JPH0572582A - Nonlinear optical material - Google Patents

Nonlinear optical material

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JPH0572582A
JPH0572582A JP25975491A JP25975491A JPH0572582A JP H0572582 A JPH0572582 A JP H0572582A JP 25975491 A JP25975491 A JP 25975491A JP 25975491 A JP25975491 A JP 25975491A JP H0572582 A JPH0572582 A JP H0572582A
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JP
Japan
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group
formula
substituent
halogen
substituted
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JP25975491A
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Japanese (ja)
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Satoshi Nakamura
智 中村
Satoshi Imahashi
▲聡▼ 今橋
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an org. compd. having large nonlinear optical susceptibility and excellent transparency and workability by incorporating a 1,3-diketone deriv. CONSTITUTION:In a pi electron conjugated compd. having a 1,3-diketone skeleton, nitrogen in a pyridine ring is replaced by pyridinium salt (ionic property is given). Namely, a 1,3-diketone deriv. expressed by formula I is incorporated. In formula I, R<a> is a group selected from amino groups, substd. amino groups with substituent of 1-12 carbon number, cyclic amino groups, alkyl groups, alkyloxy groups of 1-12 carbon number, nitro groups, and cyano groups. S is an integer 1-5, substituent P is a pyridinium base expressed by formula II, in which org. substituents may be substituted except for the position of N. In formula II, Rb is an alkyl group or halogen-substd. alkyl group of 1-15 carbon number, and counteranion X is halogen (fluorine, bromine, chlorine, iodine) PF6, SbF6, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報、光通信等に用
いられる非線形光学材料に関するものであり、更に詳し
くは、1,3−ジケトン誘導体からなる非線形光学材料
に関する。例えば半導体レーザー周波長変換素子、計測
機器、光ファイバーによる情報伝送等に用いることがで
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear optical material used for optical information, optical communication and the like, and more specifically to a nonlinear optical material composed of a 1,3-diketone derivative. For example, it can be used for a semiconductor laser circumferential wavelength conversion element, a measuring instrument, information transmission by an optical fiber, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー光は単色性、指向性即ちコヒー
レント性を有するため物質に特異的な相互作用を及ぼ
す。この相互作用は非線形光学材料効果として知られて
おり、高調波発生カー効果、光混合、パラメトリック増
幅等の現象を起こす。特に二次及び三次非線形光学材料
効果は比較的大きな非線形感受率が期待できるため情報
処理、光通信等への応用が可能である。
2. Description of the Related Art Since laser light has monochromaticity and directivity, that is, coherence, it exerts a specific interaction with a substance. This interaction is known as a nonlinear optical material effect, and causes phenomena such as harmonic generation Kerr effect, light mixing, and parametric amplification. In particular, the second-order and third-order nonlinear optical material effects can be expected to have a relatively large nonlinear susceptibility, so that they can be applied to information processing, optical communication and the like.

【0003】従来、非線形光学材料としてKDP(KH
2 PO4)、ADP(NH4 3 PO4 )、Li Nb O
3 等の無機材料が使用され一部の測定器に応用されてき
た。しかし純度の高い単結晶が得にくく、又高価である
こと、耐光損傷性に劣ること、潮解性であること、非線
形光学感受率が小さいこと等の理由から光関連への応用
が困難であった。近年になって、無機材料にくらべ有機
材料がすぐれた非線形光学効果を有する事が見いだされ
て以来、分子設計の点で自由度の高い有機材料が注目を
浴びている。特に、2−メチル−4−ニトロアニリンに
代表されるようなπ電子が共役し、分子内に電子供与性
置換基及び電子吸引性置換基をC−T(Charge−
Transfer)型有機化合物が大きな分子超分極率
を誘起するため大きな非線形光学感受率が期待できると
考えられてきた。
Conventionally, KDP (KH) has been used as a nonlinear optical material.
2 PO 4 ), ADP (NH 4 H 3 PO 4 ), Li Nb O
Inorganic materials such as 3 have been used and have been applied to some measuring instruments. However, it is difficult to obtain a single crystal with high purity, it is expensive, it is inferior in the light damage resistance, it is deliquescent, and the nonlinear optical susceptibility is small. .. In recent years, since it has been found that an organic material has an excellent nonlinear optical effect as compared with an inorganic material, an organic material having a high degree of freedom in terms of molecular design has attracted attention. In particular, π electrons represented by 2-methyl-4-nitroaniline are conjugated, and an electron-donating substituent and an electron-withdrawing substituent are CT (Charge-Charge-) in the molecule.
It has been considered that a large non-linear optical susceptibility can be expected because the (Transfer) type organic compound induces a large molecular hyperpolarizability.

【0004】しかし、有機化合物の結晶構造は分子間の
相互作用即ち水素結合、ファンデルワールス相互作用等
の分子間力によって決定される。上記のような強い電子
吸引性置換基及び電子供与性置換基を有するC−T型分
子の場合、分子間の強い双極子−双極子相互作用が働き
結晶を安定化させる構造、即ち二分子の双極子を打ち消
し合う結晶構造をとりやすい。このような結晶構造は分
子集合体として中心対称性結晶であり、従って非線形光
学的に不活性である。
However, the crystal structure of an organic compound is determined by intermolecular forces such as intermolecular interactions such as hydrogen bonding and van der Waals interactions. In the case of a C-T type molecule having a strong electron-withdrawing substituent and an electron-donating substituent as described above, a strong dipole-dipole interaction between molecules works to stabilize the crystal, that is, a bimolecular structure. It is easy to have a crystal structure that cancels out the dipoles. Such a crystal structure is a centrosymmetric crystal as a molecular assembly and is therefore non-linearly optically inactive.

【0005】そこで、このような結晶構造の中心対称性
を崩壊させる手段として次のような手段として次のよう
な手法が用いられる。即ち、ヒドロキシル基、カルボキ
シル基、アミノ基等の分子配向を制御できる水素結合性
の大きな置換基、立体的な障害によって分子構造を大き
く変化させうるバルキーな置換基、アミノ酸又はアミノ
酸誘導体等の光学活性な置換基(D又はL体)等の他、
包装化合物との醋体等、複合化によって非中心対称性を
誘起させる方法が実施されている。
Therefore, the following method is used as a means for breaking the central symmetry of such a crystal structure. That is, a substituent having a large hydrogen bond capable of controlling the molecular orientation of a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, etc., a bulky substituent capable of greatly changing the molecular structure due to steric hindrance, and an optical activity of an amino acid or an amino acid derivative. Other substituents (D or L form),
A method of inducing non-centrosymmetry by complexing with a packaging compound such as a body is being implemented.

【0006】又二次非線形光学材料が非線形光学素子と
して適用できる条件として、非線形光学感受率が極めて
大きい。光応答速度が大きい、レーザー光の透過性にす
ぐれている、耐光損傷性である、位相整合性を有してい
る、機械的強度にすぐれている、加工が容易である、耐
湿性など化学的に安定である、難昇華性である、結晶性
である、等が必要である。
As a condition that the second-order nonlinear optical material can be applied as a nonlinear optical element, the nonlinear optical susceptibility is extremely large. High light response speed, excellent laser light transmission, light damage resistance, phase matching, excellent mechanical strength, easy processing, chemical resistance such as moisture resistance It must be stable, difficult to sublimate, and crystalline.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】超分極率が大きく、水
素結合性置換基導入及び光学活性な置換基導入によって
達成された中心対称性のないNPPのようなC−T型化
合物及びπ電子共役の長い分子の場合、大きな二次非線
形光学感受率は期待できるが透明性に欠ける等の欠点を
有している。またこのようなπ電子共役型の化合物の場
合、分子間の結合力はファンデルワール力によるバルク
状結晶として用いる場合大変脆く加工が困難である。
A C-T type compound such as NPP and π-electron conjugation having a large hyperpolarizability and lacking centrosymmetry achieved by introducing a hydrogen-bonding substituent and an optically active substituent. In the case of a long molecule, a large second-order nonlinear optical susceptibility can be expected, but it has a defect such as lack of transparency. In the case of such a π-electron conjugated compound, the intermolecular bonding force is extremely brittle and difficult to process when used as a bulk crystal due to the Van der Waal force.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために行われたものであり、大きな非線形光学感
受率を有し、透明性に優れ且つ加工性に優れた有機化合
物を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an organic compound having a large nonlinear optical susceptibility, excellent transparency and processability. To do.

【0009】上記目的を達成するために、本発明は下記
の構成を有する。すなわち本発明は下記一般式化3で表
される1,3−ジケトン誘導体を含むことを特徴とする
非線形光学材料。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. That is, the present invention comprises a non-linear optical material containing a 1,3-diketone derivative represented by the following general formula 3.

【化3】 (式中、Ra は異種でも同一でもよく、アミノ基、炭素
数1〜12を有する基で置換した置換アミノ基、環状ア
ミノ基、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基、アルコ
キシ基、メルカプトアルコキシ基、ハロゲン、カルボキ
シル基、アルコキシカルボニル基、炭素数1〜12を有
するアルカノイルオキシ基、ニトロ基、シアノ基、アル
カノイルアミド基、トリフルオロメチル基、スルホニル
基から選ばれた基であり、Sはその数を示し1〜5であ
る。置換基Pは下記化4で表されるピリジニウム塩基で
あり、N以外の位置に有機性置換基が置換されていても
よいものである。)
[Chemical 3] (In the formula, R a may be different or the same, and an amino group, a substituted amino group substituted with a group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic amino group, an alkyl group, a halogen-substituted alkyl group, an alkoxy group, a mercaptoalkoxy group, It is a group selected from a halogen, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, an alkanoylamide group, a trifluoromethyl group and a sulfonyl group, and S is the number thereof. 1 to 5. Substituent P is a pyridinium base represented by Chemical Formula 4 below, and an organic substituent may be substituted at a position other than N.)

【0010】[0010]

【化4】 (式化4において、Rb は炭素数1〜15のアルキル
基、ハロゲン置換前記アルキル基、置換アミノ基または
水酸基を含有する前記アルキル基、芳香族メチル基、芳
香族カルボニル基、芳香族カルボニル基である。カウン
ターアニオンであるXは、ハロゲン(フッ素、臭素、塩
素、ヨウ素)、PF6 、Sb F6 、As F6 、BF4
CIO4 、IO3 、CH3 COO、CF3 COO、C2
5 COO、安息香酸残基またはベンゼンスルホン酸残
基(芳香核は置換基を有していてもよい)である。)
[Chemical 4] (In the formula 4, R b is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, the alkyl group having a halogen substitution, the substituted amino group or the alkyl group having a hydroxyl group, an aromatic methyl group, an aromatic carbonyl group, an aromatic carbonyl group. The counter anion X is halogen (fluorine, bromine, chlorine, iodine), PF 6 , Sb F 6 , As F 6 , BF 4 ,
CIO 4 , IO 3 , CH 3 COO, CF 3 COO, C 2
F 5 COO, a benzoic acid residue or a benzenesulfonic acid residue (the aromatic nucleus may have a substituent). )

【0011】本発明の1,3−ジケトン誘導体は、ケト
型とエノール型の平衡状態にあり溶液状態及び固体状態
でエノール型に大きく片寄っている。この分子内エノー
ル性水酸基及びカウンターアニオンXは結晶状態におい
てSHG活性の十分条件である非中心対称性構造を誘起
させうる機能性有機置換基(配向制御)としての特徴を
有しており、特に後者は非中心対称性構造を誘起させう
るキラルハンドルの機能を有している。また分子内に電
子供与性基及び電子吸引性基を有しているため非線形性
を増大せしめることができる。特に電子供与性基を芳香
環のオルト位またはパラ位に導入することによって電荷
移動相互作用が大きくなるので効果的である。
The 1,3-diketone derivative of the present invention is in a keto-type and enol-type equilibrium state, and is largely biased to the enol-type in a solution state and a solid state. The intramolecular enolic hydroxyl group and the counter anion X have characteristics as a functional organic substituent (orientation control) capable of inducing a non-centrosymmetric structure which is a sufficient condition for SHG activity in the crystalline state, and particularly the latter Has the function of a chiral handle that can induce a non-centrosymmetric structure. Further, since the molecule has an electron-donating group and an electron-withdrawing group, the non-linearity can be increased. In particular, introduction of an electron-donating group at the ortho or para position of the aromatic ring is effective because the charge transfer interaction is increased.

【0012】本発明においては、Ra 、Rb の有機性置
換基以外に、必要に応じて本発明化合物の性能等の微調
整としてその他の置換基を適宜導入したもよい。本発明
で言う置換基Ra として、電子供与性基としてアミノ、
モノメチルアミノ、モノエタルアミノ、ジエチルアミ
ノ、n−ブチルアミノ、t−ブチルアミノ基等のアミノ
基、ピペリジノ、ピロリジノ、モルホリノ等の環状アミ
ノ基、炭素数1〜12であるノルマルアルキル基、t−
ブチル基等の分岐アルキル基、光学活性炭素を含むアル
キル基、炭素数1〜12であるノルマルアルコキシ基、
t−ブトキシ基等の分岐アルコキシ基、光学活性炭素を
含むアルコキシ基、炭素数1〜12であるメルカプトア
ルコキシ基、t−メルカプトキシ基等の分岐メルカプト
アルコキシ基、光学活性炭素を含むメルカプトアルコキ
シ基の他、ヒドロキシ基、メルカプトヒドロキシ基及び
ハロゲンを用いることができ、電子吸引性基として、ニ
トロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、イソシアネ
ート基、スルフォニル基、カルボキシル基、カルボン酸
エステル酸、アセチルアミノ基、及びハロゲン等を用い
ることができる。
In the present invention, in addition to the organic substituents of R a and R b , other substituents may be appropriately introduced as needed for fine adjustment of the performance of the compound of the present invention. As the substituent R a referred to in the present invention, amino as an electron donating group,
Amino groups such as monomethylamino, monoethalamino, diethylamino, n-butylamino and t-butylamino groups, cyclic amino groups such as piperidino, pyrrolidino and morpholino, normal alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, t-
A branched alkyl group such as a butyl group, an alkyl group containing an optically active carbon, a normal alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms,
a branched alkoxy group such as t-butoxy group, an alkoxy group containing an optically active carbon, a mercaptoalkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a branched mercaptoalkoxy group such as a t-mercaptooxy group, and a mercaptoalkoxy group containing an optically active carbon. Besides, a hydroxy group, a mercaptohydroxy group and a halogen can be used, and as an electron-withdrawing group, a nitro group, a cyano group, a trifluoromethyl group, an isocyanate group, a sulfonyl group, a carboxyl group, a carboxylic ester acid, an acetylamino group. , And halogen can be used.

【0013】本発明で言う置換基Rb として、炭素数1
〜15のアルキル基、イソプロピル、t−ブチル等の分
岐アルキル基、メトキシメチル基等のエーテル結合を有
する置換基、ハロゲンを有する炭素数1〜15のアルキ
ル基、置換アルキル基を有する炭素数1〜15のアルキ
ル基、末端にモノカルボキシル基またはジカルボキシル
基を有する炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜1
5のアシル基、炭素数1〜15のギ酸アルキルエステル
基、有機性置換基を有するギ酸芳香族エステル基、有機
性置換基を有する芳香族カルボニル基、4−メトキシベ
ンジル基を代表とする有機性置換基を有する芳香族メチ
ル基、4−メトキシフェナシル基を代表とする有機性置
換基を有する芳香族カルボニルメチル基を用いることが
できる。
The substituent R b referred to in the present invention has 1 carbon atom.
To a branched alkyl group such as isopropyl and t-butyl, a substituent having an ether bond such as a methoxymethyl group, an alkyl group having a halogen of 1 to 15 carbon atoms, and a substituted alkyl group having a carbon number of 1 to 1 15 alkyl group, C1-C15 alkyl group having a monocarboxyl group or a dicarboxyl group at the terminal, C1-1
An organic group represented by an acyl group having 5 carbon atoms, a formic acid alkyl ester group having 1 to 15 carbon atoms, a formic acid aromatic ester group having an organic substituent, an aromatic carbonyl group having an organic substituent, and a 4-methoxybenzyl group. An aromatic methyl group having a substituent and an aromatic carbonylmethyl group having an organic substituent represented by a 4-methoxyphenacyl group can be used.

【0014】本発明で言う芳香族基とはベンゼン環、ナ
フタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、ターフェ
ニル環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピリジ
ン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリ
アジン環、テトラジン環である。
The aromatic group referred to in the present invention is a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, biphenyl ring, terphenyl ring, furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, triazine. A ring and a tetrazine ring.

【0015】本発明の有機非線形光学材料の合成方法と
して、例えば下記化5がある。
As a method for synthesizing the organic nonlinear optical material of the present invention, there is, for example, the following chemical formula 5.

【化5】 式中Rは、低級アルキルを示し、Ac はアセチル基を示
し、Mは金属原子、を示す。式中構造〔A〕におけるカ
ウンターアニオンXはハロゲンであり、交換反応で得ら
れる構造〔B〕におけるカウンターアニオンYは無機塩
または有機塩の残基である。
[Chemical 5] In the formula, R represents lower alkyl, Ac represents an acetyl group, and M represents a metal atom. In the formula, the counter anion X in the structure [A] is halogen, and the counter anion Y in the structure [B] obtained by the exchange reaction is a residue of an inorganic salt or an organic salt.

【0016】即ち化5において、(a)アセトフェノン
誘導体しカルボン酸エステル誘導体との縮合反応、
(b)N−アルキル化、アシル化等の4級化過程、
(c)各種無機塩または有機塩との交換反応過程によっ
て合成することができる。一般式化1で示される本発明
の化合物のうち、ピリジニウム基の結合は、後記の化8
で示す。m−位の結合が好ましい。
That is, in the chemical formula 5, (a) a condensation reaction between an acetophenone derivative and a carboxylic acid ester derivative,
(B) quaternization process such as N-alkylation and acylation,
(C) It can be synthesized by an exchange reaction process with various inorganic salts or organic salts. Of the compounds of the present invention represented by the general formula 1, the bond of the pyridinium group is represented by the following chemical formula 8
Indicate. A bond in the m-position is preferred.

【0017】[0017]

【実施例】以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。第二次高調波発生(SHG)の測定は粉末法
(S.K.Kurz,T.T.Perry,39,37
98(1968))に従って行った。測定に用いた光源
はNd;YAGレーザーであり、基本波長1064nm
のレーザー光を粉末試料へ照射し、発生する二倍波(5
32nm)を分光器で検出した。使用した粉末試料はメ
タノールまたはエタノールで再結晶精製したものを用い
た。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The second harmonic generation (SHG) is measured by the powder method (SK Kurz, TT Perry, 39, 37).
98 (1968)). The light source used for the measurement was an Nd; YAG laser, and the fundamental wavelength was 1064 nm.
Of the second harmonic wave (5
32 nm) was detected by a spectroscope. The powder sample used was recrystallized and purified with methanol or ethanol.

【0018】実施例1 過程(a) 1000ml三口フラスコに、窒素気流下、事前に用意
しておいた無水Monoglyme 500mlを注ぎ
入れた。ついで精製乾燥したNaH17.5g(72
9.18mM)を加え懸濁液とした。溶液の温度を10
0℃とし、滴下ロートを用いて4−メトキシアセトフェ
ノン54.7g(364.67mM)のMonogly
me溶液及びニコチン酸メチルエステル50g(36
4.59mM)Monoglyme溶液を同時に滴下し
た(30分)。4時間、加熱還流下反応を行った後氷水
中に注入した。激しく撹拌し、濃塩酸を滴下し、pH1
とした。析出した淡黄色結晶を減圧下分取し、蒸溜水5
00mlで3解洗浄した後メタノールで再結晶精製し淡
黄色結晶91g(収率98%)を得た。生成物の確認は
核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトルを用いて行
った。
Example 1 Step (a) 500 ml of previously prepared anhydrous Monoglyce was poured into a 1000 ml three-necked flask under a nitrogen stream. Then, 17.5 g of purified and dried NaH (72
9.18 mM) was added to form a suspension. The temperature of the solution is 10
The temperature was adjusted to 0 ° C., and 54.7 g (364.67 mM) of Monomethoxy of 4-methoxyacetophenone was added using a dropping funnel.
me solution and 50 g of nicotinic acid methyl ester (36
(4.59 mM) Monoglyce solution was added dropwise at the same time (30 minutes). After reacting for 4 hours under heating under reflux, the mixture was poured into ice water. Stir vigorously, add concentrated hydrochloric acid dropwise, and adjust to pH 1
And Precipitated pale yellow crystals were collected under reduced pressure and distilled water 5
The solution was washed three times with 00 ml and purified by recrystallization with methanol to obtain 91 g of pale yellow crystals (yield 98%). The product was confirmed using a nuclear magnetic resonance spectrum and an infrared absorption spectrum.

【0019】過程(b) 過程(a)で得られた1,3−ジケトン誘導体1.0g
(3.9215nM)を50ml三口フラスコへ加え、
イソプロピルアルコール20mlを注ぎ入れて加熱溶解
させた。加熱還流状態とし、滴下ロートでヨウ化エチル
20mlを滴下した。二時間後室温に戻した後、氷冷し
析出した淡黄色結晶を激圧下分取し、氷冷イソプロピル
アルコール20mlで二回洗浄した。得られた粗結晶は
エタノールで再結晶し、淡黄色結晶1.45g(収率9
0%)を得た。得られたN−エチルピリジニウム塩誘導
体(下記化6)の確認は核磁気共鳴スペクトル、赤外吸
収スペクトルを用いて行った。得られたN−エチルピリ
ジニウム塩誘導体(化合物No.1)を上記方法によりSH
G強度の測定を行ったところ、尿素に対して30.7の
SHG発生を確認することができた。
Step (b) 1.0 g of the 1,3-diketone derivative obtained in step (a)
(3.9215 nM) to a 50 ml three-necked flask,
20 ml of isopropyl alcohol was poured in and dissolved by heating. After heating to reflux, 20 ml of ethyl iodide was added dropwise with a dropping funnel. After 2 hours, the mixture was returned to room temperature, cooled with ice, and the precipitated pale yellow crystals were collected under vigorous pressure and washed twice with 20 ml of ice-cooled isopropyl alcohol. The obtained crude crystals were recrystallized from ethanol to give 1.45 g of pale yellow crystals (yield 9
0%). Confirmation of the obtained N-ethylpyridinium salt derivative (Chemical formula 6 below) was performed using a nuclear magnetic resonance spectrum and an infrared absorption spectrum. The obtained N-ethylpyridinium salt derivative (Compound No. 1) was treated with SH by the above method.
When the G intensity was measured, it was possible to confirm the occurrence of SHG of 30.7 for urea.

【化6】 [Chemical 6]

【0020】過程(c) 過程(b)でえたN−N−エチルピリジニウム塩誘導体
0.5g(1.2228mM)をEt OH 5ml/蒸
溜水25mlの混合溶媒に熱時溶解させた。この溶液に
KPF6 0.25g(1.345mM)の水溶液5ml
を滴下した。二時間加熱還流後、反応溶液を氷冷し析出
した淡黄色結晶を減圧下分取しメタノールで再結晶精製
し、淡黄色針状結晶のN−エチルピリジニウムPF6
誘導体(化合物No.2)0.4(収率76%)を得た(下
記化7)。化合物の確認は核磁気共鳴スペクトル、赤外
吸収スペクトル及び元素分析を用いて行った。
Step (c) 0.5 g (1.2228 mM) of the NN-ethylpyridinium salt derivative obtained in step (b) was dissolved in a mixed solvent of 5 ml of EtOH / 25 ml of distilled water with heating. 5 ml of an aqueous solution of 0.25 g (1.345 mM) of KPF 6 was added to this solution.
Was dripped. After heating under reflux for 2 hours, the reaction solution was ice-cooled and the precipitated pale yellow crystals were collected under reduced pressure and purified by recrystallization with methanol to give N-ethylpyridinium PF 6 salt derivative of pale yellow needle crystals (Compound No. 2). 0.4 (yield 76%) was obtained (Chemical formula 7 below). The compound was identified by using nuclear magnetic resonance spectrum, infrared absorption spectrum and elemental analysis.

【化7】 得られたN−N−エチルピリジニウムPF6 塩誘導体を
上記方法によりSHG強度の測定を行ったところ、尿素
に対して48.8(第二次高調波発生強度比)のSHG
発生を確認することができた。
[Chemical 7] When the SNG intensity of the obtained NN-ethylpyridinium PF6 salt derivative was measured by the above method, SHG of urea was 48.8 (second harmonic generation intensity ratio).
We were able to confirm the occurrence.

【0021】実施例3〜30 実施例3〜30については実施例1に従い実施した。測
定したSHG値(第二次高周波発生強度比)は後記の表
1であった。各化合物No.3〜30については、表5から
表10に示す。なお表1において、第二次高調波発生強
度比の欄において粉末尿素の値は1.0である。以下、
表2〜表4においても同様である。なお表5中におい
て、(−P)の欄での(m)は下記化8の骨格を、
(P)は化9の骨格を表わすものである。(以下、表6
〜表10においても同じ。)きた、Rb 欄の表示で−の
連結で表示しているのは、例えば化合物No. 18におい
ては(CH2 CH2 CH2 Br )を示すように、−は炭
化水素の連結を示すものである。例えば、化合物No. 1
3のRb は−(CH2 CH(Cl)CH(CH3 )CH
2 CH3 )を示すものである。
Examples 3 to 30 Examples 3 to 30 were carried out according to Example 1. The measured SHG value (second high frequency generation intensity ratio) is shown in Table 1 below. Tables 5 to 10 show the respective compound Nos. 3 to 30. In Table 1, the value of the urea powder is 1.0 in the second harmonic generation intensity ratio column. Less than,
The same applies to Tables 2 to 4. In Table 5, (m) in the (-P) column represents the skeleton of the following chemical formula 8,
(P) represents the skeleton of Chemical formula 9. (Hereafter, Table 6
~ The same applies to Table 10. ), In the R b column, it is indicated by a linkage of −, for example, in Compound No. 18, (CH 2 CH 2 CH 2 Br) indicates a linkage of hydrocarbon such as (CH 2 CH 2 CH 2 Br). Is. For example, compound No. 1
R b of 3 is-(CH 2 CH (Cl) CH (CH 3 ) CH
2 CH 3 ).

【化8】 [Chemical 8]

【0022】[0022]

【化9】 化8、化9におけるベンゼン核、ピリジン核上の数字は
置換基の結合位を示す。
[Chemical 9] The numbers on the benzene nucleus and the pyridine nucleus in Chemical formulas 8 and 9 indicate the bonding position of the substituent.

【0023】実施例31 実施例1−過程(a)で合成した3−ピリジル−1,3
プロパンジオン誘導体2.0g(7.8431mM)を
300ml三口フラスコへ加え、イソプロピルアルコー
ル100mlを加え加熱溶解させた。ついでイソプロピ
ルアルコール20mlに溶解させた2−メトキシ−5−
ニトロ−ベンジルブロマイド2.12g(8.6274
mM)を加熱還流下滴下した。反応終了後(3時間)、
反応溶液を室温まで冷却しさらに氷冷した。析出した淡
黄色結晶を窒素雰囲気下、減圧下にて分取し冷却イソプ
ロピルアルコール20mlで2回洗浄した。得られた粗
結晶はイソプロピルアルコールで再結晶精製し、淡黄色
針状晶3.23g(収率82%)を得た(化合物No. 3
1)。化合物の確認は核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収
スペクトル及び元素分析を用いて行った。得られたN−
(2−メトキシ−5−ニトロ−ベンジル)ピリジニウム
Br 塩誘導体を上記方法によりSHG強度の測定を行っ
たところ、尿素に対して11.6のSHG発生を確認す
ることができた。
Example 31 Example 1-Pyridyl-1,3 synthesized in step (a)
2.0 g (7.8431 mM) of the propanedione derivative was added to a 300 ml three-necked flask, and 100 ml of isopropyl alcohol was added and dissolved by heating. Then, 2-methoxy-5 dissolved in 20 ml of isopropyl alcohol.
2.12 g of nitro-benzyl bromide (8.6274)
(mM) was added dropwise with heating under reflux. After completion of the reaction (3 hours),
The reaction solution was cooled to room temperature and further cooled with ice. The precipitated pale yellow crystals were separated under reduced pressure under a nitrogen atmosphere and washed twice with 20 ml of cooled isopropyl alcohol. The obtained crude crystals were purified by recrystallization with isopropyl alcohol to obtain 3.23 g (yield 82%) of pale yellow needle crystals (Compound No. 3).
1). The compound was identified by using nuclear magnetic resonance spectrum, infrared absorption spectrum and elemental analysis. Obtained N-
When the SHG intensity of the (2-methoxy-5-nitro-benzyl) pyridinium Br salt derivative was measured by the above-mentioned method, generation of 11.6 SHG with respect to urea could be confirmed.

【0024】実施例32〜53 実施例32〜53については実施例31に従って実施し
た。測定したSHG値は表2であった。(化合物No. 3
2〜53)。
Examples 32 to 53 Examples 32 to 53 were carried out according to Example 31. The measured SHG values are shown in Table 2. (Compound No. 3
2-53).

【0025】実施例54 実施例1−過程(a)で合成した3−ピリジル−1,3
−プロパンジオン誘導体2.0g(7.8431mM)
を300ml三口フラスコへ加え、無水THF溶液10
0mlを加え加熱溶解させた。ついで4−メトキシベン
ゾイルクロライド1.47g(8.6274mM)を滴
下ロートで滴下した。反応終了後(1時間)、反応溶液
をドライアイス(冷媒エタノール)で冷却し析出した淡
黄色結晶2.86g(86%)を得た(化合物No. 5
4)。化合物の確認は核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収
スペクトル及び元素分析を用いて行った。得られたN−
(4−メトキシベンゾイル)ピリジニウムCl 塩誘導体
No. 54を上記方法によりSHG強度の測定を行ったと
ころ、尿素に対して11.9のSHG発生を確認するこ
とができた。 実施例55〜75 実施例55〜75については実施例54に従って実施し
た。測定したSHG値は表3であった。(化合物No. 5
5〜75)。
Example 54 Example 1-Pyridyl-1,3 synthesized in step (a)
-Propanedione derivative 2.0 g (7.8431 mM)
Was added to a 300 ml three-necked flask, and anhydrous THF solution 10
0 ml was added and dissolved by heating. Then, 1.47 g (8.6274 mM) of 4-methoxybenzoyl chloride was added dropwise with a dropping funnel. After completion of the reaction (1 hour), the reaction solution was cooled with dry ice (refrigerant ethanol) to obtain 2.86 g (86%) of pale yellow crystals deposited (Compound No. 5
4). The compound was identified by using nuclear magnetic resonance spectrum, infrared absorption spectrum and elemental analysis. Obtained N-
(4-Methoxybenzoyl) pyridinium Cl salt derivative
When the SHG intensity of No. 54 was measured by the above method, generation of SHG of 11.9 with respect to urea could be confirmed. Examples 55-75 Examples 55-75 were carried out according to Example 54. Table 3 shows the measured SHG values. (Compound No. 5
5-75).

【0026】実施例76 実施例1−過程(a)で合成した3−ピリジル−1,3
−プロパンジオン誘導体2.0g(7.8431mM)
を300ml三口フラスコへ加え、無水THFに溶解さ
せた。窒素気流下、4−メトキシフェナシルブロマイド
1.98g(8.6274mM)の無水THF溶液を上
記溶液に滴下した。反応終了後、析出した淡黄色結晶を
減圧下分取した。得られた粗結晶はEt OHで二回再結
晶精製し、純粋なフェナシルピリジニウムブロマイド誘
導体3.2g(収率84%)を得た(化合物No. 7
6)。化合物の確認は核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収
スペクトル及び元素分析を用いて行った。得られたN−
(メトキシフェナシル)ピリジニウムBr 塩誘導体No.
76を上記方法によりSHG強度の測定を行ったとこ
ろ、尿素に対して43.7のSHG発生を確認すること
ができた。
Example 76 Example 1-Pyridyl-1,3 synthesized in step (a)
-Propanedione derivative 2.0 g (7.8431 mM)
Was added to a 300 ml three-necked flask and dissolved in anhydrous THF. Under a nitrogen stream, a solution of 4-methoxyphenacyl bromide (1.98 g, 8.6274 mM) in anhydrous THF was added dropwise to the above solution. After the reaction was completed, the precipitated pale yellow crystals were collected under reduced pressure. The obtained crude crystals were purified by recrystallization twice with EtOH to obtain 3.2 g (yield 84%) of a pure phenacylpyridinium bromide derivative (compound No. 7).
6). The compound was identified by using nuclear magnetic resonance spectrum, infrared absorption spectrum and elemental analysis. Obtained N-
(Methoxyphenacyl) pyridinium Br salt derivative No.
When the SHG intensity of 76 was measured by the above method, generation of SHG of 43.7 with respect to urea could be confirmed.

【0027】実施例77〜100 実施例77〜100については実施例76に従って実施
した。測定したSHG値は表4であった。(化合物No.
77〜100)。
Examples 77-100 Examples 77-100 were carried out according to Example 76. The measured SHG values are shown in Table 4. (Compound No.
77-100).

【0028】実施例101として、実施例76に従って
実施した。化合物を下記化10で示す。
Example 101 was carried out in accordance with Example 76. The compound is shown below.

【化10】 この化10の第二次高周波発生強度比は7.01であっ
た。
[Chemical 10] The secondary high frequency generation intensity ratio of Chemical Formula 10 was 7.01.

【0029】実施例102 N−エチルピリジニウムPF6 塩誘導体(化合物No.2、
化7)のアセトン溶液を溶液成長法を用いてバルク状単
結晶を育成した。約3週間育成を行い、約20×20×
30mm角の単結晶を得た。この単結晶に基本波1064
nmのNd ;YAGレーザーを照射し、Type1、2
共に角度位相整合がとれることを確認した。比較サンプ
ルとしてKTP(Type2での有効非線形光学定数d
eff 17.0pm/Vを用いた)を用いて化合物No.2の
有効非線形光学定数deff の測定を行ったところ、Ty
pelの場合deff ;37.6pm/Vであり、Typ
e2の場合deff ;19.8pm/Vであった。
Example 102 N-ethylpyridinium PF6 salt derivative (Compound No. 2,
A bulk single crystal was grown from the acetone solution of Chemical formula 7) using a solution growth method. Cultivated for about 3 weeks, about 20 × 20 ×
A 30 mm square single crystal was obtained. This single crystal has a fundamental wave 1064
of Nd; YAG laser of nm, Type 1, 2
It was confirmed that angular phase matching was achieved in both cases. As a comparison sample, KTP (effective nonlinear optical constant d in Type 2)
eff 17.0 pm / V) was used to measure the effective nonlinear optical constant deff of compound No. 2,
In the case of pel, deff is 37.6 pm / V, and
In the case of e2, deff was 19.8 pm / V.

【0030】またこの化合物No.2のVickers硬度
は53Vickersであり、LAP(Lアルギニンリ
ン酸塩一水和物)の56Vickersに匹敵する硬度
を有しており、切削、研摩等加工性に誘れていることが
確認できた。
The compound No. 2 has a Vickers hardness of 53 Vickers, which is comparable to 56 Vickers of LAP (L-arginine phosphate monohydrate), and is attractive for workability such as cutting and polishing. I was able to confirm that.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】[0035]

【表5】 [Table 5]

【0036】[0036]

【表6】 [Table 6]

【0037】[0037]

【表7】 [Table 7]

【0038】[0038]

【表8】 [Table 8]

【0039】[0039]

【表9】 [Table 9]

【0040】[0040]

【表10】 [Table 10]

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のように本発明の有機性化合物は中
心対称性を有さない結晶構造を取りやすく、さらに変換
効率の大きな材料である。本発明の化合物は有機イオン
性化合物であるためπ電子共役型有機化合物に比較しV
ickers硬度が大きく、高融点を有し、昇華性も低
く、吸水性も低いため保存安定性に優れており、且つ極
めて大きな非線形感受率を有し、レーザー端性にも優れ
た有機非線形光学材料を提供することができる。従っ
て、半導体レーザー用波長変換素子を始めとする光情
報、光通信に有効である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the organic compound of the present invention is a material which easily has a crystal structure having no central symmetry and has a high conversion efficiency. Since the compound of the present invention is an organic ionic compound, V
Organic nonlinear optical material with high ickers hardness, high melting point, low sublimability, low water absorption, excellent storage stability, extremely high nonlinear susceptibility, and excellent laser edge property. Can be provided. Therefore, it is effective for optical information and optical communication including wavelength conversion elements for semiconductor lasers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式化1で表される1,3−ジケ
トン誘導体を含むことを特徴とする非線形光学材料。 【化1】 (式中、Ra は異種でも同一でもよく、アミノ基、炭素
数1〜12を有する基で置換した置換アミノ基、環状ア
ミノ基、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基、アルコ
キシ基、メルカプトアルコキシ基、ハロゲン、カルボキ
シル基、アルコキシカルボニル基、炭素数1〜12を有
するアルカノイルオキシ基、ニトロ基、シアノ基、アル
カノイルアミド基、トリフルオロメチル基、スルホニル
基から選ばれた基であり、Sはその数を示し1〜5であ
る。置換基Pは下記化2で表されるピリジニウム塩基で
あり、N以外の位置に有機性置換基が置換されていても
よいものである。) 【化2】 (式化2においてRb は炭素数1〜15のアルキル基、
ハロゲン置換前記アルキル基、置換アミノ基または水酸
基を含有する前記アルキル基、芳香族メチル基、芳香族
カルボニル基、芳香族カルボニル基である。カウンター
アニオンであるXは、ハロゲン(フッ素、臭素、塩素、
ヨウ素)、PF6 、Sb F6 、As F6 、BF4 、Cl
4 、IO3 、CH3 COO、CF3 COO、C2 5
COO、安息香酸残基またはベンゼンスルホン酸残基
(芳香核は置換基を有していてもよい)である。)
1. A non-linear optical material comprising a 1,3-diketone derivative represented by the following general formula 1. [Chemical 1] (In the formula, R a may be different or the same, and an amino group, a substituted amino group substituted with a group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic amino group, an alkyl group, a halogen-substituted alkyl group, an alkoxy group, a mercaptoalkoxy group, It is a group selected from a halogen, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an alkanoyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, an alkanoylamide group, a trifluoromethyl group and a sulfonyl group, and S is the number thereof. 1 to 5. Substituent P is a pyridinium base represented by the following Chemical Formula 2, and an organic substituent may be substituted at a position other than N.) (In Formula 2, R b is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms,
A halogen-substituted alkyl group, a substituted amino group, or an alkyl group having a hydroxyl group, an aromatic methyl group, an aromatic carbonyl group, or an aromatic carbonyl group. The counter anion X is halogen (fluorine, bromine, chlorine,
(Iodine), PF 6 , Sb F 6 , As F 6 , BF 4 , Cl
O 4 , IO 3 , CH 3 COO, CF 3 COO, C 2 F 5
COO, a benzoic acid residue or a benzenesulfonic acid residue (the aromatic nucleus may have a substituent). )
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100482652B1 (en) * 2002-07-03 2005-04-13 한국화학연구원 π-Conjugate compound for molecular electronic devices

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