JP2000089268A - 非線形光学材料 - Google Patents
非線形光学材料Info
- Publication number
- JP2000089268A JP2000089268A JP10297551A JP29755198A JP2000089268A JP 2000089268 A JP2000089268 A JP 2000089268A JP 10297551 A JP10297551 A JP 10297551A JP 29755198 A JP29755198 A JP 29755198A JP 2000089268 A JP2000089268 A JP 2000089268A
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- JP
- Japan
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- group
- bid
- conjugated
- electron
- compound
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- Pending
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Thiazole And Isothizaole Compounds (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、大きな二次非線形光学定数を有す
ると同時に熱的に安定な、有機非線形光学素子化合物を
提供するとともに、それらを含有する有機非線形光学材
料を提供する。 【構成】 下記の一般式(I)で表わされる、π共役系
の一方の端に電子供与基が結合し、他方の端に電子受容
基としてのベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオ
キシド(以下BIDと略す)または化学修飾されたBI
Dがその3位で結合することを特徴とした化合物、およ
びそれを含有してなる非線形光学材料。 【化1】
ると同時に熱的に安定な、有機非線形光学素子化合物を
提供するとともに、それらを含有する有機非線形光学材
料を提供する。 【構成】 下記の一般式(I)で表わされる、π共役系
の一方の端に電子供与基が結合し、他方の端に電子受容
基としてのベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオ
キシド(以下BIDと略す)または化学修飾されたBI
Dがその3位で結合することを特徴とした化合物、およ
びそれを含有してなる非線形光学材料。 【化1】
Description
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、フォトニクス、オプ
トエレクトロニクス、光情報処理、光通信等の分野にお
いて有用な非線形光学材料に関するもので、主な用途と
しては光ファイバーを含む光導波路型の二次高調波発生
(SHG)および電気光学(EO)デバイスへの応用を
挙げることができる。
トエレクトロニクス、光情報処理、光通信等の分野にお
いて有用な非線形光学材料に関するもので、主な用途と
しては光ファイバーを含む光導波路型の二次高調波発生
(SHG)および電気光学(EO)デバイスへの応用を
挙げることができる。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】 有機二次非線形光学
材料を実用化する際の重要な要素は、大きな非線形光学
特性を持つ化合物を開発すること、それらを材料化する
際に非線形光学素子化合物の効率的な配向を達成するこ
と、さらに得られた材料を性能低下を招かずにデバイス
化することである。したがって、非線形光学化合物に
は、配向処理を含めての材料化の過程やデバイスの作成
などの過程で晒される環境(特に高温)下でも変成を受
けにくい安定性が要求される。また非線形光学化合物
は、デバイス中で長期間のレーザー光の照射下での使用
で劣化しない安定性も要求される。これまでにも多数の
非線形光学化合物が報告されているが、高い非線形光学
特性と要求される高い安定性を兼ね備えた化合物は少な
い。
材料を実用化する際の重要な要素は、大きな非線形光学
特性を持つ化合物を開発すること、それらを材料化する
際に非線形光学素子化合物の効率的な配向を達成するこ
と、さらに得られた材料を性能低下を招かずにデバイス
化することである。したがって、非線形光学化合物に
は、配向処理を含めての材料化の過程やデバイスの作成
などの過程で晒される環境(特に高温)下でも変成を受
けにくい安定性が要求される。また非線形光学化合物
は、デバイス中で長期間のレーザー光の照射下での使用
で劣化しない安定性も要求される。これまでにも多数の
非線形光学化合物が報告されているが、高い非線形光学
特性と要求される高い安定性を兼ね備えた化合物は少な
い。
【0003】
【問題を解決するための手段】 本発明では、プッシュ
ープル型(あるいは分子内ドナー−アクセプター型)π
共役化合物の電子受容部に従来用いられることの無かっ
たBIDを導入することにより、それの内包するスルホ
ニルイミン基の強い電子吸引性を利用して高い非線形光
学特性を得ると同時に、そのベンゾ縮環系に由来する高
い化学的安定性を利用して耐熱性を得ることができるこ
とを見い出し、これにより非線形光学効果と熱安定性と
を兼ね備えた化合物を提供する。
ープル型(あるいは分子内ドナー−アクセプター型)π
共役化合物の電子受容部に従来用いられることの無かっ
たBIDを導入することにより、それの内包するスルホ
ニルイミン基の強い電子吸引性を利用して高い非線形光
学特性を得ると同時に、そのベンゾ縮環系に由来する高
い化学的安定性を利用して耐熱性を得ることができるこ
とを見い出し、これにより非線形光学効果と熱安定性と
を兼ね備えた化合物を提供する。
【0004】また、本発明の非線形光学材料の形態とし
ては、前記一般式(I)で表わされる化合物を、例え
ば、結晶として、溶液として、ゾル−ゲル法で調製した
有機無機複合材料として、樹脂中に分散させた材料とし
て、あるいは樹脂に化学結合させた材料として用いる。
化学結合型樹脂材料として用いる場合には、非線形光学
素子は、公知の技術により、BID部分、π共役橋部
分、または電子供与基部分のいずれかに導入したヒドロ
キシ基を介して樹脂と結合させる。樹脂としては、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、等のポリエステル
類や、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリエーテ
ルイミド類、ポリウレア類、ポリウレタン類、を利用す
ることができる。ゾルや樹脂への分散材料および化学結
合型材料においては、BID非線形光学素子化合物の配
向はポーリングによって行うことができる。また、π共
役橋にアゾ基を持つものについては、光支援配向を用い
ることもできる。
ては、前記一般式(I)で表わされる化合物を、例え
ば、結晶として、溶液として、ゾル−ゲル法で調製した
有機無機複合材料として、樹脂中に分散させた材料とし
て、あるいは樹脂に化学結合させた材料として用いる。
化学結合型樹脂材料として用いる場合には、非線形光学
素子は、公知の技術により、BID部分、π共役橋部
分、または電子供与基部分のいずれかに導入したヒドロ
キシ基を介して樹脂と結合させる。樹脂としては、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、等のポリエステル
類や、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリエーテ
ルイミド類、ポリウレア類、ポリウレタン類、を利用す
ることができる。ゾルや樹脂への分散材料および化学結
合型材料においては、BID非線形光学素子化合物の配
向はポーリングによって行うことができる。また、π共
役橋にアゾ基を持つものについては、光支援配向を用い
ることもできる。
【0005】
【既知の関連化合物についての説明】 3位にπ共役系
置換基を持つBID化合物としては、置換フェニル基ま
たは置換1−ナフチル基が直接結合した共役鎖長の短い
ものは、1896年に3−フェニル誘導体と3−(p−
ジメチルアミノフェニル)誘導体が報告され(P.Fr
itsch,Ber.,1896,29,2290)て
以来、種々のアルキル、クロロ、アルコキシ、およびヒ
ドロキシ基などの置換したフェニル誘導体と、より限ら
れた数のナフチル誘導体が、主に写真用光学フィルター
剤の合成中間体または薬理作用についての興味から合成
されている(M.Davis,Adv.Heteroc
yclicChem.,1972,14,43−98;
1985,38,105−133;およびそれらの参照
文献)。しかし、BID化合物の非線形光学素子として
の利用を考えた場合、単純にフェニル基やナフチル基だ
けを持つものよりも、適当なπ共役橋を挿入して共役長
を延ばしたもののほうが、高い非線形光学特性を得るう
えで有利と考えられ、実際に本発明ではそれを裏付ける
結果を見い出している(後述)。共役鎖長がそれ以上長
いものとしては、わずかに3−(β−スチリール)誘導
体と3−(p−メトキシ−β−スチリール)誘導体が報
告されているにすぎない(R.A.Abramovit
ch,I.Shinkai,B.J.Mavunke
l,K.M.More,S.O’Conner,G.
H.Ooi,W.T.Pennington,P.C.
Srinivasan,and J.R.Stower
s,Tetrahedron,1996,52,333
9−3354)。本発明の中では、置換3−(β−スチ
リール)誘導体も非線形光学化合物として重要な一群を
成しているが、β−スチリール誘導体の系列においては
p−メトキシ置換体では電子供与性が不十分で、高い非
線形光学活性は得られず、p位へのアルキルチオ基やジ
アルキルアミノ基の導入が望ましいことを見い出してい
る(後述)。他に、エチニレン基やアゾ基をπ共役橋と
して持つもの、およびチオフェン等のヘテロ環を電子供
与性基部分や、π共役橋部分に含むものについては、全
く前例が無く全て新規化合物である。なお、BID化合
物全般について、非線形光学素子化合物としての観点か
らの評価報告は、これまでに前例がない。
置換基を持つBID化合物としては、置換フェニル基ま
たは置換1−ナフチル基が直接結合した共役鎖長の短い
ものは、1896年に3−フェニル誘導体と3−(p−
ジメチルアミノフェニル)誘導体が報告され(P.Fr
itsch,Ber.,1896,29,2290)て
以来、種々のアルキル、クロロ、アルコキシ、およびヒ
ドロキシ基などの置換したフェニル誘導体と、より限ら
れた数のナフチル誘導体が、主に写真用光学フィルター
剤の合成中間体または薬理作用についての興味から合成
されている(M.Davis,Adv.Heteroc
yclicChem.,1972,14,43−98;
1985,38,105−133;およびそれらの参照
文献)。しかし、BID化合物の非線形光学素子として
の利用を考えた場合、単純にフェニル基やナフチル基だ
けを持つものよりも、適当なπ共役橋を挿入して共役長
を延ばしたもののほうが、高い非線形光学特性を得るう
えで有利と考えられ、実際に本発明ではそれを裏付ける
結果を見い出している(後述)。共役鎖長がそれ以上長
いものとしては、わずかに3−(β−スチリール)誘導
体と3−(p−メトキシ−β−スチリール)誘導体が報
告されているにすぎない(R.A.Abramovit
ch,I.Shinkai,B.J.Mavunke
l,K.M.More,S.O’Conner,G.
H.Ooi,W.T.Pennington,P.C.
Srinivasan,and J.R.Stower
s,Tetrahedron,1996,52,333
9−3354)。本発明の中では、置換3−(β−スチ
リール)誘導体も非線形光学化合物として重要な一群を
成しているが、β−スチリール誘導体の系列においては
p−メトキシ置換体では電子供与性が不十分で、高い非
線形光学活性は得られず、p位へのアルキルチオ基やジ
アルキルアミノ基の導入が望ましいことを見い出してい
る(後述)。他に、エチニレン基やアゾ基をπ共役橋と
して持つもの、およびチオフェン等のヘテロ環を電子供
与性基部分や、π共役橋部分に含むものについては、全
く前例が無く全て新規化合物である。なお、BID化合
物全般について、非線形光学素子化合物としての観点か
らの評価報告は、これまでに前例がない。
【0006】
【実施例】 以下に、一般式(I)で示される化合物の
具体例と、実施例を示すが、本発明はこれら具体例と実
施例によって何ら制限されるものではない。
具体例と、実施例を示すが、本発明はこれら具体例と実
施例によって何ら制限されるものではない。
【0007】
【化2】
【0008】
【化3】
【0009】合成例1 3−(p−ジメチルアミノ−β−スチリール)ベンズ
[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化合物
1):25−mlの丸底フラスコに3−メチルベンズイ
ソチアゾール−1,1−ジオキシド[サッカリンと2当
量のメチルリチウムとの反応により一段階で得られる:
R.A.Abramovitch,E.M.Smit
h,B.Puretschert,P.C.Srini
vasan,and G.M.Singer,J.Ch
em.Soc.,Perkin Trans.l,19
74,22,2589−2594]0.906g(5.
0mmol)、p−ジメチルアミノベンズアルデヒド
0.746g(5.0mmol)、酢酸0.300g
(5.0mmol)、および無水酢酸1.53g(15
mmol)を入れ、上に塩化カルシウム管を取り付けた
還流管を付け、150℃付近に保った油浴で加熱を開始
した。還流下に5時間撹拌を続けた後、油浴をはずし、
まだ熱いうちにトルエン(5ml)を加え、室温に数時
間、次いで5℃に数時間置いて生成物を沈殿させた。固
体をろ過し、トルエンで洗い、乾燥して、濃紫色の微結
晶0.960gを得た。これをクロロベンゼンから再結
晶し、濃青紫色の結晶0.872g(収率56%)、融
点283−285℃、を得た。 1H−NMR(CDC
l3,90MHz)δ/ppm3.10[s,6H],
6.72(d,2H,J=9.0 Hz)7.01
(d,1H,J=15.2Hz),7.5〜8.0[m
containing d at 7.60(J=
9.0Hz),6H],8.33(d,1H,J=1
5.2Hz). IR(KBr)1600,1580,
1540,1500,1435,1375,1310,
1185,1155,1130,925,775,62
0cm−1. UV/VIS(CHCl3)λmax5
06 nm,ε38000.MS(FD)m/z31
2. Anal.Calc.for C17H16N2
O2S: C,65.36;H,5.16;N,8,9
7;S,10.27.Found:C,65.14;
H,5.20;N,8.82;S,10.21.
[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化合物
1):25−mlの丸底フラスコに3−メチルベンズイ
ソチアゾール−1,1−ジオキシド[サッカリンと2当
量のメチルリチウムとの反応により一段階で得られる:
R.A.Abramovitch,E.M.Smit
h,B.Puretschert,P.C.Srini
vasan,and G.M.Singer,J.Ch
em.Soc.,Perkin Trans.l,19
74,22,2589−2594]0.906g(5.
0mmol)、p−ジメチルアミノベンズアルデヒド
0.746g(5.0mmol)、酢酸0.300g
(5.0mmol)、および無水酢酸1.53g(15
mmol)を入れ、上に塩化カルシウム管を取り付けた
還流管を付け、150℃付近に保った油浴で加熱を開始
した。還流下に5時間撹拌を続けた後、油浴をはずし、
まだ熱いうちにトルエン(5ml)を加え、室温に数時
間、次いで5℃に数時間置いて生成物を沈殿させた。固
体をろ過し、トルエンで洗い、乾燥して、濃紫色の微結
晶0.960gを得た。これをクロロベンゼンから再結
晶し、濃青紫色の結晶0.872g(収率56%)、融
点283−285℃、を得た。 1H−NMR(CDC
l3,90MHz)δ/ppm3.10[s,6H],
6.72(d,2H,J=9.0 Hz)7.01
(d,1H,J=15.2Hz),7.5〜8.0[m
containing d at 7.60(J=
9.0Hz),6H],8.33(d,1H,J=1
5.2Hz). IR(KBr)1600,1580,
1540,1500,1435,1375,1310,
1185,1155,1130,925,775,62
0cm−1. UV/VIS(CHCl3)λmax5
06 nm,ε38000.MS(FD)m/z31
2. Anal.Calc.for C17H16N2
O2S: C,65.36;H,5.16;N,8,9
7;S,10.27.Found:C,65.14;
H,5.20;N,8.82;S,10.21.
【0010】合成例2 3−[2−(1−メチル−3−インデニル)エテニル]
ベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化
合物11):25−mlの丸底フラスコに、3−メチル
ベンズイソチアゾール−1,1−ジオキシド0.494
g(2.73mmol)、1−メチルインドール−3−
カルバルデヒド0.456g(2.86mmol)、無
水酢酸1.19g(10.9mmol)、および酢酸
1.64g(27.3mmol)を入れ、上に塩化カル
シウム管を取り付けた還流管を付け、150℃付近に保
った油浴で加熱を開始した。還流下に17時間撹拌を続
けた後、油浴をはずし、まだ熱いうちにトルエン(12
ml)を加え、室温に数時間、次いで5℃に数時間置い
て生成物を沈殿させた。固体をろ過し、トルエンで洗
い、乾燥して、暗赤色の固体0.583gを得た。これ
をニトロベンゼンとトルエンの約1対2混合物を用いて
再結晶し、茶色の結晶0.466g(収率53%)、融
点284−286℃、を得た。 1H−NMR(CDC
l3,90 MHz)δ/ppm3.92(s,3
H),7.2−7.75(m,4H),7.8−8.2
(m,3H),8.25−8.7(m,4H). IR
(KBr)1610,1590,1575,1495,
1470,1460,1440,1400,1380,
1295,1255,1160,1125,1080,
1045,925,795,775,740,615,
530cm−1.
ベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化
合物11):25−mlの丸底フラスコに、3−メチル
ベンズイソチアゾール−1,1−ジオキシド0.494
g(2.73mmol)、1−メチルインドール−3−
カルバルデヒド0.456g(2.86mmol)、無
水酢酸1.19g(10.9mmol)、および酢酸
1.64g(27.3mmol)を入れ、上に塩化カル
シウム管を取り付けた還流管を付け、150℃付近に保
った油浴で加熱を開始した。還流下に17時間撹拌を続
けた後、油浴をはずし、まだ熱いうちにトルエン(12
ml)を加え、室温に数時間、次いで5℃に数時間置い
て生成物を沈殿させた。固体をろ過し、トルエンで洗
い、乾燥して、暗赤色の固体0.583gを得た。これ
をニトロベンゼンとトルエンの約1対2混合物を用いて
再結晶し、茶色の結晶0.466g(収率53%)、融
点284−286℃、を得た。 1H−NMR(CDC
l3,90 MHz)δ/ppm3.92(s,3
H),7.2−7.75(m,4H),7.8−8.2
(m,3H),8.25−8.7(m,4H). IR
(KBr)1610,1590,1575,1495,
1470,1460,1440,1400,1380,
1295,1255,1160,1125,1080,
1045,925,795,775,740,615,
530cm−1.
【0011】合成例3 3−[p−(ジメチルアミノフェニル)エチニル]ベン
ズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化合物
12):25−ml枝管付丸底フラスコにp−ジメチル
アミノフェニルアセチレン0.726g(5.0mmo
l)を入れ、セプタムと三方コックを付けてアルゴン置
換した後、無水THF5mlを加えた。これに、氷水浴
で冷却下、n−ブチルリチウムの1.71 M ヘキサ
ン溶液2.92ml(5mmol)を5分間かけて滴下
しアセチリドとした。一方、ラバーセプタムを付けた5
0−ml枝管付丸底フラスコに3−クロロベンズイソチ
アゾール−1,1−ジオキシド[サッカリンと五塩化リ
ンの反応により一段階で調製できる:E.Stephe
n and H.Stephen,J.Chem.So
c.,1957,490−492]0.848g(4.
2mmol)を入れ、三方コックを付け、アルゴン置換
し、無水THF5mlを加えた。その懸濁液に、氷水浴
による冷却下撹拌しながら、先に調製したアセチリド溶
液を約15分間かけて滴下した。その後、室温で6時間
撹拌した後に、水を加えて反応を止め、生成物(かなり
の量固体として析出)をクロロホルムで抽出した。有機
相を飽和食塩水と水の1対1混合物で洗い、硫酸ナトリ
ウムで乾燥した。濾過、濃縮の後、生成物をフラッシュ
クロマトグラフィー(シリカゲル50gを用い、塩化メ
チレン800ml、次いでクロロホルム200mlで展
開)で単離した後、トルエンから再結晶して、濃青紫色
の結晶0.398g(収率31%)、融点256−25
9℃、を得た。 1H−NMR(CDCl3,90MH
z)δ/ppm3.10[s,6H],6.69(d,
J=8.9Hz.2H),7.61,(d,J=8.9
Hz,2H),7.6−8.0(m,4H). IR
(KBr)2155,1605,1590,1545,
1510,1480,1445,1385,1360,
1330,1230,1185,1164,1120,
1080,1040,855,825,775,58
0,535,525cm−1.UV/VIS(CHCl
3)λmax460nm,ε45000. MS(F
D)m/z310. Anal.Calc.for C
17H14N2O2S:C,65.78;H,4.5
5;N,9.03;S,10.33.Found:C,
65.99;H,4.77;N,8.92;S,10,
28.
ズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシド(化合物
12):25−ml枝管付丸底フラスコにp−ジメチル
アミノフェニルアセチレン0.726g(5.0mmo
l)を入れ、セプタムと三方コックを付けてアルゴン置
換した後、無水THF5mlを加えた。これに、氷水浴
で冷却下、n−ブチルリチウムの1.71 M ヘキサ
ン溶液2.92ml(5mmol)を5分間かけて滴下
しアセチリドとした。一方、ラバーセプタムを付けた5
0−ml枝管付丸底フラスコに3−クロロベンズイソチ
アゾール−1,1−ジオキシド[サッカリンと五塩化リ
ンの反応により一段階で調製できる:E.Stephe
n and H.Stephen,J.Chem.So
c.,1957,490−492]0.848g(4.
2mmol)を入れ、三方コックを付け、アルゴン置換
し、無水THF5mlを加えた。その懸濁液に、氷水浴
による冷却下撹拌しながら、先に調製したアセチリド溶
液を約15分間かけて滴下した。その後、室温で6時間
撹拌した後に、水を加えて反応を止め、生成物(かなり
の量固体として析出)をクロロホルムで抽出した。有機
相を飽和食塩水と水の1対1混合物で洗い、硫酸ナトリ
ウムで乾燥した。濾過、濃縮の後、生成物をフラッシュ
クロマトグラフィー(シリカゲル50gを用い、塩化メ
チレン800ml、次いでクロロホルム200mlで展
開)で単離した後、トルエンから再結晶して、濃青紫色
の結晶0.398g(収率31%)、融点256−25
9℃、を得た。 1H−NMR(CDCl3,90MH
z)δ/ppm3.10[s,6H],6.69(d,
J=8.9Hz.2H),7.61,(d,J=8.9
Hz,2H),7.6−8.0(m,4H). IR
(KBr)2155,1605,1590,1545,
1510,1480,1445,1385,1360,
1330,1230,1185,1164,1120,
1080,1040,855,825,775,58
0,535,525cm−1.UV/VIS(CHCl
3)λmax460nm,ε45000. MS(F
D)m/z310. Anal.Calc.for C
17H14N2O2S:C,65.78;H,4.5
5;N,9.03;S,10.33.Found:C,
65.99;H,4.77;N,8.92;S,10,
28.
【0012】合成例4 3−[5(5−エチルチオ−2−チエニル)−2−チエ
ニル]ベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシ
ド(化合物17): 10−ml枝管付丸底フラスコ
に、削状マグネシウム109mg(4.5mmol)を
とり、枝管にラバーセプタムを付け、アルゴン置換し
た。無水THF4.5mlを加えた後、注射器をもちい
て1,2−ジブロモエタン676mg(3.6mmo
l)を5分かけて滴下し、臭化マグネシウムのTHF溶
液を調製した。一方、ラバーセプタムを付けた20−m
l枝管付丸底フラスコをアルゴン置換し、無水THF3
mlに溶かした5−エチルチオ−2,2’−ビチオフェ
ン679mg(3.0mmol)を入れた。氷水浴で冷
却しながら、n−ブチルリチウムの1.49Mへキサン
溶液2.15ml(3.2mmol)を滴下し、さらに
20分撹拌して、チエニルリチウム種を調製した。この
溶液を、カニュレを用いて、先に調製した臭化マグネシ
ウムの溶液に加えチエニルマグネシウム種を調製した。
更に、ラバーセプタムを付けた50−mlの枝管付丸底
フラスコに3−クロロベンズイソチアゾール−1,1−
ジオキシド605mg(3.0mmol)をとり、アル
ゴン置換し、THF3mlを加えた。これに、氷水浴に
よる冷却下撹拌しながら、先に調製したチエニルマグネ
シウムの溶液をカニュレを用いて5分かけて滴下した。
さらに室温で1時間撹拌した後、水10mlを加えて反
応を停止し、生成物を塩化メチレンで抽出した。有機層
を水で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後に溶媒を
減圧留去して、濃赤色固体990mg、融点183−1
86℃、を得た。これをトルエンから再結晶して、濃赤
色結晶764mg(収率65%)、融点186.5−1
89℃、を得た。 1H−NMR(CD2Cl2,40
0M Hz)δ/ppm1.31(t,J=7.3H
z,3H),2.90(q,J=7.3Hz,2H),
7.08(d,1H,J=3.4Hz),7.32
(d,J=3.4Hz,1H),7.34(d,J=
4.4Hz,1H),7.75−7.8(m,2H),
7.9−8.0(m,1H),8.1−8.2[m c
ontaining dat 8.15(J=4.4H
z),2H]. IR(KBr)1514,1450,
1436,1418,1318,1166,794cm
−1. UV/VIS(CHCl3)λmax435n
m,ε26300.Anal.Calc.forC17
H13NO2S4:C,52.15;H,3.35;
N,3.58;S,32.76.Found:C,5
2.23;H,3.44;N,3.50;S,32.7
7.
ニル]ベンズ[d]イソチアゾール−1,1−ジオキシ
ド(化合物17): 10−ml枝管付丸底フラスコ
に、削状マグネシウム109mg(4.5mmol)を
とり、枝管にラバーセプタムを付け、アルゴン置換し
た。無水THF4.5mlを加えた後、注射器をもちい
て1,2−ジブロモエタン676mg(3.6mmo
l)を5分かけて滴下し、臭化マグネシウムのTHF溶
液を調製した。一方、ラバーセプタムを付けた20−m
l枝管付丸底フラスコをアルゴン置換し、無水THF3
mlに溶かした5−エチルチオ−2,2’−ビチオフェ
ン679mg(3.0mmol)を入れた。氷水浴で冷
却しながら、n−ブチルリチウムの1.49Mへキサン
溶液2.15ml(3.2mmol)を滴下し、さらに
20分撹拌して、チエニルリチウム種を調製した。この
溶液を、カニュレを用いて、先に調製した臭化マグネシ
ウムの溶液に加えチエニルマグネシウム種を調製した。
更に、ラバーセプタムを付けた50−mlの枝管付丸底
フラスコに3−クロロベンズイソチアゾール−1,1−
ジオキシド605mg(3.0mmol)をとり、アル
ゴン置換し、THF3mlを加えた。これに、氷水浴に
よる冷却下撹拌しながら、先に調製したチエニルマグネ
シウムの溶液をカニュレを用いて5分かけて滴下した。
さらに室温で1時間撹拌した後、水10mlを加えて反
応を停止し、生成物を塩化メチレンで抽出した。有機層
を水で洗い、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後に溶媒を
減圧留去して、濃赤色固体990mg、融点183−1
86℃、を得た。これをトルエンから再結晶して、濃赤
色結晶764mg(収率65%)、融点186.5−1
89℃、を得た。 1H−NMR(CD2Cl2,40
0M Hz)δ/ppm1.31(t,J=7.3H
z,3H),2.90(q,J=7.3Hz,2H),
7.08(d,1H,J=3.4Hz),7.32
(d,J=3.4Hz,1H),7.34(d,J=
4.4Hz,1H),7.75−7.8(m,2H),
7.9−8.0(m,1H),8.1−8.2[m c
ontaining dat 8.15(J=4.4H
z),2H]. IR(KBr)1514,1450,
1436,1418,1318,1166,794cm
−1. UV/VIS(CHCl3)λmax435n
m,ε26300.Anal.Calc.forC17
H13NO2S4:C,52.15;H,3.35;
N,3.58;S,32.76.Found:C,5
2.23;H,3.44;N,3.50;S,32.7
7.
【0013】実施例1 化合物1をポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)
に対して5重量%の割合で混合し、N,N−ジメチルホ
ルムアミド(DMF)溶液とした。この際、100mg
のPMMAに対して1mlの溶媒を使用した。ガラス基
盤上に、この溶液をスピンコートし、130℃で2時間
加熱処理を行うことで溶媒を蒸発させて、化合物1の分
散したPMMAの薄膜材料(厚さ2.5−3mm)を作
成した。これに対し、5kVの電圧で15分間コロナ放
電によるボーリングの処理を行った後、He−Neレー
ザーの632.8nm光とNd:YAGレーザーの10
64nm光を用いてm−line法により屈折率の測定
を行った。次いで、Nd:YAGレーザーの1064n
m光を基本波として二次高調波発生(SHG)について
メーカーフリンジ測定を行った。532nmでの屈折率
としてはクラマース−クロニッヒの関係式から求めた値
を用い、フリンジパターンを理論式によりフィッティン
グすることにより、また水晶を参照物質として用いるこ
とにより、非線形光学定数d33=16pm/Vを得
た。
に対して5重量%の割合で混合し、N,N−ジメチルホ
ルムアミド(DMF)溶液とした。この際、100mg
のPMMAに対して1mlの溶媒を使用した。ガラス基
盤上に、この溶液をスピンコートし、130℃で2時間
加熱処理を行うことで溶媒を蒸発させて、化合物1の分
散したPMMAの薄膜材料(厚さ2.5−3mm)を作
成した。これに対し、5kVの電圧で15分間コロナ放
電によるボーリングの処理を行った後、He−Neレー
ザーの632.8nm光とNd:YAGレーザーの10
64nm光を用いてm−line法により屈折率の測定
を行った。次いで、Nd:YAGレーザーの1064n
m光を基本波として二次高調波発生(SHG)について
メーカーフリンジ測定を行った。532nmでの屈折率
としてはクラマース−クロニッヒの関係式から求めた値
を用い、フリンジパターンを理論式によりフィッティン
グすることにより、また水晶を参照物質として用いるこ
とにより、非線形光学定数d33=16pm/Vを得
た。
【0014】
【発明の効果】 実施例1と同様にして、化合物12に
ついてd33=12pm/V、化合物3についてd33
=2pm/V、また比較化合物として3−(p−メトキ
シ−β−スチリール)ベンズ[d]イソチアゾール−
1,1−ジオキシドについてd33=約0.2pm/
V、3−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンズ[d]
イソチアゾール−1,1−ジオキシドについてd33=
4.3pm/Vの値をそれぞれ得た。すなわち、3−置
換BID化合物としては、p−ジメチルアミノフェニル
基が直接置換したものでも比較的大きな非線形光学定数
が得られるが、さらに共役橋として二重結合や三重結合
を導入して共役長を延ばすことによってより大きな非線
形光学定数が得られることが示され、β−スチリール誘
導体においては、p−メトキシ、p−メチルチオ、そし
てp−ジメチルアミノ置換体の順で非線形光学定数が、
およそ一桁程度ずつ上昇することが示された。因に、従
来非線形光学素子化合物としてよく用いられているディ
スパーズレッド−1(DR−1)に関して、ほぼ同じ条
件で調製されたPMMA分散材料についてのほぼ同様の
測定において、d33=8.4pm/Vの値が報告され
ている。したがって、本発明は、それを上まわる性能の
ものを容易に得ることを可能にした。
ついてd33=12pm/V、化合物3についてd33
=2pm/V、また比較化合物として3−(p−メトキ
シ−β−スチリール)ベンズ[d]イソチアゾール−
1,1−ジオキシドについてd33=約0.2pm/
V、3−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンズ[d]
イソチアゾール−1,1−ジオキシドについてd33=
4.3pm/Vの値をそれぞれ得た。すなわち、3−置
換BID化合物としては、p−ジメチルアミノフェニル
基が直接置換したものでも比較的大きな非線形光学定数
が得られるが、さらに共役橋として二重結合や三重結合
を導入して共役長を延ばすことによってより大きな非線
形光学定数が得られることが示され、β−スチリール誘
導体においては、p−メトキシ、p−メチルチオ、そし
てp−ジメチルアミノ置換体の順で非線形光学定数が、
およそ一桁程度ずつ上昇することが示された。因に、従
来非線形光学素子化合物としてよく用いられているディ
スパーズレッド−1(DR−1)に関して、ほぼ同じ条
件で調製されたPMMA分散材料についてのほぼ同様の
測定において、d33=8.4pm/Vの値が報告され
ている。したがって、本発明は、それを上まわる性能の
ものを容易に得ることを可能にした。
【0015】一方、いずれのBID化合物においても、
実施例1に示した様な、薄膜材料作成時における130
−200℃での加熱処理や110−160℃でのポーリ
ング処理において、分解または変成する様子は可視紫外
スペクトルによる追跡で認められず、また高い融点(2
00−300℃)を持つものの場合においてもそれらの
融点で分解しないことから判断して、高い熱安定性が達
成された。したがって、BID化合物の利用は、優れた
非線形光学特性と高い熱的安定性とを兼ね備えた有機非
線形光学材料を提供するという目的に有効であることが
示された。
実施例1に示した様な、薄膜材料作成時における130
−200℃での加熱処理や110−160℃でのポーリ
ング処理において、分解または変成する様子は可視紫外
スペクトルによる追跡で認められず、また高い融点(2
00−300℃)を持つものの場合においてもそれらの
融点で分解しないことから判断して、高い熱安定性が達
成された。したがって、BID化合物の利用は、優れた
非線形光学特性と高い熱的安定性とを兼ね備えた有機非
線形光学材料を提供するという目的に有効であることが
示された。
【0016】さらに、これらのBID化合物は、安価な
サッカリンまたはその芳香環置換誘導体を原料として、
しかも短工程で、合成できることも大きな利点である。
サッカリンまたはその芳香環置換誘導体を原料として、
しかも短工程で、合成できることも大きな利点である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07D 417/06 333 C07D 417/06 333 417/14 333 417/14 333 Fターム(参考) 2K002 AB12 CA06 HA20 4C033 AA01 AA05 AA12 4C063 AA01 AA03 BB01 BB03 CC61 CC92 DD08 DD10 DD61 DD92 EE05
Claims (2)
- 【請求項1】 下記の一般式(I)で表わされる、π共
役系の一方の端に電子供与基が結合し、他方の端に電子
受容基としてのベンズ[d]イソチアゾール−1,1−
ジオキシド(以下BIDと略す)または化学修飾された
BIDがその3位で結合することを特徴とした非線形光
学素子化合物。 【化1】 【化1の説明】 上記の一般式(I)において、π共役
橋としてはいかなるπ共役系を用いてもよいが、望まし
いものとして、ビニレン基、エチニレン基、芳香環基
(例えば、p−フェニレン基)、ヘテロ芳香環基(例え
ば、2,5−チエニレン基)、およびアゾ基、またはそ
れら複数の同種または異種の共役鎖の組み合わせ、を挙
げることができる。電子供与基としては、ベンゼン系、
非ベンゼン系芳香族炭化水素、またはヘテロ環を問わ
ず、いかなる電子豊富なπ環状基を用いてもよい。BI
D上の置換基R1としては水素が望ましいが、BID部
分の電子受容性を大きく損なわない限り何でもよく、例
えば、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アリールスル
ホニル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲ
ン、アルキル基、ω−ヒドロキシアルキル基、アリール
基、ヘテロアリール基を挙げることができる。BID部
分は、同時に複数の置換基を持ってもよいとともに、そ
の置換基との間で環構造の一部を成してもよく、アリー
ル基またはヘテロアリール基の場合にはそれとの間で縮
合環系を成してもよい。エチニレン基とアゾ基を除くπ
共役橋上の置換基R2としては水素の他に、アルキル基
やω−ヒドロキシアルキル基を挙げることができ、同時
に複数の置換基を持ってもよいとともに、π共役橋との
間で環構造の一部を成してもよい。また、電子供与基上
の置換基R3としては、π共役橋との共役位置にアルコ
キシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、アルキ
ルアリールアミノ基、ジアリールアミノ基、等の不対電
子を持つ基の導入が望ましいが、それは必須ではなく、
他に水素、アルキル基、およびω−ヒドロキシアルキル
基を挙げることができる。電子供与基部分は同時に複数
の置換基を持ってもよいし、R3はそれの置換する芳香
環またはヘテロ環との間で環構造の一部を成してもよ
い。また、オキシ基、チオ基、およびアミノ基を持つ場
合、その上のアルキル基はω位に水酸基を持ってもよ
く、アミノ基上の2つのアルキル基、アルキル基とアリ
ール基、または2つのアリール基は互いに環構造の一部
を成してもよい。ただし、一般式(I)で示される化合
物のうち、3−(置換フェニル)−BID(無共役橋と
置換フェニル供与基の組み合わせ)の系においては、単
純なp−ジメチルアミノ置換体を除く、p−ジアルキル
アミノ基、p−アルキルアリールアミノ基、またはp−
ジアリールアミノ基を含む化合物に限定し、また3−
(置換スチリール)−BID(ビニレン共役橋と置換フ
ェニル供与基の組み合わせ)の系においては、p−アル
キルチオ基、p−ジアルキルアミノ基、p−アルキルア
リールアミノ基、またはp−ジアリールアミノ基を含む
化合物に限定する。 - 【請求項2】 上記の一般式(I)で表わされるBID
化合物を含有してなる非線形光学材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10297551A JP2000089268A (ja) | 1998-09-13 | 1998-09-13 | 非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10297551A JP2000089268A (ja) | 1998-09-13 | 1998-09-13 | 非線形光学材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000089268A true JP2000089268A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17848018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10297551A Pending JP2000089268A (ja) | 1998-09-13 | 1998-09-13 | 非線形光学材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000089268A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002014305A2 (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-21 | Lumera Corporation | Design and synthesis of advanced nlo materials for electro-optic applications |
US6750603B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-06-15 | Lumera Corporation | Second order nonlinear optical chromophores and electro-optic devices therefrom |
US7019453B2 (en) | 2000-08-17 | 2006-03-28 | Lumera Corporation | Polymers having pendant nonlinear optical chromophores and electro-optic devices therefrom |
US7161726B2 (en) | 2004-11-05 | 2007-01-09 | Lumera Corporation | Linear optical modulators and method of linear optical modulation |
CN111868612A (zh) * | 2018-03-02 | 2020-10-30 | 帝人株式会社 | 具有电光效应的聚碳酸酯及其制造方法、以及使用该聚碳酸酯的光控制元件 |
-
1998
- 1998-09-13 JP JP10297551A patent/JP2000089268A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002014305A2 (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-21 | Lumera Corporation | Design and synthesis of advanced nlo materials for electro-optic applications |
WO2002014305A3 (en) * | 2000-08-17 | 2002-10-24 | Lumera Corp | Design and synthesis of advanced nlo materials for electro-optic applications |
US6716995B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-04-06 | Lumera Corporation | Design and synthesis of advanced NLO materials for electro-optic applications |
US6750603B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-06-15 | Lumera Corporation | Second order nonlinear optical chromophores and electro-optic devices therefrom |
US6822384B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-11-23 | Lumera Corporation | Design and synthesis of advanced NLO materials for electro-optic applicators |
US6864375B2 (en) | 2000-08-17 | 2005-03-08 | Lumera Corporation | Highly stable and efficient nonlinear optical chromophores for electro-optic polymers |
US6995884B2 (en) | 2000-08-17 | 2006-02-07 | Lumera Corporation | Fluorinated crosslinked electro-optic materials and electro-optic devices therefrom |
US7019453B2 (en) | 2000-08-17 | 2006-03-28 | Lumera Corporation | Polymers having pendant nonlinear optical chromophores and electro-optic devices therefrom |
US7206111B2 (en) | 2000-08-17 | 2007-04-17 | Lumera Corporation | Sterically hindered PI-bridge nonlinear optical chromophores, processes including same, and devices therefrom |
US7888387B2 (en) | 2000-08-17 | 2011-02-15 | Diyun Huang | Electro-optic chromophore having an edot structure, and related methods and apparatuses |
US7161726B2 (en) | 2004-11-05 | 2007-01-09 | Lumera Corporation | Linear optical modulators and method of linear optical modulation |
CN111868612A (zh) * | 2018-03-02 | 2020-10-30 | 帝人株式会社 | 具有电光效应的聚碳酸酯及其制造方法、以及使用该聚碳酸酯的光控制元件 |
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