bis C20-, vorzugsweise C4- bis C8-Alkylester der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure, Gemische dieser Ester sowie Gemische der genannten Ester mit Acrylnitril, Methylacrylnitril, Styrol, 4-Methylstyrol, Acryl- und/oder Methacrylamid.C 1 to C 20 , preferably C 4 to C 8 alkyl esters of acrylic acid and / or methacrylic acid, mixtures of these esters and mixtures of the esters mentioned with acrylonitrile, methylacrylonitrile, styrene, 4-methylstyrene, acrylic and / or methacrylamide .
Als Monomere kommen neben den bestimmt genannten im einzelnen z.B. in Betracht:As monomers, in addition to the specific ones mentioned, e.g. considered:
Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Hexylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Nonylacrylat, Decylacrylat, Dodecylacrylat, Hexadecylacrylat, Octadecylacrylat sowie die entsprechenden Methacrylate.Methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, hexyl acrylate, n-octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonylacrylate, decyl acrylate, dodecyl acrylate, hexadecyl acrylate, octadecyl acrylate and the corresponding methacrylate.
Bevorzugt sind die genannten Acrylate und Methacrylate von Alkanolen bis 8 C-Atomen.The above-mentioned acrylates and methacrylates of alkanols having up to 8 carbon atoms are preferred.
Die Herstellung der Polymere erfolgt nach bekannten Verfahren, vorzugsweise durch radikalische Polymerisation.The polymers are prepared by known processes, preferably by radical polymerization.
Sie können außerdem durch Addition von polarisierbaren, reaktionsfähigen Wasserstoff tragenden Resten an olefinische Doppelbindungen erhalten werden. So können z.B. Poly-Organo-Wasserstoff-Siloxane mit eine endständige Vinylgruppe enthaltenden Verbindungen der Formel I und/oder I' gegebenenfalls in Lösungsmitteln in Anwesenheit von Katalysatoren, insbesondere Hexachloroplatinsäure, die die Anlagerung von an Si gebundenem Wasserstoff an aliphatische Mehrfachbindungen beschleunigen, umgesetzt werden.They can also be obtained by adding polarizable, reactive hydrogen-bearing radicals to olefinic double bonds. For example, poly-organo-hydrogen siloxanes can be reacted with compounds of the formula I and / or I 'containing a terminal vinyl group, if appropriate in solvents in the presence of catalysts, in particular hexachloroplatinic acid, which accelerate the addition of hydrogen bonded to Si to aliphatic multiple bonds .
Diese Umsetzungen erfolgen in an sich bekannter Weise (H. Ringsdorf, A. Schneller; Brit. Polym. Journal 13, 43 (1981); H. Ringsdorf, A. Schneller; Makromol. Rapid Comm. Vol. 3, 557 (1982)).These reactions are carried out in a manner known per se (H. Ringsdorf, A. Schneller; Brit. Polym. Journal 13, 43 (1981); H. Ringsdorf, A. Schneller; Makromol. Rapid Comm. Vol. 3, 557 (1982) ).
Die erfindungsgemäßen Polymermaterialien erschließen aufgrund ihrer vorteilhaften nicht-linearen optischen Eigenschaften ein weites Anwendungsfeld. Insbesondere eignen sie sich zur Frequenzverdoppelung von Laserlicht sowie zur Herstellung von Schaltelementen, Wellenleitern und Phasenmodulatoren auf dem Gebiet der integrierten Optik.The polymer materials according to the invention open up a wide field of application on account of their advantageous non-linear optical properties. They are particularly suitable for doubling the frequency of laser light and for producing switching elements, waveguides and phase modulators in the field of integrated optics.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen folgende Beispiele:The following examples serve to explain the invention:
A. Herstellung der VerbindungenA. Preparation of the connections
a) Darstellung von Spiro-3H-pyrazolen IIIa) Preparation of spiro-3H-pyrazoles III
2 g der Diazofluorenderivate werden in wasserfreiem Ether gelöst und unter Rühren werden äquimolare Mengen der entsprechenden Alkinester zugetropft. Die Reaktionsmischung wird im abgedunkelten Gefäß bei Raumtemperatur gerührt und der Reaktionsverlauf wird mittels Dünnschichtchromatographie (DC) kontrolliert. Nach vollständiger Umsetzung wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgezogen. Der Rückstand wird umkristallisiert.2 g of the diazofluorene derivatives are dissolved in anhydrous ether and equimolar amounts of the corresponding alkyne esters are added dropwise with stirring. The reaction mixture is stirred in a darkened vessel at room temperature and the course of the reaction is checked by means of thin layer chromatography (TLC). After the reaction is complete, the solvent is removed under reduced pressure. The residue is recrystallized.
b) Darstellung von Spirocyclopropenen IIb) Preparation of spirocyclopropenes II
2 g der Spiro-3H-pyrazole III werden in 300 ml wasserfreiem Ether gelöst und in einer Photolyseapparatur bei Raumtemperatur solange bestrahlt, bis DC-Kontrolle und entwickelte Stickstoffmenge die vollständige Umsetzung anzeigen. Nach dem Einengen der Lösung unter vermindertem Druck fallen die Kristalle in der Kälte an.2 g of the Spiro-3H-pyrazole III are dissolved in 300 ml of anhydrous ether and irradiated in a photolysis apparatus at room temperature until the TLC control and the amount of nitrogen developed indicate that the reaction is complete. After concentrating the solution under reduced pressure, the crystals form in the cold.
c) Darstellung von Pyrroloazinen I durch nukleophile Addition der Heterocyclen IV an die Spirocyclopropene II.c) Preparation of pyrroloazines I by nucleophilic addition of the heterocycles IV to the spirocyclopropenes II.
1 mmol der Spirocyclopropene II werden in trockenem Ether mit 1-2 Moläquivalenten der Heterocyclen IV umgesetzt. Eine Färbung der Reaktionslösung zeigt die Bildung der Betaine an. Weiteres Rühren bei Raumtemperatur unter Lichtausschluß führt unter Aufhellung zur Bildung der Pyrrolo(l,2-b)azine I, die nach chromatographischer Aufarbeitung (Kieselgel/CH2Cl2) durch Umkristallisation rein erhalten werden. 1 mmol of the spirocyclopropenes II are reacted in dry ether with 1-2 mol equivalents of the heterocycles IV. A coloration of the reaction solution indicates the formation of betaines. Further stirring at room temperature with exclusion of light leads, with brightening, to the formation of the pyrrolo (l, 2-b) azines I which, after chromatographic workup (silica gel / CH 2 Cl 2 ), are obtained in pure form by recrystallization.
1 'H-Pyrrolo[1.2-b]ρyridazine la aus den Verbindungen II bzw. III1 'H-pyrrolo [1.2-b] pyridazines la from the compounds II and III
la la
Nr. R1/R2 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 Smp hergestelltNo. R 1 / R 2 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 Smp
[°C] aus 1 CO2C3H7 H H H H H H H H H H 120 II 2 CO2C4H9 H H H H H H H H H H 97 II 3 CO2C5 H 11 H H H H H H H H H H 80 II[° C] from 1 CO 2 C 3 H 7 HHHHHHHHHH 120 II 2 CO 2 C 4 H 9 HHHHHHHHHH 97 II 3 CO 2 C 5 H 11 HHHHHHHHHH 80 II
4 CO2C6H13 H H H H H H H H H H 69 II4 CO 2 C 6 H 13 HHHHHHHHHH 69 II
5 CO2C7H15 H H H H H H H H H H 51 II 5 CO 2 C 7 H 15 HHHHHHHHHH 51 II
r. R1/R2 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 Smp hergestelltr. R 1 / R 2 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 Smp
[°C] aus[° C]
CO2C3H7 CH3 H H CH3 H H H H H H 153 IICO 2 C 3 H 7 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 153 II
C02C4H9 CH3 H H CH3 H H H H H H 117 IIC0 2 C 4 H 9 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 117 II
8 CO2C5H11 CH3 H H CH3 H H H H H H 98 II8 CO 2 C5H 11 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 98 II
9 CO2C6H13 CH3 H H CH3 H H H H H H 82 II9 CO 2 C 6 H 13 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 82 II
10 CO2C7H15 CH3 H H CH3 H H H H H H 74 II10 CO 2 C 7 H 15 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 74 II
11 CO2C5H11 CH3 CH3 H CH3 H H H H H H 108 II11 CO 2 C 5 H 11 CH 3 CH 3 H CH 3 HHHHHH 108 II
12 CO2C5H11 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H H H H 146 II12 CO 2 C 5 H 11 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 HHHHHH 146 II
13 CO2C5H11 H - Benzo - H H H H H H H 68 II13 CO 2 C 5 H 11 H - Benzo - HHHHHHH 68 II
14 CO2C4H9 H CH3 H H H H H H H H 89 I I14 CO 2 C 4 H 9 H CH 3 HHHHHHHH 89 II
15 CO2C5H1 1 H CH3 H H H H H H H H 73 I I 15 CO 2 C 5 H 1 1 H CH 3 HHHHHHHH 73 II
Nr. R1/R2 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 Smp hergestelltNo. R 1 / R 2 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 Smp
[°C] aus[° C]
16 CO2CH3 CH3 CO2CH3 H CH3 H H H H H H 194 II16 CO 2 CH 3 CH 3 CO 2 CH 3 H CH 3 HHHHHH 194 II
17 CO2CH3 H CN H H H H H H H H 82 II17 CO 2 CH 3 H CN HHHHHHHH 82 II
18 CO2CH3 H CH2Ph H H H H H H H H 140 I I18 CO 2 CH 3 H CH 2 Ph HHHHHHHH 140 II
19 CO2CH3 H COPh H H F H H H F H II19 CO 2 CH 3 H COPh HHFHHHFH II
20 CO2CH3 H CONH2 H H H H H H H H 117 II20 CO 2 CH 3 H CONH 2 HHHHHHHH 117 II
21 CO2CH3 H H H H H CO2CH3 H H H 179 II21 CO 2 CH 3 HHHHH CO 2 CH 3 HHH 179 II
22 CO2CH3 H CO2CH3 H H H H H H H H 106 II22 CO 2 CH 3 H CO 2 CH 3 HHHHHHHH 106 II
23 CO2CH3 H CO2CH3 H H H CO2CH3 H H H 159 II23 CO 2 CH 3 H CO 2 CH 3 HHH CO 2 CH 3 HHH 159 II
24 CO2CH3 -(CH2)3- CH3 CH3 H H H H H H 200 II24 CO 2 CH 3 - (CH 2 ) 3 - CH 3 CH 3 HHHHHH 200 II
25 CO2CH3 -(CH2)4- CH3 CH3 H H H H H H 158 II 25 CO 2 CH 3 - (CH 2 ) 4 - CH 3 CH 3 HHHHHH 158 II
Nr. R1/R2 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 Smp hergestelltNo. R 1 / R 2 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 R 9 R 10 R 11 R 12 R 13 Smp
[°C] aus[° C]
26 CO2CH3 ( CH2)4- -(CH2)4- H H H H H H 166 II26 CO 2 CH 3 (CH 2 ) 4- - (CH 2 ) 4 - HHHHHH 166 II
27 CN H CO2C5H11 H H H H H H H H 127 I I I27 CN H CO 2 C 5 H 11 HHHHHHHH 127 III
28 CO2CH3 H H H H H H CO2C2H5 H H H 176 II28 CO 2 CH 3 HHHHHH CO 2 C 2 H 5 HHH 176 II
29 CO2C7H15 CH3 C4H9 H CH3 H H H H H H 52 II29 CO 2 C 7 H 15 CH 3 C 4 H 9 H CH 3 HHHHHH 52 II
30 CO2C6H11 H H H H H H H H H H 72 II30 CO 2 C 6 H 11 HHHHHHHHHH 72 II
31 CP2C6H11 CH3 H H CH3 H H H H H H 58 II31 CP 2 C 6 H 11 CH 3 HH CH 3 HHHHHH 58 II
32 CO2C6H11 H - Benzo - H H H H H H H 58 II32 CO 2 C 6 H 11 H - Benzo - HHHHHHH 58 II
33 CO2CH3 H H H H - Benzo - H - Benzo - H33 CO 2 CH 3 HHHH - Benzo - H - Benzo - H
34 CO2CH3 H H H H - Benzo - H H - Benzo - 34 CO 2 CH 3 HHHH - Benzo - HH - Benzo -
B. Verwendung der VerbindungenB. Use of the compounds
Beispiel 1example 1
Auf eine mit aufgedampften interdigitalen Elektroden (Abstand zwischen den Elektroden 1 mm) versehene Glasplatte wird eine konzentrierte Lösung von 6',7'-Dicyano-spiro-[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'- carbonsäurepentylester (hergestellt nach DE-A1-35 21 432 ) in Toluol gegeben. Es wird ein elektrisches Feld von 1.5 kV/mm an die Elektroden angelegt und gleichzeitig mit UV-Licht bestrahlt. Nach Verdunsten des Lösungsmittels bei angelegtem elektrischen Feld verbleibt eine dünne Schicht der roten Betainverbindung, die nichtlinear optische Eigenschaften zweiter Ordnung besitzt. Diese Schicht bewirkt bei schräger transversaler Durchstrahlung mit Licht eines NdYAG-Lasers teilweise Verdopplung der Frequenz des eingestrahlten Lichts.A concentrated solution of 6 ', 7'-dicyano-spiro- [9H-fluorene-9,5' (4'aH) -pyrrolo [1, is placed on a glass plate provided with vapor-deposited interdigital electrodes (distance between the electrodes 1 mm). 2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid pentyl ester (prepared according to DE-A1-35 21 432) in toluene. An electrical field of 1.5 kV / mm is applied to the electrodes and simultaneously irradiated with UV light. After the solvent has evaporated with an applied electric field, a thin layer of the red betaine compound remains, which has second-order nonlinear optical properties. In the case of oblique transversal radiation with light from an NdYAG laser, this layer partially doubles the frequency of the incident light.
Beispiel 2Example 2
Eine Lösung von Polymethylmethacrylat PMMA (40 Gew.%) und 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo-[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäurepentylester (2 Gew.%) in Toluol wird durch spin-coating auf eine mit interdigitalen Elektroden versehene Glasplatte gemäß Beispiel 1 aufgebracht. Man läßt das Toluol bei Raumtemperatur verdampfen. Der erhaltene Polymerfilm wird auf 105 °C erhitzt und es wird ein elektrisches Feld vonA solution of polymethyl methacrylate PMMA (40% by weight) and 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5' (4'aH) -pyrrolo- [1,2-b] pyridazine] -3 ' -carboxylic acid pentyl ester (2% by weight) in toluene is applied by spin coating to a glass plate provided with interdigital electrodes according to Example 1. The toluene is allowed to evaporate at room temperature. The polymer film obtained is heated to 105 ° C and it becomes an electric field of
1.5 kV/mm angelegt, wobei gleichzeitig mit UV-Licht bestrahlt wird. Nach 5 min kühlt man im E-Feld auf Raumtemperatur ab. Es verbleibt ein transparenter, roter Polymerfilm mit nichtlinearen optischen Eigenschaften 2. Ordnung. Beispiel 31.5 kV / mm applied, with simultaneous irradiation with UV light. After 5 minutes, the mixture is cooled to room temperature in the E field. What remains is a transparent, red polymer film with non-linear optical properties of the second order. Example 3
Eine Lösung von 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'- (4' aH)-pyrrolo[1,2-b)pyridazin]-3'-carbonsäurepentylester (1 %) und von Poly-4-(4'-cyanbiphenyl(4)-oxycarbonyl)-phenoxyethyl-methacrylat (20 %) in N-Methylpyrrolidon wird durch spin-coating auf eine mit interdigitalen Elektroden versehene Glasplatte aufgebracht. Man läßt das N-Methylpyrrolidon bei erhöhter Temperatur verdampfen. Der Polymerfilm wird auf 150 °C erhitzt und sonst wie im vorigen Beispiel behandelt. Man erhält einen transparenten, roten, orientierten flüssigkristallinen Polymerfilm mit nichtlinearen optischen Eigenschaften 2. Ordnung.A solution of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5'- (4' aH) -pyrrolo [1,2-b) pyridazine] -3'-carboxylic acid pentyl ester (1%) and of poly -4- (4'-cyanbiphenyl (4) -oxycarbonyl) -phenoxyethyl methacrylate (20%) in N-methylpyrrolidone is applied by spin coating to a glass plate provided with interdigital electrodes. The N-methylpyrrolidone is allowed to evaporate at elevated temperature. The polymer film is heated to 150 ° C and otherwise treated as in the previous example. A transparent, red, oriented liquid-crystalline polymer film with non-linear optical properties of the second order is obtained.
Beispiel 4Example 4
Eine Mischung von 2,17 g 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäurepentylester, 2,0 g 1,10-Decandiol und 0,75 ml Titan-tetra-isopropanolat wird auf 80 °C erhitzt und die entstandene Lösung 7 h bei dieser Temperatur gehalten. Das Reaktionsgemisch wird auf ca. 40 °C gekühlt, mit 1 N HCl versetzt und mit Dichlormethan extrahiert. Man trocknet die organische Phase über Na2SO4 und dampft ein. Der Rückstand wird an einer Kieselgelsäule chromatographiert, worauf gelbe Kristalle von 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäure-(10-hydroxydecylester) erhalten werden. Beispiel 5A mixture of 2.17 g of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5'(4'aH) pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid pentyl ester, 2.0 g of 1,10-decanediol and 0.75 ml of titanium tetra-isopropanolate are heated to 80 ° C. and the resulting solution is kept at this temperature for 7 hours. The reaction mixture is cooled to approx. 40 ° C., 1N HCl is added and the mixture is extracted with dichloromethane. The organic phase is dried over Na 2 SO 4 and evaporated. The residue is chromatographed on a silica gel column, whereupon yellow crystals of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5'(4'aH) pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3'- carboxylic acid (10-hydroxydecyl ester) can be obtained. Example 5
Zu einer auf 0 °C gehaltenen Lösung von 2,08 g 6',7'-Dicyano-spiro-[9H-fluoren-9,5'(4'aH)pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäure-(10-hydroxydecylester), 344 mg Methacrylsäure, 49 mg 4-Dimethylaminopyridin und 1 mgTo a solution of 2.08 g of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5' (4'aH) pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3 'kept at 0 ° C carboxylic acid (10-hydroxydecyl ester), 344 mg methacrylic acid, 49 mg 4-dimethylaminopyridine and 1 mg
2,6-Di-tert.butyl-4-methyl-phenol in 10 ml Dichlormethan wird eine Lösung von 929 mg Dicyclohexylcarbodiimid in 1 ml Dichlormethan zugetropft und 2 h bei RT gerührt. Der Niederschlag wird abgesaugt, das Filtrat eingeengt und der Rückstand chromatographiert. Es wird 6 ',7'-2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol in 10 ml dichloromethane, a solution of 929 mg dicyclohexylcarbodiimide in 1 ml dichloromethane is added dropwise and the mixture is stirred at RT for 2 h. The precipitate is filtered off, the filtrate is concentrated and the residue is chromatographed. It becomes 6 ', 7'-
Dicyano-spiro[9H-fluoren-9, 5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäure-(10-methacryloyloxydecylester) als gelbe Kristalle erhalten.Dicyano-spiro [9H-fluorene-9, 5 '(4'aH) pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid (10-methacryloyloxydecyl ester) was obtained as yellow crystals.
Beispiel 6Example 6
Eine Lösung von 294 mg 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäure-(10-methacryloyloxydecylester), 951 mg Methylmethacrylat und 50 mg Azobisisobutyronitril in 20 ml Toluol wird unter N220 h auf 60 °C erhitzt. Man fällt das Polymere zweimal aus Ethanol um und erhält so ein gelblichesA solution of 294 mg of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5'(4'aH) -pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid (10-methacryloyloxydecyl ester) , 951 mg of methyl methacrylate and 50 mg of azobisisobutyronitrile in 20 ml of toluene is heated to 60 ° C. under N 2 for 20 h. The polymer is reprecipitated twice from ethanol, giving a yellowish color
Polymer. Aus diesem Polymer wird analog zu Beispiel 2 ein Film mit nichtlinear optischen Eigenschaften hergestellt.Polymer. A film with nonlinear optical properties is produced from this polymer analogously to Example 2.
Beispiel 7Example 7
Eine Lösung von 294 mg 6',7'-Dicyano-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1,2-b]pyridazin]-3'-carbonsäure-(10-methacryloyloxydecylester), 4,06 g 4-(4'-Cyanobiphenyl- (4)-oxycarbonyl)-phenoxyethylmethacrylat und 50 mg Azobisisobutyronitril in 30 ml N-Methylpyrrolidon wird unter N2 20 h auf 60 °C erhitzt. Das Polymer wird zweimal aus Ethanol umgefällt. Man erhält ein gelbliches Polymer. Aus diesem Polymer wird analog zu Beispiel 3 ein orientierter flüssigkristalliner Polymerfilm mit nichtlinear optischen Eigenschaften erhalten.A solution of 294 mg of 6 ', 7'-dicyano-spiro [9H-fluorene-9,5'(4'aH) -pyrrolo [1,2-b] pyridazine] -3'-carboxylic acid (10-methacryloyloxydecyl ester) , 4.06 g of 4- (4'-cyanobiphenyl- (4) -oxycarbonyl) -phenoxyethyl methacrylate and 50 mg Azobisisobutyronitrile in 30 ml of N-methylpyrrolidone is heated to 60 ° C. under N 2 for 20 h. The polymer is reprecipitated twice from ethanol. A yellowish polymer is obtained. An oriented liquid-crystalline polymer film with nonlinear optical properties is obtained from this polymer analogously to Example 3.
Beispiel 8Example 8
Eine Lösung von 1 g 3-(4-Pyridazyl)-acrylmethacrylat und 0,9 g Dibenzoylperoxid in 19 g Methylmethacrylat (Molverhältnis der Ester 1:31) wird 29 Stunden bei 60 °C stehengelassen. Anschließend wird in Dichlormethan gelöst und aus Methanol umgefällt. Man erhält Poly(methyl-3-pyridazin-4'-yl)acrylat-co-methylmethacrylat als schwach gelbes Polymer.A solution of 1 g of 3- (4-pyridazyl) acrylic methacrylate and 0.9 g of dibenzoyl peroxide in 19 g of methyl methacrylate (molar ratio of the esters 1:31) is left to stand at 60 ° C. for 29 hours. Then it is dissolved in dichloromethane and reprecipitated from methanol. Poly (methyl-3-pyridazin-4'-yl) acrylate-co-methyl methacrylate is obtained as a pale yellow polymer.
Beispiel 9Example 9
Eine Lösung von 4,6 g des Copolymers aus Beispiel 8 in 20 ml Dichlormethan wird mit 0,5 g 1,2-Dirnethoxycarbonyl-spiro[cyclopropen-3,9'-fluoren] versetzt und die entstandene Lösung 48 Stunden unter Ausschluß von Licht gerührt. Man erhält Poly(methyl-3-6',7'-dicarboxymethyl-spiro[9H-fluoren-9,5'(4'aH)-pyrrolo[1.2-b]-pyridazin]3'-yl)acrylat-co-methylmethacrylat als gelbes Polymer. A solution of 4.6 g of the copolymer from Example 8 in 20 ml of dichloromethane is mixed with 0.5 g of 1,2-dimethoxycarbonyl-spiro [cyclopropene-3,9'-fluorene] and the resulting solution for 48 hours with the exclusion of light touched. Poly (methyl-3-6 ', 7'-dicarboxymethyl-spiro [9H-fluoren-9,5' (4'aH) -pyrrolo [1.2-b] -pyridazin] 3'-yl) acrylate-co- methyl methacrylate as a yellow polymer.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Nichtlinear optische Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Komponente mit dem Strukturelement eines Pyrrolo[1.2-b]azins der Formel I und/oder dessen Valenzisomeren der Formel I'1. Nonlinear optical materials, characterized in that they have at least one component with the structural element of a pyrrolo [1.2-b] azine of the formula I and / or its valence isomers of the formula I '
enthalten, worin eine der gestrichelt dargestellten Doppelbindungen zwischen den Pos-itionen 2-3, 5-6 und 7-8 eine Einfachbindung sein kann, undincluded, wherein one of the double bonds shown in dashed lines between positions 2-3, 5-6 and 7-8 can be a single bond, and
C1-C10 Alkoxycarbonyl, C1-C10 Alkanoyl, C7-C11 Aroyl,-CN,-CF3,-N(C1-4 Alkyl)2 oder H, wenn R2 nicht gleichzeitig ebenfalls H ist,C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, C 7 -C 11 aroyl, -CN, -CF 3 , -N (C 1-4 alkyl) 2 or H, if R 2 is not simultaneously H,
H oder einen Rest R1, R3, R3' einen Rest zur Vervollständigung einesH or a radical R 1 , R 3 , R 3 ' a residue to complete one
Dibenzocyclopentadien-, Dichlordibenzocyclopentadien-, Monobenzodiphenylcyclopentadien-, Tetraphenylcyclopentadien-, Dibenzocyclohexa-2,5-dien-4-onringes, oder seiner 4-Thion-, 4-(C1-4-Dibenzocyclopentadiene, dichlorodibenzocyclopentadiene, monobenzodiphenylcyclopentadiene, tetraphenylcyclopentadiene, dibenzocyclohexa-2,5-dien-4-one ring, or its 4-thione, 4- (C 1-4 -
Alkyl)imino- oder 4-Ethylidenderivate oder eines Dibenzo-γ-pyranringes, Phenyl,Alkyl) imino or 4-ethylidene derivatives or a dibenzo-γ-pyran ring, phenyl,
C1-C10 Alkoxycarbonyl, C1-C10 Alkanoyl, Indan-1,3-dion-2,2-diyl, 2,2-Dimethyl- 1,3-dioxan-4,6-dion-5,5-diyl, 4-Nitrophenyl-, 4-Cyanophenyl, C1-C10 Alkoxypropenoyl, einer der Reste auch H,C 1 -C 10 alkoxycarbonyl, C 1 -C 10 alkanoyl, indan-1,3-dione-2,2-diyl, 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione-5,5- diyl, 4-nitrophenyl-, 4-cyanophenyl, C 1 -C 10 alkoxypropenoyl, one of the radicals also H,
R 4 H, C1-C10 Alkyl oder zusammen mit R5 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes,R 4 H, C 1 -C 10 alkyl or together with R 5 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring,
R5 H, C1-C10 Alkyl, C1-10 Alkoxy, C1-10 Alkoxycarbonyl; -CN; -CH2Ph , -COPh, -CONH2, -CON(C1-4 Alkyl)2 , -CONH(C1-4-R 5 H, C 1 -C 10 alkyl, C 1-10 alkoxy, C 1-10 alkoxycarbonyl; -CN; -CH 2 Ph, -COPh, -CONH 2 , -CON (C 1-4 alkyl) 2 , -CONH (C 1-4 -
Alkyl) oder zusammen mit R4 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes oder zusammen mit R6 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensiertenAlkyl) or together with R 4 a residue to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring or together with R 6 a residue to complete a fused-on ring
Benzolringes,Benzene ring,
R 6 H, C1-10 Alkyl oder zusammen mit R5 einenR 6 H, C 1-10 alkyl or together with R 5 one
Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Benzolringes oder zusammen mit R 7 einen Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes, R7 H, C1-10 Alkyl oder zusammen mit R6 einenRadical to complete a fused-on benzene ring or together with R 7 a radical to complete a fused-on cyclopentane or cyclohexane ring, R 7 H, C 1-10 alkyl or together with R 6 one
Rest zur Vervollständigung eines ankondensierten Cyclopentan- oder Cyclohexanringes undThe rest to complete a fused cyclopentane or cyclohexane ring and
-N=, -CR4= oder -CHR4--N =, -CR 4 = or -CHR 4 -
bedeuten.mean.
2. Nichtlinear optisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus einer auf ein Substrat aufgebrachten Schicht von mindestens einer Verbindung der Formel I besteht.2. Nonlinear optical material according to claim 1, characterized in that it consists essentially of a layer applied to a substrate of at least one compound of formula I.
3. Nichtlinear optisches Material nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens einer polymeren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Komponente eine Verbindung der allgemeinen Formel I ist.3. Nonlinear optical material according to claim 1, consisting of at least one polymeric component, characterized in that at least one further component is a compound of general formula I.
4. Nichtlinear optisches Material nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens einer polymeren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement des Pyrrolo[1.2-b]azins gemäß Formel I gegebenenfalls über einen Spacer chemisch an die Polymerkette gebunden ist.4. Nonlinear optical material according to claim 1, consisting of at least one polymeric component, characterized in that the structural element of pyrrolo [1.2-b] azine according to formula I is optionally chemically bound to the polymer chain via a spacer.
5. Verfahren zur Herstellung der nichtlinear optischen Materialien gemäß den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Komponente mit dem Strukturelement der Formel I unter gleichzeitiger Anlegung eines elektrischen Feldes bestrahlt. 5. A method for producing the nonlinear optical materials according to claims 1-4, characterized in that one component is irradiated with the structural element of the formula I with simultaneous application of an electric field.
6. Verwendung der nichtlinear optischen Materialien gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 als optische Medien in der Elektronik oder als organische Substrate in der Faser- und Folientechnik. 6. Use of the nonlinear optical materials according to claims 1 to 4 as optical media in electronics or as organic substrates in fiber and film technology.
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