JP2004250545A - Nonresonant two-photon absorption material and nonresonant two-photon luminescent material, methods for inducing nonresonant two-photon absorption and luminescence using the materials, and methine compound - Google Patents

Nonresonant two-photon absorption material and nonresonant two-photon luminescent material, methods for inducing nonresonant two-photon absorption and luminescence using the materials, and methine compound Download PDF

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JP2004250545A JP2003041468A JP2003041468A JP2004250545A JP 2004250545 A JP2004250545 A JP 2004250545A JP 2003041468 A JP2003041468 A JP 2003041468A JP 2003041468 A JP2003041468 A JP 2003041468A JP 2004250545 A JP2004250545 A JP 2004250545A
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雅温 秋葉
Katsushi Ogiyama
勝志 荻山
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直樹 森永
Takeharu Tani
武晴 谷
Yoshio Inagaki
由夫 稲垣
Yasushi Ichijima
靖司 市嶋
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic material which efficiently absorbs two photons, i.e. has a large two-photon absorption cross section. <P>SOLUTION: A nonresonant two-photon absorption material contains a compound of formula (1) or (2) (wherein R<SP>11</SP>-R<SP>16</SP>and R<SP>21</SP>-R<SP>24</SP>are each hydrogen atom or a substituent, some of which may be bound to each other to form a ring; m<SP>1</SP>and n<SP>1</SP>are each an integer of 0-4; R<SP>17</SP>and R<SP>25</SP>are each a substituent; i<SP>1</SP>and i<SP>2</SP>are each an integer of 0-4; X<SP>11</SP>and X<SP>12</SP>are identical to or different from each other and are each a (non)substituted aryl group or a (non)substituted heterocyclic group; m<SP>2</SP>and n<SP>2</SP>are each an integer of 1-4; R<SP>26</SP>and R<SP>27</SP>are each hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group; and Z<SP>21</SP>and Z<SP>22</SP>are each independently a group of atoms required for forming a 5- or 6-membered ring containing nitrogen). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非線形光学効果を発現する材料に関し、特に非共鳴2光子吸収断面積が大きく、非共鳴2光子吸収により生成した励起状態からの発光効率の大きな有機非線形光学材料及び該材料を用いた、非共鳴2光子吸収誘起方法または非共鳴2光子発光発生方法に関する。さらには、これらに好適な新規メチン化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、非線形光学効果とは、印加する光電場の2乗、3乗あるいはそれ以上に比例する非線型な光学応答のことであり、印加する光電場の2乗に比例する2次の非線形光学効果としては、第二高調波発生(SHG),光整流、フォトリフラクティブ効果、ポッケルス効果、パラメトリック増幅、パラメトリック発振、光和周波混合、光差周波混合などが知られている。また印加する光電場の3乗に比例する3次の非線形光学効果としては第三高調波発生(THG)、光カー効果、自己誘起屈折率変化、2光子吸収などが挙げられる。
【0003】
これらの非線形光学効果を示す非線形光学材料としてはこれまでに多数の無機材料が見い出されてきた。ところが無機物においては、所望の非線形光学特性や、素子製造のために必要な諸物性を最適化するためのいわゆる分子設計が困難であることから実用するのは非常に困難であった。一方、有機化合物は分子設計により所望の非線形光学特性の最適化が可能であるのみならず、その他の諸物性のコントロールも可能であるため、実用の可能性が高く、有望な非線形光学材料として注目を集めている。
【0004】
近年、有機化合物の非線形光学特性の中でも3次の非線形光学効果が注目されており、その中でも特に、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光が注目を集めている。2光子吸収とは、化合物が2つの光子を同時に吸収して励起される現象であり、化合物の(線形)吸収帯が存在しないエネルギー領域で2光子の吸収が起こる場合を非共鳴2光子吸収という。また、非共鳴2光子発光とは、非共鳴2光子吸収により生成した励起分子が、その励起状態の輻射失活過程において発する発光をいう。なお、以下の記述において特に明記しなくても2光子吸収および2光子発光とはそれぞれ非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光を指す。
【0005】
ところで、非共鳴2光子吸収の効率は印加する光電場の2乗に比例する(2光子吸収の2乗特性)。このため、2次元平面にレーザーを照射した場合においては、レーザースポットの中心部の電界強度の高い位置のみで2光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では2光子の吸収は全く起こらない。一方、3次元空間においては、レーザー光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ2光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために2光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる線形吸収に比べて、非共鳴2光子吸収では、この2乗特性に由来して空間内部の1点のみで励起が起こるため、空間分解能が著しく向上する。通常、非共鳴2光子吸収を誘起する場合には、化合物の(線形)吸収帯が存在する波長領域よりも長波でかつ吸収の存在しない、近赤外領域の短パルスレーザーを用いることが多い。化合物の(線形)吸収帯が存在しない、いわゆる透明領域の近赤外光を用いるため、励起光が吸収や散乱を受けずに試料内部まで到達でき、非共鳴2光子吸収の2乗特性のために試料内部の1点を極めて高い空間分解能で励起できるため、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光は生体組織の2光子造影や2光子フォトダイナミックセラピー(PDT)などの応用面で期待されている。また、非共鳴2光子吸収、2光子発光を用いると、入射した光子のエネルギーよりも高いエネルギーの光子を取り出せるため、波長変換デバイスという観点からアップコンバージョンレージングに関する研究も報告されている。
【0006】
効率良く2光子発光やアップコンバージョンレージングを示す有機化合物として、いわゆるスチルバゾリウム誘導体が知られている(非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6、及び非特許文献7参照)。また、ある特定の構造を有するスチルバゾリウム化合物の2光子発光を用いた種々の応用例は特許文献1に記載されている。
【0007】
【非特許文献1】
He,G.S.etal.,Appl.Phys.Lett.1995年,67巻,3703頁
【非特許文献2】
He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1995年,67巻,2433頁
【非特許文献3】
He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1996年,68巻,3549頁
【非特許文献4】
He,G.S.et al.,J.Appl.Phys.1997年,81巻,2529頁
【非特許文献5】
Prasad,P.N. et al.,Nonlinear Optics1999年,21巻,39頁
【非特許文献6】
Ren,Y.et al.,J.Mater.Chem.2000年,10巻,2025頁
【非特許文献7】
Zhou、G.et al.,Jpn.J.Appl.Phys.2001年,40巻,1250頁
【特許文献1】
国際公開第97/09043号パンフレット
【0008】
非共鳴2光子発光を利用して生体組織の造影、フォトダイナミックセラピー、アップコンバージョンレージング等の応用を行う場合、用いる有機化合物の2光子吸収効率(2光子吸収断面積)および2光子吸収により生じた励起状態からの発光効率は高いことが必要である。同一の有機化合物を用いて2倍の2光子発光強度を得るためには、2光子吸収の2乗特性のために4倍の励起光強度が必要になる。ところが、過度に強いレーザー光を照射すると、例えば生体組織の光損傷を招いたり、また2光子発光色素そのものが光劣化を起こしてしまう可能性が高くなるため望ましくない。従って、弱い励起光強度で強い2光子発光を得るためには、効率よく2光子吸収を行い2光子発光を発する有機化合物の開発が必要である。スチルバゾリウム誘導体の2光子発光効率は、実際的な使用に対しては未だ充分な性能を満たしていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたように、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光を利用すると、極めて高い空間分解能を特徴とする種々の応用が可能であるが、現時点で利用可能な2光子発光化合物では、2光子吸収能が低く、また2光子発光効率も悪いため、2光子吸収および2光子発光を誘起する励起光源としては非常に高出力のレーザーが必要である。
【0010】
本発明の目的は、効率良く2光子を吸収する有機材料、すなわち2光子吸収断面積の大きな有機材料を提供すること、および発光強度の大きな2光子発光を示す有機材料を提供することである。別の目的は該有機材料を用いて、好適な、非共鳴2光子吸収誘起方法または非共鳴2光子発光発生方法を提供することである。また、これらの材料及び方法に好適な新規化合物を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者らによる鋭意検討の結果、本発明の上記目的は、下記の手段により達成された。
(1) 下記一般式(1)または(2)で表される化合物を含むことを特徴とする非共鳴2光子吸収材料。
一般式(1)
【0012】
【化6】

Figure 2004250545
【0013】
式中R11、R12、R13、R14、R15、R16はそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、R11、R12、R13、R14、R15、R16のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR12、R13、R15およびR16は同一でもそれぞれ異なってもよい。R17は置換基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR17は同一でもそれぞれ異なってもよい。X11およびX12は置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロ環基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよい。
一般式(2)
【0014】
【化7】
Figure 2004250545
【0015】
式中、R21、R22、R23、R24はそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、R21、R22、R23、R24のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、mおよびn が2以上の場合、複数個のR21、R22、R23およびR24は同一でもそれぞれ異なってもよい。R25は置換基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR25は同一でもそれぞれ異なってもよい。R26、R27はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表し、Z21、Z22はそれぞれ独立に5または6員環を形成する原子群を表す。
(2) 上記(1)に記載の一般式(1)または(2)で表される化合物を含むことを特徴とする非共鳴2光子発光材料。
(3) 上記(1)に記載の一般式(1)または(2)で表される化合物を含む非共鳴2光子吸収材料に、該化合物の有する線形吸収体よりも長波長のレーザー光を照射して非共鳴2光子吸収を誘起することを特徴とする非共鳴2光子吸収誘起方法。
(4) (2)に記載の一般式(1)または(2)で表される化合物を含む非共鳴2光子発光材料に、該化合物の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して非共鳴2光子吸収を誘起し、生成した励起状態から発光を発生させる非共鳴2光子発光発生方法。
(5) 一般式(3)または(5)で表されることを特徴とするメチン化合物。
一般式(3)
【0016】
【化8】
Figure 2004250545
【0017】
式中R31、R32、R33、R34、R35、R36はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表し、R31、R32、R33、R34、R35、R36がアルキル基の場合、R31、R32、R33、R34、R35、R36のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR32、R33、R35およびR36は同一でもそれぞれ異なってもよい。R37は水素原子、アルキル基、またはアリール基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR37は同一でもそれぞれ異なってもよい。X31およびX32は下記一般式(4)で表される基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよい。
一般式(4)
【0018】
【化9】
Figure 2004250545
【0019】
式中R38はヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基を表し、R40、R41はそれぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはジアリールアミノ基を表す。R39はアルキル基を表す。
一般式(5)
【0020】
【化10】
Figure 2004250545
【0021】
式中、R51、R52、R53、R54はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表し、R51、R52、R53、R54がアルキル基の場合、R51、R52、R53、R54のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR51、R52、R53およびR54は同一でもそれぞれ異なってもよい。R55は水素原子、アルキル基、またはアリール基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR55は同一でもそれぞれ異なってもよい。R56、R57はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表し、Z51、Z52はそれぞれ独立に5または6員環を形成する原子群を表す。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、上記一般式(1)および(2)で表される本発明の化合物について詳しく説明する。
なお、本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、特に断りの無い限りは、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていても、置換されていなくても良いことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換または無置換のアルキル基を意味する。また、本発明における化合物に使用できる置換基は、置換の有無にかかわらず、どのような置換基でも良い。
また、本発明において、特定の部分を「環」と称した場合、あるいは「基」に「環」が含まれる場合は、特に断りの無い限りは単環でも縮環でも良く、置換されていても置換されていなくても良い。
例えば、「アリール基」はフェニル基でもナフチル基でも良く、置換フェニル基でも良い。
【0023】
一般式(1)において、R11、R12、R13、R14、R15、R16はそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、置換基として好ましくは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜16、例えばメトキシ、エトキシ、ブトトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(炭素数6〜14、例えばフェノキシ、1‐ナフトキシ)、アミノ基(炭素数0〜20、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ)、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜17、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブチルカルボニル)、カルバモイル基(炭素数1〜10、例えばカルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル)、アシルアミノ基(炭素数1〜10、ホルミルアミノ)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)である。
11、R12、R13、R14、R15、R16としてより好ましくは水素原子またはアルキル基である。
11、R12、R13、R14、R15、R16のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、環を形成する場合には、シクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環が好ましいが、
11、R12、R13、R14、R15、R16はいずれも水素原子であることが好ましい。
【0024】
一般式(1)において、mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは1〜3の整数を表す。なお、mおよびnが2以上の場合、複数個のR12、R13、R15およびR16は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0025】
一般式(1)において、R17は置換基を表し、置換基として好ましくは上述のR11、R12、R13、R14、R15、R16で表される基の置換基として挙げた基を挙げることができる。
は0以上4以下の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表し、0が最も好ましい。iが1以上の場合、複数個のR17は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0026】
一般式(1)において、X11およびX12は置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロ環基を表す。X11およびX12で表されるアリール基としては、フェニル、ナフチルアントラセニル、またはフェナンスレニル等を挙げることができ、フェニルまたはナフチルが好ましく、特にフェニルが好ましい。
【0027】
一般式(1)においてX11およびX12で表されるヘテロ環基としては、炭素数1〜15のヘテロ環基であり、更に好ましくは炭素数2〜12のヘテロ環基であり、ヘテロ原子として好ましいものは、窒素原子、酸素原子または硫黄原子である。
ヘテロ環の具体例としては、例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオフェン、セレノフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデン、ベンゾインドレニン、カルバゾール、ジベンゾフラン、フェノチアジン、ジュロリジンおよび窒素原子が環を構成する場合には、その窒素原子が4級化された4級オニウムカチオン等が挙げられる。ヘテロ環として好ましくはピリジン、ピリミジン、ピラジン、インドール、チオフェン、チアゾール、オキサゾール、キノリン、アクリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾインドレニン、カルバゾール、フェノチアジン、ジュロリジンおよび窒素原子が環を構成する場合にその窒素原子が4級化された4級オニウムカチオン等であり、より好ましくは、カルバゾール、フェノチアジン、ジュロリジンである。ヘテロ環の結合位置はいずれでもよい。
【0028】
一般式(1)のX11およびX12は更に置換基を有してもよく、該置換基として好ましくは上述のR11、R12、R13、R14、R15、R16で表される基の置換基として挙げた基を挙げることができる。
【0029】
一般式(2)において、R21、R22、R23、R24はそれぞれ独立に、水素原子または置換基を表し、置換基として好ましくは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜16、例えばメトキシ、エトキシ、ブトトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(炭素数6〜14、例えばフェノキシ、1‐ナフトキシ)、アミノ基(炭素数0〜20、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ)、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基(炭素数2〜17、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブチルカルボニル)、カルバモイル基(炭素数1〜10、例えばカルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル)、アシルアミノ基(炭素数1〜10、ホルミルアミノ)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)である。
21、R22、R23、R24としてより好ましくは水素原子またはアルキル基である。
21、R22、R23、R24のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよいが、R21、R22、R23、R24はいずれも水素原子であることが好ましい。
【0030】
一般式(2)において、mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、好ましくは1〜3の整数を表す。mおよびnが2以上の場合、複数個のR21、R22、R23およびR24は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0031】
一般式(2)において、R26、R27はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表し(好ましい例はR21〜R24と同じ)、好ましくはアルキル基を表し、より好ましくは無置換アルキル基、またはスルホ基もしくはカルボキシル基が置換したアルキル基を表し、さらに好ましくは炭素数1〜6の無置換アルキル基または炭素数1〜4のスルホアルキル基を表す。
【0032】
一般式(2)において、Z21、Z22はそれぞれ独立に5または6員環を形成する原子群を表す。形成されるヘテロ環として好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、ベンゾオキサゾール環、オキサゾール環、オキサゾリン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、キノリン環、ピリジン環であり、より好ましくはインドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、チアジアゾール環、キノリン環であり、特に好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環である。
【0033】
一般式(2)において、Z21、Z22により形成されるヘテロ環は置換基を有しても良く、置換基として好ましくは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、エチニル、2−メチルエチニル、2−フェニルエチニル)、ハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、I)、アミノ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ)、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホ基、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、アセチル、ベンゾイル、サリチロイル、ピバロイル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜26、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチルチオ、エチルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニルチオ、4−クロロフェニルチオ)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メタンスルホニル、ブタンスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエンンスルホニル)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、N、N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ)、イミノ基(好ましくは炭素数2〜20、例えばフタルイミノ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、またはアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル)であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、カルボキシル基(その塩も含む)、スルホ基(その塩も含む)、アルコキシ基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。
【0034】
一般式(1)で表される化合物の1つの好ましい形は一般式(3)で表される。一般式(3)において、R31、R32、R33、R34、R35、R36はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)またはハロゲン原子を表す。
31、R32、R33、R34、R35、R36としてより好ましくは水素原子またはアルキル基である。
31、R32、R33、R34、R35、R36のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、環を形成する場合には、シクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環が好ましいが、R31、R32、R33、R34、R35、R36はいずれも水素原子であることが好ましい。
【0035】
一般式(3)において、mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、好ましくは1〜3の整数を表す。なお、mおよびnが2以上の場合、複数個のR32、R33、R35およびR36は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0036】
一般式(3)において、R37は水素原子、アルキル基、アリール基を表す。
は0以上4以下の整数を表し、好ましくは0〜2の整数を表し、0が最も好ましい。iが1以上の場合、複数個のR37は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0037】
一般式(3)において、X31およびX32は下記一般式(4)で表される基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよい。
一般式(4)
【0038】
【化11】
Figure 2004250545
【0039】
一般式(4)において、R38はヒドロキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜16、例えばメトキシ、エトキシ、ブトトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはジアリールアミノ基を表す。R40、R41はそれぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜16、例えばメトキシ、エトキシ、ブトトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはジアリールアミノ基を表す。R38は好ましくはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基である。R40、R41はそれぞれ水素原子である場合が好ましい。
【0040】
一般式(4)においR39はアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)を表す。
【0041】
一般式(2)で表される化合物の1つの好ましい形は一般式(5)で表される。一般式(5)において、R51、R52、R53、R54はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)またはハロゲン原子を表す。
51、R52、R53、R54としてより好ましくは水素原子またはアルキル基である。
51、R52、R53、R54のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよいが、R51、R52、R53、R54はいずれも水素原子であることが好ましい。
【0042】
一般式(5)において、mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、好ましくは1〜3の整数を表す。mおよびnが2以上の場合、複数個のR51、R52、R53およびR54は同一でもそれぞれ異なってもよい。
【0043】
一般式(5)において、R56、R57はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基またはアリール基を表し(好ましい例はR51〜R54と同じ)、好ましくはアルキル基を表し、より好ましくは無置換アルキル基、またはスルホ基もしくはカルボキシル基が置換したアルキル基を表し、さらに好ましくは炭素数1〜6の無置換アルキル基または炭素数1〜4のスルホアルキル基を表す。
【0044】
一般式(5)において、Z51、Z52はそれぞれ独立に5または6員環を形成する原子群を表す。形成されるヘテロ環として好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、ベンゾオキサゾール環、オキサゾール環、オキサゾリン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾール環、チアジアゾール環、キノリン環、ピリジン環であり、より好ましくはインドレニン環、アザインドレニン環、ピラゾリン環、ベンゾチアゾール環、チアゾール環、チアゾリン環、チアジアゾール環、キノリン環であり、特に好ましくは、インドレニン環、アザインドレニン環である。
【0045】
一般式(5)において、Z51、Z52により形成されるヘテロ環は置換基を有しても良く、置換基として好ましくは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、エチニル、2−メチルエチニル、2−フェニルエチニル)、ハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、I)、アミノ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ)、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホ基、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、アセチル、ベンゾイル、サリチロイル、ピバロイル)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜26、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メチルチオ、エチルチオ)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、フェニルチオ、4−クロロフェニルチオ)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、メタンスルホニル、ブタンスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜20、例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエンンスルホニル)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、例えば、N、N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ)、イミノ基(好ましくは炭素数2〜20、例えばフタルイミノ)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、またはアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、例えば、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル)であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、カルボキシル基(その塩も含む)、スルホ基(その塩も含む)、アルコキシ基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基であり、さらに好ましくは、アルキル基、アリール基、カルボキシル基(その塩も含む)、スルホ基(その塩も含む)、またはカルバモイル基である。
【0046】
以下に、本発明で用いられる、一般式(1)または(2)で表される2光子吸収材料および非共鳴2光子発光材料の好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0047】
【化12】
Figure 2004250545
【0048】
【化13】
Figure 2004250545
【0049】
【化14】
Figure 2004250545
【0050】
【化15】
Figure 2004250545
【0051】
本発明の非共鳴2光子吸収材料および非共鳴2光子発光材料の用途としては、前出の特許文献1やBahawalkar,J.D.et al.,Rep.Prog.Phys.1996年,59巻,1041頁に示されているように、赤外線検出方法、赤外レーザー光の強度分布検出方法、赤外光から目を保護するための眼鏡、赤外光を可視光に変換する波長変換器、オプティカルリミッテング、一重項酸素発生方法、細胞等の造影、PDT、アップコンバージョンレーザー、マイクロファブリケーション、3次元光記録媒体が挙げられる。本発明の非共鳴2光子吸収材料および非共鳴2光子発光材料は特に細胞造影、PDT、オプティカルリミッテング、マイクロファブリケーション、3次元光記録媒体に有効である。
【0052】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例について実験結果を基に説明する。勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0053】
[実施例1]
[A−1の合成]
【0054】
本発明の化合物A−1は以下の方法により合成することができる。
また、本発明の他の化合物についても反応に用いる原料を変更することによりA−1の合成法と同様にして合成することができる。
ただし、本発明の化合物の合成法はこれに限定されるわけではない。
【0055】
【化16】
Figure 2004250545
【0056】
原料化合物である4−シクロヘプテン−1−オン(1)はDonald J. Marquardtら著、Synthetic Communications誌、第18巻、1193頁、1988年記載の方法により合成した。
【0057】
4−シクロヘプテン−1−オン(1) 6.6g(60mmol)をジクロロメタン50mlに溶解し、−70℃、窒素雰囲気下で攪拌しながらCaCO 1.5gを添加し、続いてBr 10g(62.6mmol)をゆっくりと滴下した。そのまま1時間攪拌を続けた後、室温まで温度を上げ、さらに40分間攪拌を続けた。反応溶液に重曹水を加え、ジクロロメタンで抽出したのち、有機層をMgSOにて乾燥、続いて有機層を濃縮して得られた固体をシクロヘキサンより再結晶して4,5−ジブロモシクロヘキサノン(2)の無色固体 9.1g(収率:56%)を得た。
【0058】
4,5−ジブロモシクロヘキサノン(2) 6.5g(37mmol)とN,N−ジメチルアミノシンナムアルデヒド 5.0g(18.5mmol)をメタノール性HCl 100mlに溶解させ、窒素雰囲気下、70℃で5時間攪拌した。反応溶液に重曹水を加え、ジクロロメタンにより抽出、有機層をMgSOにて乾燥後、濃縮して赤色結晶を得た。得られた粗結晶を酢酸エチルに懸濁させ、15分程度還流した後ろ過して化合物3の橙色結晶 6.5g(収率:60%)を得た。
【0059】
化合物3 0.9g(1.54mmol)を脱水THF(100ml)に懸濁させ、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU) 0.47g(3.1mmol)を滴下し、1時間攪拌した。さらにDBU 1.0g(6.6mmol )を加え1時間攪拌したのち再びDBU 1.0g(6.6mmol)を加えた。この操作を2回繰り返した後、反応溶液を40℃に加温しながら1時間攪拌し、放冷後析出した褐色固体をろ別し、得られたろ液を塩水/ジクロロメタンで抽出した。有機層はMgSOで乾燥した後、濃縮して黒色粗結晶を得た。得られた粗結晶はシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し(展開溶媒;クロロホルム:ヘキサン=3:1)、本発明の化合物A−1の濃紫色結晶 0.41g(収率:62%)を得た。
H NMRスペクトル(溶媒:Chloroform−d): 3.02(s, 12H), 6.07(d, 2H), 6.67(d, 4H), 6.71(d, 2H), 6.96(d, 2H), 7.14(t, 2H), 7.42(d, 4H), 7.51(d, 2H)
【0060】
[実施例2]
[2光子吸収断面積の評価方法]
本発明の化合物の2光子吸収断面積の評価は、M. A. Albota et al., Appl. Opt. 1998, 37,7352.記載の方法を参考に行った。この測定法は、非共鳴2光子吸収が起こることにより誘起された励起状態からの発光の強度を、基準物質と被測定物質との間で比較する方法であり、2光子発光を起こす化合物でなければ測定できないが、他の方法に比べて簡便で比較的正確な値が得られるのが特徴である。2光子吸収断面積測定用の光源には、Ti:sapphire パルスレーザー(パルス幅:100fs 、繰り返し:80MHz 、平均出力:1W、ピークパワー:100kW )を用い、700nmから1000nmの波長範囲で2光子吸収断面積を測定した。また、基準物質としてローダミンBおよびフルオレセインを測定し、得られた測定値をC. Xu et al., J. Opt. Soc. Am. B 1996, 13, 481.に記載のローダミンB およびフルオレセインの2光子吸収断面積の値を用いて補正することで、各化合物の2光子吸収断面積を得た。2光子吸収測定用の試料には、1×10−3の濃度でクロロホルムに化合物を溶かした溶液を用いた。
【0061】
本発明の化合物A−1の2光子吸収断面積を上記方法にて測定し、得られた結果をGM単位で下記に示した(1GM = 1×10−50 cm s / photon)。なお、下記中に示した値は測定波長範囲内での2光子吸収断面積の最大値である。ベンジルアルコールを溶媒に用いた以外は同様にして測定した下記比較化合物の2光子吸収断面積も示した。
【0062】
【化17】
Figure 2004250545
【0063】
上に示したように、本発明により従来の材料をはるかに陵駕する良好な非共鳴2光子吸収/発光特性が得られた。
【0064】
【発明の効果】
本発明の化合物を用いることにより、従来よりもはるかに効率よく非共鳴2光子吸収および発光を行う材料を提供できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material that exhibits a nonlinear optical effect, and particularly uses an organic nonlinear optical material having a large non-resonant two-photon absorption cross-section and a large emission efficiency from an excited state generated by non-resonant two-photon absorption, and the material. The present invention relates to a non-resonant two-photon absorption induction method or a non-resonant two-photon emission generation method. Furthermore, it is related with the novel methine compound suitable for these.
[0002]
[Prior art]
In general, the nonlinear optical effect is a non-linear optical response proportional to the square of the applied photoelectric field, the third power or more, and a second-order nonlinear optical effect proportional to the square of the applied photoelectric field. For example, second harmonic generation (SHG), optical rectification, photorefractive effect, Pockels effect, parametric amplification, parametric oscillation, optical sum frequency mixing, optical difference frequency mixing, and the like are known. The third-order nonlinear optical effect proportional to the cube of the applied photoelectric field includes third harmonic generation (THG), optical Kerr effect, self-induced refractive index change, two-photon absorption, and the like.
[0003]
Many inorganic materials have been found so far as nonlinear optical materials exhibiting these nonlinear optical effects. However, inorganic materials are very difficult to put into practical use because so-called molecular design for optimizing desired nonlinear optical characteristics and various physical properties necessary for device fabrication is difficult. On the other hand, organic compounds can be optimized not only for the desired nonlinear optical properties by molecular design, but also for other physical properties, so they are highly practical and attract attention as promising nonlinear optical materials. Collecting.
[0004]
In recent years, the third-order nonlinear optical effect has attracted attention among the nonlinear optical characteristics of organic compounds, and among these, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission have attracted attention. Two-photon absorption is a phenomenon in which a compound is excited by simultaneously absorbing two photons, and the case where two-photon absorption occurs in an energy region where there is no (linear) absorption band of the compound is called non-resonant two-photon absorption. . In addition, non-resonant two-photon emission refers to light emitted by an excited molecule generated by non-resonant two-photon absorption in the process of radiation deactivation in its excited state. In the following description, two-photon absorption and two-photon emission refer to non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission, respectively, unless otherwise specified.
[0005]
By the way, the efficiency of non-resonant two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (square characteristic of two-photon absorption). For this reason, when a two-dimensional plane is irradiated with a laser, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high in the central portion of the laser spot, and two-photon absorption is completely absent in a portion where the electric field strength is weak in the peripheral portion. Does not happen. On the other hand, in the three-dimensional space, two-photon absorption occurs only in the region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and no two-photon absorption occurs in the region outside the focal point because the electric field strength is weak. . Compared with linear absorption where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, non-resonant two-photon absorption results in excitation at only one point inside the space due to this square characteristic. , The spatial resolution is significantly improved. Usually, when inducing non-resonant two-photon absorption, a short-pulse laser in the near-infrared region, which is longer than the wavelength region in which the (linear) absorption band of the compound exists and does not have absorption, is often used. Because so-called transparent near-infrared light that does not have a (linear) absorption band of the compound is used, excitation light can reach the inside of the sample without being absorbed or scattered, and because of the square characteristic of non-resonant two-photon absorption In addition, since one point inside the sample can be excited with extremely high spatial resolution, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission are expected in applications such as two-photon contrast and two-photon photodynamic therapy (PDT) of biological tissues. ing. In addition, when non-resonant two-photon absorption and two-photon emission are used, a photon with an energy higher than the energy of the incident photon can be extracted. Therefore, research on upconversion lasing has been reported from the viewpoint of a wavelength conversion device.
[0006]
A so-called stilbazolium derivative is known as an organic compound that efficiently exhibits two-photon emission and upconversion lasing (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 5, (See Patent Literature 6 and Non-Patent Literature 7). Various application examples using two-photon emission of a stilbazolium compound having a specific structure are described in Patent Document 1.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
He, G.G. S. etal. , Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 3703 [Non-Patent Document 2]
He, G.G. S. et al. , Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2433 [Non-Patent Document 3]
He, G.G. S. et al. , Appl. Phys. Lett. 1996, 68, 3549 [Non-Patent Document 4]
He, G.G. S. et al. , J .; Appl. Phys. 1997, 81, 2529 [Non-Patent Document 5]
Prasad, P.A. N. et al. , Nonlinear Optics 1999, 21, 39 [Non-patent Document 6]
Ren, Y. et al. et al. , J .; Mater. Chem. 2000, 10, 2025 [Non-patent Document 7]
Zhou, G .; et al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. 2001, 40, 1250 [Patent Document 1]
WO 97/09043 Pamphlet [0008]
When non-resonant two-photon emission is used for imaging of biological tissue, photodynamic therapy, up-conversion lasing, etc., it is caused by the two-photon absorption efficiency (two-photon absorption cross section) and two-photon absorption of the organic compound used. The luminous efficiency from the excited state needs to be high. In order to obtain the doubled two-photon emission intensity using the same organic compound, the excitation light intensity of four times is required due to the square characteristic of the two-photon absorption. However, excessively strong laser light irradiation is not desirable because, for example, there is a high possibility that the biological tissue will be damaged by light, or that the two-photon luminescent dye itself will be photodegraded. Therefore, in order to obtain strong two-photon emission with weak excitation light intensity, it is necessary to develop an organic compound that efficiently absorbs two-photons and emits two-photon emission. The two-photon emission efficiency of the stilbazolium derivative is not yet sufficient for practical use.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission can be used for various applications characterized by extremely high spatial resolution. Since the two-photon absorption ability is low and the two-photon emission efficiency is poor, a very high-power laser is required as an excitation light source for inducing two-photon absorption and two-photon emission.
[0010]
An object of the present invention is to provide an organic material that efficiently absorbs two-photons, that is, an organic material having a large two-photon absorption cross section, and an organic material that exhibits two-photon emission with a large emission intensity. Another object is to provide a suitable non-resonant two-photon absorption inducing method or non-resonant two-photon emission generating method using the organic material. Moreover, it is providing the novel compound suitable for these materials and methods.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies by the inventors of the present invention, the above object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) A non-resonant two-photon absorption material comprising a compound represented by the following general formula (1) or (2).
General formula (1)
[0012]
[Chemical 6]
Figure 2004250545
[0013]
In the formula, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 Some of them may combine with each other to form a ring. m and n each independently represents an integer of 0 to 4, and when m 1 and n 1 are 2 or more, a plurality of R 12 , R 13 , R 15 and R 16 may be the same or different. R 17 represents a substituent, and i 1 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 1 is 2 or more, the plurality of R 17 may be the same or different. X 11 and X 12 represent a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, and may be the same or different.
General formula (2)
[0014]
[Chemical 7]
Figure 2004250545
[0015]
In the formula, R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and some of R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 are bonded to each other to form a ring. May be formed. m 2 and n 2 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m 2 and n 2 are 2 or more, a plurality of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be the same or different. . R 25 represents a substituent, and i 2 represents an integer of 0 or more and 4 or less. If i 2 is 2 or more, plural R 25 may be the same or different. R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Z 21 and Z 22 each independently represent an atomic group that forms a 5- or 6-membered ring.
(2) A non-resonant two-photon light-emitting material comprising the compound represented by the general formula (1) or (2) described in (1) above.
(3) Irradiating a non-resonant two-photon absorption material containing the compound represented by the general formula (1) or (2) described in (1) above with a laser beam having a longer wavelength than the linear absorber of the compound Then, the non-resonant two-photon absorption induction method is induced.
(4) A non-resonant two-photon light-emitting material containing the compound represented by the general formula (1) or (2) described in (2) is irradiated with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the compound. A non-resonant two-photon emission generation method that induces non-resonant two-photon absorption and generates light emission from the generated excited state.
(5) A methine compound represented by the general formula (3) or (5).
General formula (3)
[0016]
[Chemical 8]
Figure 2004250545
[0017]
In the formula, R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a halogen atom, and R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , When R 35 and R 36 are alkyl groups, some of R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 and R 36 may be bonded to each other to form a ring. m 3 and n 3 each independently represents an integer of 0 to 4, and when m 3 and n 3 are 2 or more, a plurality of R 32 , R 33 , R 35 and R 36 may be the same or different. . R 37 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and i 3 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 3 is 2 or more, the plurality of R 37 may be the same or different. X 31 and X 32 represent a group represented by the following general formula (4), and may be the same or different.
General formula (4)
[0018]
[Chemical 9]
Figure 2004250545
[0019]
In the formula, R 38 represents a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, or a diarylamino group, and R 40 and R 41 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylamino group. Represents a group, a dialkylamino group, an arylamino group, or a diarylamino group. R 39 represents an alkyl group.
General formula (5)
[0020]
[Chemical Formula 10]
Figure 2004250545
[0021]
In the formula, R 51 , R 52 , R 53 and R 54 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a halogen atom, and when R 51 , R 52 , R 53 and R 54 are an alkyl group, Some of R 51 , R 52 , R 53 and R 54 may be bonded to each other to form a ring. m 5 and n 5 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m 5 and n 5 are 2 or more, a plurality of R 51 , R 52 , R 53 and R 54 may be the same or different. . R 55 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and i 5 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 5 is 2 or more, the plurality of R 55 may be the same or different. R 56 and R 57 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Z 51 and Z 52 each independently represent an atomic group that forms a 5- or 6-membered ring.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the compounds of the present invention represented by the general formulas (1) and (2) will be described in detail.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, unless otherwise specified, it may be substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. It means that it is not necessary. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group. Moreover, the substituent which can be used for the compound in the present invention may be any substituent regardless of the presence or absence of substitution.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as “ring”, or when “group” includes “ring”, it may be monocyclic or condensed unless otherwise specified. May not be substituted.
For example, the “aryl group” may be a phenyl group, a naphthyl group, or a substituted phenyl group.
[0023]
In the general formula (1), R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (preferably a carbon Number 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl group (preferably C2-C20, for example vinyl, allyl), cycloalkyl groups (preferably C3-C20, for example cyclopentyl, cyclohexyl), aryl groups (preferably C6-C20, for example phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), alkoxy group (preferably carbon 1 to 16, such as methoxy, ethoxy, butoxy, cyclohexyloxy), aryloxy group (having 6 to 14 carbon atoms, such as phenoxy, 1-naphthoxy), amino group (having 0 to 20 carbon atoms, such as dimethylamino, diethylamino, dibutyl) Amino), halogen atom, alkoxycarbonyl group (carbon number 2 to 17, for example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butylcarbonyl), carbamoyl group (carbon number 1 to 10, for example, carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N- Dimethylcarbamoyl), acylamino group (1-10 carbon atoms, formylamino), heterocyclic group (preferably 1-20 carbon atoms such as pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino) is there.
R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , and R 16 are more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
Some of R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 may be bonded to each other to form a ring, and in the case of forming a ring, a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, benzene A ring is preferred,
R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are all preferably hydrogen atoms.
[0024]
In the general formula (1), m 1 and n 1 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1 to 3. When m 1 and n 1 are 2 or more, a plurality of R 12 , R 13 , R 15 and R 16 may be the same or different.
[0025]
In the general formula (1), R 17 represents a substituent, and the substituent is preferably exemplified as the substituent of the group represented by the above R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 . The group can be mentioned.
i 1 represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, and most preferably 0. When i 1 is 1 or more, the plurality of R 17 may be the same or different.
[0026]
In the general formula (1), X 11 and X 12 represent a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic group. Examples of the aryl group represented by X 11 and X 12 include phenyl, naphthylanthracenyl, or phenanthrenyl, and phenyl or naphthyl is preferable, and phenyl is particularly preferable.
[0027]
In the general formula (1), the heterocyclic group represented by X 11 and X 12 is a heterocyclic group having 1 to 15 carbon atoms, more preferably a heterocyclic group having 2 to 12 carbon atoms, and a hetero atom Preferred as is a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom.
Specific examples of the heterocyclic ring include, for example, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, thiophene, selenophene, furan, pyrrole, imidazole, pyrazole, pyridine, pyrazine, pyridazine, pyrimidine, triazole, triazine, indole, indazole, purine, thiazoline, thiazole. , Thiadiazole, oxazoline, oxazole, oxadiazole, quinoline, isoquinoline, phthalazine, naphthyridine, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, pteridine, acridine, phenanthroline, phenazine, tetrazole, benzimidazole, benzoxazole, benzothiazole, benzotriazole, tetrazaindene , Benzoindolenin, carbazole, dibenzofuran, phenothiazine, julolidi And when the nitrogen atom constituting the ring, quaternary onium cations such as the nitrogen atom is quaternized, and the like. As a heterocyclic ring, preferably pyridine, pyrimidine, pyrazine, indole, thiophene, thiazole, oxazole, quinoline, acridine, benzimidazole, benzoxazole, benzothiazole, benzoindolenin, carbazole, phenothiazine, julolidine, and a nitrogen atom form a ring A quaternary onium cation in which the nitrogen atom is quaternized, and more preferably carbazole, phenothiazine, and julolidine. The bonding position of the heterocycle may be any.
[0028]
X 11 and X 12 in the general formula (1) may further have a substituent, and the substituent is preferably represented by the above-described R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16. Examples thereof include the groups listed as substituents of the group.
[0029]
In the general formula (2), R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, Methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), an alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, , Vinyl, allyl), cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl), aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3- Methylphenyl, 1-naphthyl), alkoxy group (preferably having 1 to 16 carbon atoms, eg, Toxi, ethoxy, butoxy, cyclohexyloxy), aryloxy groups (C6-C14, such as phenoxy, 1-naphthoxy), amino groups (C0-20, such as dimethylamino, diethylamino, dibutylamino), halogen atoms, Alkoxycarbonyl group (C2-17, such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butylcarbonyl), carbamoyl group (C1-10, such as carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl), acylamino group (C1-C10, formylamino), a heterocyclic group (preferably C1-C20, for example, pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino).
R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
Some of R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 may be bonded to each other to form a ring, but R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 may all be hydrogen atoms. preferable.
[0030]
In the general formula (2), m 2 and n 2 each independently represents an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1-3. When m 2 and n 2 are 2 or more, a plurality of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be the same or different.
[0031]
In the general formula (2), R 26 and R 27 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (preferred examples are the same as those of R 21 to R 24 ), preferably an alkyl group Represents a group, more preferably an unsubstituted alkyl group, or an alkyl group substituted with a sulfo group or a carboxyl group, more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a sulfoalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represent.
[0032]
In the general formula (2), Z 21 and Z 22 each independently represent an atomic group forming a 5- or 6-membered ring. The heterocycle formed is preferably an indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, benzoxazole ring, oxazole ring, oxazoline ring, benzimidazole ring, imidazole ring, thiadiazole ring Quinoline ring, pyridine ring, more preferably indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, thiadiazole ring, quinoline ring, particularly preferably indolenine ring, It is an azaindolenine ring.
[0033]
In the general formula (2), the heterocycle formed by Z 21 and Z 22 may have a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl , N-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), an alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, Allyl), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), a heterocyclic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, pyridyl, thienyl Furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino), alkynyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethynyl, 2-methylethynyl, 2-phenylethynyl), halogen atom (for example, F, Cl, Br, I), an amino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, dimethylamino, diethylamino, dibutylamino), cyano group, hydroxyl group, carboxyl group, sulfo group, acyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, For example, acetyl, benzoyl, salicyloyl, pivaloyl), an alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy, butoxy, cyclohexyloxy), an aryloxy group (preferably having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxy, 1- Naphthoxy), alkylthio group (preferably Or an arylthio group (preferably 6-20 carbons such as phenylthio, 4-chlorophenylthio), an alkylsulfonyl group (preferably 1-20 carbons such as, for example, Methanesulfonyl, butanesulfonyl), arylsulfonyl groups (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as benzenesulfonyl, paratoluenesulfonyl), carbamoyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl), acylamino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, benzoylamino), imino group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as phthalimino), acyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) For example, acetyloxy, benzoyl Oxy) or an alkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20, for example, methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl), more preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, a carboxyl group (including salts thereof) ), A sulfo group (including a salt thereof), an alkoxy group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group.
[0034]
One preferable form of the compound represented by the general formula (1) is represented by the general formula (3). In the general formula (3), R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 and R 36 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, n -Propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, 2- Chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl) or a halogen atom.
R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , and R 36 are more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
Some of R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 may be bonded to each other to form a ring, and in the case of forming a ring, a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, benzene A ring is preferable, but R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , and R 36 are all preferably hydrogen atoms.
[0035]
In the general formula (3), m 3 and n 3 each independently represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 1-3. When m 3 and n 3 are 2 or more, a plurality of R 32 , R 33 , R 35 and R 36 may be the same or different.
[0036]
In the general formula (3), R 37 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group.
i 3 represents an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, and most preferably 0. When i 3 is 1 or more, the plurality of R 37 may be the same or different.
[0037]
In the general formula (3), X 31 and X 32 represent a group represented by the following general formula (4), and may be the same or different.
General formula (4)
[0038]
Embedded image
Figure 2004250545
[0039]
In the general formula (4), R 38 represents a hydroxy group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 16, such as methoxy, ethoxy, butoxy, cyclohexyloxy), an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, or a diarylamino. Represents a group. R 40 and R 41 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 16, such as methoxy, ethoxy, butoxy, cyclohexyloxy), an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, Or represents a diarylamino group. R38 is preferably a dialkylamino group or a diarylamino group. R 40 and R 41 are each preferably a hydrogen atom.
[0040]
In the general formula (4), R 39 is an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl. , Carboxymethyl, 5-carboxypentyl).
[0041]
One preferable form of the compound represented by the general formula (2) is represented by the general formula (5). In the general formula (5), R 51 , R 52 , R 53 and R 54 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n -Butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, for example, phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl) , 3-methylphenyl, 1-naphthyl) or a halogen atom.
R 51 , R 52 , R 53 and R 54 are more preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
Some of R 51 , R 52 , R 53 , and R 54 may be bonded to each other to form a ring, but R 51 , R 52 , R 53 , and R 54 may all be hydrogen atoms. preferable.
[0042]
In the general formula (5), m 5 and n 5 each independently represents an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1-3. When m 5 and n 5 are 2 or more, a plurality of R 51 , R 52 , R 53 and R 54 may be the same or different.
[0043]
In the general formula (5), R 56 and R 57 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group (preferred examples are the same as R 51 to R 54 ), preferably an alkyl group, more preferably none. It represents a substituted alkyl group, or an alkyl group substituted with a sulfo group or a carboxyl group, and more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a sulfoalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[0044]
In the general formula (5), Z 51 and Z 52 each independently represent an atomic group forming a 5- or 6-membered ring. The heterocycle formed is preferably an indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, benzoxazole ring, oxazole ring, oxazoline ring, benzimidazole ring, imidazole ring, thiadiazole ring Quinoline ring, pyridine ring, more preferably indolenine ring, azaindolenine ring, pyrazoline ring, benzothiazole ring, thiazole ring, thiazoline ring, thiadiazole ring, quinoline ring, particularly preferably indolenine ring, It is an azaindolenine ring.
[0045]
In the general formula (5), the heterocycle formed by Z 51 and Z 52 may have a substituent, and the substituent is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl , N-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), an alkenyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, Allyl), a cycloalkyl group (preferably having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopentyl, cyclohexyl), an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), a heterocyclic group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, pyridyl, thienyl Furyl, thiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino), alkynyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethynyl, 2-methylethynyl, 2-phenylethynyl), halogen atom (for example, F, Cl, Br, I), an amino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example, dimethylamino, diethylamino, dibutylamino), cyano group, hydroxyl group, carboxyl group, sulfo group, acyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, For example, acetyl, benzoyl, salicyloyl, pivaloyl), an alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy, butoxy, cyclohexyloxy), an aryloxy group (preferably having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxy, 1- Naphthoxy), alkylthio group (preferably Or an arylthio group (preferably 6-20 carbons such as phenylthio, 4-chlorophenylthio), an alkylsulfonyl group (preferably 1-20 carbons such as, for example, Methanesulfonyl, butanesulfonyl), arylsulfonyl groups (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as benzenesulfonyl, paratoluenesulfonyl), carbamoyl groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl), acylamino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, benzoylamino), imino group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as phthalimino), acyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) For example, acetyloxy, benzoyl Oxy) or an alkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 20, for example, methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl), more preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, a carboxyl group (including salts thereof) ), A sulfo group (including a salt thereof), an alkoxy group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group, and more preferably an alkyl group, an aryl group, a carboxyl group (including a salt thereof), a sulfo group (including a salt thereof). Or a carbamoyl group.
[0046]
Hereinafter, preferred specific examples of the two-photon absorption material and the non-resonant two-photon light emitting material represented by the general formula (1) or (2) used in the present invention will be given, but the present invention is not limited to these. is not.
[0047]
Embedded image
Figure 2004250545
[0048]
Embedded image
Figure 2004250545
[0049]
Embedded image
Figure 2004250545
[0050]
Embedded image
Figure 2004250545
[0051]
Examples of the use of the non-resonant two-photon absorption material and the non-resonant two-photon light-emitting material of the present invention include the above-mentioned Patent Document 1, Bahawalkar, J. et al. D. et al. Rep. Prog. Phys. 1996, 59, page 1041, as shown in infrared detection method, infrared laser light intensity distribution detection method, glasses for protecting eyes from infrared light, infrared light converted into visible light Wavelength converter, optical limiting, singlet oxygen generation method, cell imaging, PDT, up-conversion laser, microfabrication, and three-dimensional optical recording medium. The non-resonant two-photon absorption material and the non-resonant two-photon light-emitting material of the present invention are particularly effective for cell imaging, PDT, optical limiting, microfabrication, and three-dimensional optical recording media.
[0052]
【Example】
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described based on experimental results. Of course, the present invention is not limited to these examples.
[0053]
[Example 1]
[Synthesis of A-1]
[0054]
Compound A-1 of the present invention can be synthesized by the following method.
Further, other compounds of the present invention can be synthesized in the same manner as the synthesis method of A-1 by changing the raw materials used in the reaction.
However, the synthesis method of the compound of the present invention is not limited to this.
[0055]
Embedded image
Figure 2004250545
[0056]
The starting compound 4-cyclohepten-1-one (1) was obtained from Donald J. et al. It was synthesized by the method described by Marquardt et al., Synthetic Communications, Vol. 18, 1193, 1988.
[0057]
6.6 g (60 mmol) of 4-cyclohepten-1-one (1) was dissolved in 50 ml of dichloromethane, and 1.5 g of CaCO 3 was added with stirring under a nitrogen atmosphere at −70 ° C., followed by 10 g of Br 2 (62 .6 mmol) was slowly added dropwise. After stirring for 1 hour, the temperature was raised to room temperature, and stirring was continued for another 40 minutes. Sodium bicarbonate water was added to the reaction solution, and the mixture was extracted with dichloromethane. The organic layer was dried over MgSO 4 , and then the solid obtained by concentrating the organic layer was recrystallized from cyclohexane to give 4,5-dibromocyclohexanone (2 ) Of 9.1 g (yield: 56%) was obtained.
[0058]
6.5 g (37 mmol) of 4,5-dibromocyclohexanone (2) and 5.0 g (18.5 mmol) of N, N-dimethylaminocinnamaldehyde were dissolved in 100 ml of methanolic HCl, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 5 hours under a nitrogen atmosphere. Stir. Sodium bicarbonate water was added to the reaction solution, extracted with dichloromethane, and the organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated to obtain red crystals. The obtained crude crystals were suspended in ethyl acetate, refluxed for about 15 minutes, and then filtered to obtain 6.5 g (yield: 60%) of orange crystals of compound 3.
[0059]
0.9 g (1.54 mmol) of Compound 3 was suspended in dehydrated THF (100 ml) and 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene (DBU) 0 while stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere. .47 g (3.1 mmol) was added dropwise and stirred for 1 hour. Further, 1.0 g (6.6 mmol) of DBU was added and stirred for 1 hour, and then 1.0 g (6.6 mmol) of DBU was added again. After this operation was repeated twice, the reaction solution was stirred for 1 hour while warming to 40 ° C., allowed to cool and the precipitated brown solid was filtered off, and the obtained filtrate was extracted with brine / dichloromethane. The organic layer was dried over MgSO 4 and concentrated to obtain black crude crystals. The obtained crude crystals were purified by silica gel column chromatography (developing solvent; chloroform: hexane = 3: 1) to obtain 0.41 g (yield: 62%) of dark purple crystals of the compound A-1 of the present invention. .
1 H NMR spectrum (solvent: Chloroform-d 3 ): 3.02 (s, 12H), 6.07 (d, 2H), 6.67 (d, 4H), 6.71 (d, 2H), 6 .96 (d, 2H), 7.14 (t, 2H), 7.42 (d, 4H), 7.51 (d, 2H)
[0060]
[Example 2]
[Method for evaluating two-photon absorption cross section]
The evaluation of the two-photon absorption cross section of the compound of the present invention is described in M.M. A. Albota et al. , Appl. Opt. 1998, 37, 7352. The description was made with reference to the method described. This measurement method is a method for comparing the intensity of light emission from an excited state induced by non-resonant two-photon absorption between a reference substance and a substance to be measured, and must be a compound that causes two-photon emission. Although it cannot be measured, it is characterized in that a simpler and relatively accurate value can be obtained as compared with other methods. A Ti: sapphire pulse laser (pulse width: 100 fs, repetition: 80 MHz, average output: 1 W, peak power: 100 kW) is used as a light source for measuring the two-photon absorption cross section, and two-photon absorption is performed in a wavelength range of 700 nm to 1000 nm. The cross-sectional area was measured. In addition, rhodamine B and fluorescein were measured as reference substances, and the obtained measured values were calculated as C.I. Xu et al. , J. et al. Opt. Soc. Am. B 1996, 13, 481. Were corrected using the values of the two-photon absorption cross sections of rhodamine B and fluorescein described in 1. to obtain the two-photon absorption cross sections of the respective compounds. As a sample for two-photon absorption measurement, a solution in which a compound was dissolved in chloroform at a concentration of 1 × 10 −3 was used.
[0061]
The two-photon absorption cross section of the compound A-1 of the present invention was measured by the above method, and the obtained results were shown below in GM units (1GM = 1 × 10 −50 cm 4 s / photon). In addition, the value shown below is the maximum value of the two-photon absorption cross section within the measurement wavelength range. The two-photon absorption cross sections of the following comparative compounds measured in the same manner except that benzyl alcohol was used as a solvent are also shown.
[0062]
Embedded image
Figure 2004250545
[0063]
As indicated above, the present invention has yielded good non-resonant two-photon absorption / emission characteristics that far exceed conventional materials.
[0064]
【The invention's effect】
By using the compound of the present invention, it is possible to provide a material that performs non-resonant two-photon absorption and emission much more efficiently than before.

Claims (5)

下記一般式(1)または下記一般式(2)で表される化合物を含むことを特徴とする非共鳴2光子吸収材料。
一般式(1)
Figure 2004250545
式中R11、R12、R13、R14、R15、R16はそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、R11、R12、R13、R14、R15、R16のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR12、R13、R15およびR16は同一でもそれぞれ異なってもよい。R17は置換基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR17は同一でもそれぞれ異なってもよい。X11およびX12は置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロ環基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよい。
一般式(2)
Figure 2004250545
式中、R21、R22、R23、R24はそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、R21、R22、R23、R24のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、mおよびn が2以上の場合、複数個のR21、R22、R23およびR24は同一でもそれぞれ異なってもよい。R25は置換基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR25は同一でもそれぞれ異なってもよい。R26、R27はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表し、Z21、Z22はそれぞれ独立に含窒素5または6員環を形成するために必要な原子群を表す。
A non-resonant two-photon absorption material comprising a compound represented by the following general formula (1) or the following general formula (2).
General formula (1)
Figure 2004250545
In the formula, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 Some of them may combine with each other to form a ring. m and n each independently represents an integer of 0 to 4, and when m 1 and n 1 are 2 or more, a plurality of R 12 , R 13 , R 15 and R 16 may be the same or different. R 17 represents a substituent, and i 1 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 1 is 2 or more, the plurality of R 17 may be the same or different. X 11 and X 12 represent a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, and may be the same or different.
General formula (2)
Figure 2004250545
In the formula, R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and some of R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 are bonded to each other to form a ring. May be formed. m 2 and n 2 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m 2 and n 2 are 2 or more, a plurality of R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be the same or different. . R 25 represents a substituent, and i 2 represents an integer of 0 or more and 4 or less. If i 2 is 2 or more, plural R 25 may be the same or different. R 26 and R 27 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Z 21 and Z 22 are each independently required to form a nitrogen-containing 5- or 6-membered ring. Represents an atomic group.
請求項1に記載の一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含むことを特徴とする非共鳴2光子発光材料。A nonresonant two-photon light emitting material comprising the compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) according to claim 1. 請求項1に記載の一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む非共鳴2光子吸収材料に、該化合物の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して2光子吸収を誘起することを特徴とする非共鳴2光子吸収誘起方法。A non-resonant two-photon absorption material containing the compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) according to claim 1 is irradiated with laser light having a wavelength longer than a linear absorption band of the compound. A non-resonant two-photon absorption inducing method characterized by inducing two-photon absorption. 請求項2に記載の一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を含む非共鳴2光子発光材料に、該化合物の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して非共鳴2光子吸収を誘起し、発光を発生させることを特徴とする非共鳴2光子発光発生方法。A non-resonant two-photon light-emitting material containing the compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) according to claim 2 is irradiated with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the compound. A method for generating non-resonant two-photon emission, which induces non-resonant two-photon absorption and generates light emission. 下記一般式(3)または下記一般式(5)で表されることを特徴とするメチン化合物。
一般式(3)
Figure 2004250545
式中R31、R32、R33、R34、R35、R36はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表し、R31、R32、R33、R34、R35、R36がアルキル基の場合、R31、R32、R33、R34、R35、R36のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR32、R33、R35およびR36は同一でもそれぞれ異なってもよい。R37は水素原子、アルキル基、またはアリール基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが2以上の場合、複数個のR37は同一でもそれぞれ異なってもよい。X31およびX32は下記一般式(4)で表される基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよい。
一般式(4)
Figure 2004250545
式中R38はヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはジアリールアミノ基を表し、R40、R41はそれぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはジアリールアミノ基を表す。R39はアルキル基を表す。
一般式(5)
Figure 2004250545
式中、R51、R52、R53、R54はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基またはハロゲン原子を表し、R51、R52、R53、R54がアルキル基の場合、R51、R52、R53、R54のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。mおよびnはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、mおよびnが2以上の場合、複数個のR51、R52、R53およびR54は同一でもそれぞれ異なってもよい。R55は水素原子、アルキル基、またはアリール基を表し、iは0以上4以下の整数を表す。iが1以上の場合、複数個のR55は同一でもそれぞれ異なってもよい。R56、R57はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表し、Z51、Z52はそれぞれ独立に含窒素5または6員環を形成するために必要な原子群を表す。
A methine compound represented by the following general formula (3) or the following general formula (5).
General formula (3)
Figure 2004250545
In the formula, R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a halogen atom, and R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , When R 35 and R 36 are alkyl groups, some of R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 and R 36 may be bonded to each other to form a ring. m 3 and n 3 each independently represents an integer of 0 to 4, and when m 3 and n 3 are 2 or more, a plurality of R 32 , R 33 , R 35 and R 36 may be the same or different. . R 37 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and i 3 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 3 is 2 or more, the plurality of R 37 may be the same or different. X 31 and X 32 represent a group represented by the following general formula (4), and may be the same or different.
General formula (4)
Figure 2004250545
In the formula, R 38 represents a hydroxy group, an alkoxy group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, or a diarylamino group, and R 40 and R 41 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, an alkyl An amino group, a dialkylamino group, an arylamino group, or a diarylamino group is represented. R 39 represents an alkyl group.
General formula (5)
Figure 2004250545
In the formula, R 51 , R 52 , R 53 and R 54 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a halogen atom, and when R 51 , R 52 , R 53 and R 54 are an alkyl group, Some of R 51 , R 52 , R 53 and R 54 may be bonded to each other to form a ring. m 5 and n 5 each independently represent an integer of 1 to 4, and when m 5 and n 5 are 2 or more, a plurality of R 51 , R 52 , R 53 and R 54 may be the same or different. . R 55 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and i 5 represents an integer of 0 or more and 4 or less. When i 5 is 1 or more, the plurality of R 55 may be the same or different. R 56 and R 57 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and Z 51 and Z 52 are each independently required to form a nitrogen-containing 5- or 6-membered ring. Represents an atomic group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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