JPH08184866A - 有機非線形光学材料用スチルベン誘導体及びその使用 - Google Patents

有機非線形光学材料用スチルベン誘導体及びその使用

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JPH08184866A
JPH08184866A JP32658694A JP32658694A JPH08184866A JP H08184866 A JPH08184866 A JP H08184866A JP 32658694 A JP32658694 A JP 32658694A JP 32658694 A JP32658694 A JP 32658694A JP H08184866 A JPH08184866 A JP H08184866A
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group
nonlinear optical
synthesis
optical material
stilbene derivative
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JP32658694A
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Tadashi Ogawa
但 小川
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子材料中において十分な非線形感受率及
び十分な単分子分散性を示さないという、既存の有機非
線形光学材料の有する問題点を解決し、有機非線形光学
材料及び高分子材料より成る複合形態において実用十分
な非線形感受率及び単分子分散性を有する有機非線形光
学材料を提供することにある。 【構成】 一般式[1]で表される有機非線形光学材料
用スチルベン誘導体。 一般式[1] 【化1】 [式中、Z1、Z2の何れか一方は窒素原子を含む無置換
あるいは置換されていてもよい環式炭化水素結合、R1
およびR2は、それぞれ独立に、電子供与性基または水
素原子、A1〜A5の少なくとも1個は電子吸引性基をそ
れぞれ表す。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機非線形光学化合物
及びこの化合物を含有する有機非線形光学材料並びにこ
の材料を用いた波長変換素子に関する。更に詳しくは、
2次、3次の非線形光学効果に基づく光機能素子に用い
ることのできる有機非線形光学化合物、材料及び波長変
換素子に関する。
【0002】
【従来の技術】光が物質を透過する際に誘起される分極
Pは光の電場がEの時、 P=χ(1)E+χ(2)E・E+χ(3)E・E・E+・・・ (1) として表させる。第一項は線形分極、第二項以降は非線
形分極と呼ばれる。この際に誘起される分極の大きさの
尺度となる係数χ(n)(n≧2)は、n次の非線形感受
率、χ(n)を含む項に基づく分極からの効果はn次の非
線形光学効果と呼ばれる。χ(n)は(n+1)階のテン
ソルで、非線形光学効果を定量的に表現する係数であ
る。一般にχ(2)、χ(3)等は微小量であり、光の電場E
が小さい場合には式(1)の第一項に基づく線形効果の
み認められるが、χ(2)、χ(3)の大きい材料の場合、レ
ーザー光の様な強電場の下では二次以上の項が無視出来
なくなり、その結果、非線形光学応答が現れる。二次の
非線形光学効果としては、第二高調波発生(SHG)、
光整流、パラメトリック増幅及びポッケルス効果などが
あり、三次の非線形光学効果としては、第三高調波発
生、直流誘起SHG、カー効果及び光双安定性などがあ
る。この様な効果を有する非線形光学材料については、
例えば次の文献に詳しく記載されている。
【0003】「Nonlinear Optical Properties of Orga
nic Molecules and Cristals」 D.S.Chemla,J.Zyss (ACADEMIC PRESS.INC.,1987年刊) 「有機非線形光学材料」加藤政雄、中西八郎監修 (株式会社シーエムシー、1985年刊) 「新・有機非線形光学材料1」 (株式会社シーエムシー、1991年刊) 「新・有機非線形光学材料2」 (株式会社シーエムシー、1991年刊) 「非線形光学のための有機材料」日本化学会編、季刊
化学総説 No.15 (学会出版センター、1992年刊)
【0004】上記のような非線形光学効果を有する非線
形光学材料は、これまでに、高調波発生によるレーザー
の波長変換、電気光学素子を利用した光通信など産業へ
の応用が図られている。特に、近年、低出力の半導体レ
ーザーが各種の光記録媒体の光源として使用される様に
なり、非線形光学材料のこの分野への応用が期待されて
いる。この様な用途に対してこれまでに用いられてきた
材料の多くはリン酸二水素カリウム、ニオブ酸リチウム
などをはじめとする無機系の強誘電結晶である。一般
に、無機材料では格子結合に係わる電子が光に対して非
線形応答しているのに対して、2−メチル−4−ニトロ
アニリン(MNA)で代表される有機材料では、非線形
応答が分極し易いπ電子に起因している。このため、一
般に有機材料は無機材料に比べて大きな非線形感受率を
有し、これまでに種々の型の有機化合物について非線形
光学材料としての応用が検討されている。これまでに検
討が行われた代表的な有機材料としては、既述のMNA
以外に、4−N,N,−ジメチルアミノ−4’−ニトロ
スチルベン(DANS)、メチル−(2,4−ジニトロ
フェニル)アミノプロパネート(MAP)、3−メチル
−4−ニトロピリジン−N−オキシド(POM)、2−
シクロオクチルアミノ−5−ニトロピリジン(COAN
P)、4’−ニトロベンジリデン−3−アセチルアミノ
−4−メトキシアニリン(MNBA)、3,5−ジメチ
ル−1−(4−ニトロフェニル)ピラゾール(DMN
P),2−メトキシ−5−ニトロフェノール(MN
P),4−(イソポロパキシカルボニル)アミノニトロ
ベンゼン(PCNB)、N−メトキシメチル−4−ニト
ロアニリン(MMNA)等が挙げられる。
【0005】既に述べたように、一般に有機材料は無機
材料に比べてより大きな非線形感受率を有するが、無機
材料に比べて硬度が低く、そのために適当な大きさの光
学的に均一な結晶あるいはそれ以外の形態の材料への加
工が困難であるという欠点があり、この点が有機材料を
光素子に応用する際の問題点となっていた。この様な問
題点は、有機非線形光学材料を適当な高分子材料中に分
散させ、高分子材料との複合形態とすることにより解決
される。この様な形態の材料が発現する非線形性能は、
分散している有機非線形光学材料の分散濃度と分子の有
する非線形感受率の積に比例する。この場合、高分子材
料中に有機非線形材料がより高濃度の状態で単分子分散
可能であれば、非線形性能の設定範囲が広がり、材料と
して自由度が高くなる。また、有機非線形光学材料の凝
集は、分子の配向を妨げ、光散乱の原因ともなり、非線
形性能の低下を引き起こす。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これまでに開発されて
きた有機非線形光学材料で、高分子材料中に分散させた
複合材料形態において実用上十分な程度の非線形感受率
を発現し、且つ、高分子材料に対して高い単分子分散性
を有するものはなく、これらの材料は光素子としての応
用に関しては未だ不十分なものであった。本発明の目的
は、高分子材料中において実用十分な非線形感受率及び
単分子分散性を示さないという、既存の有機非線形光学
材料の有する問題点を解決し、有機非線形光学材料及び
高分子材料より成る複合形態において光異性化の生じな
い且つ実用上十分な非線形感受率及び単分子分散性を有
する非線形光学材料を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式[1]
で表される有機非線形光学材料用スチルベン誘導体であ
る。
【0008】一般式[1]
【化2】
【0009】[式中、Z1、Z2の何れか一方は窒素原子
を含む無置換あるいは置換されていてもよい環式炭化水
素結合、R1およびR2は、それぞれ独立に、電子供与性
基または水素原子、A1〜A5の少なくとも1個は電子吸
引性基をそれぞれ表す。] 電子供与性基が、アルコキシ基、アリールオキシ基から
選ばれる置換基、また、電子吸引性基が、ハロゲアルコ
キシ基、アリールオキシ基等から選ばれる置換基、ま
た、電子吸引性基が、ハロゲン原子、水酸基、シアノ
基、ニトロ基、カルボン酸基、アシル基、エステル基、
スルホン酸基、スルホン酸エステル基、フルオロアルキ
ル基から選ばれる置換基である有機非線形光学材料用ス
チルベン誘導体。前記記載のスチルベン誘導体を透明樹
脂媒体中に保持した有機非線形光学材料である波長変換
素子。
【0010】本発明の一般式[1]のスチルベン誘導体
のZ1、Z2を構成する環式炭化水素結合をもつ環として
は、無置換あるいは置換されたユロルジン環及び無置換
あるいは置換された1,2,3,4−テトラヒドロキノ
リン環であり、一般式[1]のスチルベン誘導体の
1、R2を構成する電子供与性基としては、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブ
トキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ
基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ステアリル
オキシ基、2−(2−エトキシエトキシ)エトキシ基等
のアルコキシ基、フェニノキシ基、トリルオキシ基、ビ
フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、ベンジルオキシ
基、トリチルオキシ基等のアリールオキシ基である。
【0011】また、本発明の一般式[1]のスチルベン
誘導体のA1〜A5を構成する電子吸引性基としは、フッ
素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロゲン原
子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシ基、アセ
チル基、ブチリル基、ベンゾイル基、トルオイル基、ナ
フトイル基等のアシル基、メトキシカルボニル基、エチ
トキシカルボニル基、プロピオキシカルボニル基、ブチ
トキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、トリル
オキシカルボニル基、ビフェニルオキシカルボニル基、
ナフチルオキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニ
ル基、トリチルオキシカルボニル基等のエステル基、ス
ルホン酸基、ビフェニルスルホニル基、ナフチルスルホ
ニル基、ベンジルスルホニル基、トリチルスルホニル
基、メシル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニ
ル基、ブチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ト
シル基等のスルホン酸エステル基、トリフルオロメチル
基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル
基、デカフルオロブチル基等のフルオロアルキル基であ
るが、これらの置換基に限定されるものではない。
【0012】電子吸引性基の置換位置は、少なくとも一
つは2重結合に対してパラ位が好ましい。この理由は、
共鳴効果や誘起効果により電荷移動が起きやすく、パイ
電子の非極在化が進み非線形性が高くなるためである。
【0013】本発明のスチルベン誘導体は、電子供与性
の強いユロルジン環または1,2,3,4−テトラヒド
ロキノリン環を有しているため、更に共鳴効果や誘起効
果により電荷移動が起きやすく、パイ電子の非極在化が
進み非線形性がより高くなり作用が生じるものと考えら
れる。
【0014】本発明で用いられる一般式[1]で表され
るスチルベン誘導体は、例えば、次の方法により製造す
ることができる。Wittig反応を利用して対応する置換ハ
ロゲン化ベンジルと置換ベンズアリデヒドより合成し異
性化を行ってトランス体を得る方法、対応する置換フェ
ニル酢酸と置換ベンズアルデヒドとの塩基を触媒とした
合成法など、一般的なスチルベン誘導体の合成方法によ
り得ることができる。
【0015】本発明の有機非線形光学材料は、スチルベ
ン誘導体を透明樹脂媒体中に保持させることで得られ
る。スチルベン誘導体を透明樹脂媒体中に保持させるに
は、例えば、透明樹脂媒体とスチルベン誘導体とを共通
の溶剤に溶解させ、基板に塗布し、溶剤を除去させれば
良い。トラン誘導体は透明樹脂中に、0.5重量%〜4
0重量%の範囲で存在させることが好ましい
【0016】本発明の有機非線形光学材料に用いる透明
媒体は有機高分子化合物であれば特に制限はない。例え
ば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニ
ル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹
脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン系樹脂な
どの熱可塑性樹脂類、フェノール系樹脂、ポリウレタン
などの熱硬化性樹脂類やエネルギー線硬化型ポリマー類
等が挙げられる。
【0017】膜の形成方法としては、キャスティング
法、スピン・コーティング法が例示される。この場合、
本発明による有機非線形光学材料及び樹脂の溶液が用い
られる。使用に適した溶剤としては、次のものが例示さ
れる。n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン等
の飽和炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセ
ロソルブ等のエステル類、メタノール、エタノール、n
−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、
sec−ブタノール、tert−ブタノール、ペンタノ
ール、ヘキサノール等のアルコール類、ベンゼン、トル
エン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族単環式炭化
水素類、クロロベンゼン、ブロモベンゼン,o−ジクロ
ロベンゼン、等のハロゲン化芳香族炭化水素類、クロロ
ホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン等のハ
ロゲン化脂肪族炭化水素類。
【0018】以下に本発明による有機非線形光学材料の
代表例を示す。表中の符号は一般式[1]に基づくもの
である。
【0019】
【表1】
【0020】以下、実施例にて本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 (合成1−1) 8−エトキシユロリジンの合成 8−ヒドロキシユロリジン5g(26.4mmol)、
と水酸化ナトリウム1.06g(26.4mmol)と
水50mlとをナスフラスコに仕込み、氷水浴でこの溶
液を10℃以下に冷却した後、ジエチル硫酸3.60m
l(26.4ml)を滴下した。このとき、溶液温度が
10℃以下に保持した。滴下終了後、1.5時間加熱還
流し、室温まで冷却した後クロロホルムで抽出した。ク
ロロホルム液を無水硫酸マクネシウムで乾燥し、溶媒を
留去し、8−エトキシユロリジン4.00gを得た。
【0021】(合成1−2) 8−エトキシ−9−ホル
ミルユロリジンの合成 DMF(N,N−ジメチルホルムアマイド)36.0g
(0.50mol)を氷浴で10℃以下に冷却する。オ
キシ塩化リン76.5g(0.50mol)を液温が1
0℃以下に保つように滴下する。(やや赤味を帯びた白
色粘ちょう物である。)氷浴を取り外し、8−エトキシ
ユロリジン21.7g(0.10mol)を適当量のD
MFに溶解した液を滴下する。このとき、反応液温度は
60℃を越えないようにする。滴下終了後、反応液温度
を50℃にして2時間反応させた。反応終了後、室温ま
で冷却し氷水中で注ぎ込む。次いで、水酸化ナトリウム
水溶液で中和し、クロロホルムで抽出した。抽出液を無
水硫酸マグネシウムで乾燥し、適度に濃縮し、シリカゲ
ルカラム(展開溶媒:クロロホルム)で精製し、展開溶
媒を留去した。結果、8−エトキシ−9−ホルムユロリ
ジン20.4gを得た。
【0022】(合成1−3)4−ニトロベンジルトリフ
ェニルホスホニウムブロマイドの合成 4−ニトロベンジルブロマイド(東京化成製試薬)2
1.6g(0.10mol)とベンゼン150mlを仕
込み、還流下でトリフェニルホスフィン17.8g
(0.10mol)をベンゼン50mlに溶かし、これ
を滴下する。滴下終了後、更に2時間反応させ、反応終
了後、析出した生成物4−ニトロベンジルトリフェニル
ホスホニウムブロマイドを濾過して得た。収量は35.
4gであった。
【0023】(合成1−4)1−(4−ニトロフェニ
ル)−2−(8'−エトキシユロリジル)−エチレン(化
合物A)の合成 4−ニトロベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイ
ド17.7g(0.05mol)、合成1−2で合成し
た8−エトキシ−9−ホルミルユロリジン12.3g
(0.05mol)と塩化メチレン25mlを水浴で冷
却しながら、で激しく撹拌しながら、滴下漏斗より50
%水酸化ナトリウム水溶液25mlを約10分間で滴下
した。滴下終了後、水浴の温度を上げ約1.5時間激し
く撹拌する。次に分液漏斗に移し、塩化メチレン30m
lを加えてよく振り下層にある水溶液を除き、有機層を
水40ml、次いで亜硫酸水素ナトリウムの飽和水溶液
70mlで洗い、さらに中性になるまで水で繰り返し洗
う。有機層を無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥する。
濾過し溶媒を留去し、95%エタノールで再結晶する。
化合物(A):収量11.1g。
【0024】この化合物(A)1g及び帝人化成(株)
製ポリカーボネート、パンライト9gをクロロホルム3
6gに溶解させた溶液を用いてスピン・コーティング法
によりスライドガラス上に厚さ約1μmの薄膜を形成さ
せた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚のアルミニウ
ム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱した。この温度
において直流電圧11kVを1時間印加した後、電圧を
印加したまま室温まで冷却を行った。上記の様に電場配
向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側から、Nd:Y
AGレーザーの第二高調波による色素レーザーのポンピ
ングで発振する波長830nmのレーザーを照射し、発
生する第二高調波の強度を測定し、メーカー・フリンジ
を得た。このフリンジ・パターンから2次非線形感受率
dの値として48.1pm/Vを得た。
【0025】実施例2 (合成2−1)4−ニトロ−2−シアノベンジルトリフ
ェニルホスホニウムブロマイドの合成 4−ニトロ−2−ブロモトルエン(東京化成製試薬)2
1.6g(0.10mol)と無水DMF220mlと
シアン化第一銅9.00g(0.10mol)を仕込
み、115℃で2時間反応させた後、室温まで冷却し、
7lの氷水へ注いだ。撹拌を30分間行い、吸引ろ過、
乾燥し、これをシリカゲルカラム(展開溶媒クロロホル
ム)で精製し、溶媒を蒸発乾固し、4−ニトロ−2−シ
アノトルエン14.4gを得た。この得た4−ニトロ−
2−シアノトルエン14.4g(0.09mol)、四
塩化炭素150ml、N−ブロモこはく酸イミド(NB
S)15.8g、BPO(過酸化ジベンゾイル)400
mgを仕込み還流下で14時間反応させた後、室温まで
冷却し、吸引ろ過でろ液を得、溶媒を留去し、乾燥し
た。これに、ベンゼン100mlとを仕込み、還流下で
トリフェニルホスフィン15.7g(0.09mol)
をベンゼン50mlに溶かした溶液を滴下する。滴下終
了後、更に2時間反応させ、反応終了後、析出した生成
物4−ニトロ−2−シアノベンジルトリフェニルホスホ
ニウムブロマイドを濾過して得た。収量は39.4gを
得た。
【0026】(合成2−2)1−(4'−ニトロ−2'−
シアノフェニル)−2−(8''−エトキシユロリジル)
−エチレン(化合物B)の合成 合成2−1で合成した4−ニトロ−2−シアノベンジル
トリフェニルホスホニウムブロマイド25.1g(0.
05mol)と実施例1の合成1−2で得られた8−エ
トキシ−9−ホルミルユロリジン12.3g(0.05
mol)を用い、実施例1の合成1−4と同様の方法で
合成した。化合物(B):収量13.9g。
【0027】この化合物(B)1g及び帝人化成(株)
製ポリカーボネート、パンライト9gをクロロホルム3
6gに溶解させた溶液を用いてスピン・コーティング法
によりスライドガラス上に厚さ約1μmの薄膜を形成さ
せた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚のアルミニウ
ム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱した。この温度
において直流電圧11kVを1時間印加した後、電圧を
印加したまま室温まで冷却を行った。上記の様に電場配
向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側から、Nd:Y
AGレーザーの第二高調波による色素レーザーのポンピ
ングで発振する波長830nmのレーザーを照射し、発
生する第二高調波の強度を測定し、メーカー・フリンジ
を得た。このフリンジ・パターンから2次非線形感受率
dの値として50.4pm/Vを得た。
【0028】実施例3 (合成3−1)4−ブチルカルボン酸−3−ニトロベン
ジルトリフェニルホスホニウムブロマイドの合成 4−メチル−3−ニトロ安息香酸(lancaster
製試薬)18.1g(0.10mol)、無水ブタノー
ル143g、濃硫酸2.1mlの溶液を20時間還流し
た。室温まで冷却し、溶媒を留去後、残渣を氷水400
mlに注ぎ、ジエチルエーテル(100ml×3)で抽
出し、合わせたジエチルエーテル抽出物を水(100m
l×2)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥する。減
圧で溶媒を留去し、デシケーター中で乾燥した。収量は
20.2gであった。これを、実施例2の合成2−1と
同様の合成を行い、目的物である4−ブチルカルボン酸
−3−ニトロベンジルトリホスホニウムブロマイド4
5.2g得た。
【0029】(合成3−2)1−(4'−ブチルカルボ
ン酸−3'−ニトロフェニル)−2−(8''−エトキシ
ユロリジル)−エチレン化合物(G)の合成 合成3−1で合成した4−ブチルカルボン酸−3−ニト
ロベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド28.
9g(0.05mol)、実施例1の合成1−2で得ら
れた8−エトキシ−9−ホルミルユロリジン12.3g
(0.05mol)を用い、実施例1の合成1−4と同
様の方法で合成した。化合物(C):収量9.3g。
【0030】この化合物(C)1g及び帝人化成(株)
製ポリカーボネート、パンライト9gをクロロホルム3
6gに溶解させた溶液を用いてスピン・コーティング法
によりスライドガラス上に厚さ約1μmの薄膜を形成さ
せた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚のアルミニウ
ム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱した。この温度
において直流電圧11kVを1時間印加した後、電圧を
印加したまま室温まで冷却を行った。上記の様に電場配
向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側から、Nd:Y
AGレーザーの第二高調波による色素レーザーのポンピ
ングで発振する波長830nmのレーザーを照射し、発
生する第二高調波の強度を測定し、メーカー・フリンジ
を得た。このフリンジ・パターンから2次非線形感受率
dの値として40.5pm/Vを得た。
【0031】実施例4 (合成4−1)4−トリフルオロメチルベンジルトリフ
ェニルホスホニウムブロマイドの合成 4−トリフルオロメチルベンジルブロマイド(lanc
aster製試薬)23.9g(0.10mol)とベ
ンゼン150mlを仕込み、還流下でトリフェニルホス
フィン17.8g(0.10mol)をベンゼン50m
lに溶かし、これを滴下する。滴下終了後、更に2時間
反応させ、反応終了後、析出した生成物p−トリフルオ
ロベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイドを濾過
して得た。収量は46.2gであった。
【0032】(合成4−2)1−(4'−トリフルオロ
メチルフェニル)−2−(8''−エトキシユロリジル)
−エチレン(化合物D)の合成 合成4−1で合成した4−トリフルオロメチルベンジル
トリフェニルホスホニウムブロマイド12.0g(0.
05mol)、実施例1の合成1ー2で得られた8−エ
トキシ−9−ホルミルユロリジン12.3g(0.05
mol)を用い、実施例1の合成1−4と同様の方法で
合成した。化合物(D):収量9.7g。この化合物
(D)1g及び帝人化成(株)製ポリカーボネート、パ
ンライト9gをクロロホルム36gに溶解させた溶液を
用いてスピン・コーティング法によりスライドガラス上
に厚さ約1μmの薄膜を形成させた。この薄膜試料を厚
さ約4mmの2枚のアルミニウム板の間に鋏み、試料を
120℃に加熱した。この温度において直流電圧11k
Vを1時間印加した後、電圧を印加したまま室温まで冷
却を行った。上記の様に電場配向処理を施した薄膜試料
に対して薄膜側から、Nd:YAGレーザーの第二高調
波による色素レーザーのポンピングで発振する波長83
0nmのレーザーを照射し、発生する第二高調波の強度
を測定し、メーカー・フリンジを得た。このフリンジ・
パターンから2次非線形感受率dの値として40.0p
m/Vを得た。
【0033】実施例5 (合成5−1) 8−フェノキシユロリジンの合成 8−ヒドロキシユロリジン18.9g(0.10mo
l)、ヨードベンゼン22.4g(0.10mol)、
炭酸カリウム無水(0.10mol)と無水アセトン2
00mlとをナスフラスコに仕込み、一夜、加熱還流し
た。室温まで冷却した後クロロホルムで抽出した。クロ
ロホルム液を無水硫酸マクネシウムで乾燥し、溶媒を留
去し、8−フェノキシユロリジン 10.0gを得た。
【0034】(合成5−2) 8−フェノキシ−9−ホ
ルミルユロリジンの合成 DMF(N,N−ジメチルホルムアマイド)36.0g
(0.50mol)を氷浴で10℃以下に冷却する。オ
キシ塩化リン76.5g(0.50mol)を液温が1
0℃以下に保つように滴下する。(やや赤味を帯びた白
色粘ちょう物である。)氷浴を取り外し、8−フェノキ
シユロリジン26.5g(0.10mol)を適当量の
DMFに溶解した液を滴下する。このとき、反応液温度
は60℃を越えないようにする。滴下終了後、反応液温
度を50℃にして2時間反応させた。反応終了後、室温
まで冷却し氷水中で注ぎ込む。次いで、水酸化ナトリウ
ム水溶液で中和し、クロロホルムで抽出した。抽出液を
無水硫酸マグネシウムで乾燥し、適度に濃縮し、シリカ
ゲルカラム(展開溶媒:クロロホルム)で精製し、展開
溶媒を留去した。結果、8−フェノキシ−9−ホルムユ
ロリジン18.2gを得た。
【0035】(合成5−3)1−(4−ニトロフェニ
ル)−2−(8'−フェノキシユロリジル)−エチレン
(化合物E)の合成 4−ニトロベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイ
ド17.7g(0.05mol)、合成2−2で合成し
た8−フェノキシ−9−ホルミルユロリジン13.3g
(0.05mol)と塩化メチレン25mlを水浴で冷
却しながら、で激しく撹拌しながら、滴下漏斗より50
%水酸化ナトリウム水溶液25mlを約10分間で滴下
した。滴下終了後、水浴の温度を上げ約1.5時間激し
く撹拌する。次に分液漏斗に移し、塩化メチレン30m
lを加えてよく振り下層にある水溶液を除き、有機層を
水40ml、次いで亜硫酸水素ナトリウムの飽和水溶液
70mlで洗い、さらに中性になるまで水で繰り返し洗
う。有機層を無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥する。
濾過し溶媒を留去し、95%エタノールで再結晶する。
化合物(E):収量12.0g。
【0036】この化合物(E)1g及び帝人化成(株)
製ポリカーボネート、パンライト9gをクロロホルム3
6gに溶解させた溶液を用いてスピン・コーティング法
によりスライドガラス上に厚さ約1μmの薄膜を形成さ
せた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚のアルミニウ
ム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱した。この温度
において直流電圧11kVを1時間印加した後、電圧を
印加したまま室温まで冷却を行った。上記の様に電場配
向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側から、Nd:Y
AGレーザーの第二高調波による色素レーザーのポンピ
ングで発振する波長830nmのレーザーを照射し、発
生する第二高調波の強度を測定し、メーカー・フリンジ
を得た。このフリンジ・パターンから2次非線形感受率
dの値として49.3pm/Vを得た。
【0037】実施例6 (合成6−1) 1−ブチル−1,2,3,4−テトラ
ヒドロキノリンの合成 1,2,3,4−テトラヒドロキノリン(LANCAS
TER製試薬)13.3g(0.10mol)、水酸化
ナトリウム1.06g、水50mlとジブチル硫酸2
1.0g(0.10mol)を用いて、実施例1の合成
1−1の方法と同様に1−ブチル−1,2,3,4−テ
トラヒドロキノリンを合成した。収量9.20gであっ
た。
【0038】(合成6−2)1−ブチル−6−ホルミル
−1,2,3,4−テトラヒドロキノリンの合成 合成6ー1で得た1−ブチル−1,2,3,4−テトラ
ヒドロキノリン18.9g(0.1mol)を用い、実
施例1の合成1−2と同様の方法で合成した。収量は、
17.4gであった。
【0039】(合成6−3)6−(4'−ニトロフェニ
ルエチレニル)−1−ブチル−1,2,3,4−テトラ
ヒドロキノリン(化合物F)の合成 合成1−3で得られた4−ニトロベンジルトリフェニル
ホスホニウムブロマイド17.7g(0.05mo
l)、1−ブチル−6−ホルミル−1,2,3,4−テ
トラヒドロキノリン10.9g(0.05mol)を用
い、実施例1の合成1−4と同様の方法で合成した。化
合物(F):収量8.6gこの化合物(F)1g及び帝
人化成(株)製ポリカーボネート、パンライト9gをク
ロロホルム36gに溶解させた溶液を用いてスピン・コ
ーティング法によりスライドガラス上に厚さ約1μmの
薄膜を形成させた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚
のアルミニウム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱し
た。この温度において直流電圧11kVを1時間印加し
た後、電圧を印加したまま室温まで冷却を行った。上記
の様に電場配向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側か
ら、Nd:YAGレーザーの第二高調波による色素レー
ザーのポンピングで発振する波長830nmのレーザー
を照射し、発生する第二高調波の強度を測定し、メーカ
ー・フリンジを得た。このフリンジ・パターンから2次
非線形感受率dの値として41.2pm/Vを得た。
【0040】実施例7 6−(4'−ニトロ−2'−シアノ−フェニルエチレニ
ル)−1−ブチル−1,2,3,4−テトラヒドロキノ
リン(化合物G)の合成 実施例2の合成2−1で得られた4−ニトロ−2−シア
ノベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド25.
1g(0.05mol)と実施例5の合成5−2で得ら
れた1−ブチル−6−ホルミル−1,2,3,4−テト
ラヒドロキノリン10.9g(0.05mol)を用
い、実施例1の合成1−4と同様の方法で合成した。化
合物(G):収量11.8g。
【0041】この化合物(G)1g及び帝人化成(株)
製ポリカーボネート、パンライト9gをクロロホルム3
6gに溶解させた溶液を用いてスピン・コーティング法
によりスライドガラス上に厚さ約1μmの薄膜を形成さ
せた。この薄膜試料を厚さ約4mmの2枚のアルミニウ
ム板の間に鋏み、試料を120℃に加熱した。この温度
において直流電圧11kVを1時間印加した後、電圧を
印加したまま室温まで冷却を行った。上記の様に電場配
向処理を施した薄膜試料に対して薄膜側から、Nd:Y
AGレーザーの第二高調波による色素レーザーのポンピ
ングで発振する波長830nmのレーザーを照射し、発
生する第二高調波の強度を測定し、メーカー・フリンジ
を得た。このフリンジ・パターンから2次非線形感受率
dの値として45.2pm/Vを得た。
【0042】実施例7〜9 化合物H〜Jを実施例6、7と同様に合成し、薄膜及び
測定も同様に行った。 比較例1 4−ジメチルアミノ−4'−ニトロスチルベン((DA
NS)KODAK製試薬)をエタノールで再結晶したも
のを1g及び帝人化成(株)製ポリカーボネート、パン
ライト9gをクロロホルム36gに溶解させた溶液を用
いてスピン・コーティング法によりスライドガラス上に
厚さ約1μmの薄膜を形成させた。この薄膜試料を厚さ
約4mmの2枚のアルミニウム板の間に鋏み、試料を1
20℃に加熱した。この温度において直流電圧11kV
を1時間印加した後、電圧を印加したまま室温まで冷却
を行った。上記の様に電場配向処理を施した薄膜試料に
対して薄膜側から、Nd:YAGレーザーの第二高調波
による色素レーザーのポンピングで発振する波長830
nmのレーザーを照射し、発生する第二高調波の強度を
測定し、メーカー・フリンジを得た。このフリンジ・パ
ターンから2次非線形感受率dの値として35.4pm
/Vを得た。測定結果を表2に示す。
【0043】
【表2】
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、有機非線形光学材料及
び各種の高分子材料より成る複合形態において、実用上
十分な非線形感受率及び単分子分散製を有する有機非線
形光学材料が提供される。本発明によれば、容易に膜形
成、膜厚制御及び非線形性能制御の可能な有機非線形光
学材料が提供される。更に本発明によれば、光エレクト
ロニクス分野における種々の光機能素子として応用可能
な有機非線形光学材料が提供される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式[1]で表される有機非線形光学
    材料用スチルベン誘導体。 【化1】 [式中、Z1、Z2の何れか一方は窒素原子を含む無置換
    あるいは置換されていてもよい環式炭化水素結合、R1
    およびR2は、それぞれ独立に、電子供与性基または水
    素原子、A1〜A5の少なくとも1個は電子吸引性基をそ
    れぞれ表す。]
  2. 【請求項2】 電子供与性基が、アルコキシ基、アリー
    ルオキシ基から選ばれる置換基である請求項1記載の有
    機非線形光学材料用スチルベン誘導体。
  3. 【請求項3】 電子吸引性基が、ハロゲン原子、水酸
    基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、アシル基、エ
    ステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、フル
    オロアルキル基から選ばれる置換基である請求項1また
    は2記載の有機非線形光学材料用スチルベン誘導体。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3記載のスチルベン誘導
    体を透明樹脂媒体中に保持した有機非線形光学材料。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の材料からなる波長変換素
    子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104674458A (zh) * 2015-02-12 2015-06-03 北京师范大学 一种具有紫外刺激荧光变色响应的柔性薄膜材料及其制备方法
JP5945905B2 (ja) * 2009-08-24 2016-07-05 国立研究開発法人情報通信研究機構 2次非線形光学化合物及びそれを含む非線形光学素子

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