JPH06507439A - 非線形光学的用途のための架橋分極ポリマー及びその製造法 - Google Patents

非線形光学的用途のための架橋分極ポリマー及びその製造法

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JPH06507439A JP4511894A JP51189492A JPH06507439A JP H06507439 A JPH06507439 A JP H06507439A JP 4511894 A JP4511894 A JP 4511894A JP 51189492 A JP51189492 A JP 51189492A JP H06507439 A JPH06507439 A JP H06507439A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非線形光学的用途のための架橋分極ポリマー及びその製造法発明の背景 大きな非線形分極率(nonlinear polarizabilities )を有する有機分子は、光学周波数変換器及び電子光学デバイスにおける光学素 子の成分として有用である可能性があることが認識された。非線形光学的用途に 必須の大きな二次光学的感受率を示す有機材料を創造するために、分子は非点対 称的配置(noncentrosymmetric configuratio n)で構造的に並ばなければならない。そのような分子は非点対称空間群で結晶 化してきたが、この方法はすべての有用であるかもしれない分子に有効なわけで はなく、得られる形及び性質はまさに結晶の性質により制限される。
分子を非点対称的に並べて得られる有機材料の非線形性を最適とするための他の 多くの方法が用いられてきた。例えば強いDC電気分極場を半一流動性ポリマー マトリックス又はガラス状マトリックス中で極性染料分子に適用し、分子を非点 対称的に並べた。その後外部から適用されたDC場の影響下に置きながらマトリ ックスを剛化し、少な(とも部分的に並んだ染料分子をその場所に“固定(lo ck)”する。さらに別の方法の場合、極性染料をポリマー主鎖に直接結合させ 、それを同様に処理して斜めの整列で極性染料を固定する。ポリマーマトリック スは時間が経つとその中の分子を“弛緩”させ、それによって非線形光学性の強 化に必要な配置を失うので、これらの方法の成功は限られていた。さらに、10 −20パーセントより多い非線形分子をポリマー試薬中に得るのが多くの場合困 難なのでポリマーは有効な非線形性を希釈し得る。
安定な非線形光学活性有機材料を製造するためのもっと有望な最近の方法の1つ は、高度に架橋されたネットワークの形成を含み、その場合極性分子(例えば染 料)は分極過程の間にポリマー試薬マトリックス中に直接重合する。Eich  et al、、J、Appl、Phys。
66 (7)、1989年10月1日、pp3241−3247は、非線形光学 (NLO)染料部分を含む、又は含まないジエポキシドとNLO活性二及び三官 能基柱アミンの反応からの非線形光学活性架橋ポリマーネットワークの製造を開 示している。Hubbard et al、。
Chemistry of Materials、Volume 1゜Numb er 2.1989年3月/り月、pp、167−169は、Eich et  alにより開示されたものと類似の分散NLO染料を含む架橋エポキシポリマー 試薬ネットワークを開示している。これらのエポキシドネットワークは以前のポ リマー系と比較してNLO性の熱安定性を有意に向上させるが、エポキシドネッ トワークの製造は過剰の導電率により分極過程が妨たげられるのを避けるために 複雑な加工段階を必要とする。
本発明は、予備形成した反応性ポリマー試薬及び少な(ともその一部が染料を含 む架橋剤モノマーの混合物からネットワークを形成することにより、従来の架橋 ポリマーネットワークに伴う加工の問題を避けるこ本発明は、 (a)重合度が少なくとも3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポリマ ー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤の反応生成物を含む架橋ポリマーに関し、この場合ポリマー試薬又は架橋剤の 少な(とも1つが3個又はそれ以上のそれぞれ活性又は反応性基を有する。
本発明は又、 (a)重合度が少な(とも3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポリマ ー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3個又はそれ以上 のそれぞれ活性又は反応性基を有する混合物に関する。
本発明は又、(a)重合度が少なくとも3であり、2個又はそれ以上の活性基を 有するポリマー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3個又はそれ以上 のそれぞれ活性又は反応性基を有する混合物に、同時に電場をかけながら架橋す ることを含む、非線形光学素子の製造法に関する。
本発明は非線形光学的用途を有する架橋分極ポリマーの製造のための架橋剤とし て有用な新規化合物に関する。
発明の詳細な説明 本発明は混合物及び混合物から作られる架橋ポリマーの2つの組成物、及び混合 物からの非線形光学素子の製造法を含む。混合物の組成に関して下記に記載する すべての具体化及び好ましい具体化は、架橋ポリマー及び方法にも適用できる。
混合物はポリマー試薬及び架橋剤を含み、これらは互いに反応して架橋ポリマー を形成することができる。架橋ポリマーを形成するために、ポリマー試薬及び架 橋剤は互いに相補的、すなわち互いに反応して架橋剤を形成することができる基 を含まねばならない。はっきりさせるために、ポリマー試薬に結合されたそのよ うな基を本明細書では“活性基”と呼び、架橋剤に結合されたそのような基を本 明細書では“反応性基”と呼ぶ。
1種類以上の活性基及び/又は反応性基が混合物中に存在することができるが、 その場合、活性基のそれぞれは他の活性基のいずれとも反応してはならず、反応 性基のそれぞれは他の反応性基のいずれとも反応してはならない。しかし上記の 通り活性及び反応性基は互いに反応しなければならない。典型的相補的基を下記 の2欄で示し、欄(b)の基は欄(a)の基と相補的である。
天見と 」旦と エポキシ アミノ1、ヒドロキシル、カルボキシルイソシアナート アミノ1、 ヒドロキシル、チオールアシルハライド アミノ1、ヒドロキシアルコキシシリ ル アルコキシシリル2、シラノールアジリジニル アミバカルボキシル、芳香 族ヒドロキシル1第1及び第2アミノのみ。
2これらの基の反応には水が必要である。
1組の相補的活性及び反応性基を取り上げるために、同一列の欄(a)からの基 及び欄(b)からの基を選ぶ。欄(a)及び(b)からの活性及び反応性基の選 択は、主に入手性及びこれらの基を用いて特定のポリマー試薬及び架橋剤を合成 する場合の困難性に依存する。相補的基を有する有用な化合物の例を下記に記載 する。それらが反応した場合に小分子を製造しないように活性及び反応性基を選 ぶのが好ましい。例えばアルコキシシリル基の加水分解及び縮合はアルコールを 製造し、これは望ましくないが、イソシアナートとアミノ基の反応は小分子を製 造しない。
好ましい活性又は反応性基はエポキシ及びイソシアナート、ならびにそれらの相 補的基であり、特に好ましい活性又は反応性基はイソシアナートである。
他の望ましい性質(例えば低い脆性)と−貫して、ポリマー試薬及び/又は架橋 剤の官能価数が高い程、分極架橋ポリマーはより光学的に安定であると思われる 。ポリマー試薬がモノマー単位3個毎に少なくとも約1個の活性基を有するのが 特に好ましく、モノマー単位2個毎に少なくとも約1個の活性基を有するのが特 別に好ましい。架橋剤が少なくとも3個の反応性基を含む限り、1分子当たりわ ずか2個の活性基を有するポリマー試薬も用いることができる。架橋剤が2個の 反応性基を含む場合、ポリマー試薬は3個又はそれ以上の活性基を含まねばなら ない。
ポリマー試薬が2個の活性基を含むだけの場合、活性基は末端基であることが好 ましい。
本発明で用いられるポリマー試薬は重合度が少なくとも3である。重合度はポリ マー試薬分子中のモノマー単位の平均数を意味する。理論的見地から重合度には 上限がないが、形を形成する能力、及びポリマー試薬を架橋剤と混合する能力な どの実際的考慮から、重合度の好ましい上限が指示される。逆に重合度の下限は 、類似のモノマー化合物より粘度が高い混合物を得ながら(理由は下記参照)成 分を混合して形を作るために可能な限り粘度が低いという要求により指示される 。従って重合度は5−約300が好ましく、重合度が約10−約200であるこ とがより好ましい。
ポリマー試薬は2個か又はそれ以上の活性基を含む。活性基はポリマー試薬の形 成に用いられるモノマーの一部又は全部に存在することができ、あるいはモノマ ーを重合させた後に化学的修飾によりポリマー試薬上に形成することができる。
活性基は架橋剤上の1つの反応性基と反応する基と定義される。活性基は“X”  (数)個の反応性基と反応することができ、その場合そのような活性基はX個 の活性基と数えられる。例えば第1アミンは2個のエポキシ基と反応することが でき、その場合第1アミンは2個の活性基と数えられる。
ポリマー試薬は適したモノマーから当該技術において周知の方法により、例えば 付加又は縮合重合により形成することができる。付加ポリマー、特にビニル付加 ポリマーは、比較的容易に反応性基をモノマー単位の一部として導入できるので 、そのようなポリマーが好ましい。ポリマーはホモポリマー又はコポリマーであ ることができる。得られる架橋ポリマーが実質的に結晶性留分を含まない、すな わち非晶質であるようにモノマーが選ばれるのが好ましい。少量の結晶性は所望 の非線形光学性を失うことなく許容することができる。一般に架橋ポリマーにか なりの結晶性があると効率の低下を起こす。例えば結晶性は入射照射線の散乱の 増加を引き起こし、それはこれらの架橋ポリマーを用いたどんな光学デバイスの 効率をもかなり低下させ得る。さらに架橋ポリマー中の結晶性の量、位置及び種 類に依存してSHG (第2調和発生(secondharmonic gen eration))が太き(減少する。ポリマー試薬がコポリマーの場合、モノ マー単位のすべてが活性基を含んでいる必要はないが、可能な限り高い割合で含 むのが好ましい。比較的高い割合の染料部分を含むポリマー試薬を用いることが でき、それは強い非線形光学性に寄与するので、この活性基の高い割合は望まし い。この望ましい性質を相殺するものは、そのような組成物への高い架橋密度の 影響、例えば脆性である。そのような妥協は当該技術における熟練者は慣れてお り、最適の性質を開発する方法は既知であり、最低の実験しか必要でない。従っ て架橋密度は、活性基を含まない七ツマ一単位の割合を高くすることにより下げ ることができる。
それからポリマー試薬が形成される好ましいビニルモノマーには、アクリルモノ マー及びスチレンならびに置換スチレンが含まれる。特に好ましいアクリルモノ マーはメタクリレートであり、ポリマー試薬に高いガラス転移温度を与え、それ はNLO効果の安定性に有利であると思われる。ポリマー試薬で有用な官能基を 含むモノマーにはマレイン酸無水物、アクリロイルクロリド、メタクリロイルク ロリド、2−イソシアナートエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート 、グリシジルアクリレート、4−イソシアナートスチレン、3−(2−イソシア ナート−2−プロピル)−α−メチルスチレン、2−ヒドロキシエチルメタクリ レート、4−アミノスチレン、メタクリル酸及び3−トリメトキシシリルプロピ ルメタクリレートが含まれるがこれらに限られるわけではない。好ましい官能基 性モノマーはアクリロイルクロリド、メタクリロイルクロリド、2−イソシアナ ートエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレー ト 4−イソシアナートスチレン及び3−(2−イソシアナート−2−プロピル )−α−メチルスチレンである。官能基を含まないモノマーにはメチルメタクリ レ−トスチレン、4−メチルスチレン、シクロへキシルメタクリレート、エチル アクリレート及びフェニルメタクリレートが含まれるがこれらに限られるわけで はない。好ましい非官能基性モノマーはメチルメタクリレート及びスチレンであ る。
本発明で用いられる架橋剤モノマーは2つの一般的構造的特徴を有し、少なくと も2個の反応性基及び染料部分を含む。反応性基の性質は上記で議論されている 。反応性基は“X” (数)個の活性基と反応することができ、その場合そのよ うな反応性基はX個の活性基として数えられる。
例えば第1アミンは2個のエポキシ基と反応することができ、その場合第1アミ ンは2個の反応性基として数えられる。
本発明の実行に有用な染料部分は、引用することにより記載事項が本発明の内容 となるり、T、Cheng、et al、、5PIE、v。
1.147.p、61−72 (1989)に記載の従来のEFISH法により 測定して約10−30e s u (静電単位)より大の分子超分極率(mol ecular hyperpolarizability)、ベータを有してい なければならない。染料部分はA−E−Dと配列された3つのサブユニットを有 することが多い。Aはシアノ、ニトロ、ペルフルオロアルキルスルホニルなどの 電子受容基であり、Dはアミノ又はアルコキシなどの電子供与基であり、Eは共 役p1結合系を有する基である。
これらの基は、電子供与基がpi−結合系を介して電子受容基に結合している非 点対称分子双極子を有するように染料部分内で配置される。そのような染料部分 (そのままの化合物として、又は化合物の部分として)、及びそれらの構造的必 要性は当該技術における熟練者に周知であり、例えばり、T、Cheng、et  al、、同上を参照せよ。ここで有用な架橋剤の例には[4−(2−ヒドロキ シメチル−1−ピロリジニル)フェニル] [1,1−ジフルオロ−2−ヒドロ キシ−2−フェニルエチル]スルホン、3,3゛−ビス(ヒドロキシメチル)− 4−N、N−ジメチルアミノ−4゛−ニトロ−トランス−スチルベン、3.4− ジアミノ−ニトロベンゼン、3.4−ジヒドロキシニトロベンゼン、4−ビス( 2−ヒドロキシエチル)アミノニトロベンゼン、3−ヒドロキシ−4−アミノニ トロベンゼン、Disperse Red 19.1−[N。
N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ] −4−(2,2−ジシアノエチニ ル)ベンゼン及び式 R2、R3、R4、R5及びR6は独立して水素、ヒドロキシル、アミノ、Q  R+ 3、−NHR13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1もしくは第 27ミノ置換ヒドロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1もしくは 第2アミノ置換複素環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環から成る群 より選ばれ、 R”は炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1もしくは第27ミノ置換ヒドロ カルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1もしくは第27ミノ置換複素 環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環であり、 R7、R8、R9、Rx0、R” 及ヒR” ハ独立シテ水素、ヒドロキシル、 アミノ、 OR+3、−NHR13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1 もしくは第2アミノ置換ヒドロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第 1もしくは第27ミノ置換複素環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環 から成る群より選ばれ、Rl 4は炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、 nは1−20の整数であり、 但シ、R2、R3、R4、R55R4、R7、R”SR’、R1’、R1’、R a2及びR13の少なくとも2つはヒドロキシル、アミノ、 QRIll、−N HR13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1もしくは第27ミノ置換ヒ ドロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1もしくは第27ミノ置換 複素環でなければならない]の化合物が含まれるがこれらに限られるわけではな い。
好ましい架橋剤は式 R?、Ra、R9、RI01R目及びRa2の少なくとも2つは独立してヒドロ キシル及びアミンから成る群より選ばれ、R?、Ra、R9、RIo1R’l及 びR’2の1つはニトロである]の化合物、Disperse Red 19. 1− [N、N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ] −4−(2,2−ジ シアノエチル)ベンゼン、[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル) フェニル][1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロ−5−メチル− 5−ヒドロキシへキシル]スルホン及び[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピ ロリジニル)フェニル] [1,1−ジフルオロ−2−ヒドロキシ−2−フェニ ルエチル]スルホンである。特に好ましい架橋剤は1−[N、N−ビス(2−ヒ ドロキシエチル)アミン] −4−(2,2−ジシアノエチル)ベンゼン、3. 4−ジアミノニトロベンゼン、3−ヒドロキシー4−アミノニトロベンゼン、D isperse Red 19、 [4〜 (2−ヒドロキシメチル−1−ピロ リジニル)フェニル][1,1゜2、 2. 3. 3. 4. 4−オクタフ ルオロ−5−メチル−5−ヒドロキシへキシル]スルホン及び[4−(2−ヒド ロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル] [1,1−ジフルオロ−2−ヒ ドロキシ−2−フェニルエチル]スルホンである。
混合物の2つの成分、ポリマー試薬及び架橋剤は従来の方法、例えば2つの液体 の撹拌混合又は液体への固体の溶解により混合することができる。混合するため に必要なら熱を用いることができるが、均一な混合物(溶液)が得られるまであ まり反応しないように注意しなければならない。反応性は活性及び反応性基、な らびにそれらが一部を成す分子の選択により調節することができる。反応が遅い 場合、混合物又は得られる架橋ポリマーの性質に実質的に影響しなければ、反応 のための触媒を加えることができる。そのような触媒は上記で挙げたものを含む 種々の活性及び反応性基に関して当該技術における熟練者に周知であり、含まれ る化学反応も当該技術における熟練者に周知である。得られる架橋ポリマーはフ ィルムとして有用であるが、フィルムは実質的架橋反応が起こる前に形成しなけ ればならない。
本文に記載の混合物は、実質的割合の染料部分が斜めに整列し、所望の非線形光 学性を有する架橋ポリマーとなっている架橋ポリマーの製造に用いられる。架橋 と同時に電場をかけることができる。混合物が低粘度状態の間に、すなわち有意 な架橋の前に、染料部分の実質的割合の分子双極子が電場に対応して並び、架橋 の継続により粘度が増すと染料部分の回転の自由度が、それらが斜めの整列で実 質的に固定される程度に下がる。このような方法は多くの場合分極(polin g)と呼ばれる。
本発明の架橋ポリマーを本明細書では架橋分極ポリマーと呼ぶ。架橋が完了又は 少なくとも非常に進んだ頃に、電場を除去することができ、染料部分はその整列 を維持し、非線形光学素子又はその成分として有用な比較的安定した分極架橋ポ リマーを与える。反応速度の制御の方法は、上記に記載し、実施例に示す。ポリ マー試薬及び架橋剤の混合物がガラスの場合、混合物はそのガラス転移温度(T g)にあって染料部分を動き易(するのが好ましい。
分極のための電場は普通コロナ分極又は電極分極の2つの方法の1つで形成され る。
電極分極の場合、電場は近い間隔の2つの電極間に形成される。試料の所望の配 置に依存してこれらの電極は薄いフィルムの平面又は試料の上と下の平面である ことができ、前者の場合電場は主に試料の表面に平行であり、後者の場合電場は 試料表面に垂直である。後者の配置は大面積上に高い電場を形成するという利点 を有するが、電極が透明であり(透明は透過したSHG光の測定にのみ必要)、 試料が入射ビームに対して傾いている必要があるという周波数ダブリング(f  requencydoubling)に関する欠点を有する。この後者の必要性 は、基本ビームの電場の成分が分極方向に平行となるために必要である。
電極分極は、特に薄いフィルムの質及び特性が最適化されていない多数の新しい 材料を概観した時に、い(つかの欠点を有する。高い電場が含まれるために、電 極で電気化学反応が起こり得、それにより材料の性質が変化する。又、微視的欠 陥により、欠陥を含まないフィルムの場合の何倍も小さい電圧で電気的絶縁破壊 が起こり得る。そのような絶縁破壊は、電極上に含まれる電荷全体が試料の小さ い面積を通つて流れ、試料のみでなく電極にも熱的損傷を起こすので、典型的に 試料を破壊する。
コロナ分極はこれらの欠点を避けることができる。コロナ放電を用い、導電性基 質上に塗布された薄いフィルム試料上に電荷を堆積することにより電場を形成す る。コロナ分極は高電圧電極がいらない。電荷を欠陥に運ぶ導電性電極がないの で、導電性点欠陥があるための破滅的損傷も除去される。しかしこの方法は、透 明(透明は透過したSHG光の測定のためのみに必要)な電極及び傾いた試料を 必要とするという制限を有する。さらにコロナ放電は電流に制限された供給源な ので、試料の導電性があまり太き(ない場合、形成することができる最大電場が 低下する。コロナ分極の議論に関して、例えばに、D、Singer etal 、、”Electro−optic phase modulation an d optical 5econd harmonicgeneration  in corona−poled polymer f 11m5” 、App l、Phys、Lett、53 (19)pp、1800−1802 (198 8)を参照。
非線形光学素子の好ましい形態はフィルムである。非線形光学フィルムはスピン コードにより、例えば通常平らな基質の回転の中心に混合物の溶液を堆積し、そ れにより溶液を基質上に広げ、溶媒を蒸発させて混合物をフィルムの形態で残し 、その後スピンコードされたフィルムを分極及び架橋することにより製造するこ とができる。
本発明の架橋分極ポリマーは、その高濃度の非線形光学活性分子、大面積の薄フ ィルムに形成できること、及びその高い配向安定性の故に特に有用であると思わ れる。好ましいフィルムの厚さは用途に従って変化させることができる。典型的 フィルムの厚さは0.5μm−2μmの範囲内である。
架橋分極ポリマーは他の形態でも同様に得ることができ(例えばポリマーの固体 ブロックを単結晶に関する当該技術において既知の従来の方法を用いて電気光学 的モジュレータ−又は周波数変換器に形成することができる)、他の形態の分極 ポリマーも本発明内に含まれる。
本発明の架橋分極ポリマーは、電磁線の変換(例えば電磁線の周波数及び/又は 分極を変えることにより)のための非線形光学素子として機能するように形作る のが好ましい。一般に架橋分極ポリマーの非線形光学素子は、それを光学デバイ ス内に含むことによって電磁線を変換するのに用いられる。非線形光学素子を用 いた電磁線の変換のためのデバイスは、米国特許第4,909.964号明細書 に記載されている。本発明はそのようなデバイス中で用いることができる。
米国特許第4.909,964号明細書に開示されている従来の非線形光学デバ イスは、電磁線の少なくとも1本の入射ビームを素子中に向ける手段を含む。素 子は非線形光学性を有し、それにより素子から発生される電磁線は、電磁線のい ずれの入射ビームの周波数とも異なる少なくとも1つの周波数を含む。異なる波 長は電磁線の1本の入射ビームの周波数の偶数倍である。
異なる周波数の発生電磁線は2倍(二次)(SHG)であることが好ましい。電 磁線は多数の普通の・レーザー、例えばNd−YAG、ラマン−シフトNd−Y AGSNd−YLF又はNd−ガラス、半導体ダイオード、Er−ガラス、Ti −サファイア、染料、及びAr又はKrイオンの1つからの電磁線、あるいは非 線形法により他の周波数にシフトさせた電磁線であることが好ましい。例えばN d−YAGレーザーからの1.06μの波長の偏光が光路に沿った光学素子上に 入射する。レンズが光学素子内に光を集中させる。光学素子から発生した光は類 似のレンズにより平行にされ、波長が1.06μの光を除去し、波長が0.53 μの光を通過させるように調節されたフィルターを通過する。
米国特許第4,909.964号明細書(その記載事項は引用することにより本 明細書の内容となる)に開示されている通り、1つの従来の電気−光学モシユレ ータ−は干渉性ビームを光学素子に向ける手段、及びビームの透過性を変える方 向で素子に電場をかける手段を含む。例えば光学素子を含む電気−光学モシユレ ータ−の場合、1対の電極が素子の上面及び下面に取り付けられ、それを横切っ て従来の電圧源がら変調電場(modulating electric fi eld)がかけられる。光学素子は2つの偏光子の間に置かれる。光ビーム(例 えばNd−YAGレーザーからの)は偏光子により偏光し、光学素子上に集中し 、そこを通って伝わり、電場により変調される。変調光ビームは分析器偏光子を 通って導かれる。光学素子を横切る直線偏光はかけられた変調電圧の作用により 楕円偏光とされる。分析器偏光子は再度偏光を直線状とする。変調電圧の適用は 光学素子の複屈折を変化させ、その結果楕円性がビームに印される。その後分析 偏光子は、多少の楕円偏光がその非遮蔽偏光方向に投射されると光ビームの多少 の留分を通す。
本発明の架橋分極ポリマーにより形成された光学素子がその非線形性を用いたこ の、及び他のデバイス、例えば電気−光学効果を用いたデバイスにおいて有用で あることが、当該技術における熟練者にさらに明らかであろう。
本発明は又、染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む選ばれた新規化合 物に関する。かくして本発明は式RHは炭素数が3−6のヒドロカルビル又は複 素環基であり、R”は−0R33、−NHR3’又1−!R3sであり、Rss は炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒドロカルビルであり、R3’は炭素数が 1−20のヒドロカルビル、又は炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒドロカル ビルであり、R”は炭素数が3−6で複素環に窒素を含み、該窒素原子を介して フェニル基に結合しているヒドロキシ置換非芳香族複素環である]の化合物に関 する。
好ましい化合物の場合R”はフェニルであり、R”は2−ヒドロキシメチル−1 −ピロリジニルである。
本発明は又、式 %式% R33は炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒドロカルビルであり、R34は炭 素数が1−20のヒドロカルビル、又は炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒド ロカルビルであり、R3’は炭素数が3−6で複素環に窒素を含み、該窒素原子 を介してフェニル基に結合しているヒドロキシ置換非芳香族複素環であり、Rs a及びR”はそれぞれ独立して炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、 nは2−10の整数である] の化合物に関する。
好ましい化合物の場合nは4である。さらに好ましい化合物の場合nは4であり 、R32は2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニルであり、R36及びR3フ は両方共メチルである。
本発明は又、式 mはO又は1−9の整数であり、 Rsaは−N R3” (CH2CR” R” OH)又は−N (CH2CR ”R”0H)2であり、 R”は水素、炭素数が1−20のヒドロカルビル又は炭素数が1−20のヒドロ キシ置換ヒドロカルビルであり、R40は水素又は炭素数が1−20のヒドロカ ルビルであり、R41はヒドロキシメチル、水素又は炭素数が1−20のヒドロ カルビルであり、 R42は水素又は炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、但しRssはビフ ェニル系の3’ 、4’又は5°位に結合し、R”及びR41の少なくとも1つ がヒドロキシル基を含む]の化合物を与える。
R38がビフェニル系の4′位に結合しているのが好ましい。mが2であること も好ましい。好ましい化合物の場合mは2であり、R3”は−NHCH2CH( OH)CHtOHであり、Rssはビフェニル系の4′位に結合している。他の 好ましい化合物の場合、mは2であり、R”は−N[CH2CH(OH)CH2 F 2T’あ’)、R3sハヒフェニル系ノ4°位ニ結合している。
上記の新規化合物のすべての合成を実施例により示す。一般式により示される同 族体は、類似の化学反応、及び同族出発材料を用いて類似の方法により製造する ことができる。
これらの新規化合物は、非線形光学的用途で有用な架橋分極ポリマーの製造のた めの架橋剤として有用である。
実施例及び実験において、以下の略字を用いる:ACI−アクリロイルクロリド DMAC−N、N−ジメチルアセトアミドEtOAC−酢酸エチル EtOH−エタノール GLMA−グリシジルメタクリレート ICEM−2−イソシアナートエチル メタクリレートIC8−4−イソシアナ ートスチレン MMA−メチルメタクリレート mR−モル比 Mw−ピーク平均分子量 NLO−非線形光学的 5HG−第2調和発生 THF−テトラヒドロフラン 実施例において、分極装置は試料基準がビーム方向に対して45°となるように 構築された試料ホルダーを含む。し・−ザービームは、電気ベクトルが試料基準 とビームにより限定される平面内にあるように偏光される。試料ホルダー中に加 熱器が挿入され、試料の温度をどこでも室温から200℃の温度範囲に保つこと ができる。ゼログラフィーコピー機からの標準的コロナ充電装置を試料の上に置 き、電場をかける。試料ホルダー及びコロナ充電装置に適当な穴が切断してあり 、基本ビーム及び第2調和光の両方が試料を通過して検出されるようにしである 。
以下の実施例のいくつかの場合、特定の架橋剤が用いられる。その名称を下記に 示す(架橋剤のいくつかは特定の実施例及び実験で指定される)。
化合物はFluka Chemical Company、Inc。
から商業的に得た(Stock#73678)。
化合物はSigma Chemical Company、Incから商業的に 得た(Stack#N1381)。
化合物はAldrich Chemical Company、InC1から商 業的に得た(Stock#N15553)。
化合物はAidrich Chemical Company、InCから商業 的に得た(Stock#A70607)。
化合物はAldrich Chemical Company、InCから商業 的に得た(Stock#108898)。
化合物はSigma Chemical Company、Inc。
から得た(Stack#D−1642)。これは、メチレンクロリドを用いたソ ックスレー抽出及び再結晶により精製した。
実験1 反応性ポリマー 万床Δニアクリロイルクロリド、イソシアナートエチルメタクリレート及びグリ シジルメタクリレートとメチルメタクリレートのコポリマーの製造 1組の30m1の真空乾燥したしょう液びん(serum bottIe)に0 .05gのVazo−52(a、a’−7ゾビスCa、7−シメチルバレロニト リル))開始剤、適量の蒸留したばかりのナトリウム乾燥THF (テトラヒド ロフラン)及び精製したばかりの表I −A−1に示すモノマーの混合物を入れ た。びんに乾燥窒素をフラッシュし、密封し、超音波浴中に50℃にて48時間 装いた。浴から取り出した後、試料を使用の準備ができるまで密封びん中で保存 する。試料を窒素の正圧下でシリンジにより取り出し、実施例に記載の通りに導 電性基質上にスピンコードする直前にNLO活性架橋剤溶液中に導入する。びん を乾燥窒素下で再密封して無水不活性雰囲気を保つ。アクリロイルクロリド、イ ソシアナートエチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートは蒸留により 精製した。メチルメタクリレートは塩基性アルミナに通過させることにより精製 した。
表1−A−A AI M)IA 19 6.61+2 7.0711 0.06g8 21 3 0,700A2)DQ 9 g、360 6.737 0.0636 21 2 B、5100AC1l O,6390,5740,0071人3HMA 4 5 .708 G、047 0.0571 21 111,600λ4MMA 2  4.819 5.105 0.0482 21 −−−A5)GtA l 3. 674 3.892 0.03g7 21 2g、400λ6 人C1:1 1 5.0 0.46 0.1657 15 3.110l100B3 2 2.9 23 3.097 0.0292 20 −−−B4101A 1 2.066  2.1811 0.0206 20 −−−85GひIA l 5.0 4. 798 0.0352 20 −−−CIMI−LA 9 2.559 2.7 x1 0.025G 27 23.0001CIJ4 1 0.440 0.4 262 0.0028C2MKA 4 2.162 2.290 0.0216  2’+ 25,300XCEM 1 0.837 0.810 0.0054 C3島 2 1.6!lo 1.790 0.0169 27 25,300X CE)4 1 1.309 1266 0.0084C4HMA l 1.17 6 1.246 0.018 27 111,900xcrx l 1.823  1.763 0.01111シアナートエチルメタクリレートのホモポリマー の製造磁気撹拌機を含み、還流冷却機、温度計及び窒素バブラーを付けた100 m1の丸底フラスコに、O,’05gのVazo−64(α、a’ −アゾビス (インブチロニトリル))開始剤及び10m1のグリシジルアクリレート又はグ リシジルメタクリレートと共に40m1の蒸留したばかりのナトリウム乾燥TH Fを、あるいは45m1のTHF及び5mlのイソンアナートエチルメタクリレ ートを入れた。急速に撹拌した溶液をその後、均一な温度制御を保つために油浴 を用いて55℃に48時間加熱した。混合ポリマー生成物を5Qmlのしよう液 びんに移し、窒素をフラッシュし、密封し、使用の準備ができるまで保存した。
試料を窒素の正圧下でシリンジにより取り出し、実施例に記載の通りに導電性基 質上にスピンコードする直前にNLO活性架橋剤溶液中に導入した。びんは窒素 下で再密封し、無水不活性雰囲気を保った。
在倦旦・ポリイソシアナートスチレン及びスチレン−イソシアナートスチレン( S−IC3)コポリマーの製造還流冷却機、窒素及び試薬ガスの通過を監視する ためのバブラー、機械撹拌機及びガス添加管をつけた30丸底フラスコ中に、モ レキュラーシーブ上で乾燥したトルエン、スチレン及びp−アミノスチレンを表 l−C−1に記載の量で入れた。その後塩化水素ガスを、反応器からのガス発生 速度を投入速度と比較することにより混合物が飽和したことが証明されるまで撹 拌しながら混合物に通過させた。放出ガスは濃水酸化ナトリウムを用いて捕獲し た。反応温度はHCI添加の間に90℃に上昇し、p−アミノスチレンヒドロク ロリドの固体分散液が形成された。飽和に達する時間は約20分であったがガス 添加は1時間続けた。制御された油浴を用いて温度は90℃に保った。
段階2: 段階1が完了したら、投入ガスをHCIからホスゲンに移した。反応性ガスはア ミノスチレンヒドロクロリドのp−イソシアナートスチレンへの変換が完了する まで反応器中に通過させた。これは不溶性のp−アミノスチレンヒドロクロリド の消失、透明な反応媒体の形成及び投入ガスと放出ガスの流量の均衡により証明 された。透明化までの時間は約1時間であった。ホスゲンの添加は2時間続けた 。
段階3: 反応が完了したら、生成混合物を70℃に冷却し、窒素を60分間パージして溶 解した未反応ガスを除去した。その後0.1グラムのVazo 64 (a、a ’ −アゾビス(イソブチロニトリル))開始剤を加え、終夜重合を進行させて から反応性ポリマー試薬生成物を単離した。
段階4: ポリマー試薬を乾燥ヘキサン中で沈澱させ、デカンテーションし、追加のヘキサ ンで洗浄し、デカンテーションし、乾燥THFに溶解した。
得られた混合物を最後に遠心して残留の不溶性塩及び不純物を除去し、保存のた めに窒素をフラッシュしたしよう液びんに移した。分析データスチレン−イソシ アナートスチレンポリマーの場合の試薬、反応パラメーター及び分析データ試料 番号 1 2 3 組成(S−I C8) 0−1 0.87−1 1.75−1(理論値) スチレン(g) 0.0 10.0 20.0(モル] [0,01[0,09 6] [0,192]p−アミノスチレン(g) 10.0 10.0 10. 0[モル] [0,0841[0,084] [0,084]トルエン(m 1  ) 100 100 200Mw (平均) 3550 16450 115 50元素分析(T/A) 炭素 74.47/74.02 gl、93/81.24 84.95/83. 50水素 4.8615.01 6.06/6.29 6.56/6.51窒素  9.65/8.92 5.62/4.78 3.96/4.01組成(S−I C3) O−11,12−11,69−1(CS)(、Hによる実際) 実施例1 架橋剤Aの製造 10m1のジメチルホルムアミド中の1.00g (6,66ミリモル)のナト リウム 4−フルオロチオフェノキシトに3. 023g (6,66ミリモル )の1,4−ショートペルフルオロブタンを一50℃にて加えた。混合物を一5 0°Cに1時間保ち、その後室温で3日間撹拌した。
溶媒を除去し、残留物をヘキサンを用いてシリカゲルのクロマトグラフィーにか け、0.736g (1,6ミリモル、24%)の4−フルオロフェニル−8( CFz)41を得た。’ Hnmr (CD2C1,): 7゜7 (m、2H )及び7. 15 (m、2H)。19F nmr (CDIC12)ニー10 9 (m、IF)、’112.5 (m、2F)、 118゜1 (m、2F) 、−87,5(m、2F)、−59,3(m、2F)。
段階2: 5mlのエーテル中の0. 026g (0,45ミリモル)のアセトンに0. 100g (0,220ミリモル)の4−フルオロフェニル−3(CFz)sl を加えた。混合物を一100℃に冷却しくヘキサン/液体窒素スラッシュ) 、 0.15m1 (1,6M、0.242ミリモル)のn−ブチルリチウムを加え た。混合物を室温に温め、塩化ナトリウム飽和溶液を加え、混合物をエーテルで 抽出した。有機層をM g S OJ上で乾燥した。溶媒を回転蒸発器で除去し 、残留物を50%CHCl5/ヘキサンを用いてシリカゲル上のクロマトグラフ ィーにかけ、22mg (0゜057ミリモル、25%)の所望の生成物である 4−フルオロフェニル−3(CFz ) 4 C(CHs ) 20Hを無色の 液体として得た。IHnmr (CIh C1g)ニア、7 (m、2H)、7 .15 (m、2H)、2.2(s、IH)、1.4(m、6H)o”’F n mr(CDzClx): 87.2 (m、2F)、 109.4 (m、IF )、 118、 6 (m、2F)、−119,4(m、2F)、−121,8 (m。
25 m lの氷酢酸中の2.76g (7,15ミリモル)の4−フルオロフ ェニル−3(CF2)4 C(CHs )t OHに2.858g (28゜5 ミリモル)のCrO2を加えた。混合物を2日間還流した。その後反応混合物を 100m1の氷水に加え、75m1のエーテルで3回抽出した。エーテル抽出物 を50m1の水で3回洗浄し、Mg5O,上で乾燥し、溶媒を蒸発させた。残留 物を25%EtOAc/ヘキサンで希釈したシリカゲル上のクロマトグラフィー にかけ、2.528g (6,0ミリモル、84%)の4−フルオロフェニル− 8O2(CF2 ) 4 C(CHs )20Hを得た。’ Hnmr (CD 2 Cl2):8.1 (m、2H) 、7. 4 (m、2H) 、2. 1  (s、IH) 、1. 4 (m、6H)。
段階4: 2mlのジメチルスルホキシド中の0.315 (0,753ミリモル)の4− フルオロフェニル−8O2(CF2 )4 C(CHs )20H及び0.07 6g (0,753ミリモル)の(S)−(十)−2−ピロリジンメタノールに 0.110g (0,796ミリモル)のに2Co3を加えた。混合物を50° Cに終夜加熱した。約10m1の水を加えてぺ一8トを形成し、それをスパチュ ラ上に集めて水で洗浄した。白色のペーストを真空乾燥し、0.313g (0 ,63ミリモル、83%)の所望の架橋剤を得た。’ Hnmr (CD、CL )ニア、65 (d、2H)、6、 8 (d、2H) 、4. 0 (m、I H) 、3. 7 (m、IH) 、3゜6 (m、LH) 、3. 5 (m 、IH) 、3. 3 (m、LH) 、2. 6 (s、IH)、2.2(s 、IH)、2.1(m、3H)、1.7(m、IH) 、1. 4 (m、6H )。
G、Patrick 5tahly、米国特許第4.837,327号明細書に 記載の方法に従って、10.OOg (0,250モル)のNaOHを13m1 の水に溶解し、Fischer−Porterびん中の15m1のp−ジオキサ ンに加えた。5.75m1 (0,054モル)の4−フルオロチオフェノール を加えた。白色固体が形成された。10m1の水を加えて撹拌を容易にし、Fi scher−Porterびんを52pS iのCHF2Clで加圧し、70℃ に加熱した。1時間の間、CHF2Clでびんを周期的に50psiに加圧した 。反応混合物を室温に冷却し、50m1の水を加えた。混合物を15m1のエー テルで3回抽出した。溶媒を有機層から除去し、残留物を50m1のペンタンに 溶解し、10m1の水で5回洗浄した。M g S OA上で乾燥した後、ペン タンを除去し、残留物を蒸留して0. 57g (3,2ミリモル、5゜9%) の生成物、4−フルオロフェニル−3CF2Hを得、それを56−57℃(10 mm)で無色の液体として集めた。’ Hnmr (CDzcL)ニア、6(m 、2H)、7.1(m、2H)、6.8(t。
LH)、”F nmr(CD2CI2): 92.5(d、J=56゜50m1 のCH2Cl2中の2.10g (0,0118モル)の4−フルオロフェニル ー5CF2 Hに120m1のCH2012中の9.24g(55%、0.02 9モル)のMCPBA (3−クロロペルオキシ安息香酸)を滴下した。混合物 を室温で終夜撹拌した。飽和NaHCOs (100ml)を加え、混合物を1 00m1のCH2Cl2で3回抽出した。有機層を150m1の水で洗浄し、そ の後M g S O4上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をCHCl3で希釈 したシリカゲル上のクロマトグラフィーにかけた。ドライダウンに続いて4−フ ルオロフェニル−3O2CFt Hを白色の固体として得た。’ Hnmr ( CD、Cl2):8.1(m、2H)、7.4(m、2H)、6.2(t、IH )。”F nmr(CD2CI2)ニー100.2(m、IF)、−122,1 4(d、J=53.3Hz、2F)。
戊阻且ニ アmlのCHs Clz中の1.00g (4,フロミリモル)の4−フルオロ フェニル−8Ow CF2 H及び9mlの50%NaOH水溶液を含む混合物 に2滴のA11quat 336(トリカプリルメチルアンモニウムクロリド; csが主であるC8及びC10鎖の混合物。Henkel Corporati onの登録商標)及び1.555g (14゜7ミリモル)のベンズアルデヒド を加えた。1.5時間撹拌した後、約1.5mlの追加のCH,CI、を加えて 撹拌を助けた。混合物をさらに2時間撹拌した。混合物を100m1のIN H CIに加え、75m1のCH,C1,で2回抽出した。M g S Od上で有 機層を乾燥し、溶媒をとばした後、残留物をCHz C1!で希釈したシリカゲ ル上のクロマトグラフィーにかけた。集めた物質をヘキサンで洗浄し、得られた 白色固体を真空乾燥して0.694g (2,28ミリモル、47.9%)の所 望の生成物、4−フルオロフェニル−3Ow CFt C(Ph)(H)(OH )を得た。’ Hnmr (CDt C1g):8.O(m、2H)、7. 4  (m、5H) 、7.3 (m、2H) 、5. 6 (d、IH) 、3゜ 2 (s、IH)。
戊堕A: 5mlのジメチルスルホキシド中の0.213 (0,ロアロミリモル)の4− フルオロフェニル−8o2CFz −c (Ph)(H)(OH)及び0.06 8g (0,ロアロミリモル)の(S)−(十)−2−ピロリジンメタノールに 0.100g (0,723ミリモル)のに、COsを加えた。混合物を60℃ に終夜加熱した。約10m1の水を加えて架橋剤を黄色のペーストとして沈澱さ せ、それは放置すると黄色の油を形成する。0.156g (0,39ミリモル 、58%)。
実施例3 架橋剤Cの製造 戊阻1:4−ブロモフェニル−802c、FTの製造4−ブロモベンゼンチオー ルのナトリウム塩をペルフルオロプロピルヨーダイトと反応させ、中間体フェニ ル ペルフルオロプロピルスルフィドを得、それを二酸化クロムを用いてスルホ ンに酸化した(N、 V、 Kondratenko、V、1.Popov、A 、A、Kolomeitsev、E、P、5aenko、V、V、Prezhd o、A、ELutskii and L、M、Yagupolskii、J、O rg、Chem、USSR(Engl、Trans、)1980,16゜104 9を参照)。類似の4−フルオロベンゼンチオールのナトリウム塩の利用に関す る引用について:V、 N、Boiko、 G、 M、5hchupak an d L、M、Yagupolskii、J、Org。
Chem、USSR(Engl、Trans、)1977.13,972;V、 1.Popov、V、N、Boiko and L、M、Yagupolski  i、J、Org、Chem、USSR(Engl、Trans、)1977. 13,1985 ;V、N、Boiko、T、A。
Dashevskaya、G、M、5hchupak and L、M。
Yagupolski i、J、Org、Chem、USSR(Engl。
Trans、)1979.15,347)。
90m1のDMF中の10.0g (47,4ミリモル)の4−ブロモベンゼン チオールのナトリウム塩に0℃にて14.Log (47,6ミリモル)のn− ペルフルオロプロピルヨーダイトを加えた。室温で終夜撹拌した後、混合物を2 00m1の氷水に注ぎ、100m1のCH2Cl、で3回抽出し、Na、SO4 上で乾燥した。濾過の後、溶液を回転蒸発器上で濃縮し、残留物を蒸留して6. 12gの4−ブロモフェニルペルフルオロプロピルスルフィド(46°C10, 19mm)を得た。50m1の氷酢酸中の5.91g (0,165モル)のこ のスルフィドに、6.60g (0,066モル)のCrO2を加えた。混合物 を終夜還流した。冷却した混合物をその後150m1の氷水に注ぎ、150m1 のエーテルで3回抽出した。エーテル抽出物を100m1の水で洗浄し、Nag  SO4上で乾燥した。溶媒を除去し、固体残留物を水で洗浄し、5.091g  (0,013モル、79%)の4−ブロモフェニルペルフルオロプロピルスル ホンを得た。C9H4FT Br5Ozの元素分析計算値:C:27.78;H :1.04;測定値:C:27.51;H:0.98゜融点:63−65℃。’  Hnmr (CDt C1z)+ 7゜2.001g (5,14ミリモル) の4−ブロモフェニル−SO,C3F?及び200mgのPd (PPh3)4 を約35m1のトルエン中で10分間撹拌した。この混合物に10m1のトルエ ン中の3. 370g(10,3ミリモル)のMes SnSn5n、、を加え た。混合物を終夜還流した。溶媒を回転蒸発器で除去し、残留物を真空蒸留して 1,26g(2,7ミリモル、52.5%)の所望の生成物を無色の液体(沸点 =127−131°C/25mm)で得、それは室温で放置すると固化した。C 1z Hl 302 Ft SSnの元素分析計算値:C:30.47;H:2 .77;測定値:C:30.88;H:2.38゜’Hnmr (CDz C1 z) ニア、9 (d、2H)、7. 8 (d、2H)、0−4(Snサテラ イト(satellite)を有するs、9H)。
2、 5g (9,75ミリモル)の4−ブロモフェニル−N [CHs C( 0):l 2及び200mgのPd (PPhs )4を約20m1のジオキサ ン中で15分間撹拌した。この混合物に35m1のジオキサン中の4゜61g( 9,75ミリモル)の4−トリメチル錫フェニル−8○、C3F7を加えた。混 合物を2日間還流した。溶媒を除去し、残留物を25%EtOA、c/ヘキサン を用いてクロマトグラフィーにかけ、2.622g(5,4ミリモル、55%) の所望の生成物を白色固体として得た。
Cl 9.Hl 4 No< Ft Sの元素分析計算値:C:47.02;H :2゜91、測定値:C:46.77;H:3.05゜’ Hnmr (CD。
C1□) 8. 1 (d、2H)、7. 9 (d、2H)、7. 7 (d 、2H) 、7. 3 (d、2H) 、2. 3 (s、6H)。
段階3からの生成物(2,602g、536ミリモル)を10m1のEtOHに 加え、10m1の濃HCIを加えた。混合物を2時間還流した。冷却した溶液に 2N NaOHを加えてpH7とし、固体を濾過して水で洗浄した。かくして2 .093gの所望の生成物(5,21ミリモル、97%)が得られた。Cl5H 1゜N02F7Sの元素分析計算値:C:44.90;H:2.51;測定値: C:44.02;H:2.48゜’ Hnmr (CD2 Cl2):8.O( d、2H) 、7゜8 (d、2H) 、7.5 (d、2H) 、6. 8  (d、2H) 、4. 0 (s40m]のEtOH中の1.OOg (2,4 9ミリモル)の4゛−アミノビフェニリル−3o2C,FTに、0.330g  (2,55ミリモル)の2.3−エポキシプロピルアクリレートを加えた。混合 物を終夜還流した。溶媒を除去し、残留物をシリカゲル上のクロマトグラフィー にかけ、50%EtOAc/ヘキサンで溶離し、0.672gの出発ビフェニル 及び0.32gの所望の生成物を得た。Cl s Hl s FT S。
4Nの元素分析計算値 C:45.48;H:3.39;測定値:C:45.4 3:C:3.57゜’ Hnmr (THF−da) +8. 0 (d、2H )、7. 9 (d、2H)、7. 6 (d、2I()、6. 7 (d、2 H) 、5. 4 (m、LH) 、4. 1 (d、LH) 、3. 8 ( t、IH)、3、7 (m、 LH) 、3.5 (tのd、2H) 、3.3  (m、 LH)、3、 1 (m、LH)。
実施例4 5m1のエタノール+:0.200g (0,498ミリ%/l/)(7)4− 7ミノビフエニリルーSo、C,F、及び領 70m1 (9,97ミリモル) のプロピレンオキシドを加えた。混合物をFischer−Porterびん中 で80℃にて6日間加熱した。溶媒を除去し、残留物をシリカゲル上のクロマト グラフィーにかけ、5O%EtOAc/ヘキサンで溶離し、0.142gの所望 の生成物(127ミリモル、55%)を明黄色固体として得た。Cm lHz  2 NO4Ft Sの元素分析計算値:C:48.74;H:4.29;測定値 :C:48.49;H:4゜22゜’Hnmr (CD、C1z):8.0,7 .8.7.6,7゜55、 6. 9. 6. 7. 4. 2 (m)にてd 、 3. 7. 3. 5. 3. 3゜3、 1. 1. 6 (ブロードS )にてdのd、1.25及び1.2にてdolomlのEtOH中の0.400 g (1,66ミリモル)の4−ニドO−4’−アミノスチルベン(J、Che m、Soc、、1942゜p112及びJ、Chem、Soc、Chem、Co mmt、、CCl987、p1424)に2.33m1 (33,3ミリモル) のプロピレンオキシドを加えた。混合物を80℃にて5日間加熱した。混合物を 冷却し、濾過した。生成物をEtOHで2回洗浄し、0. 367g (1゜0 ミリモル、62%)の所望の生成物を得た。’ Hnmr (CD、CL) :  8. 2. 7. 6. 7. 5. 6. 8. 6. 6にてd、 7.  2 (d)、7.1 (d)、4.2 (m)にてオレフィン性プロトン、3 .7,3゜5、 3. 3及び3.1にてdのd、3.5及び2.6にてHO− 共鳴。
25mlc7)DMF中+、=5. OOg (0,0354モ/I/) (7 )4−7/l/オローニトロベンゼン、5.583g (0,0531モル)の ジェタノールアミン及び4.95g (0,0358ミIJモル) のに2CO 3を含む混合物を100℃にて終夜加熱した。冷却した混合物に50m1の水を 加え、その後それを100m1のCH,C12で5回抽出した。有機層をNat  SO4上で乾燥した。ヘキサンを加えて生成物を沈澱させた。
生成物を濾過し、ヘキサンで洗浄して5゜776gの橙−黄色固体を得た。(0 ,025モル、72%)o ’ Hnmr (CD、C1,): 3゜1 (m 、2H) 、6. 7 (m、2H) 、3. 9 (t、4H) 、3. 7  (t、4H) 、2.8 (s、2H)。
記:類似化合物(HOCH2CH2) 2−フェニル−CHoの製造に関する参 照文献は: R,N、 DeMa r t i no、米国特許第475713 0号明細書、1988年6月12日である。
100m1のDMAC中の10.0g (66,6ミリモル)の4−フルオロベ ンゼンチオールのナトリウム塩に0℃にて19.71g (66゜6ミリモル) の1−ヨードペルフルオロプロパンを加えた。室温で終夜撹拌した後、混合物を 75m1のN84C1飽和溶液中に注ぎ、75m1のエーテルで3回抽出した。
エーテル抽出物を50m1の水で洗浄し、MgSO4上で乾燥した。濾過後、溶 液を回転蒸発器上で濃縮し、残留物を蒸留して15.77gの4−フルオロフェ ニルペルフルオロプロピルスルフィド(56℃/10mm)を得た。75m1の 氷酢酸中の7゜573g (0,0256モル)のこのスルフィドに10.22 7g (0゜102モル)のCrOsを加えた。混合物を終夜還流した。冷却し た混合物をその後150m1の氷水に注ぎ、100m1のエーテルで3回抽出し た。エーテル抽出物をMg5O,上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物をQ、1 mmで35’−50℃にてKugelrohr蒸留し、6゜40g (0,01 95ミリモル、76.2%)の4−フルオロフェニルペルフルオロプロピルスル ホンを無色の液体として得た。IHnmr(CD2CI2):8.1 (m、2 H)、7.4 (m、2H)。
8N2 : (HOCHz CHt N)2 E) フェニL/:/ so、c 3 Ftの製造 1mlのDMF中の0.508g (1,55ミリモル)の上記のスルホンに1 mlのDMF中の0.163g (1,55ミリモル)のジェタノールアミン及 び1mlのDMF中の0.220g (1,59ミリモル)のに2 CO3スラ リを加えた。混合物を100℃にて終夜加熱した。冷却した混合物に20m1の 水を加え、35m1のエーテルで3回抽出した。エーテル抽出物をNa2SO4 上で乾燥した。溶媒を除去し、残留物を50%E t OA c/ヘキサンを用 いてシリカゲル上のクロマトグラフィーにかけ、E t OA cテ溶離した。
が<t、To、292g (0,707ミリモル、46%)の所望の生成物を白 色固体として得た。IHnmr (CD2 Cl2)ニア、8 (m、2H)、 6.9 (m、2H)、3.9 (t、J−5Hz、4H) 、3.7 (t、 J=5Hz、4H)、2、 8 (s、2H)。
実施例5 ポリイソシアナートエチルメタクリレート一方法I−Aにより製造したポリイソ シアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液の0.3mlに0.2mlのテトラヒドロフラン 中の1046Ig (0,0923ミリモル)の架橋剤Aを加えた。追加の0.  3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液をインジウム錫オキシド を塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルムを窒素下で 20時間乾燥した。試料を分極装置内に置き、発生する第2調和シグナルを監視 しながら分極させた。電場をがけ、分極過程中に観察される最大の約80%に等 しいSHGシグナルが10分以内に観察された。その後試料を約1.0℃/分の 加熱速度で50℃に加熱した。フィルムを約90分間50℃に保ち、フィルムを 部分的に架橋した。その後試料を0. 4°C/分の速度で80℃に加熱した。
その後試料を急速に室温まで冷却し、その時点で電場を除去した。電場が除去さ れるとSHGシグナルは1日で3分の1に減少した。1日後、SHGシグナルは 非常に安定し、約0. 6%/日の速度で減少した。
実施例6 ポリイソシアナートエチルメタクリレート−架橋剤Aの代わりに0.0316g  (0,0フロミリモル)の架橋剤Bを用いる以外は分極のためのフィルム試料 の製造に関する実施例5の方法に従った。得られた溶液をインジウム錫オキシド を塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルムを窒素下で 22時間乾燥した。試料を分極装置内に置き、発生する第2調和シグナルを監視 しながら分極させた。電場をかけ、分極過程中に観察される最大の約100%に 等しいSHGシグナルが10分以内に観察された。その後試料を約10°C/分 の加熱速度で60°Cに加熱した。フィルムを10分間60°Cに保ち、フィル ムを部分的に架橋した。その後試料を1.0°C/分の速度で80℃に加熱した 。試料を80℃に10分間保ち、さらにフィルムを架橋した。その後試料を1. 0’C/分の速度で100℃に加熱した。この時点で電場を除去し、SHGシグ ナルが2分で最初の値の約10%に落ちるのが観察された。電場を再度かけ、S HGシグナルをほとんど電場が除去される前の値に戻した。その後試料を1.0 ”C/分の速度で120℃に加熱してさらに硬化した。その後それを急速に10 0’Cに冷却し、電場を除去し、120°Cに加熱することにより安定性が追加 されるかどうかを決定した。追加の加熱の前に90%減少した時間と同様の時間 でSHGシグナルがわずか10%しか落ちないのが観察され、追加の架橋が起こ ったことが示された。その後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去 した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で約15%減少した。1日後、S HGシグナルは非常に安定であり、約0.4%/日の速度で減少した。
実施例フ イソシアナートエチルメタクリレート−メチルメタクリレート(1−1方法1− Aにより製造したポリイソシアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液( 試料C4)をテトラヒドロフラン中で調製した。こ(D溶0の0.4mlに0. 2mlのテトラヒドロフラン中の0. 0206g(0,052ミリモル)の架 橋剤Bを加えた。追加の0.3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶 液を、インジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。
得られたフィルムを窒素下で39時間乾燥した。試料を分極装置内に置き、発生 する第2調和シグナルを監視しながら分極させた。電場をかけ、分極過程中に観 察される最大の約50%に等しいSHGシグナルが10分以内に観察された。そ の後試料を約1.76C/分の加熱速度で60℃に加熱した。フィルムを10分 間60℃に保ち、フィルムを部分的に架橋した。その後試料を約1.5°C/分 の速度で80°Cに加熱した。その後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電 場を除去した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で約30%減少した。1 日後、SHGシグナルは非常に安定であり、約0. 5%/日の速度で減少した 。
実施例8 イソシアナートエチルメタクリレート−メチルメタクリレート(1−4コポリマ ー)一 方法1−Aにより製造したポリイソシアナートエチルメタクリレートの10重量 %溶液(試料C2)をテトラヒドロフラン中で調製した。この溶液の0.6ml に0.2mlのテトラヒドロフラン中の0.0212g (0,05’34ミリ モル)の架橋剤Bを加えた。追加の13mlのテトラヒドロフランを加えた。得 られた溶液を、インジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコー ドした。得られたフィルムを窒素下で47時間乾燥した。試料を分極装置内に置 き、発生する第2調和シグナルを監視しながら分極させた。電場をかけ、分極過 程中に観察される最大の約6%に等しいSHGシグナルが10分以内に観察され た。その後試料を約0. 76C/分の加熱速度で110’Cに加熱した。この 遅い加熱速度は、温度の上昇中にフィルムを部分的に架橋するために用いた。そ の後フィルムを急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去す るとSHGシグナルは1日で約30%減少した。1日後SHGシグナルは非常に 安定であり、約0. 7%/日の速度で減少した。
実施例9 イソシアナートエチルメタクリレート−メチルメタクリレート(1−9コポリマ ー)一 方法I−Aにより製造したポリイソシアナートエチルメタクリレートの10重量 %溶液(試料CI)をテトラヒドロフラン中で調製した。この溶液の0.8ml に0.2mlのテトラヒドロフラン中の0.0147g (0,0534ミリモ ル)の架橋剤Bを加えた。追加の0. 3mlのテトラヒドロフランを加えた。
得られた溶液を、インジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコ ードした。得られたフィルムを室温で15分間真空乾燥した。試料を分極装置内 に置き、発生する第2調和シグナルを監視しながら分極させた。電場をがけ、分 極過程中に観察される最大の約100%に等しいSHGシグナルが10分以内に 観察された。その後試料を約0.76C/分の加熱速度で60℃に加熱した。
フィルムを60℃に10分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その後試料を 0. 9℃/分の速度で90℃に加熱した。その後試料を急速に室温に冷却し、 その時点で電場を除去した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で3分の1 に減少した。1日後、SHGシグナルは非常に安定であり、約2.0%/日の速 度で減少した。
実施例10 ポリイソシアナートエチルメタクリレート−4−二トロー1,2−フェニレンジ アミン ネットワーク 実施例5で製造した架橋剤の溶液の代わりに0.2mlのテトラヒドロフラン中 の0.01438g (0,094ミリモル)の架橋剤M(4−ニトロ−1,2 −フェニレンジアミン)を用いる以外は架橋分極ポリマー製造に関する実施例5 の方法に従った。この混合物にポリイソシアナートエチルメタクリレート(I− A、C5)の10重量%溶液0.2mlを加えた。得られた溶液を、インジウム 錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルム を窒素下で18時間乾燥した。試料を分極装置内に置き、発生する第2調和シグ ナルを監視しながら分極させた。電場をかけ、分極過程中に観察される最大の約 80%に等しいSHGシグナルが10分以内に観察された。その後試料を約1. 0℃/分の加熱速度で60℃に加熱した。フィルムを60℃に10分間保ち、部 分的にフィルムを架橋した。その後試料を76C/分で急速に100°Cに加熱 した。この時点で電場を除去し、SHGシグナルが1分間で最初の値の約80% に落ちるのが観察された。電場を再度かけ、SHGシグナルをほとんど電場の除 去の前の値に戻した。その後試料を2,0°C/分の速度で130℃に加熱し、 そこに10分間保ち、硬化を完結させた。その後それを急速に100℃に冷却し 、フィルムを取り出して130℃に加熱することにより追加の安定化が起こった かどうかを決定した。SHGシグナルは、追加の加熱の前に20%減少した場合 と同様の時間でわずか10%しか落ちないことが観察され、追加の架橋が起こっ たことが示された。その後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去し た。電場を除去すると、SHGシグナルは1日で約30%減少した。1日後、S HGシグナルは約0.6%/日の速度で減ポリイソシアナートエチルメタクリレ ート−2−アミノ−5−ニトロフェノール ネットワーク 実施例5で製造した架橋剤の溶液の代わりに0.3mlのテトラヒドロフラン中 の0.02099g (0,136ミリモル)の架橋剤L(2=アミノ−5−ニ トロフェノール)を用いる以外は架橋分極ポリマー製造に関する実施例5の方法 に従った。得られた溶液を、インジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上 にスピンコードした。得られたフィルムを窒素下で23時間乾燥した。試料を分 極装置内に置き、発生する第2調和シグナルを監視しながら分極させた。電場を がけ、分極過程中に観察される最大の約80%に等しいSHGシグナルが10分 以内に観察された。その後試料を約1.2℃/分の加熱速度で60℃に加熱した 。
フィルムを60℃に10分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その後試料を 1.0°C/分で120℃に加熱し、そこに10分間保ってさらに硬化した。そ の後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去すると 、SHGシグナルが2日で約20%減少した。
2日後、SHGシグナルは非常に安定であり、0.7%/日の速度で減少した。
ポリイソシアナートエチルメタクリレート−4−ニトロカテコール ネットワー ク 実施例5に記載の試薬の代わりに方法I−Aにより製造したポリイソシアナート エチルメタクリレートの10%溶液(試料C5)を0.5ml、及びQ、3ml のテトラヒドロフラン中の0. 0218g (0,141ミリモル)の架橋剤 K(4−ニトロカテコール)を用いる以外は架橋分極ポリマー製造に関する実施 例5の方法に従った。得られた溶液を、インジウム錫オキシドを塗布したガラス スライド上にスピンコードした。
得られたフィルムを窒素下で20時間乾燥した。試料を分極装置内に置き、発生 する第2調和シグナルを監視しながら分極させた。電場をかけ、分極過程中に観 察される最大の約75%に等しいSHGシグナルが10分以内に観察された。そ の後試料を約0.8°C/分の加熱速度で12000に加熱した。試料は、60 ℃、80°C及び100℃にて10分間の休止を置く以外は均一な速度で加熱し た。休止は、部分的にフィルムを架橋するために加熱過程に含んだ。120℃に 達した後、試料をそこ憂こ10分間保ってさらに硬化させた。その後試料を急速 に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去すると、SHGシグナ ルが4日で約25%減少した。4日後、SHGシグナルは非常に安定であり、領 5%/日の速度で減少した。
実施例13 ポリ(グリシジルメタクリレート)−2−アミノ−5−ニトロフェノール ネッ トワーク 0.3mlのテトラヒドロフラン中の0.02625g (0,17ミリモル) の架橋剤L(2−アミノ−5−ニトロフェノール)、及び方法1−Hに従って製 造したTHF中のポリ(グリシジルメタクリレート)の20重量%溶液を0.3 ml用いる以外は、架橋分極ポリマー製造に関する実施例5の方法に従った。得 られた溶液をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコード した。得られたフィルムを窒素下で23時間乾燥した。試料を分極装置に入れ、 発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で 観察される最大の約5%に等しいSHGシグナルが10分以内で観察された。そ の後試料を約1.0℃/分の加熱速度で40℃に加熱し、その間にSHGシグナ ルは約30%減少した。フィルムを40℃に10分間保ち、部分的にフィルムを 架橋した。その後試料を1℃/分の速度で急速に60℃に加熱した。この間にS HGシグナルが実質的にOに下がるのが観察された。その後試料を急速に室温に 冷却した。冷却の間にSHGは室温で最初に観察された値の大体2倍に増加する のが観察された。この挙動は通常試料の導電性を示しており、最終的な大きいS HGシグナルはいくらかの架橋が起こってそれが導電性を低下させたことの証明 を与えるので、すぐに試料を分極させる別の試みを行った。試料を2.0℃/分 の加熱速度で50℃に加熱した。加熱の間にSHGシグナルは最初の分極の試み の時よりゆっ(り減少するのが観察された。その後試料を急速に100℃に加熱 し、その間にSHGシグナルは実質的に0に落ちた。
その後試料を100℃に10分間保った。この間にSHGシグナルが増加し始め るのが観察され、内部電場が保たれる点まで導電性が低下したことが示された。
この10分間の最後に試料を急速に室温に冷却した。
冷却の間にSHGシグナルは、試料の分極の最初の試みの後に観察された最大値 の近辺まで増加した。電場を除去し、SHGシグナルが1日で最大値の約30% に減少するのが観察された。1日後、SHGシグナルは約0.3%/日の速度で 減少した。
実施例14 ポリ(グリシジルメタクリレート)−4−二トロカテコール ネットワーク 0.3mlのテトラヒドロフラン中の0.0218g (0,141ミリモル) の架橋剤K(4−ニトロカテコール)、及び方法1−Aに従って製造したTHF 中のポリ(グリシジルメタクリレート)の20重量%溶液(試料B5)を0.3 ml用いる以外は、架橋分極ポリマー製造に関する実施例5の方法に従った。得 られた溶液をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコード した。得られたフィルムを窒素下で92時間乾燥した。試料を分極装置に入れ、 発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で 観察される最大の約35%に等しいSHGシグナルが10分以内で観察された。
その後試料を約0.9°C/分の加熱速度で90℃に加熱した。その間にSHG シグナルは実質的に0に減少するのが観察された。その後試料を急速に室温に冷 却した。冷却の間にSHGシグナルは室温で最初に観察された最大値の約2倍の 値に増加するのが観察された。電場をかけないでSHGシグナルを測定するとほ とんど安定性がなく、10分でSHGシグナルがほとんどOに減少するのが示さ れた。分極過程のこの部分の間に示される挙動は通常試料の導電性を示しており 、最終的な比較的大きいSHGシグナルはいくらかの架橋が起こってその導電性 が低下したことを証明しているので、すぐに試料を分極させる別の試みを行った 。
試料を6.5℃/分の加熱速度で120℃に加熱した。加熱の間にSHGシグナ ルはOに減少するのが観察された。その後試料を120℃に15分間保った。こ の間にSHGシグナルが増加し始めるのが観察され、試料が乾燥され、内部電場 を保存できる点まで導電性が低下するのに十分な架橋が起こったことが示された 。この15分間の最後に、試料ヲ130℃に加熱し、そこでさらに15分間保ち 、反応の速度を増した。この間にSHGシグナルは実験の間のいずれかの時点で 観察される最大値の80%に等しい値に増加するのが観察された。その後試料を 急速に室温に冷却した。冷却の間にSHGシグナルは、試料を分極させる最初の 試みの後に観察された最大値の近辺まで増加した。電場を除去し、SHGシグナ ルは1日で最大値の約60%に減少するのが観察された。1日の後、SHGシグ ナルは約0. 1%/日の速度で減少した。
実施例15 ポリイソシアナートエチルメタクリレート−領 2mlのTHFに溶解した0、 02603g (0,115ミリモル)ノ架橋剤F、(HOCH2CH2) 2 N−7z−1ニル−No2の溶液を、THF中の方法I−Bに従って製造したポ リイソシアナートエチルメタクリレートの10%溶液0.4mlに加えた。溶液 を、表面をインジウム錫オキシドの層により導電性としたガラススライド上にス ピンコードした。その後フィルムを窒素下で終夜乾燥した。フィルムをコロナ分 極装置の電場内に置き、9時間かけてゆっくり120℃に加熱した。試料をさら に9時間、120℃で電場内に保ち、その時点で温度を1時間かけて室温に下げ た。その後電場を除去した。その後SHGシグナルを測定すると、上昇した非線 形光学係数が2カ月間で約10%減少することを示した。測定されたd−係数は 分極の1日後に1.67pm/Vであり、7週間後に1.55pm/Vであった 。
実施例16 ポリイソシアナートエチルメタクリレート一方法I−Aにより製造したポリイソ シアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液0.10m1に鉤 2mlのテトラヒドロフラン 中の0.0189g (0,0458ミリモル)の架橋剤Gを加えた。追加の0 . 3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液をインジウム錫オキシ ドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルムを窒素下 で23時間乾燥した。試料を分極装置に入れ、発生される第2調和シグナルを監 視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で観察される最大の約45%に等し いSHGシグナルが10分以内で観察された。
その後試料を約1. O0C/分の加熱速度で60℃に加熱した。フィルムを6 0℃に10分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その後試料を1℃/分の速 度で75°Cに加熱した。その後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を 除去した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で2.4分の1に減少した。
1日後、SHGシグナルはずっと安定し、約2.9%/日の速度で減少した。
実施例17 ポリイソシアナートエチルメタクリレート−1,2mlのTHFに溶解した0、 080g (0,22ミリモル)の化合物1の溶液を、THF中のポリマーC5 の10%溶液0.87m1に加えた。インジウム錫オキシドの層により表面を導 電性としたガラススライド上に溶液をスピンコードした。その後フィルムを真空 炉中にて50℃で1時間、120℃で1時間及び150℃で1時間乾燥した。フ ィルムをコロナ分極装置の電場内に置き、2時間かけてゆっくり150℃に加熱 した。試料をさらに2時間、120℃で電場内に保ち、その時点で温度を1時間 半かけて室温に下げた。その後電場を除去し、誘起された非線形光学係数が最初 の10分で約25%減少するのが観察された。
配向的緩和(orientational relaxation)を促進する ために、その後誘起された非線形性の測定の間を除いて試料を80℃の真空炉に 保った。約2カ月をかけて行われた測定は、誘起された非線形光学係数における 変化を実質的に示さなかった。
実施例18 ポリイソアナートエチルメタクリレート一方法I−Aにより製造したポリインシ アナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロフ ラン中で調製した。この溶液0. 30m l (0,1937ミリ当量)に0 .2mlのテトラヒドロフラン中の0.0177g (0,0342ミリモル) の架橋剤りを加えた。追加の0.3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られ た溶液をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした 。得られたフィルムを窒素下で28時間乾燥した。試料を分極装置に入れ、発生 される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で観察 される最大の約40%に等しいSHGシグナルが10分以内で観察された。その 後試料を約0.86C/分の加熱速度で60℃に加熱した。フィルムを60℃に 10分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その後試料を1.3℃/分の速度 で100°Cに加熱した。
その後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去する とSHGシグナルは1日で2分の1に減少した。1日後、SHGシグナルは約1 .7%/日の速度で減少した。その後の測定は、おそら(レーザーの損傷のため に実質的にシグナルを示さなかった。
実施例19 ポリイソシアナートエチルメタクリレート一方法I−Aにより製造したポリイソ シアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液0.30m1 (0,1937meq)に0.2 mlのテトラヒドロフラン中の0.0329g (0,069ミリモル)の架橋 剤Cを加えた。追加の0.3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液 をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。
得られたフィルムを窒素下で23時間乾燥した。試料を分極装置に入れ、発生さ れる第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で観察さ れる最大の約50%に等しいSHGシグナルが10分以内で観察された。その後 試料を約1.1℃/分の加熱速度で60℃に加熱した。フィルムを60℃に10 分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その後試料を室温に冷却し、その時点 で電場を除去した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で5分の1に減少し た。1日後、SHGシグナルは非常に安定であり、約0.9%/日の速度で減少 した。
実施例20 ポリイソシアナートスチレン−4−ニトロカテコール ネットワーク方法1−C により製造したポリイソシアナートスチレンの6.5重量%溶液(試料1)をテ トラヒドロフラン中で調製した。この溶液0. 80m1 (0,359ミリ当 量)に0.2mlのテトラヒドロフラン中の0.040g (0,0258ミリ モル)の架橋剤に、4−ニトロカテコールを加えた。追加の0.3mlのテトラ ヒドロフランを加えた。得られた溶液をインジウム錫オキシドを塗布したガラス スライド上にスピンコードした。得られたフィルムを窒素下で終夜乾燥した。試 料を分極装置に入れ、発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電 場をかけ、分極過程で観察される最大の約100%に等しいSHGシグナルが1 0分以内で観察された。その後試料を約1.8℃/分の加熱速度で100℃に加 熱した。フィルムを100℃に3分間保ち、部分的にフィルムを架橋した。その 後試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去するとS HGシグナルは7日で出発値の28%に減少した。7日後、SHGシグナルは約 1.3%/日の速度で減少した。
実施例21 ポリイソシアナートスチレン−Disperse Red 19 ネツトワーク 方法I−Cにより製造したポリイソシアナートスチレンの6.5重量%溶液(試 料1)をテトラヒドロフラン中で調製した。この溶液0.38m1 (0,17 0ミリ当量)に0.2mlのテトラヒドロフラン中の0、 040g (0,0 121ミリモル)の架橋剤N、DisperseRed 19を加えた。追加の 0.3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液をインジウム錫オキシ ドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルムを120 ℃で真空乾燥した。
高温乾燥によりフィルムが部分的に架橋されたと予想される。試料を分極装置に 入れ、発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。
電場をかけ、分極過程で観察される最大の約33%に等しいSHGシグナルが1 0分以内で観察された。その後試料を約4.1°C/分の加熱速度で150℃に 加熱した。電場を除去し、シグナルが1o分より短い時間でほとんど0に減衰す るのが観察された。その後再度電場をかけ、SHGシグナルが前の値に戻るのが 観察された。その後試料を180℃に加熱し、そこに10分間保った。その後そ れを170’Cに冷却し、そこに10分間保った。その後試料を150℃に冷却 し、電場を除去した。
安定性が劇的に向上したことが観察され、シグナルは20分で約65%の減少で あった。その後再度電場をかけ、試料を急速に室温に冷却して、その時点で電場 を除去した。電場を除去するとSHGシグナルは1日で約20%減少した。1日 後、SHGシグナルは非常に安定であり、約1゜4%/日の速度で減少した。
実施例22 ポリイソシアナートスチレン一 方法1−Cにより製造したポリイソシアナートスチレンの6.5重量%溶液(試 料1)をテトラヒドロフラン中で調製した。この溶液0. 79m1 (0,3 54ミリ当量)に0.2mlのテトラヒドロフラン中の0.040g (0,1 77ミリモル)の架橋剤Fを加えた。追加の0゜3mlのテトラヒドロフランを 加えた。得られた溶液をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にス ピンコードした。得られたフィルムを1時間真空乾燥し、真空下に終夜保った。
試料を分極装置に入れ、発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。
電場をかけ、分極過程で観察される最大の約6%に等しいSHGシグナルが10 分以内で観察された。その後試料を約6.0℃/分の加熱速度で〕80℃に加熱 した。試料を180℃に25分間保ち、その後150°Cに冷却した。
その後電場を除去し、シグナルが10分で最初の値の10%に減少するのが観察 された。再度電場をかけ、試料を100℃に冷却した。再度電場を除去し、試料 の安定性が向上して約20分後もシグナルの約50%が存在することが観察され た。その後再度電場をかけ、試料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去 した。電場を除去するとSHGシグナルは約7.7%/日の速度で減少した。
実施例23 スチレン−イソシアナートスチレン(2−1コポリマー)一方法1−Cにより製 造したポリイソシアナートスチレンの10重量%溶液(試料3)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液0.62m1 (0,177ミリ当量)に02m lのテトラヒドロフラン中の0゜020g (0,0884ミリモル)の架橋剤 Fを加えた。追加の0.3m1のテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液を インジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られ たフィルムを数時間150℃の窒素下で乾燥した。試料を分極装置に入れ、発生 される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をかけ、分極過程で観察 される最大の約20%に等しいSHGシグナルが10分以内で観察された。その 後試料を約6.0°C/分の加熱速度で180℃に加熱した。試料を180℃に 25分間保ち、その後150℃に冷却した。その後電場を除去し、シグナルが2 0分で最初の値の約1%に減少するのが観察された。再度電場をかけ、シグナル が電場を除去する前の値の約50%に増加するのが観察された。試料を100℃ に冷却した。再度電場を除去し、試料の安定性が向上し、約40分後にシグナル の約50%が存在することが観察された。再度電場をかけ、試料を急速に室温に 冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去すると、SHGシグナルは最初 の6日間に約8.7%/日の速度で減少するのが観察された。次の19日間にそ れは約1.6%/日の速度で減少した。
実施例24 ポリイソシアナートエチルメタクリレート一方法1−Aにより製造したポリイソ シアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液0.44m1 (0,28ミリ当量)に0.2m lのテトラヒドロフラン中の0.030g (0,141ミリモル)の架橋剤H を加えた。
追加の0.3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶液をインジウム錫 オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。得られたフィルムを 50°Cで終夜真空乾燥した。その部分的にフィルムを架橋するために真空下の ままでそれを120℃に30分、その後1500Cに30分加熱した。試料を分 極装置に入れ、発生される第2調和シグナルを監視しながら分極した。電場をか け、分極過程で観察される最大の約20%に等しいSHGシグナルが10分以内 で観察された。その後試料を約6.0℃/分の加熱速度で180°Cに加熱した 。フィルムを180℃に10分間保った。その後試料を急速に室温に冷却し、そ の時点で電場を除去した。電場を除去するとSHGシグナルは10日で最初の値 の10%に減少した。
実施例25 ポリイソシアナートエチルメタクリレート一方法I−Aにより製造したポリイソ シアナートエチルメタクリレートの10重量%溶液(試料C5)をテトラヒドロ フラン中で調製した。この溶液0.25m1 (0,162ミリ当量)に0.  2m1)テトラヒドロフラン中の0.022g (0,0811ミリモル)の架 橋剤Jを加えた。追加のQ、3mlのテトラヒドロフランを加えた。得られた溶 液をインジウム錫オキシドを塗布したガラススライド上にスピンコードした。
得られたフィルムを50℃で120分、その後100℃で30分真空乾燥して部 分的に架橋した。試料を分極装置に入れ、発生される第2調和シグナルを監視し ながら分極した。電場をかけ、分極過程で観察される最大の約50%に等しいS HGシグナルが10分以内で観察された。その後試料を約5,0°C/分の加熱 速度で100℃に加熱した。フィルムを100℃に10分間保ち、部分的に架橋 した。その後試料を1.56C/分の速度で180℃に加熱した。分極過程のこ の部分でSHGシグナルは最大値の25%に減少するのが観察された。その後試 料を急速に室温に冷却し、その時点で電場を除去した。電場を除去するとSHG シグナルは3日で最初の値の10%に減少した。
前記の記載から、当該技術における熟練者は本発明の基本的性質を容易に確認す ることができ、その精神及び範囲から逸脱することなく本発明に種々の変更及び 修正を行い、種々の用途及び条件に合わせることができる。
補正音の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成5年10月29 日

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.(a)重合度が少なくとも3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポ リマー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤の反応生成物を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3個 又はそれ以上のそれぞれ活性又は反応性基を有する架橋ポリマー。
  2. 2.染料部分が外部からかけられた電場に適応して整列することを特徴とする請 求の範囲1に記載の架橋ポリマー。
  3. 3.(a)重合度が少なくとも3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポ リマー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3個又はそれ以上 のそれぞれ活性又は反応性基を有する混合物。
  4. 4.(a)重合度が少なくとも3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポ リマー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3個又はそれ以上 のそれぞれ活性又は反応性基を有する混合物に、同時に電場をかけながら架橋す ることを含む、架橋分極ポリマーの製造法。
  5. 5.請求の範囲2に記載の架橋ポリマーを含む非線形光学素子。
  6. 6.非線形光学素子、干渉光学的照射源、及び照射源から発生される照射線を非 線形光学素子に向ける手段を含み、非線形光学素子が(a)重合度が少なくとも 3であり、2個又はそれ以上の活性基を有するポリマー試薬、及び (b)1個又はそれ以上の染料部分及び2個又はそれ以上の反応性基を含む架橋 剤の反応生成物を含み、ここでポリマー試薬又は架橋剤の少なくとも1つが3画 又はそれ以上のそれぞれ活性又は反応性基を有し、染料部分が外部からかけられ た電場に適応して整列する、第2調和発生の可能な非線形光学デバイス。
  7. 7.活性又は反応性基がエポキシ、アジリジニル、イソシアナート、アシルハラ イド、カルボニル無水物及びアルコキシシリルから成る群より選ばれる、それぞ れ請求の範囲1、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデ バイス。
  8. 8.ポリマー試薬がモノマー単位2個毎に少なくとも約1個の活性基を有する、 それぞれ請求の範囲1、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法 又はデバイス。
  9. 9.ポリマー試薬がモノマー単位3個毎に少なくとも約1個の活性基を有する、 それぞれ請求の範囲1、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法 又はデバイス。
  10. 10.ポリマー試薬の重合度が5−約200である、それぞれ請求の範囲1、2 、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  11. 11.ポリマー試薬の重合度が約10−約100である、それぞれ請求の範囲1 、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  12. 12.ポリマー試薬がアクリル又はスチレンモノマーから形成される、それぞれ 請求の範囲1、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバ イス。
  13. 13.モノマーがアクリロイルクロリド、マレイン酸無水物、メタクリロイルク ロリド、2−イソシアナートエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート 、グリシジルアクリレート、4−イソシアナートスチレン、3−(1−イソシア ナート−2−プロピル)−α−メチルスチレン、2−ヒドロキシエチルメタクリ レート、4−アミノスチレン、メタクリル酸、3−トリメトキシシリルプロピル メタクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、4−メチルスチレン、シク ロヘキシルメタクリレート、エチルアクリレート及びフェニルメタクリレートか ら成る群より選ばれる、請求の範囲12に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又 はデバイス。
  14. 14.モノマーがアクリロイルクロリド、メタクリロイルクロリド、2−イソシ アナートエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリ レート4−イソシアナートスチレン及び3−(1−イソシアナート−2−プロピ ル)−α−メチルスチレンから成る群より選ばれる、請求の範囲12に記載の架 橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  15. 15.架橋剤が[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル] [1,1−ジフルオロ−2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル]スルホン、1− [N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]−4−(2,2−ジシアノエ テニル)ベンゼン、3,3′−ビス(ヒドロキシメチル)−4−N,N−ジメチ ルアミノ−4′−ニトロ−トランス−スチルベン、3,4−ジアミノニトロベン ゼン、3,4−ジヒドロキシニトロベンゼン、4−ビス(2−ヒドロキシエチル )アミノニトロベンゼン、3−ヒドロキシ−4−アミノニトロベンゼン、及び式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 R2、R3、R4、R5及びR6は独立して水素、ヒドロキシル、アミ丿、−O R13、−NHR13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1あるいは第2 アミノ置換ヒドロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1あるいは第 2アミノ置換複素環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環から成る群よ り選はれ、 R13は炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1あるいは第2アミノ置換ヒド ロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1あるいは第2アミノ置換複 素環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環であり、 R7、R8、R9、R10、R11及びR12は独立して水素、ヒドロキシル、 アミノ、−OR13、−NHR13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1 あるいは第2アミノ置換ヒドロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第 1あるいは第2アミノ置換複素環、ヒドロカルビル及び炭素数が3−6の複素環 から成る群より選ばれ、R14は炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、n は1−20の整数であり、 但し、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R 12及びR13の少なくとも2つはヒドロキシル、アミノ、−OR13、−NH R13、炭素数が1−20のヒドロキシル又は第1あるいは第2アミノ置換ヒド ロカルビル、炭素数が3−6のヒドロキシル又は第1あるいは第2アミノ置換複 素環でなければならない]の化合物から成る群より選ばれる、それぞれ請求の範 囲1、2、3、4又は6に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  16. 16.架橋剤が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 R7、R8、R9、R10、R11及びR12の少なくとも2つは独立してヒド ロキシル及びアミノから成る群より選はれ、R7、R8、R9、R10、R11 及びR12の1つはニトロである]の化合物、1−[N,N−ビス(2−ヒドロ キシエチル)アミノ]−4−(2,2−ジシアノエチル)ベンゼン、[4−(2 −ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル][1,1,2,2,3,3 ,4,4−オクタフルオロ−5−メチル−5−ヒドロキシヘキシル]スルホン及 び[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル][1,1−ジ フルオロ−2−ヒドロキシ−2−フェニルエチル]スルホンから成る群より選ば れる、請求の範囲15に記載の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  17. 17.架橋剤が3,4−ジアミノニトロベンゼン、3−ヒドロキシ−4−アミノ ニトロベンゼン、1−[N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]−4− (2,2−ジシアノエチル)ベンゼン、[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピ ロリジニル)フェニル][1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロ− 5−メチル−5−ヒドロキシヘキシル]スルホン及び[4−(2−ヒドロキシメ チル−1−ピロリジニル)フェニル][1,1−ジフルオロ−2−ヒドロキシ− 2−フェニルエチル]スルホンから成る群より選ばれる、請求の範囲15に記載 の架橋ポリマー、混合物、方法又はデバイス。
  18. 18.ポリマー試薬及び架橋剤の混合物のガラス転移温度以上で行われる、請求 の範囲4に記載の方法。
  19. 19.式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 R31は炭素数が3−6のヒドロカルビル又は複素環基であり、R32は−OR 33、−NHR34又はR35であり、R33は炭素数が1−20のヒドロキシ 置換ヒドロカルビルであり、R34は炭素数が1−20のヒドロカルビル、又は 炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒドロカルビルであり、R35は炭素数が3 −6で複素環に窒素を含み、該窒素原子を介してフェニル基に結合しているヒド ロキシ置換非芳香族複素環である]の化合物。
  20. 20.R31がフェニルであり、R32が2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジ ニルである請求の範囲19に記載の化合物。
  21. 21.式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 R32は−OR33、−NHR34又はR35であり、R33は炭素数が1−2 0のヒドロキシ置換ヒドロカルビルであり、R34は炭素数が1−20のヒドロ カルビル、又は炭素数が1−20のヒドロキシ置換ヒドロカルビルであり、R3 5は炭素数が3−6で複素環に窒素を含み、該窒素原子を介してフェニル基に結 合しているヒドロキシ置換非芳香族複素環であり、R36及びR37はそれぞれ 独立して炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、 nは2−10の整数である] の化合物。
  22. 22.nが4である、請求の範囲21に記載の化合物。
  23. 23.nが4であり、R32が2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニルであり 、R36及びR37は両方共メチルである、請求の範囲21に記載の化合物。
  24. 24.式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、 mは0又は1−9の整数であり、 R38は−NR39(CH2CR40R41OH)又は−N(CH2CR40R 41OH)2であり、 R39は水素、炭素数が1−20のヒドロカルビル又は炭素数が1−20のヒド ロキシ置換ヒドロカルビルであり、R40は水素又は炭素数が1−20のヒドロ カルビルであり、R41はヒドロキシメチル、水素又は炭素数が1−20のヒド ロカルピルであり、 R42は水素又は炭素数が1−20のヒドロカルビルであり、但しR38はビフ ェニル系の3′、4′又は5′位に結合し、R39及びR41の少なくとも1つ がヒドロキシル基を含む]の化合物。
  25. 25.R38がビフェニル系の4′位に結合している、請求の範囲24に記載の 化合物。
  26. 26.mが2であり、R38が−NHCH2CH(OH)CH2OHであり、R 38がビフェニル系の′位に結合している、請求の範囲24に記載の化合物。
  27. 27.mが2であり、R38が−N[CH2CH(OH)CH3]2であり、R 38がビフェニル系の4′位に結合している、請求の範囲24に記載の化合物。
  28. 28.mが2である、請求の範囲24に記載の化合物。
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