JP3035682B2 - Novel nonlinear optical materials and method of converting light wavelength using them - Google Patents
Novel nonlinear optical materials and method of converting light wavelength using themInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は波長変換素子等の非線形
光学効果を利用する各種素子に用いるに適した非線形光
学材料に関する。またその材料を構成する新規な化合物
に関する。更に、非線形光学材料を用いた光波長の変換
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear optical material suitable for use in various devices utilizing a nonlinear optical effect such as a wavelength conversion device. It also relates to a novel compound constituting the material. Further, the present invention relates to a method for converting a light wavelength using a nonlinear optical material.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、非線形光学材料−レーザー光のよ
うな強い光電界を与えたときに現われる、分極と電界と
の間の非線形性−を有した材料が注目を集めている。か
かる材料は、一般に非線形光学材料として知られてお
り、例えば次のものなどに詳しく記載されている。“ノ
ンリニア・オプティカル・プロパティーズ・オブ・オー
ガニック・アンド・ポリメリック・マテリアル”エー・
シー・エス・シンポジウム・シリーズ233 デビット
・ジェイ・ウイリアムス編(アメリカ化学協会1983
年刊)「 "Nonlinear Optical Properties of Organic
and Polymeric Material" ACS SYMPOSIUM SERIES 23
3 David J. Williams 編 (American Chemical Societ
y,1983年刊)」、「有機非線形光学材料」加藤正
雄、中西八郎監修(シー・エム・シー社、1985年
刊)、“ノンリニア・オプティカル・プロパティーズ・
オブ・オーガニック・モレキュールズ・アンド・クリス
タルズ”第1巻および第2巻、ディー・エス・シュムラ
およびジェイ・ジス編(アカデミック・プレス社198
7年刊)「 "Nonlinear Optical Properties ofOrganic
Molecules and Crystals" vol 1および2 D.S.Chemla
and J.Zyss編(Academic Press社刊)。2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on a material having a nonlinear optical material-a nonlinearity between polarization and an electric field which appears when a strong optical electric field such as laser light is applied. Such materials are generally known as non-linear optical materials and are described in detail, for example, in: "Nonlinear Optical Properties of Organic and Polymeric Materials"
CS Symposium Series 233 Edited by David J. Williams (American Chemical Society, 1983)
Annual) "" Nonlinear Optical Properties of Organic
and Polymeric Material "ACS SYMPOSIUM SERIES 23
3 Edited by David J. Williams (American Chemical Societ
y, 1983), "Organic Nonlinear Optical Materials", edited by Masao Kato and Hachiro Nakanishi (CMC, 1985), "Nonlinear Optical Properties.
Of Organic Molecular and Crystals, Volumes 1 and 2, edited by DS Schmulla and J. Jis (Academic Press 198
7th year) "" Nonlinear Optical Properties of Organic
Molecules and Crystals "vol 1 and 2 DSChemla
and J. Zyss (ed. by Academic Press).
【0003】非線形光学材料の用途の1つに、2次の非
線形光学効果に基づいた第2高調波発生(SHG)およ
び和周波、差周波を用いた波長変換デバイスがある。こ
れまで実用上用いられているものは、ニオブ酸リチウム
に代表される無機質のペロブスカイト類である。しかし
最近になり、電子供与基および電子吸引基を有するπ電
子共役系有機化合物は前述の無機質を大きく上回る、非
線形光学材料としての諸性能を有していることが知られ
るようになった。より高性能の非線形光学材料の形成に
は、分子状態での非線形感受率の高い化合物を、反転対
称性を生じない様に配列させる必要がある。このうちの
一つである高い非線形感受率の発現にはπ電子共役鎖の
長い化合物が有用であることが知られており、前述の文
献にも種々記載されているが、それらの化合物において
は自明の如く吸収極大波長が長波長化し、例えば青色光
の透過率の低下を招き、第二高調波としての青色光の発
生に障害となる。このことは、p−ニトロアニリン誘導
体においても生じており、第二高調波発生の効率にその
波長の透過率の影響が大きいことは、アライン・アゼマ
他著、プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー、
400巻、ニュー・オプティカル・マテリアルズ(Alain
Aze′ma他著、Proceedings of SPIE 、400巻、Now
Optical Materials),(1983)186頁第4図より
明らかである。One of the applications of the nonlinear optical material is as a second harmonic generation (SHG) based on the second-order nonlinear optical effect and a wavelength conversion device using a sum frequency and a difference frequency. Until now, inorganic perovskites represented by lithium niobate have been practically used. However, recently, it has become known that a π-electron conjugated organic compound having an electron-donating group and an electron-withdrawing group has various properties as a nonlinear optical material, which greatly exceeds the aforementioned inorganic substances. In order to form a higher-performance nonlinear optical material, it is necessary to arrange compounds having a high nonlinear susceptibility in a molecular state so as not to cause inversion symmetry. It is known that a compound having a long π-electron conjugate chain is useful for expressing a high nonlinear susceptibility, which is one of them, and various descriptions have been given in the above-mentioned literature. As is obvious, the absorption maximum wavelength becomes longer, which causes, for example, a decrease in the transmittance of blue light, which hinders the generation of blue light as the second harmonic. This also occurs in the p-nitroaniline derivative, and the effect of the transmittance at that wavelength on the efficiency of second harmonic generation is large, as described in Alignment Azema et al., Proceedings of SPII,
400 volumes, New Optical Materials (Alain
Aze'ma et al., Proceedings of SPIE, 400 volumes, Now
Optical Materials), (1983), page 186, FIG.
【0004】従って青色光に対する透過率の高い非線形
光学材料の出現が望まれている。従来、ニトロアニリン
のベンゼン核の炭素原子を窒素原子などで置き換えるこ
とが検討されて来たが必ずしも満足のいく結果は得られ
ていない。また、本出願人はより優れた方法について、
特開昭62−210430号および特開昭62−210
432号公報にて開示した。更に、特開昭62−599
34号、特開昭62−23136号、特開昭63−26
638号、特公昭63−31768号、特開昭63−1
63827号、特開昭63−146025号、特開昭6
3−85526号、特開昭63−239427号、特開
平1−100521号、特開昭64−56425号、特
開平1−102529号、特開平1−102530号、
特開平1−237625号、特開平1−207724号
公報などに多くの材料が開示されている。しかしなが
ら、先に述べたように2次の非線形光学材料として有用
であるためには、分子状態での性能のみでは不十分であ
り、集合状態での分子配列に反転対称性の無いことが必
須である。しかるに現状では分子配列を予想することは
極めて困難であり、また全有機化合物中での存在確率も
高いのではない。Therefore, the emergence of a nonlinear optical material having a high transmittance for blue light is desired. Conventionally, it has been studied to replace the carbon atom of the benzene nucleus of nitroaniline with a nitrogen atom or the like, but a satisfactory result has not always been obtained. The Applicant has also
JP-A-62-210430 and JP-A-62-210
No. 432. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-599
No. 34, JP-A-62-23136, JP-A-63-26
No. 638, JP-B-63-31768, JP-A-63-1
No. 63827, JP-A-63-146025, JP-A-6
3-85526, JP-A-63-239427, JP-A-1-100251, JP-A-64-56425, JP-A-1-102529, JP-A-1-102530,
Many materials are disclosed in JP-A-1-237625, JP-A-1-207724 and the like. However, as described above, in order to be useful as a second-order nonlinear optical material, performance in the molecular state alone is not sufficient, and it is essential that the molecular arrangement in the aggregated state has no inversion symmetry. is there. However, at present, it is extremely difficult to predict the molecular arrangement, and the probability of existence in all organic compounds is not high.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の第一の
目的は、高い非線形光学応答性を示す有機非線形光学材
料を提供することにある。第二の目的は前記材料を構成
する新規な化合物を提供することにある。第三の目的は
非線形光学応答性のうち光波長の変換に関する応答性を
利用した方法を提供することにある。Accordingly, a first object of the present invention is to provide an organic nonlinear optical material exhibiting high nonlinear optical response. A second object is to provide a novel compound constituting the above material. A third object is to provide a method utilizing the response related to the conversion of the optical wavelength among the nonlinear optical responses.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究を重
ねた結果、式(1)で表わされる化合物を非線形光学応
答性物質とする非線形光学材料として用いることによ
り、本発明の第一と第三の目的が達成可能であり、また
式(2)、式(3)および式(4)で表わされる化合物
により第二の目的が達成できることを見出した。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventor has found that the use of the compound represented by the formula (1) as a nonlinear optical material having a nonlinear optical response makes it possible to achieve the first and second aspects of the present invention. It has been found that the third object can be achieved, and the compounds represented by the formulas (2), (3) and (4) can achieve the second purpose.
【0007】[0007]
【化5】 Embedded image
【0008】式(2)Equation (2)
【0009】[0009]
【化6】 Embedded image
【0010】式(3)Equation (3)
【0011】[0011]
【化7】 Embedded image
【0012】式(4)Equation (4)
【0013】[0013]
【化8】 Embedded image
【0014】式(1)中、Ar1およびAr2はそれぞ
れ5ないし6員の炭素環または複素環から成る芳香族環
を表わす。但し、少くともいずれか一方は、ピロール
基、ピラゾール基、イミダゾール基、トリアゾール基、
テトラゾール基の窒素原子で置換されている。Ar3お
よびAr4はそれぞれアリール基を表わす。L1および
L2はそれぞれメチン基を表わし、またそれらはAr1
のL1が結合している炭素原子のオルト位あるいはAr
2のカルボニル基が結合している炭素原子のオルト位と
二価の基によって連結されていてもよい。Z1、Z2お
よびZ3はそれぞれ単環のピロール環、ピラゾール環、
イミダゾール環、1,2,4−トリアゾール環を形成す
るに必要な原子群を表わす。nは1、3または4の整数
を表わす。ただし、一般式(5)で表されるテトラロン
誘導体および一般式(6)で表される環状ケトン誘導体
(ただし、式中、R1〜R10は同一でも異なっていて
もよく、非置換もしくは置換されていてもよい芳香族炭
化水素基、複素環基、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水
素基もしくは特性基または水素原子を示す。A1及びA
2は非置換もしくは置換されていてもよい電子供与性複
素環基、電子供与性特性基を導入した芳香族炭化水素基
もしくは複素環基、またはβ位に前記非置換もしくは置
換されていてもよい電子供与性複素環基もしくは前記電
子供与性特性基を導入した芳香族炭化水素基もしくは複
素環基を有するビニル基を示す。Xは少なくとも1個の
ヒドロキシル基を有する環状ケトン化合物を示す。)か
らなる有機非線形光学材料は除く。In the formula (1), Ar 1 and Ar 2 each represent an aromatic ring comprising a 5- or 6-membered carbocyclic or heterocyclic ring. However, at least one of them is a pyrrole group, a pyrazole group, an imidazole group, a triazole group,
It is substituted by the nitrogen atom of the tetrazole group. Ar 3 and Ar 4 each represent an aryl group. L 1 and L 2 each represent a methine group and they are Ar 1
Or the ortho position of the carbon atom to which L 1 is bonded or Ar
The two carbonyl groups may be linked to the ortho position of the carbon atom to which they are bound by a divalent group. Z 1 , Z 2 and Z 3 each represent a monocyclic pyrrole ring, a pyrazole ring,
It represents an atomic group necessary for forming an imidazole ring and a 1,2,4-triazole ring. n represents an integer of 1, 3 or 4. However, the tetralone derivative represented by the general formula (5) and the cyclic ketone derivative represented by the general formula (6) (wherein, R 1 to R 10 may be the same or different and are unsubstituted or substituted A 1 and A 1 represent an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group or a characteristic group, or a hydrogen atom which may be substituted.
2 may be an unsubstituted or substituted electron-donating heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group having an electron-donating characteristic group introduced therein, or the unsubstituted or substituted β-position. And a vinyl group having an electron-donating heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group into which the electron-donating characteristic group is introduced, or a heterocyclic group. X represents a cyclic ketone compound having at least one hydroxyl group. ) Is excluded.
【0015】更に詳しく説明すると、前記芳香族環とし
ては例えばフェニル基、ナフチル基、2−ピリジル基、
3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジル基、
2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チ
エニル基が挙げられる。好ましくはフェニル基および2
−ピリジル基である。それらは、例えば以下に示す基で
置換されていてもよく、置換基としては例えば炭素数1
ないし24、好ましくは1ないし10、更に好ましくは
1ないし5のアルキル基(例えばメチル、エチル、プロ
ピル、i−プロピル、ブチル、t−ブチル、ペンチル、
sec−ペンチル)、炭素数1ないし24、好ましくは
1ないし10、更に好ましくは1ないし5のアルコキシ
基(例えばメトキシ、エトキシプロポキシ、ベンジロキ
シ)、炭素数1ないし24、好ましくは1ないし10、
更に好ましくは1ないし5のアシルアミノ基(例えばア
セチルアミノ、プロピオニルアミノ、ピバロイルアミ
ノ、メタンスルホニルアミノ、ベンゾイルアミノ)、炭
素数1ないし24、好ましくは1ないし10、更に好ま
しくは1ないし5のアシルオキシ基(例えばアセチロキ
シ、プロピオニロキシ、ベンゾイロキシ、ベンゼンスル
ホニロキシ)、More specifically, examples of the aromatic ring include a phenyl group, a naphthyl group, a 2-pyridyl group,
3-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-pyrimidyl group,
Examples thereof include a 2-furyl group, a 3-furyl group, a 2-thienyl group, and a 3-thienyl group. Preferably a phenyl group and 2
-A pyridyl group. They may be substituted, for example, by the following groups.
To 24, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5, alkyl groups (eg, methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, t-butyl, pentyl,
sec-pentyl), an alkoxy group having 1 to 24, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms (e.g., methoxy, ethoxypropoxy, benzyloxy), 1 to 24 carbon atoms, preferably 1 to 10,
More preferably, 1 to 5 acylamino groups (eg, acetylamino, propionylamino, pivaloylamino, methanesulfonylamino, benzoylamino), 1 to 24, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5 acyloxy groups (for example, Acetyloxy, propionyloxy, benzoyloxy, benzenesulfonyloxy),
【0016】炭素数1ないし24、好ましくは1ないし
10、更に好ましくは1ないし5のアルキル基を有する
アルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、
エトキシ、カルボニル、プロポキシカルボニル)、炭素
数1ないし24、好ましくは1ないし10、更に好まし
くは1ないし5のアルキル基を有するN−アルキルカル
バモイル基(例えばN−メチルカルバモイル、N,N−
ジメチルカルバモイル、N−エチルカルバモイル)、炭
素数1ないし24、好ましくは1ないし10、更に好ま
しくは1ないし5のアシル基(例えばアセチル、プロピ
オニル、ピバロイル、メタンスルホニル、ベンゾイ
ル)、また、上記のアルキル基は、例えばアルコキシ、
アシルアミノ、アシルオキシ、アルコキシカルボニル、
N−アルキルカルバモイル、アシルで置換されていても
よい、An alkoxycarbonyl group having an alkyl group having 1 to 24, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms (eg, methoxycarbonyl,
Ethoxy, carbonyl, propoxycarbonyl), an N-alkylcarbamoyl group having an alkyl group having 1 to 24, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms (eg, N-methylcarbamoyl, N, N-
Dimethylcarbamoyl, N-ethylcarbamoyl), an acyl group having 1 to 24, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms (eg, acetyl, propionyl, pivaloyl, methanesulfonyl, benzoyl), and the above-mentioned alkyl group Is, for example, alkoxy,
Acylamino, acyloxy, alkoxycarbonyl,
N-alkylcarbamoyl, which may be substituted with acyl,
【0017】炭素数6ないし20、好ましくは6ないし
10のアルキル基(例えばフェニル、トリル、1−ナフ
チル、2−ナフチル)、5ないし8員、好ましくは5ま
たは6員の複素環(例えば2−ピリジル、3−ピリジ
ル、4−ピリジル、2−ピリミジル、2−フリル、3−
フリル、2−チエニル、3−チエニル、1−ピロリル、
1−ピラゾリル、1−イミダゾリル、1−トリアゾリ
ル、1−ベンゾイミダゾリル、ピロリジル、ピペラジニ
ル、モルホリニル)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ア
ミノ基(例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミ
ノ、シクロヘキシルアミノ、n−オクチルアミノ)、ハ
ロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、沃素)が挙げられ
る。An alkyl group having 6 to 20, preferably 6 to 10 carbon atoms (for example, phenyl, tolyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl), a 5- to 8-membered, preferably 5- or 6-membered heterocyclic ring (for example, 2- Pyridyl, 3-pyridyl, 4-pyridyl, 2-pyrimidyl, 2-furyl, 3-
Furyl, 2-thienyl, 3-thienyl, 1-pyrrolyl,
1-pyrazolyl, 1-imidazolyl, 1-triazolyl, 1-benzimidazolyl, pyrrolidyl, piperazinyl, morpholinyl), hydroxy group, carboxy group, amino group (eg, amino, methylamino, dimethylamino, cyclohexylamino, n-octylamino), Halogen atoms (fluorine, chlorine, bromine, iodine);
【0018】前記、ピロール基、ピラゾール基、イミダ
ゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基についても
前記芳香族環と同様の基によって置換されていてもよ
い。また可能な場合にはベンゼン環で縮環されていても
よい。前記メチン基は置換されていてもよく、置換基と
しては例えば炭素数1ないし5のアルキル基(例えばメ
チル、エチル)、炭素数6ないし10のアリール基(例
えばフェニル、トリル)、ハロゲン原子(フッ素、塩
素、臭素、沃素)が挙げられ、無置換またはアルキル基
が好ましい。The above-mentioned pyrrole group, pyrazole group, imidazole group, triazole group and tetrazole group may be substituted by the same group as the above-mentioned aromatic ring. If possible, it may be condensed with a benzene ring. The methine group may be substituted. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (eg, methyl and ethyl), an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (eg, phenyl and tolyl), and a halogen atom (fluorine). , Chlorine, bromine and iodine), and an unsubstituted or alkyl group is preferred.
【0019】また、L1、L2とAr1、Ar2との連
続によって形成される縮合環としては例えばインダノ
ン、クロモンが挙げられる。nは1、3または4の整数
を表わすが好ましくは1である。以下に本発明に用いら
れる化合物の具体例を示すが、本発明の範囲はこれらの
みに限定されるものではない。The condensed ring formed by the continuation of L 1 and L 2 with Ar 1 and Ar 2 includes, for example, indanone and chromone. n represents an integer of 1, 3 or 4, and is preferably 1. The specific examples of the compounds used in the present invention are shown below, but the scope of the present invention is not limited only to these.
【0020】[0020]
【化9】 Embedded image
【0021】[0021]
【化10】 Embedded image
【0022】[0022]
【化11】 Embedded image
【0023】[0023]
【化12】 Embedded image
【0024】これらの化合物の合成は、いわゆるアルド
ール縮合反応を用いることにより達成できる。すなわ
ち、適当なアルドヒドとケトンとを塩基触媒の存在下に
反応させることにより合成可能である。塩基触媒として
は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化
カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシ
ド、カリウム−t−ブトキシド、ピリジン、トリエチル
アミン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−
ウンデセン(DBU)、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウ
ムが挙げられる。水酸化物およびアルコキシドが好まし
く、中でも水酸化物が好ましい。The synthesis of these compounds can be achieved by using a so-called aldol condensation reaction. That is, it can be synthesized by reacting an appropriate aldehyde and a ketone in the presence of a base catalyst. Examples of the base catalyst include sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydride, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium tert-butoxide, pyridine, triethylamine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7. −
Undecene (DBU), sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium acetate, potassium acetate. Hydroxides and alkoxides are preferred, and hydroxides are particularly preferred.
【0025】反応に用いる溶媒としては、N,N−ジメ
チルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド
(DMSO)などの極性溶媒から、ベンゼンやヘキサン
などの非極性溶媒までの範囲から選ぶことができる。D
MFやN,N−ジメチルアセトアミドなどの極性溶媒、
メタノールやエタノールなどのアルコール類、テトラヒ
ドロフランや1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル
類が好ましく、中でもアルコール類が更に好ましく、ま
た上記のものの混合溶媒を用いることができる。反応温
度は−80°ないし150℃の範囲から選ぶことができ
る。−10°ないし100℃の範囲が好ましく、5℃な
いし85℃の範囲が更に好ましい。The solvent used in the reaction can be selected from a range from polar solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and dimethylsulfoxide (DMSO) to nonpolar solvents such as benzene and hexane. D
Polar solvents such as MF and N, N-dimethylacetamide,
Alcohols such as methanol and ethanol, and ethers such as tetrahydrofuran and 1,2-dimethoxyethane are preferable. Among them, alcohols are more preferable, and a mixed solvent of the above can be used. The reaction temperature can be selected from the range of -80 ° to 150 ° C. The range is preferably from -10 ° to 100 ° C, more preferably from 5 ° C to 85 ° C.
【0026】[0026]
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて更に詳しく説
明する。 実施例1 化合物1の合成 4−ピラゾリルアセトフェノン1.86g(10ミリモ
ル)、4−クロロベンズアルデヒド1.41g(10ミ
リモル)およびメタノール15mlを50mlナス型フラス
コに入れ、マグネチックスターラーを用い室温にて攪拌
した。これに水酸化ナトリウム0.48g(12ミリモ
ル)およびメタノール8mlから成る溶液を加えた後、3
0分間加熱還流攪拌を行なった。反応開始後一旦均一溶
液になったのち直ちに結晶が析出したか、反応混合物を
室温まで放冷した後、結晶を濾取した。得られた結晶を
メタノールにて洗浄し、風乾した。この結晶を酢酸エチ
ルを用いて2度再結晶を行ない目的物を得た。収量1.
33g(収率43.0%)融点200−202℃1 H−nmr(δ ppm):6.55(t、1H)、7.4
0〜8.18(12H)in CDCl3 元素分析値:C18H13ClN2O としての 計算値(%):C=70.02、H=4.27、N=
9.07 実験値(%):C=70.19、H=4.36、N=
9.04Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Example 1 Synthesis of Compound 1 1.86 g (10 mmol) of 4-pyrazolyl acetophenone, 1.41 g (10 mmol) of 4-chlorobenzaldehyde and 15 ml of methanol were placed in a 50 ml eggplant-shaped flask, and stirred at room temperature using a magnetic stirrer. did. To this was added a solution consisting of 0.48 g (12 mmol) of sodium hydroxide and 8 ml of methanol.
The mixture was stirred under reflux with heating for 0 minutes. After a homogeneous solution was formed once after the start of the reaction, crystals were immediately precipitated, or the reaction mixture was allowed to cool to room temperature, and then the crystals were collected by filtration. The obtained crystals were washed with methanol and air-dried. The crystals were recrystallized twice using ethyl acetate to obtain the desired product. Yield 1.
33 g (43.0% yield), melting point: 200-202 ° C 1 H-nmr (δ ppm): 6.55 (t, 1H), 7.4
0 to 8.18 (12H) in CDCl 3 elemental analysis value: calculated value as C 18 H 13 ClN 2 O (%): C = 70.02, H = 4.27, N =
9.07 Experimental value (%): C = 70.19, H = 4.36, N =
9.04
【0027】実施例2 化合物7の合成 4−(1H−1,2,4−トリアゾリル)ベンズアルデ
ヒド1.73g(10ミリモル)、1−インダノン1.
32g(10ミリモル)およびメタノール15mlを50
mlナス型フラスコに入れ、マグネチックスターラーを用
いて室温にて攪拌した。これに水酸化ナトリウム0.4
8g(12ミリモル)およびメタノール10mlから成る
溶液を加えた後、1時間加熱還流攪拌を行なった。この
間完溶せず不均一であった。反応混合物を室温まで放冷
した後、結晶を濾取した。得られた結晶をメタノールに
て洗浄し風乾した。この結晶をアセトニトリル:エタノ
ール=1:1の混合溶媒を用いて再結晶を行ない目的物
を得た。収量2.04g(収率71.1%)融点248
〜249℃1 H−nmr(δ ppm):4.20(s、2H)、7.
48〜7.83(5H)8.10(s、4H)、8.3
0(s、1H)、9.45(s、1H) in DMS
O−d6 元素分析値:C18H13N3O としての 計算値(%):C=70.25、H=4.56、N=1
4.62 実験値(%):C=75.30、H=4.70、N=1
4.67 他の化合物についても同様に合成することができる。表
1にそれらの物性値を示した。Example 2 Synthesis of compound 7 1.73 g (10 mmol) of 4- (1H-1,2,4-triazolyl) benzaldehyde, 1-indanone 1.
50 g of 32 g (10 mmol) and 15 ml of methanol
The mixture was placed in a ml eggplant-shaped flask, and stirred at room temperature using a magnetic stirrer. Sodium hydroxide 0.4
After adding a solution consisting of 8 g (12 mmol) and 10 ml of methanol, the mixture was heated and refluxed for 1 hour. During this period, it was not completely dissolved and was not uniform. After allowing the reaction mixture to cool to room temperature, the crystals were collected by filtration. The obtained crystals were washed with methanol and air-dried. The crystals were recrystallized using a mixed solvent of acetonitrile: ethanol = 1: 1 to obtain a desired product. 2.04 g (71.1% yield) melting point 248
24249 ° C. 1 H-nmr (δ ppm): 4.20 (s, 2H), 7.
48 to 7.83 (5H) 8.10 (s, 4H), 8.3
0 (s, 1H), 9.45 (s, 1H) in DMS
O-d 6 Elemental analysis: calculated for C 18 H 13 N 3 O ( %): C = 70.25, H = 4.56, N = 1
4.62 Experimental value (%): C = 75.30, H = 4.70, N = 1
4.67 Other compounds can be similarly synthesized. Table 1 shows their physical property values.
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】実施例3 青色光透過性を評価するため、エタノール溶液での分光
吸収特性を調べた。結果を表2に示した。ここでλcuto
ffとは4×10-4mol/リットル エタノール溶液に
おいて95%の透過率を示す波長と定義する。Example 3 In order to evaluate blue light transmittance, spectral absorption characteristics in an ethanol solution were examined. The results are shown in Table 2. Where λcuto
ff is defined as a wavelength showing a 95% transmittance in a 4 × 10 −4 mol / liter ethanol solution.
【0030】[0030]
【表2】 [Table 2]
【0031】[0031]
【化13】 Embedded image
【0032】本発明の化合物は比較例に較べλmax 、λ
cutoffともに短波長であり、青色光透過性に優れている
ことがわかる。The compounds of the present invention have λmax, λ
It can be seen that both the cutoff has a short wavelength and has excellent blue light transmittance.
【0033】実施例4 第2高調波発生の測定をエス・ケー・クルツ(S.K.Kurt
z)、ティー・ティー・ペリー(T.T.Perry)著、ジャーナ
ル オブ アプライド フィジックス(J.Appl.Phys.)3
9巻、3798頁(1968年刊)中に記載されている
方法に準じて、本発明の化合物の粉末に対して行なっ
た。第1図に示した装置により測定を行なった。すなわ
ち、測定は、パルスYAGレーザー光(λ=1.064
μm、ビーム径≒1mmφ、ピークパワー≒10Mw/cm
2 )を基本波に用い、図1に示す評価装置にて、その第
2高調波の強度を測定した。測定は、尿素の第2高調波
の強度との相対比較で行なった。また強度が弱い場合に
は目視による観測を行なった。特に、基本波の2光子吸
収による発光(おもに黄、赤の発光)と第2高調波とを
区別するために、分光器を入れ、第2高調波のみを測定
する様にした。さらに粉末法の測定は、その物質の非線
形性の有無を判断ずることが主目的であり、その強度比
は非線形性の大きさの、参考値である。結果を表3に示
した。Example 4 Measurement of second harmonic generation was performed by SKKurts.
z), TTPerry, Journal of Applied Physics (J. Appl. Phys.) 3
9, p. 3798 (1968) was carried out on a powder of the compound of the present invention. The measurement was performed using the apparatus shown in FIG. That is, the measurement was performed using pulsed YAG laser light (λ = 1.0064).
μm, beam diameter ≒ 1 mmφ, peak power ≒ 10 Mw / cm
2 ) was used for the fundamental wave, and the intensity of the second harmonic was measured by the evaluation device shown in FIG. The measurement was performed by relative comparison with the intensity of the second harmonic of urea. When the intensity was low, visual observation was performed. In particular, in order to distinguish between the emission due to two-photon absorption of the fundamental wave (mainly yellow and red emission) and the second harmonic, a spectroscope was put in and only the second harmonic was measured. Further, the main purpose of the measurement by the powder method is to determine the presence or absence of nonlinearity of the substance, and the intensity ratio is a reference value of the magnitude of the nonlinearity. The results are shown in Table 3.
【0034】[0034]
【表3】 [Table 3]
【0035】表3より、本発明の化合物は非線形光学材
料として有用であり、かつ、波長変換が可能であること
がわかる。From Table 3, it can be seen that the compound of the present invention is useful as a nonlinear optical material and is capable of wavelength conversion.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上の実施例より、本発明の化合物は従
来より一般に有機非線形光学材料として知られている化
合物に較べ、青色光透過性が高く、且つ十分なSHG活
性を有していることがわかる。従って本発明の化合物は
波長変換素子用材料、中でも青色光を発生するための材
料として有用であると考えられる。From the above examples, it can be seen that the compound of the present invention has a higher blue light transmittance and a sufficient SHG activity as compared with a compound conventionally conventionally known as an organic nonlinear optical material. I understand. Therefore, it is considered that the compound of the present invention is useful as a material for a wavelength conversion element, in particular, a material for generating blue light.
【0037】しかしながら本発明の非線形光学材料の用
途は波長変換素子に限られるものではなく、非線形光学
効果を利用するものであればいかなる素子にも使用可能
である。本発明の非線形光学材料が用いられうる素子の
具体例として、波長変換素子以外に、光双安定素子(光
記憶素子、光パルス波形制御素子、光リミター、微分増
幅素子、光トランジスター、A/D変換素子、光論理素
子、光マルチバイブレーター、光フリップフロップ回路
等)、光変調素子および位相共役光学素子等が挙げられ
る。However, the application of the nonlinear optical material of the present invention is not limited to the wavelength conversion element, but can be used for any element utilizing the nonlinear optical effect. Specific examples of the device in which the nonlinear optical material of the present invention can be used include, in addition to the wavelength conversion device, an optical bistable device (optical storage device, optical pulse waveform control device, optical limiter, differential amplifier device, optical transistor, A / D Conversion element, optical logic element, optical multivibrator, optical flip-flop circuit, etc.), optical modulation element, phase conjugate optical element, and the like.
【0038】本発明の化合物は、例えば粉末の形、宿主
格子(ポリマー、包接化合物、固溶体、液晶)中の分子
の包有物の形、支持体上に沈積した薄層の形(ラングミ
ーア・ブロジェット膜など)、単結晶の形、溶液の形
等、種々の形で非線形光学材料として用いることができ
る。また本発明の化合物をペンダントの形でポリマー、
ポリジアモレンなどに結合させて用いることもできる。
これらの方法について詳しくは前述のD.J.Williams編の
著作などに記載れさている。The compounds according to the invention can be used, for example, in the form of powders, in the form of inclusions of molecules in the host lattice (polymers, inclusion compounds, solid solutions, liquid crystals), in the form of thin layers deposited on a support (Langmea®). Blodget film, etc.), a single crystal form, a solution form and the like can be used as a nonlinear optical material in various forms. Further, the compound of the present invention is a polymer in the form of a pendant,
It can also be used by binding to polydiamolene or the like.
The details of these methods are described in the above-mentioned work by DJ Williams.
【0039】本発明の化合物を波長変換素子として用い
る場合、例えば下記の方法により可能である。 1.ファイバーのコア部分に上記化合物を単結晶化し、
クラッド材料としてガラスを用いた波長変換素子を作成
し、YAGレーザー光を入力しその第二高調波の発生が
可能である。さらに、他の方法として同様にして、導波
路型の波長変換素子を作成し、第二高調波の発生が可能
である。この時の位相整合方法には、チエレンコフ放射
方式を用いる。ただし、これらに限定されるだけでな
く、導波−導波の位相整合も可能である。When the compound of the present invention is used as a wavelength conversion device, for example, the following method is possible. 1. Single crystallize the above compound in the core of the fiber,
A wavelength conversion element using glass as a cladding material is prepared, and a second harmonic can be generated by inputting a YAG laser beam. Further, as another method, similarly, a waveguide type wavelength conversion element can be prepared to generate the second harmonic. At this time, the Cherenkov radiation method is used as the phase matching method. However, the present invention is not limited to these, and waveguide-waveguide phase matching is also possible.
【0040】2.次に上記化合物を単結晶化し、そこか
らバルクの単結晶を切り出し、YAGレーザー光を入力
しその第二高調波の発生が可能である。この時の位相整
合方法には角度位相整合を用いる。これらの、バルク単
結晶はレーザーのキャビティ外で用いられるだけでな
く、LD励起固体レーザー等の固体レーザーのキャビテ
ィ内で用いる事で、波長変換効率を高めることが出来
る。さらには、外部共振器型のLDの共振器内に配置す
ることでも、波長変換効率を高めることが出来る。2. Next, the above compound is single-crystallized, a bulk single crystal is cut out therefrom, and a YAG laser beam is input to generate a second harmonic. At this time, an angle phase matching is used as a phase matching method. The wavelength conversion efficiency can be increased by using the bulk single crystal not only outside the laser cavity but also inside a solid laser cavity such as an LD pumped solid laser. Further, the wavelength conversion efficiency can be increased by disposing the LD in the resonator of the external resonator type LD.
【0041】以上の単結晶化には、ブリッジマン法、溶
媒蒸発法等が用いられる。波長変換波は第二高調波に限
定されるだけでなく、第三高調波、和差周波発生にも用
いられる。また波長変換の際の基本波として用いるレー
ザー光源としては例えば表4のものが挙げられる。な
お、基本波の波長に関しては前述した材料の吸収による
影響を除いては何ら制限されない。このことは、レーザ
ー・アンド・オプトロニクス(Laser & Optronics)59
頁(1987年11月刊)より明らかである。For the above-mentioned single crystallization, a Bridgman method, a solvent evaporation method or the like is used. The wavelength-converted wave is used not only for the second harmonic, but also for the generation of the third harmonic and the sum difference frequency. Further, as a laser light source used as a fundamental wave at the time of wavelength conversion, for example, those shown in Table 4 can be mentioned. The wavelength of the fundamental wave is not limited at all except for the influence of the absorption of the material described above. This is because Laser & Optronics 59
Page (November 1987).
【0042】[0042]
【表4】 [Table 4]
【図1】粉末法によるSHG強度の測定装置を示す。FIG. 1 shows an apparatus for measuring SHG intensity by a powder method.
1 粉末試料 2 基本波カットフィルター 3 分光器 4 光電子増倍管 5 アンプ 6 (11)波長1.064μm 7 (12)波長0.532μm Reference Signs List 1 powder sample 2 fundamental wave cut filter 3 spectroscope 4 photomultiplier tube 5 amplifier 6 (11) wavelength 1.064 μm 7 (12) wavelength 0.532 μm
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07D 233/60 C07D 233/60 249/08 249/08 257/04 257/04 401/04 401/04 403/10 403/10 405/10 405/10 405/14 405/14 409/10 409/10 G02F 1/37 G02F 1/37 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C07D 233/60 C07D 233/60 249/08 249/08 257/04 257/04 401/04 401/04 403/10 403/10 405/10 405/10 405/14 405/14 409/10 409/10 G02F 1/37 G02F 1/37
Claims (4)
線形光学応答性物質とする非線形光学材料。 式(1) 【化1】 式(1)中、Ar1およびAr2はそれぞれ5ないし6
員の炭素環または複素環から成る芳香族環を表わす。但
し、少くともいずれか一方は、ピロール基、ピラゾール
基、イミダゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基
の窒素原子で置換されていることを特徴とする。L1お
よびL2はそれぞれメチン基を表わし、またそれらはA
r1のL1が結合している炭素原子のオルト位あるいは
Ar2のカルボニル基が結合している炭素原子のオルト
位と二価の基によって連結されていてもよい。ただし、
一般式(5)で表されるテトラロン誘導体および一般式
(6)で表される環状ケトン誘導体(ただし、式中、R
1〜R10は同一でも異なっていてもよく、非置換もし
くは置換されていてもよい芳香族炭化水素基、複素環
基、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基もしくは特性
基または水素原子を示す。A1及びA2は非置換もしく
は置換されていてもよい電子供与性複素環基、電子供与
性特性基を導入した芳香族炭化水素基もしくは複素環
基、またはβ位に前記非置換もしくは置換されていても
よい電子供与性複素環基もしくは前記電子供与性特性基
を導入した芳香族炭化水素基もしくは複素環基を有する
ビニル基を示す。Xは少なくとも1個のヒドロキシル基
を有する環状ケトン化合物を示す。)からなる有機非線
形光学材料は除く。1. A nonlinear optical material comprising a compound represented by the following formula (1) as a nonlinear optical responsive substance. Formula (1) In the formula (1), Ar 1 and Ar 2 each represent 5 to 6
Represents an aromatic ring composed of a membered carbocyclic or heterocyclic ring. However, at least one of them is characterized by being substituted with a nitrogen atom of a pyrrole group, a pyrazole group, an imidazole group, a triazole group, or a tetrazole group. L 1 and L 2 each represent a methine group;
It may be connected to the ortho position of the carbon atom to which L 1 of r 1 is bonded or the ortho position of the carbon atom to which the carbonyl group of Ar 2 is bonded by a divalent group. However,
The tetralone derivative represented by the general formula (5) and the cyclic ketone derivative represented by the general formula (6) (wherein,
1 to R 10 may be the same or different, and may be an unsubstituted or substituted aromatic hydrocarbon group, heterocyclic group, aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group or characteristic group, or hydrogen atom Is shown. A 1 and A 2 each may be an unsubstituted or substituted electron-donating heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group into which an electron-donating characteristic group is introduced, or the unsubstituted or substituted β-position. And a vinyl group having an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group into which an electron-donating heterocyclic group or an electron-donating characteristic group may be introduced. X represents a cyclic ketone compound having at least one hydroxyl group. ) Is excluded.
ることを特徴とする化合物 式(2) 【化2】 式(3) 【化3】 式中、Z1およびZ2はそれぞれ単環のピロール環、ピ
ラゾール環、イミダゾール環、1,2,4−トリアゾー
ル環を形成するに必要な原子群を表わす。Ar3および
Ar4はそれぞれアリール基を表わす。2. A compound represented by the following formula (2) or (3): Formula (3) In the formula, Z 1 and Z 2 each represent an atom group necessary for forming a monocyclic pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, and 1,2,4-triazole ring. Ar 3 and Ar 4 each represent an aryl group.
整数を表わす。3. A compound represented by the following formula (4). Formula (4) In the formula, Z 3 has the same meaning as Z 1 . n represents an integer of 1, 3 or 4.
光波長の変換を行う際に、非線形光学材料として反転対
称性のない請求項1記載のものを用いる光波長の変換方
法。4. A method for converting an optical wavelength according to claim 1, wherein when the optical wavelength is converted using a laser beam and a nonlinear optical material, the nonlinear optical material has no inversion symmetry.
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