JPH06138503A - High polymer nonlinear optical material - Google Patents
High polymer nonlinear optical materialInfo
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- JPH06138503A JPH06138503A JP29045992A JP29045992A JPH06138503A JP H06138503 A JPH06138503 A JP H06138503A JP 29045992 A JP29045992 A JP 29045992A JP 29045992 A JP29045992 A JP 29045992A JP H06138503 A JPH06138503 A JP H06138503A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電気光学素子等の非線形
光学効果を利用する各種素子に適した高分子材料および
それからなる高分子非線形光学材料の作成方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymeric material suitable for various elements such as electro-optical elements that utilize nonlinear optical effects, and a method for producing a polymeric nonlinear optical material comprising the same.
【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, a material having a non-linear optical material-a non-linearity between a polarization and an electric field, which appears when a strong optical electric field such as laser light is applied, has been attracting attention. Such materials are generally known as nonlinear optical materials and are described in detail in, for example, the following. "Nonlinear Optical Properties of Organic and Polymeric Materials"
C.S. Symposium Series 233, edited by David Jay Williams (American Society of Chemistry 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 ", supervised by Masao Kato, Hachiro Nakanishi (CMC, 1985)," Nonlinear Optical Properties. "
Of Organic Molecule's and Crystals "Volumes 1 and 2, edited by DS Smura and Jay Jess (Academic Press 198
(7 years) "" Nonlinear Optical Properties of Organic
Molecules and Crystals "vol 1 and 2 DSChemla
and edited by J. Zyss (Academic Press).
【0003】非線形光学材料として有効に機能するため
には、利用する非線形光学効果の次数に応じた要件を満
たすことが必要である。例えば二次の非線形光学効果発
現のためには電場により誘起される分極が非中心対称的
であることが必要である。従来、ニオブ酸リチウム(L
N)、リン酸二水素カリウム(KDP)に代表される無
機化合物が二次非線形光学材料として用いられていた。
しかし、これらの無機化合物では必ずしも十分大きな性
能指数が得られず、潜在的に大きな性能指数の期待され
る電子供与基および電子吸引基を有するπ電子共役系有
機化合物が注目されるようになった。そこで有機化合物
の単結晶を二次非線形光学材料として利用しようとする
検討が活発に成され、p−ニトロアニリン誘導体、カル
コン誘導体、フェニルアゾール誘導体等が見出された
(例えば、「新有機非線形光学材料I、II」小林孝嘉、
梅垣真祐、中西八郎、中村新男編(シー・エム・シー
社、1991年刊)参照)。In order to effectively function as a nonlinear optical material, it is necessary to satisfy the requirements according to the order of the nonlinear optical effect to be used. For example, the polarization induced by the electric field needs to be non-centrosymmetric in order to exhibit the second-order nonlinear optical effect. Conventionally, lithium niobate (L
N) and inorganic compounds represented by potassium dihydrogen phosphate (KDP) have been used as second-order nonlinear optical materials.
However, a sufficiently large figure of merit is not always obtained with these inorganic compounds, and π-electron conjugated organic compounds having an electron-donating group and an electron-withdrawing group, which are expected to have a potentially large figure of merit, have attracted attention. . Therefore, active studies have been made to use single crystals of organic compounds as second-order nonlinear optical materials, and p-nitroaniline derivatives, chalcone derivatives, phenylazole derivatives and the like have been found (for example, "new organic nonlinear optics"). Materials I and II "Takayoshi Kobayashi,
Edited by Shinsuke Umegaki, Hachiro Nakanishi and Shino Nakamura (see CMC, 1991).
【0004】しかし、分子を非中心対称的に配列させる
よう制御することは、極めて困難であり、このことが有
機化合物の単結晶から成る優れた二次非線形光学材料の
開発の大きな障害になっている。そこで分子レベルでの
優れた性能を有効に活かす方法として、前記π電子共役
系有機化合物を高分子と組合わせ、電場の印加により配
向させたいわゆる電場配向高分子を、二次非線形光学材
料として利用しようとする試みがなされている。However, it is extremely difficult to control the molecules to be arranged in a non-centrosymmetric manner, which is a great obstacle to the development of an excellent second-order nonlinear optical material composed of a single crystal of an organic compound. There is. Therefore, as a method to effectively utilize the excellent performance at the molecular level, a so-called electric field oriented polymer in which the π-electron conjugated organic compound is combined with a polymer and oriented by applying an electric field is used as a second-order nonlinear optical material. Attempts have been made to try.
【0005】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、New Optical Materials),(1983)186頁図
4より明らかである。It is known that compounds having a long π-electron conjugated chain are useful for the expression of a high non-linear susceptibility, and various compounds are described in the above-mentioned literatures. The maximum wavelength becomes longer, and for example, the transmittance of blue light is lowered, which hinders the generation of blue light as the second harmonic. This also occurs in the p-nitroaniline derivative, and the fact that the transmittance of the wavelength has a large influence on the efficiency of the second harmonic generation is due to Alain Azema et al., Proceedings of SPII, Volume 400, New Optical Materials (Alain Aze'ma et al., Proceedings of SPIE, 400)
Vol., New Optical Materials), (1983) p. 186, FIG.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
青色光透過性の高い、高分子非線形光学材料を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a polymer nonlinear optical material having high blue light transmittance.
【0007】[0007]
【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、一般式(1)で表わされる高分子を含んで成
る非線形光学材料により、本発明の目的が達成できるこ
とを見出した。一般式(1)As a result of intensive studies, the present inventor has found that a non-linear optical material containing a polymer represented by the general formula (1) can achieve the object of the present invention. General formula (1)
【0008】[0008]
【化4】 [Chemical 4]
【0009】式中、Xは酸素原子、硫黄原子またはN−
R5 を表わす。R1 およびR3 は同一でも異ってもよく
水素原子およびメチル基を表わし、R2 はアルキル基を
表わす。R4 およびR5 はアルキル基、アリール基およ
び複素環基を表わし、mは2ないし12の整数を表わ
す。pとqとの比は0ないし4である。なお、一般式
(I)で表わされる高分子のうち、好ましくは下記一般
式(3)で表わされる化合物である。一般式(3)In the formula, X is an oxygen atom, a sulfur atom or N-
Represents R 5 . R 1 and R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group. R 4 and R 5 represent an alkyl group, an aryl group and a heterocyclic group, and m represents an integer of 2 to 12. The ratio of p to q is 0 to 4. Among the polymers represented by the general formula (I), compounds represented by the following general formula (3) are preferable. General formula (3)
【0010】[0010]
【化5】 [Chemical 5]
【0011】式中、R21およびR23は同一でも異っても
よく水素原子およびメチル基を表わし、R22はアルキル
基を表わす。R24はアルキル基、アリール基、および複
素環基を表わし、nは2ないし12の整数を表わす。r
とsとの比は0ないし4である。また、この高分子は、
下記一般式(2)で表わされる化合物を用いて合成する
ことができる。一般式(2)In the formula, R 21 and R 23, which may be the same or different, each represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group. R 24 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and n represents an integer of 2 to 12. r
And the ratio of s is 0 to 4. Also, this polymer
It can be synthesized using a compound represented by the following general formula (2). General formula (2)
【0012】[0012]
【化6】 [Chemical 6]
【0013】式中、R11は水素原子またはメチル基を表
わし、R12はアルキル基、アリール基および複素環基を
表わす。lは2ないし12の整数を表わす。以下、一般
式(1)、一般式(2)および一般式(3)について詳
細に説明する。In the formula, R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 12 represents an alkyl group, an aryl group and a heterocyclic group. l represents an integer of 2 to 12. Hereinafter, general formula (1), general formula (2), and general formula (3) will be described in detail.
【0014】R2 およびR22で表わされるアルキル基と
しては、炭素数1ないし30のものが挙げられ、好まし
くは炭素数1ないし10、更に好ましくは炭素数1ない
し4である(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソ
プロピル、ブチル、sec−ブチル、tert−ブチ
ル)。l、mおよびnとして好ましくは2ないし6であ
る。pとqおよびrとsとの比として好ましくは0ない
し2である。R4 、R5 、R12およびR24で表わされる
アルキル基、アリール基および複素環基としては、例え
ば炭素数1〜18、好ましくは1〜7、特に好ましくは
1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、
ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル
基)、置換アルキル基{例えばアラルキル基(例えばベ
ンジル基、2−フェニルエチル基)、ヒドロキシアルキ
ル基(例えば、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキ
シプロピル基)、カルボキシアルキル基(例えば、2−
カルボキシエチル基、3−カルボキシプロピル基、4−
カルボキシブチル基、カルボキシメチル基)、アルコキ
シアルキル基(例えば、2−メトキシエチル基、2−
(2−メトキシエトキシ)エチル基)、スルホアルキル
基(例えば、2−スルホエチル基、3−スルホプロピル
基、3−スルホブチル基、4−スルホブチル基、2−
〔3−スルホプロポキシ〕エチル基、2−ヒドロキシ−
3−スルホプロピル基、3−スルホプロポキシエトキシ
エチル基)、スルファトアルキル基(例えば、3−スル
ファトプロピル基、4−スルファトブチル基)、複素環
置換アルキル基(例えば、2−ピロリジン−2−オン−
1−イル)エチル基、テトラヒドロフルフリル基、2−
モルホリノエチル基)、2−アセトキシエチル基、カル
ボメトキシメチル基、2−メタンスルホニルアミノエチ
ル基、アリル基}、アリール基(例えば、フェニル基、
2−ナフチル基など)、置換アリール基(例えば、4−
カルボキシフェニル基、4−スルホフェニル基、3−ク
ロロフェニル基、3−メチルフェニル基)、複素環基
(例えば、2−ピリジル基、2−チアゾリル基)が挙げ
られる。本発明に用いられる高分子の分子量としては、
1,000ないし100万のものが可能であり、好まし
くは3,000ないし50万、更に好ましくは5,00
0ないし10万である。以下に本発明に用いられる高分
子の具体例を示すが、本発明の範囲はこれらのみに限定
されるものではない。Examples of the alkyl group represented by R 2 and R 22 include those having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms (eg, methyl, Ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl). Each of l, m and n is preferably 2 to 6. The ratio of p to q and r to s is preferably 0 to 2. The alkyl group, aryl group and heterocyclic group represented by R 4 , R 5 , R 12 and R 24 include, for example, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms (for example, , Methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group,
Hexyl group, octyl group, dodecyl group, octadecyl group), substituted alkyl group (eg aralkyl group (eg benzyl group, 2-phenylethyl group), hydroxyalkyl group (eg 2-hydroxyethyl group, 3-hydroxypropyl group)) , A carboxyalkyl group (for example, 2-
Carboxyethyl group, 3-carboxypropyl group, 4-
Carboxybutyl group, carboxymethyl group), alkoxyalkyl group (eg, 2-methoxyethyl group, 2-
(2-methoxyethoxy) ethyl group), sulfoalkyl group (for example, 2-sulfoethyl group, 3-sulfopropyl group, 3-sulfobutyl group, 4-sulfobutyl group, 2-
[3-sulfopropoxy] ethyl group, 2-hydroxy-
3-sulfopropyl group, 3-sulfopropoxyethoxyethyl group), sulfatoalkyl group (eg, 3-sulfatopropyl group, 4-sulfatobutyl group), heterocyclic-substituted alkyl group (eg, 2-pyrrolidine-2) -On-
1-yl) ethyl group, tetrahydrofurfuryl group, 2-
Morpholinoethyl group), 2-acetoxyethyl group, carbomethoxymethyl group, 2-methanesulfonylaminoethyl group, allyl group}, aryl group (for example, phenyl group,
2-naphthyl group, etc., substituted aryl group (eg, 4-
Examples thereof include a carboxyphenyl group, a 4-sulfophenyl group, a 3-chlorophenyl group, a 3-methylphenyl group) and a heterocyclic group (for example, a 2-pyridyl group, a 2-thiazolyl group). As the molecular weight of the polymer used in the present invention,
1,000 to 1,000,000 are possible, preferably 3,000 to 500,000, more preferably 5,000.
It is 0 to 100,000. Specific examples of the polymer used in the present invention are shown below, but the scope of the present invention is not limited to these.
【0015】[0015]
【化7】 [Chemical 7]
【0016】[0016]
【化8】 [Chemical 8]
【0017】本発明の高分子は、例えば溶液重合法、沈
澱重合法、懸濁重合法、プラズマ重合法、蒸着重合法な
どの方法で製造することができ、重合の開始において重
合開始剤を用いることができる。目的の重合反応に適当
な重合開始剤の選択については、日本化学会編 新実験
化学講座19巻 高分子化学(I)第2章(丸善197
8年刊)を参照することにより可能である。また、π電
子共役系官能基の導入は、モノマーの段階で導入してお
く方法、高分子を合成した後に導入する方法のいずれか
を用いてもよい。本発明の高分子の合成は、前記新実験
化学講座19巻および、日本化学会編第4版実験化学講
座28巻 高分子合成(丸善1992年刊)を参考にし
て行なうことができる。The polymer of the present invention can be produced by, for example, a solution polymerization method, a precipitation polymerization method, a suspension polymerization method, a plasma polymerization method, a vapor deposition polymerization method or the like, and a polymerization initiator is used at the initiation of the polymerization. be able to. For the selection of a suitable polymerization initiator for the desired polymerization reaction, see the Chemical Society of Japan, New Experimental Chemistry Course, Vol.
It is possible by referring to (8 years). Further, the π-electron conjugated functional group may be introduced by either a method of introducing at the stage of a monomer or a method of introducing after synthesizing a polymer. The polymer of the present invention can be synthesized with reference to the above-mentioned New Experimental Chemistry Course, Vol. 19 and 4th Edition Experimental Chemistry Course, Vol. 28, edited by The Chemical Society of Japan (Maruzen 1992).
【0018】一例として、本発明の前記一般式(3)で
表わされる高分子の合成法について述べる。前記一般式
(3)で表わされる高分子は、前記一般式(2)で表わ
される化合物を単独または、他のアクリレートモノマー
との共存化に重合させることにより得られる。以下に一
般式(2)で表わさ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。As an example, a method for synthesizing the polymer represented by the general formula (3) of the present invention will be described. The polymer represented by the general formula (3) is obtained by polymerizing the compound represented by the general formula (2) alone or in the coexistence with another acrylate monomer. Specific examples of the compound represented by formula (2) are shown below, but the scope of the present invention is not limited to these.
【0019】[0019]
【化9】 [Chemical 9]
【0020】これらの化合物の合成は、5−ベンジリデ
ンチアゾリジン−2,4−ジオン誘導体を合成した後、
アクリレートエステル化する方法あるいはベンズアルデ
ヒド誘導体のアクリレートエステルを合成した後、ベン
ジリデン化反応を行なう方法のいずれを用いても可能で
ある。ベンジリデン化合物は、ベンズアルデヒド誘導体
とチアゾリジン−2,3−ジオンとのクネベナゲル(Kn
oevenagel)反応によって得ることができる。溶媒として
はアルコール類、エーテル類、ニトリル類、アミド類な
どを用いることができ、触媒としては酸あるいは塩基を
用いることができる。反応温度は、−100℃〜150
℃の範囲で行なうことができ、好ましくは−78℃〜1
20℃、更に好ましくは30℃〜100℃の範囲であ
る。また、エステル化反応はアクリル酸ハライドとアル
コールとの反応によって行なうことができる。溶媒とし
てはエーテル類、ニトリル類、ハロゲン化炭化水素など
を用いることができ、触媒として塩基を用いることがで
きる。反応温度は、−100℃〜50℃の範囲で行なう
ことができ、好ましくは−78℃〜30℃、更に好まし
くは−25℃〜15℃の範囲である。These compounds are synthesized by synthesizing a 5-benzylidenethiazolidine-2,4-dione derivative,
It is possible to use either a method of converting to an acrylate ester or a method of synthesizing an acrylate ester of a benzaldehyde derivative and then performing a benzylidene reaction. The benzylidene compound is a Knevena gel (Kn Benagel) containing a benzaldehyde derivative and thiazolidine-2,3-dione.
can be obtained by reaction. As the solvent, alcohols, ethers, nitriles, amides and the like can be used, and as the catalyst, acid or base can be used. The reaction temperature is -100 ° C to 150 ° C.
It can be carried out in the range of ℃, preferably -78 ℃ ~ 1
20 ° C, more preferably 30 ° C to 100 ° C. The esterification reaction can be carried out by reacting acrylic acid halide with alcohol. Ethers, nitriles, halogenated hydrocarbons and the like can be used as the solvent, and a base can be used as the catalyst. The reaction temperature may be in the range of -100 ° C to 50 ° C, preferably -78 ° C to 30 ° C, more preferably -25 ° C to 15 ° C.
【0021】本発明の高分子材料を非線形光学材料とし
て用いる場合には、二次の非線形光学材料としてのみな
らず三次および更に高次の非線形光学材料として利用す
ることも可能である。非線形光学材料としての用途は、
例えば波長変換素子、光偏向器、光マトリックススイッ
チ、空間光変調素子、光双安定素子、位相共役素子が挙
げられる。When the polymer material of the present invention is used as a nonlinear optical material, it can be used not only as a second-order nonlinear optical material but also as a third-order and higher-order nonlinear optical material. The use as a nonlinear optical material is
Examples thereof include a wavelength conversion element, an optical deflector, an optical matrix switch, a spatial light modulation element, an optical bistable element, and a phase conjugate element.
【0022】[0022]
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて詳しく説明
する。 実施例1 M−1の合成 a)4−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンズアルデヒド
の合成 4−ヒドロキシベンズアルデヒド12.2g(0.1モ
ル)、炭酸カリウム16.6g(0.12モル)および
N,N−ジメチルホルムアミド100mlを温度計および
攪拌機を備えた300ml三つ口フラスコに入れ、60℃
に加熱した。ここで、2−ブロモエタノール25.0g
(0.2モル)を滴下した。反応熱により内温は80℃
まで上昇した。この後、100℃で2時間加熱攪拌を続
けた。反応混合物を室温まで放冷し、水に注ぎ酢酸エチ
ルにて抽出した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、酢
酸エチルを留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー(溶離液 酢酸エチル/n−ヘキサン=1/1)を行
ない目的の4−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンズアル
デヒドを油状物として得た。収量5.8g(収率34.
9%)EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples. Example 1 Synthesis of M-1 a) Synthesis of 4- (2-hydroxyethoxy) benzaldehyde 12.2 g (0.1 mol) of 4-hydroxybenzaldehyde, 16.6 g (0.12 mol) of potassium carbonate and N, N. -Add 100 ml of dimethylformamide to a 300 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a stirrer at 60 ° C.
Heated to. Here, 25.0 g of 2-bromoethanol
(0.2 mol) was added dropwise. Internal temperature is 80 ℃ due to reaction heat
Rose to. Thereafter, heating and stirring were continued at 100 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool to room temperature, poured into water and extracted with ethyl acetate. After drying over anhydrous sodium sulfate, ethyl acetate was distilled off, and silica gel column chromatography (eluent ethyl acetate / n-hexane = 1/1) was performed to obtain the desired 4- (2-hydroxyethoxy) benzaldehyde as an oil. Obtained. Yield 5.8 g (yield 34.
9%)
【0023】CDCl3 中で 1H−nmrを測定し、以
下の結果を得た。 δ 2.17 ppm(bs、1H)、4.04(t、2H)、4.20
(t、2H) 7.01(d、2H)、7.85(d、2H)、9.90(s、1
H) 1 H-nmr was measured in CDCl 3 and the following results were obtained. δ 2.17 ppm (bs, 1H), 4.04 (t, 2H), 4.20
(T, 2H) 7.01 (d, 2H), 7.85 (d, 2H), 9.90 (s, 1
H)
【0024】b)5−〔4−(2−ヒドロキシエトキ
シ)ベンジリデン〕−3−メチルチアゾリジン−2,4
−ジオンの合成 4−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンズアルデヒド3.
32g(0.02モル)、3−メチルチアゾリジン−
2,4−ジオン2.62g(0.02モル)、酢酸アン
モニウム0.8g(0.02モル)、酢酸1.2mlおよ
びアセトニトリル25mlを還流冷却管を備えた50mlナ
スフラスコに入れ2時間加熱還流した。反応混合物を室
温まで放冷した後、氷水中に注いだ。生じた結晶をろ取
し、水洗、風乾した。得られた粗結晶をアセトニトリル
より再結晶し、目的物を得た。収量1.8g(収率3
2.3%)。融点157.6℃B) 5- [4- (2-hydroxyethoxy) benzylidene] -3-methylthiazolidine-2,4
-Synthesis of dione 4- (2-hydroxyethoxy) benzaldehyde 3.
32 g (0.02 mol), 3-methylthiazolidine-
2.62 g (0.02 mol) of 2,4-dione, 0.8 g (0.02 mol) of ammonium acetate, 1.2 ml of acetic acid and 25 ml of acetonitrile were placed in a 50 ml eggplant flask equipped with a reflux condenser and heated under reflux for 2 hours. did. The reaction mixture was allowed to cool to room temperature and then poured into ice water. The resulting crystals were collected by filtration, washed with water and air dried. The obtained crude crystals were recrystallized from acetonitrile to obtain the desired product. Yield 1.8g (Yield 3
2.3%). Melting point 157.6 ° C
【0025】CDCl3 中で 1H−nmrを測定し、以
下の結果を得た。 δ 2.01 ppm(t、1H)、3.25(s、3H)、4.04
(m、2H) 4.17(t、2H)、7.02(d、2H)、7.58(d、2
H) 7.88(s、1H) 1 H-nmr was measured in CDCl 3 and the following results were obtained. δ 2.01 ppm (t, 1H), 3.25 (s, 3H), 4.04
(M, 2H) 4.17 (t, 2H), 7.02 (d, 2H), 7.58 (d, 2
H) 7.88 (s, 1H)
【0026】c)M−1の合成 5−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)ベンジリデン〕
−3−メチルチアゾリジン−2,4−ジオン3.7g
(0.013モル)、トリエチルアミン2.4mlおよび
ジクロロメタン50mlを温度計および攪拌機を備えた1
00ml三つ口フラスコに入れ、0℃に冷却し攪拌した。
これに塩化アクリロイル1.32g(0.015モル)
とジクロロメタン5mlとから成る溶液を5℃以下で滴下
した。滴下終了後2時間0℃で攪拌した。反応混合物を
水洗し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、シリカゲル
カラムクロマトグラフィー(溶離液クロロホルム)によ
り目的物を得た。収量2.3g(収率53.1%)。C) Synthesis of M-1 5- [4- (2-hydroxyethoxy) benzylidene]
-3-Methylthiazolidine-2,4-dione 3.7 g
(0.013 mol), 2.4 ml triethylamine and 50 ml dichloromethane 1 equipped with a thermometer and stirrer.
The mixture was placed in a 00 ml three-necked flask, cooled to 0 ° C. and stirred.
1.32 g (0.015 mol) of acryloyl chloride
And a solution of 5 ml of dichloromethane were added dropwise at 5 ° C or lower. After the completion of dropping, the mixture was stirred at 0 ° C for 2 hours. The reaction mixture was washed with water, dried over anhydrous sodium sulfate, and then the target compound was obtained by silica gel column chromatography (eluent chloroform). Yield 2.3 g (yield 53.1%).
【0027】CDCl3 中で 1H−nmrを測定し、以
下の結果を得た。 δ 3.25 ppm(s、3H)、4.29(t、2H)、4.52
(t、2H) 5.87 ppm(dd、1H)、6.16(dd、1H)、6.45
(dd、1H) 7.00(d、2H)、7.46(d、2H)、7.87(s、1
H)、 1 H-nmr was measured in CDCl 3 and the following results were obtained. δ 3.25 ppm (s, 3H), 4.29 (t, 2H), 4.52
(T, 2H) 5.87 ppm (dd, 1H), 6.16 (dd, 1H), 6.45
(Dd, 1H) 7.00 (d, 2H), 7.46 (d, 2H), 7.87 (s, 1
H),
【0028】実施例2 化合物M−3の合成 a)4−(6−ヒドロキシヘキシロキシ)ベンズアルデ
ヒドの合成 4−ヒドロキシベンズアルデヒド2.44g(0.02
モル)、6−クロロヘキサノール2.73g(0.02
モル)、炭酸カリウム1.66g(0.012モル)お
よびN,N−ジメチルホルムアミド20mlを攪拌機およ
び温度計を備えた50ml三つ口フラスコに入れ、100
℃で2時間加熱攪拌を行なった。反応混合物を室温まで
放冷した後、氷水に注ぎ酢酸エチルにて抽出を行なっ
た。無水硫酸ナトリウムにて乾燥した後酢酸エチルを留
去し室温にて放置したところ、油状物が次第に結晶化し
ていった。シリカゲル薄層クロマトグラフィー(展開液
酢酸エチル)の示すところでは、この結晶は高純度で
あった。収量4.4g(収率99.0%)。この結晶を
酢酸エチルとn−ヘキサンの混合溶媒にて再結晶した。
収量2.2g(収率49.5%)、融点43.0〜4
3.5℃Example 2 Synthesis of compound M-3 a) Synthesis of 4- (6-hydroxyhexyloxy) benzaldehyde 4-hydroxybenzaldehyde 2.44 g (0.02)
Mole), 2.73 g of 6-chlorohexanol (0.02
Mol), 1.66 g (0.012 mol) of potassium carbonate and 20 ml of N, N-dimethylformamide in a 50 ml three-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer.
The mixture was heated and stirred at 0 ° C for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool to room temperature, poured into ice water and extracted with ethyl acetate. After drying over anhydrous sodium sulfate, ethyl acetate was distilled off and the mixture was allowed to stand at room temperature, whereupon the oil gradually crystallized. As indicated by silica gel thin layer chromatography (developing solution ethyl acetate), the crystals were highly pure. Yield 4.4 g (yield 99.0%). The crystals were recrystallized with a mixed solvent of ethyl acetate and n-hexane.
Yield 2.2 g (yield 49.5%), melting point 43.0-4
3.5 ° C
【0029】CDCl3 中で 1H−nmrを測定し、以
下の結果を得た。 δ 1.35〜1.95 ppm(m、8H)、3.69(t、2H)、
4.05(t、2H) 7.10(d、2H)、7.82(d、2H)、9.90(s、1
H) 1 H-nmr was measured in CDCl 3 and the following results were obtained. δ 1.35 to 1.95 ppm (m, 8H), 3.69 (t, 2H),
4.05 (t, 2H) 7.10 (d, 2H), 7.82 (d, 2H), 9.90 (s, 1
H)
【0030】b)5−〔4−(6−ヒドロキシヘキシロ
キシ)ベンジリデン〕−3−メチルチアゾリジン−2,
4−ジオンの合成 4−(6−ヒドロキシヘキシロキシ)ベンズアルデヒド
5.55g(0.025モル)、3−メチルチアゾリジ
ン−2,4−ジオン3.28g(0.025モル)、酢
酸1.5ml、酢酸アンモニウム1.0gおよびアセトニ
トリル30mlを還流冷却管を備えた100mlナスフラス
コに入れ4時間加熱還流した。室温まで放冷した後、水
に注ぎデカンテーションにより上澄を除き、残渣にアセ
トニトリルを加えた。暫くして結晶化が始まった。結晶
をろ取し、アセトニトリルにて洗浄し目的物を得た。収
量4.1g(収率49.0%)。B) 5- [4- (6-hydroxyhexyloxy) benzylidene] -3-methylthiazolidine-2,
Synthesis of 4-dione 4- (6-hydroxyhexyloxy) benzaldehyde 5.55 g (0.025 mol), 3-methylthiazolidine-2,4-dione 3.28 g (0.025 mol), acetic acid 1.5 ml, 1.0 g of ammonium acetate and 30 ml of acetonitrile were placed in a 100 ml eggplant flask equipped with a reflux condenser and heated under reflux for 4 hours. After allowing to cool to room temperature, the mixture was poured into water, the supernatant was removed by decantation, and acetonitrile was added to the residue. Crystallization started after a while. The crystals were collected by filtration and washed with acetonitrile to obtain the desired product. Yield 4.1 g (yield 49.0%).
【0031】DMSO−d6 中で 1H−nmrを測定
し、以下の結果を得た。 δ 1.25〜1.55 ppm(m、6H)、1.75(m、2H)、
3.11(s、3H) 3.42(t、1H)、4.05(t、2H)、4.37(t、1
H) 7.10(d、2H)、7.40(d、2H)、7.88(s、1
H) 1 H-nmr was measured in DMSO-d 6 and the following results were obtained. δ 1.25 to 1.55 ppm (m, 6H), 1.75 (m, 2H),
3.11 (s, 3H) 3.42 (t, 1H), 4.05 (t, 2H), 4.37 (t, 1
H) 7.10 (d, 2H), 7.40 (d, 2H), 7.88 (s, 1
H)
【0032】c)M−3の合成 5−〔4−(6−ヒドロキシヘキシロキシ)ベンジリデ
ン〕−3−メチルチアゾリジン−2,4−ジオン3.3
5g(0.01モル)、トリエチルアミン1.8mlおよ
びシクロロメタン25mlを温度計および攪拌機を備えた
50ml三つ口フラスコに入れ0℃に冷却した。これに、
塩化アクリロイル1.0g(0.011モル)およびジ
クロロメタン5mlから成る溶液を0〜5℃で攪拌下滴下
した。引き続き0℃で30分間攪拌した後、氷水に注
ぎ、ジクロロメタンにて抽出した。硫酸マグネシウムに
て乾燥した後、ジクロロメタンを減圧下留去し、残渣を
シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液 酢酸エ
チル)にかけ、目的物を得た。収量1.10g(収率2
8.3%)。C) Synthesis of M-3 5- [4- (6-hydroxyhexyloxy) benzylidene] -3-methylthiazolidine-2,4-dione 3.3
5 g (0.01 mol), 1.8 ml of triethylamine and 25 ml of cyclochloromethane were placed in a 50 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a stirrer and cooled to 0 ° C. to this,
A solution of 1.0 g (0.011 mol) of acryloyl chloride and 5 ml of dichloromethane was added dropwise with stirring at 0-5 ° C. The mixture was subsequently stirred at 0 ° C for 30 minutes, poured into ice water, and extracted with dichloromethane. After drying over magnesium sulfate, dichloromethane was evaporated under reduced pressure, and the residue was subjected to silica gel column chromatography (eluent ethyl acetate) to obtain the desired product. Yield 1.10 g (Yield 2
8.3%).
【0033】CDCl3 中で 1H−nmrを測定し、以
下の結果を得た。 δ 1.35〜1.95 ppm(m、8H)、3.25(s、3H)、
4.03(t−2H)、4.17(t−2H)、5.84(dd、1
H)、6.15(dd、1H)、6.41(dd、1H)、6.98
(d、2H)、7.45(d、2H)、7.87(s、1H) 1 H-nmr was measured in CDCl 3 and the following results were obtained. δ 1.35 to 1.95 ppm (m, 8H), 3.25 (s, 3H),
4.03 (t-2H), 4.17 (t-2H), 5.84 (dd, 1
H), 6.15 (dd, 1H), 6.41 (dd, 1H), 6.98
(D, 2H), 7.45 (d, 2H), 7.87 (s, 1H)
【0034】実施例3 化合物P−1の合成 化合物M−1 2.3g、アゾビスイソブチロニトリル
(AIBN)0.1gおよびTHF50mlを還流冷却管
を備えた100mlナスフラスコに入れ、窒素気流下8時
間加熱還流した。ここでAIBN0.1gを加え窒素気
流下、更に10時間加熱還流した。室温まで放冷した
後、不溶物を除去し、n−ヘキサンを加えた。デカンテ
ーションにより上澄を除き、残渣を酢酸エチルで洗浄し
デカンテーションを行なった。樹脂状の目的物が得られ
た。収量0.35g(収率15.2%)。Example 3 Synthesis of Compound P-1 2.3 g of Compound M-1, 0.1 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 50 ml of THF were placed in a 100 ml eggplant flask equipped with a reflux condenser and placed under a nitrogen stream. The mixture was heated under reflux for 8 hours. AIBN 0.1g was added here, and it heated and refluxed for 10 hours under nitrogen stream. After allowing to cool to room temperature, insoluble materials were removed and n-hexane was added. The supernatant was removed by decantation, the residue was washed with ethyl acetate and decanted. A resinous target product was obtained. Yield 0.35 g (yield 15.2%).
【0035】CDCl3 中で 1H−nmrを測定したと
ころ、アクリレート基由来のビニルプロトン(δ5.8
〜6.5ppm)が消失し、シグナルがブロード化して
いた。重合反応が進行し、高分子化したことが明らかで
ある。蒸気圧オスモメーターで測定した分子量は7,3
00であった。DSCにより測定したTgは115℃で
あった。When 1 H-nmr was measured in CDCl 3 , a vinyl proton derived from an acrylate group (δ 5.8) was obtained.
.About.6.5 ppm) disappeared and the signal was broadened. It is clear that the polymerization reaction proceeded and the polymer was polymerized. Molecular weight measured by vapor pressure osmometer is 7,3
It was 00. The Tg measured by DSC was 115 ° C.
【0036】実施例4 化合物P−3の合成 化合物M−3 1.10g(2.83ミリモル)、アゾ
ビスイソブチロニトリル(AIBN)0.10gおよび
1,2−ジメトキシエタン20mlを還流冷却管を備えた
50mlナスフラスコに入れ、窒素気流下20時間加熱還
流した。室温まで放冷した後、n−ヘキサンを加えた。
デカンテーションにより上澄を除き、残渣に酢酸エチル
を加えた。再びデカンテーションにより上澄を除き、再
度同様の操作を行なった。樹脂状物を60℃で加熱乾燥
し、目的物を得た。収量0.83g(収率75.5
%)。Example 4 Synthesis of compound P-3 1.10 g (2.83 mmol) of compound M-3, 0.10 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 20 ml of 1,2-dimethoxyethane are refluxed in a condenser. The mixture was placed in a 50 ml eggplant flask equipped with and heated under reflux for 20 hours under a nitrogen stream. After allowing to cool to room temperature, n-hexane was added.
The supernatant was removed by decantation, and ethyl acetate was added to the residue. The supernatant was removed again by decantation, and the same operation was performed again. The resinous material was heated and dried at 60 ° C. to obtain the desired product. Yield 0.83 g (yield 75.5
%).
【0037】CDCl3 中で 1H−nmrを測定したと
ころ、アクリレート基由来のビニルプロトン(δ5.8
〜6.5ppm)が消失し、シグナルがブロード化して
いた。重合反応が進行し、高分子化したことが明らかで
ある。蒸気圧オスモメーターで測定した分子量は9,5
00であった。DSCで測定したTgは156℃であっ
た。When 1 H-nmr was measured in CDCl 3 , a vinyl proton derived from an acrylate group (δ 5.8) was obtained.
.About.6.5 ppm) disappeared and the signal was broadened. It is clear that the polymerization reaction proceeded and the polymer was polymerized. Molecular weight measured by vapor pressure osmometer is 9.5
It was 00. The Tg measured by DSC was 156 ° C.
【0038】実施例5 電場配向ポリマーフィルムの作成と第二高調波発生(S
HG)実験 化合物P−1 0.2gとクロロホルム2.5mlを試験
管に入れた。5分間超音波を加えた後、不溶物を除去し
た溶液全量をITOコートしたガラス基板上に滴下し、
4000rpmでスピンコートした。試料、更に化合物
P−1を化合物P−3に替えた実験を同様に行なった。
また比較例として化合物R−1を用いた実験も行なっ
た。Example 5 Preparation of electric field oriented polymer film and generation of second harmonic (S
HG) Experiment 0.2 g of compound P-1 and 2.5 ml of chloroform were put into a test tube. After applying ultrasonic waves for 5 minutes, the total amount of the solution from which the insoluble matter was removed was dropped onto the ITO-coated glass substrate,
It was spin coated at 4000 rpm. An experiment in which the sample, and further the compound P-1 was replaced with the compound P-3, was conducted in the same manner.
Further, an experiment using the compound R-1 was also conducted as a comparative example.
【0039】[0039]
【化10】 [Chemical 10]
【0040】得られた薄膜の膜厚はいずれも約5μmで
あった。これらの膜を80℃で24時間保持した後、コ
ロナポーリング法により電場配向を行なった。The thickness of each of the obtained thin films was about 5 μm. After holding these films at 80 ° C. for 24 hours, electric field orientation was performed by the corona poling method.
【0041】コロナポーリング条件は下記の通りであっ
た。 コロナワイヤーへの印加電圧:−10kV 温度:170℃で1.5時間保持した後、40℃まで1
時間で冷却した。 電場配向後、直ちに図1装置にてSHGを測定した。結
果を表1に示した。本発明の化合物はSHG活性を有し
且つ青色光透過性に優れている。The corona poling conditions were as follows: Voltage applied to corona wire: -10 kV Temperature: 170 ° C After holding for 1.5 hours, 1 to 40 ° C
Cooled in time. Immediately after the electric field orientation, SHG was measured by the apparatus shown in FIG. The results are shown in Table 1. The compound of the present invention has SHG activity and is excellent in blue light transmittance.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明の高分子材料は非線形光学材料と
して有用である。The polymer material of the present invention is useful as a nonlinear optical material.
【図1】SHG強度の測定装置を示す。FIG. 1 shows an apparatus for measuring SHG intensity.
1 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 1 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.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 220/36 MMQ 7242−4J 220/38 MMU 7242−4J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location C08F 220/36 MMQ 7242-4J 220/38 MMU 7242-4J
Claims (3)
含んで成る非線形光学材料。一般式(1) 【化1】 式中、Xは酸素原子、硫黄原子またはN−R5 を表わ
す。R1 およびR3 は同一でも異ってもよく水素原子お
よびメチル基を表わし、R2 はアルキル基を表わす。R
4 およびR5 はアルキル基、アリール基および複素環基
を表わし、mは2ないし12の整数を表わす。pとqと
の比は0ないし4である。1. A nonlinear optical material comprising a polymer represented by the following general formula (1). General formula (1) In the formula, X represents an oxygen atom, a sulfur atom or NR 5 . R 1 and R 3 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group. R
4 and R 5 represent an alkyl group, an aryl group and a heterocyclic group, and m represents an integer of 2 to 12. The ratio of p to q is 0 to 4.
一般式(2) 【化2】 式中、R11は水素原子またはメチル基を表わし、R12は
アルキル基、アリール基および複素環基を表わす。lは
2ないし12の整数を表わす。2. A compound represented by the following general formula (2).
General formula (2) In the formula, R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 12 represents an alkyl group, an aryl group and a heterocyclic group. l represents an integer of 2 to 12.
一般式(3) 【化3】 式中、R21およびR23は同一でも異ってもよく水素原子
およびメチル基を表わし、R22はアルキル基を表わす。
R24はアルキル基、アリール基および複素環基を表わ
し、nは2ないし12の整数を表わす。rとsとの比は
0ないし4である。3. A polymer represented by the following general formula (3).
General formula (3) In the formula, R 21 and R 23 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 22 represents an alkyl group.
R 24 represents an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group, and n represents an integer of 2 to 12. The ratio of r to s is 0 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29045992A JPH06138503A (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | High polymer nonlinear optical material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29045992A JPH06138503A (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | High polymer nonlinear optical material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06138503A true JPH06138503A (en) | 1994-05-20 |
Family
ID=17756298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29045992A Pending JPH06138503A (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | High polymer nonlinear optical material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06138503A (en) |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP29045992A patent/JPH06138503A/en active Pending
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