WO1990013055A1 - Hemicyaninhauptkettenpolymere - Google Patents
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- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/0622—Polycondensates containing six-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
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- C08G73/0638—Polycondensates containing six-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with at least three nitrogen atoms in the ring
Definitions
- the invention relates to hemicyanine main chain polymers containing structural units of the formula I.
- W, X, y and 2 are each independently CR 2 or
- Frequency doubling (second harmonic generation, SHG) is the generation of light that is half the wavelength of the incident light.
- the change in the refractive index of a material with an applied one is an electro-optical effect (Pockels effect) designated electric field; Methods of sum and difference frequency mixing as well as frequency division allow the continuous tuning of laser light.
- Electro-optical switches, couplers and modulators are components for optical communications, frequency doublers and parametric amplifiers for laser technology. These areas of information processing and integrated optics represent areas of application for materials with non-linear optical properties of the 2nd order.
- the object of the invention was to find new and stable polymers with nonlinear optical properties which meet the requirements for use as optical media. This object is achieved by the provision of the polymers according to the invention.
- the invention thus relates to hemicyanine main chain polymers which contain structural units of the formula I in their main chain.
- the invention further relates to a process for the preparation of the polymers according to the invention by using monomers of the formula II,
- the invention further relates to the use of polymers with structural units of the formula I as nonlinear optical media.
- the invention relates to nonlinear optical arrangements which contain polymers with structural units of the formula I 'and optical components which contain the arrangements according to the invention.
- W, X, Y and Z each independently represent CH, C-alkyl (C 1 -C 6 ) or C-halogen.
- C 1 -C 6 therefore means methyl, ethyl, propyl, Butyl,
- Pentyl, hexyl, 2-methylethyl, 2-methylpropyl, 2-methylbutyl, 2-ethylpropyl or 2-ethylbutyl, halogen means fluorine, chlorine, bromine or iodine. Chlorine and chromium are particularly preferred, and also fluorine.
- One or two of the radicals W, X, Y or Z also denote N, preferably X and / or Z.
- the nitrogen-containing six-membered ring preferably means an unsubstituted or substituted pyridine, pyrimidine or 1,3,5-triazine ring, particularly preferably one substituted or unsubstituted pyridine ring.
- N N- means.
- Q each independently of one another preferably denotes unsubstituted or by an alkyl radical, with 1 to
- Halogen especially fluorine or chlorine, substituted
- 1,4-phenylene in which a CH group can also be replaced by N.
- Q particularly preferably denotes 1,4-phenylene which is unsubstituted or substituted in the indicated preferred manner.
- Q furthermore preferably denotes pyridine-2,5-diyl.
- Compounds in which A-Q represents a styryl radical are very particularly preferred.
- n is preferably 1, 2 or 3
- polymers can thus be branched and unbranched. Branched polymers then contain that
- R is preferably an alkylene, oxaalkylene or alkenylene radical having 1 to 12 carbon atoms.
- R 1 is an alkylene radical, this can be straight-chain or branched. It is preferably straight-chain and preferably means ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, heptylene, furthermore methylene, octylene, nonylene, decylene, undecylene or dodecylene.
- 2- or but-3-enylene pent-1-, 2-, 3- or pent-4-enylene, hex-1-, 2-, 3-, 4- or hex-5-enylene, hept-1- , 2-, 3-, 4-, 5- or hept-6-enylene, oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- or oct-7-enylene, non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or non-8-enylene, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or Dec-9-enylene.
- R 2 is preferably H or, in each case independently of one another, an alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms, in particular H, methyl, ethyl, propyl, butyl and 2-methylethyl.
- R 3 is preferably an alkyl, alkenyl or
- Halogen atom such as fluorine, chlorine or bromine is linked to the terminal C atoms of the radical R 3 .
- R 3 is an alkyl radical, this can be straight-chain or branched. It is preferably straight-chain, has 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and accordingly preferably means ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, furthermore methyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl or dodecyl.
- V ⁇ means a compatible anion such as a halide, methoxysulfonate or p-toluenesulfonate.
- main chain polymers according to the invention which contain structural units of the formula I are preferably used as nonlinear optical media in which W, X, Y, ⁇ , A, Q, n, B, R 1 , R 2 , R 3 and V ⁇ have the meanings given above.
- Particularly preferred polymers are those in which the structural units of the formula I correspond to the following partial forms 1 to 20 (unbranched) and 21 to 32 (branched).
- Pyr means a 1,4-pyridinium, Pym a 1,4-pyrimidinium (X or Z equal to N) and Tri a 1,4-triazinium residue (X and Z equal to N), these being Residues are unsubstituted or preferably substituted in one of the preferred ways indicated.
- Tri-AQNR 1 - 11
- Tri-AQAQOR 1 - 18
- the very particularly preferred polymers and copolymers of the formula I are at least partially branched and preferably contain at least one structural unit selected from partial formulas 21 to 32. These polymers can preferably be used in non-linear optics because they are amorphous. Light-scattering effects, such as occur with crystalline or semi-crystalline polymers, adversely affect the usability of the materials in nonlinear optics. These effects therefore do not occur or only occur to an insignificant extent in the preferred polymers according to the invention.
- the degree of branching is statistical when using conventional polymerization techniques and can be varied by the percentage of monomers not capable of branching.
- a homopolymer produced by polymerization contains, for example, a compound of the formula Ila a mixture of the two structural units Ia and Ib
- the degree of branching, based on the copolymer, can thus be varied by adding comonomers of the formula II to this compound which are not capable of branching.
- the monomer ratio (branched: unbranched) is preferably 0: 100 to 20:80, in the preparation of the sparingly soluble to insoluble polymers which are strongly or completely branched, preferably 100: 0 to 20:80, in particular 100: 0 to 50:50.
- the degree of polymerization of the polymers according to the invention is preferably 8-1000, particularly preferably 10-300.
- the monomers of the formula II can be prepared by standard organic chemistry processes.
- reaction conditions can be found in the standard works of preparative organic chemistry, e.g.
- C (R 2 ) C (R 2 ) means can be produced, for example, by alkyl compounds with a corresponding
- Aldehyde or ketone can be condensed in a conventional manner.
- the condensation is advantageously under
- a dehydrating agent such as acetic anhydride
- a base such as ammonia, ethylamine, piperidine, pyridine or a salt such as ammonium acetate or piperidinium acetate.
- an inert solvent such as e.g. Hydrocarbons such as hexane, cyclohexane, benzene, toluene or xylene.
- the reaction temperature is usually between 0 ° and +250 ° C, preferably between + 20 ° and +150 ° C. At these temperatures, the reactions are usually complete after 15 minutes to 48 hours.
- Stilbene derivatives and azastilbene derivatives (a phenyl radical in the stilbene skeleton replaced by a pyridin-4-yl radical) can be prepared, for example, by a Wittig reaction or also by a Wittig-Horner reaction from corresponding aromatic aldehydes and corresponding arylmethylphosphonium salts or phosphonates.
- the alkyl six-ring aza compounds and aldehydes or ketones used as the starting material are known or can be obtained in analogy to the known by customary methods.
- a (hetero) aryl halide is reacted with an olefin in the presence of a tertiary amine and a palladium catalyst (see R.F. Heck, Acc.
- Suitable (hetero) aryl halides are, for example, chlorides, bromides and iodides, in particular bromides.
- the tertiary amines required for the coupling reaction to succeed e.g. Triethylamine, are also suitable as solvents.
- Examples of palladium catalysts are its salts, in particular Pd (II) acetate, with organic phosphorus (III) compounds such as e.g. Triarylphosphanen suitable.
- the (hetero) aryl halides and olefins used as starting materials are commercially available in many cases or can be prepared by processes known from the literature, for example by halogenation of corresponding parent compounds or by elimination reactions on corresponding alcohols or halides.
- a catalyst such as a palladium (O) complex
- inert solvents such as hydrocarbons at high temperatures, for example in boiling xylene, under a protective gas.
- the polymer materials are produced, for example, by heating monomers of the formula II in bulk or in solution.
- the polymer material can be used without further modification to utilize the cubic nonlinearities (X (3) ).
- the nonlinear optical arrangements according to the invention can be manufactured in various ways. To the
- they can be produced by first preparing a polymer according to the invention in an inert solvent, applying it to a substrate surface, for example glass, by spin coating, brushing, printing or dipping, and then aligning it dipolar.
- the alignment is more conveniently carried out at a temperature which is close to the glass transition temperature of the polymer, preferably by means of an electric field.
- the temperature can be both above and below the glass transition temperature.
- the monomers can also be polymerized in bulk, ie without solvent, for example on the substrate surface. If the polymerization is carried out in bulk on the substrate surface, either after the polymerization, as mentioned, can either be dipolar-oriented or the polymerization already takes place with an applied electric field, whereby a dipolar orientation already occurs.
- Nonlinear optical arrangements according to the invention can also be produced by successively applying monolayers of monomers using the Langmuir-Blodgett technique with subsequent polymerization.
- the polymers according to the invention are suitable, for example, for use in optical components. They can thus be used on the one hand in bulk materials and on the other hand in waveguide structures using the electro-optic effect or for frequency doubling and frequency mixing.
- the polymer materials may themselves act as waveguides. They are therefore suitable, for example, in components in the field of integrated optics, sensor and communications technology, for frequency doubling of laser light, for the production of directional couplers, switching elements, modulators, parametric amplifiers, waveguide structures, light valves and other optical components known to those skilled in the art.
- Optical components are described for example in EP 0218938.
- ITO Indium tin oxide
- Example 2 Analogous to Example 2, but the glass plate is pretreated as follows: immersion in a 5% solution of chloropropyltrimethoxysilane in methanol, then heating to 120 ° C. for 30 minutes.
- An electrical field of 10 V / ⁇ m is applied to a melt of 4- (2- (4- (6-chlorohexyloxy) phenyl) ethenyl) pyridine, which is located between two glass plates coated with indium tin oxide .
- the mixture is heated to 200 ° C. for 2 h and cooled to room temperature with an E field applied.
- a polymer is obtained which, when irradiated with light from an Nd: YAG laser, partially doubles the frequency of this light.
- N-Hexyl-N- (3-hydroxypropyl) -4-bromoaniline A solution of 35.9 g (140 mmol) of N-hexyl-4-bromoaniline and 26.0 g (140 mmol) of 4-iodopropanol in 50 ml of NMP are mixed with 11.8 g (140 mmol) of sodium hydrogen carbonate and heated to 100 ° C. for 5 h. The reaction mixture is poured onto ice and washed with tert-butyl extracted methyl ether. The organic phase is dried over sodium sulfate, evaporated and the residue is chromatographed on a silica gel column using dichloromethane / methanol 95: 5 as the eluent.
- the solution is filtered (filter with a pore diameter of 2 ⁇ ) to remove dust particles.
- a glass plate (4 cm x 4 cm, thickness: 1.1 mm) coated with ITO (indium tin oxide) is ultrasonically cleaned in neutral soap solution (Extran, Merck) for 10 minutes, then rinsed in double-distilled water and rinsed with isopropanol.
- the polymer solution is spun onto this glass plate
- the film thickness is approximately 1.3 ⁇ m.
- a semitransparent gold electrode is deposited on this film.
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Abstract
Hemicyaninhauptkettenpolymere, enthaltend Struktureinheiten der Formel (I), worin W, X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander C-R2 oder C-Halogen, einer oder zwei der Reste W, X, Y oder Z auch N, A eine Einfachbindung, -N=N-, -C=N-, -N=C-, -C(R2)=C(R2)- oder -C=C-, Q unsubstituiertes oder jeweils unabhängig voneinander durch C¿1?- bis C6-Alkyl oder Halogen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, n 0, 1, 2 oder 3, B (a), (b), -O- oder -S-, R?1 C¿1- bis C18-Alkylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2) ersetzt sein können, R2 H oder C¿1?- bis C6-Alkyl, R?3 C¿1- bis C18-Alkyl, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch CH-Halogen, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2)- ersetzt sein können und VΥ ein kompatibles Anion bedeutet, eignen sich als nichtlinear optische Medien in hervorragender Weise zur Verwendung in optischen Bauelementen.
Description
Hemicyaninhauptkettenpolymere
Die Erfindung betrifft Hemicyaninhauptkettenpolymere enthaltend Struktureinheiten der Formel I
worin W, X, y und 2 jeweils unabhängig voneinander C-R2 oder
C-Halogen,
einer öder zwei der Reste W, X, Y oder Z auch N,
A eine Einfachbindung, -N=N-, -C(R2)=C(R2)-,
-C=N-, -N=C- oder -C≡C-, Q unsubstituiertes oder jeweils unabhängig voneinander durch C1 - bis C6-Alkyl oder Halogen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, n 0, 1, 2 oder 3
B
R1 C1- bis C18-Alkylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2) ersetzt sein können, R2 H oder C1- bis C6-Alkyl R3 C1- bis C18- kyl, worin auch eine oder
zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch
CH-Halogen, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2)- ersetzt sein können und VΘ ein kompatibles Anion bedeutet, mit der Maßgabe, daß im Falle (A-Q)n gleich
R3
C(R 2)=CH- und B gleich -N- das Polymer mindestens
ein weiteres Strukturelement der Formel I mit B
R1
gleich -N- enthält, ein Verfahren zur Herstellung dieser Polymere sowie deren Verwendung als nichtlinear optische Medien.
Materialien, die nichtlinear optisches Verhalten zeigen, sind durch eine feldstärkeabhängige dielektrische Suszeptibilität gekennzeichnet. Diese Nichtlinearität der dielektrischen Suszeptibilität hat eine Reihe von Effekten zur Folge, die von großem anwendungstechnischen Interesse sind.
Die Frequenzverdopplung (second harmonic generation, SHG) ist die Erzeugung von Licht, das verglichen mit dem ein- gestrahlten Licht die halbe Wellenlänge aufweist. Als elektrooptischer Effekt (Pockels-Effekt) wird die Änderung des Brechungsindex eines Materials mit einem angelegten
elektrischen Feld bezeichnet; Methoden der Summen- und Differenzfreguenzmischung sowie der Freguenzteilung gestatten die kontinuierliche Abstimmung von Laserlicht.
Eine Vielzahl technischer Anwendungen resultiert aus den voranstehend angeführten Effekten. Elektrooptische Schalter, Koppler und Modulatoren sind Bauelemente für die optische Nachrichtentechnik, Frequenzverdoppler und parametrische Verstärker Elemente für die Lasertechnik. Diese Bereiche der Informationsverarbeitung und integrierten Optik stellen Einsatzgebiete für Materialien mit nichtlinear optischen Eigenschaften 2. Ordnung dar.
Materialien mit elektrischen Suszeptibilitäten 3. Ordnung eignen sich zur Herstellung rein-optischer Schalter und damit zum Einsatz in rein-optischen Computern. Polymere, die mit gelösten oder kovalent gebundenen NLO-
Chromophoren versehen sind, erhalten in der Regel erst durch das Anlegen eines elektrischen Feldes im fluiden
Zustand, wobei die NLO-Chromophore dipolar orientiert werden, eine nichtlineare Suszeptibilität 2 . Ordnung (X( 2)). Die dipolare Orientierung wird durch Abkühlen unter die Glastemperatur dauerhaft eingefroren. X( 2 ) ist infolgedessen in erster Näherung proportional zur Konzentration der NLO-Chromophore, zur E-Feld-Stärke, zur Hyperpolarisierbarkeit ß und zum Dipolmoment μ. Daher sind Verbindungen mit großen Dipolmomenten und gleichzeitig hohen ß-Werten von bedeutendem Interesse. So sind bereits Merocyanine (z.B. I.R. Girling et al. in Optics Comm. 55, 289 (1985)), Hemicyanine (z.B. D.J. Williams in Angew. Chem. 96, 637 (1984)), thermotrope Flüssigkristallpolymere mit Hemicyaninen (JP 62-238538), Hemicyanine mit Betainstruktur (G.H. Cross et al. in
J. Opt. Soc. Am. B (Vol. 4, No. 6, June 1987)) oder Chinodimethansysteme (z.B. US 4 659 177) als nichtlinear optische Materialien untersucht worden.
Die Materialien zeigen einerseits teilweise noch unbefriedigende nichtlinear optische Eigenschaften, andererseits werden sie den an eine wirtschaftliche Verwendung als nichtlinear optische Medien gestellten Anforderungen nur unzureichend gerecht.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue und stabile Polymere mit nichtlinear optischen Eigenschaften aufzufinden, die den Anforderungen an eine Verwendung als optische Medien gerecht werden. Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Polymere gelöst.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß sich Polymere, die in ihrer Hauptkette Struktureinheiten der Formel I enthalten, in vorzüglicher Weise als nichtlinear optische Medien eignen.
Gegenstand der Erfindung sind somit Hemicyaninhauptkettenpolymere, die in ihrer Hauptkette Struktureinheiten der Formel I enthalten.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere, indem man Monomere der Formel II,
II
worin
die restlichen Definitionen der Formel I gelten, polymerisiert.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung von Polymeren mit Struktureinheiten der Formel I als nichtlinear optische Medien.
Gegenstand der Erfindung sind schließlich nichtlinear optische Anordnungen, die Polymere mit Struktureinheiten der Formel I' enthalten und optische Bauelemente, die die erfindungsgemäßen Anordnungen enthalten.
Ähnliche Hauptkettenpolymere sind aus der DE 2852919 bekannt. Diese Erfindung betrifft polymere Verbindungen, unter anderem Polymere mit Hemicyaninstruktureinheiten, die jedoch insgesamt als Papierfarbstoffe verwendet werden.
Sofern nicht ausdrücklich etwas Anderes erwähnt ist, gelten die folgenden Definitionen und bevorzugten Bedeu- tungen für beide Formeln I und II.
In den Formeln I und II bedeuten W, X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander CH, C-Alkyl (C1-C6) oder C-Halo- gen. C1-C6, bedeutet demnach Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl,
Pentyl, Hexyl, 2-Methylethyl, 2-Methylpropyl, 2-Methyl- butyl, 2-Ethylpropyl oder 2-Ethylbutyl, Halogen bedeutet Fluor, Chlor, Brom oder Iod. Insbesondere bevorzugt sind Chlor und JBrom, ferner auch Fluor. Einer oder zwei der Reste W, X, Y oder Z bedeuten auch N, vorzugsweise X und/oder Z. Der stickstoffhaltige Sechsring bedeutet dementsprechend vorzugsweise einen unsubstituierten oder substituierten Pyridin-, Pyrimidin- oder 1, 3 , 5-Triazinring, insbesondere bevorzugt einen substituierten oder unsubstituierten Pyridinring.
A bedeutet jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise eine Einfachbindung oder -C(R 2)=C(R2)-. Weiterhin bevorzugt sind aber auch Verbindungen, worin A -C≡C- oder
-N=N- bedeutet. Q bedeutet jeweils unabhängig voneinander vorzugsweise unsubstituiertes oder durch einen Alkylrest, mit 1 bis
6 C-Atomen wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, 2-Methylethyl, 2-Methylpropyl, 2-Methyl- butyl, 2-Ethylpropyl oder 2-Ethylbutyl und/oder durch
Halogen, insbesondere Fluor oder Chlor, substituiertes
1,4-Phenylen, worin auch eine CH-Gruppe durch N ersetzt sein kann. Insbesondere bevorzugt bedeutet Q unsubstituiertes oder in angegebener bevorzugter Weise substituiertes 1,4-Phenylen. Ferner bevorzugt bedeutet Q Pyri- din-2,5-diyl. Ganz besonders bevorzugt sind Verbindungen, in denen A-Q einen Styrylrest bedeutet. n bedeutet vorzugsweise 1, 2 oder 3
oder -O-. Somit können die Polymere verzweigt und unverzweigt sein. Verzweigte Polymere enthalten dann das
Strukture1ement
so enthalten sie vorzugsweise als Strukturelement B
und gegebenenfalls -
Von den unverzweigten Polymeren sind insbesondere diejenigen bevorzugt, die als Element B
oder -O- enthalten. Besonders bevorzugt sind auch verzweigte und unverzweigte Copolymere, die aus verschiedenen Monomeren der Formel II hergestellt werden. Von den Copolymeren sind insbesondere diejenigen bevorzugt, die aus monomeren Aminen oder aus monomeren Ethern hergestellt werden.
R bedeutet vorzugsweise einen Alkylen-, Oxaalkylen- oder Alkenylenrest mit 1 bis 12 C-Atomen.
Falls R1 einen Alkylenrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und bedeutet bevorzugt Ethylen, Propylen, Butylen, Pentylen, Hexylen, Heptylen, ferner Methylen, Octylen, Nonylen, Decylen, Undecylen oder Dodecylen.
Oxaalkylen bedeutet vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapro- pylen (= Methoxymethylen), 2- (= Ethoxymethylen) oder
3-Oxabutylen (= 2-Methoxyethylen) , 2-, 3- oder 4-Oxypen- tylen, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexylen, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptylen, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctylen, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonylen, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-0xadecylen.
Falls R1 einen Alkylenrest bedeutet, in dem eine CH2- Gruppe durch -CH=CH- ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Vinylen, Prop-1-, oder Prop-2-enylen, But-1-,
2- oder But-3-enylen, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enylen, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enylen, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enylen, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enylen, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enylen, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enylen.
R2 bedeutet vorzugsweise H oder jeweils unabhängig voneinander einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl und 2-Methylethyl. R 3 bedeutet vorzugsweise einen Alkyl-, Alkenyl- oder
Oxaalkylrests mit 1 bis 12 C-Atomen, sowie einen Halogen- alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, worin vorzugsweise ein
Halogenatom wie Fluor, Chlor oder Brom mit den terminalen C-Atomen des Restes R3 verknüpft ist. Falls R3 einen Alkylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig, hat 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und bedeutet demnach bevorzugt Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl. Oxaalkyl bedeutet vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxymetliyl), 2- (= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl. Falls R 3 einen Alkylrest bedeutet, m dem eine CH2-Gruppe durch -CH=CH- Ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Vinyl, Prop-1- oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl,
Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl, Oct-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enyl.
Vθ bedeutet ein kompatibles Anion wie zum Beispiel ein Halogenid, Methoxysulfonat oder p-Toluolsulfonat. Insbesondere bevorzugt sind Clθ, CH3OSO3 θ, CH3 -SO3 θ, Brθ, ferner Iθ.
Dementsprechend werden insbesondere diejenigen erfindungsgemäßen Hauptkettenpolymere, die Struktureinheiten der Formel I enthalten, bevorzugt als nichtlinear optische Medien verwendet, in denen W, X, Y, Σ, A, Q, n, B, R1, R2, R3 und Vθ die vorstehend genannten Bedeutungen besitzen.
Besonders bevorzugte Polymere sind diejenigen, bei denen die Struktureinheiten der Formel I den folgenden Teilformein 1 bis 20 (unverzweigt) und 21 bis 32 (verzweigt) entsprechen. Hier und im folgenden bedeutet der Einfachheit halber Pyr einen 1,4-Pyridinium-, Pym einen 1,4-Pyrimidinium- (X oder Z gleich N) und Tri einen 1,4-Triaziniumrest (X und Z gleich N), wobei diese Reste unsubstituiert oder vorzugsweise in einer der angegebenen bevorzugten Weise substituiert sind.
R3
-Pyr-N-R1- 1
-Pyr-O-R1- 2
R3
-Pym-O-R1- 4
R3
-Tri-N-R1- 5
-Tri-O-R1-
R3
-Pyr-A-Q-N-R1- 7 -Pyr-A-Q-O-R1- 8
R3
-Pym-A-Q-N-R1- 9 -Pym-A-Q-O-R1- 10
R3
-Tri-A-Q-N-R1- 11
-Tri-A-Q-O-R1- 12
R3
-Pyr-A-2-A-Q-N-R1- 13
-Pyr-A-Q-A-Q-O-R1- 14
R3
-Pym-A-Q-A-Q-N-R1- 15 -Pym-A-Q-A-Q-O-R1- 16
R3
-Tn-A-Q-A-Q-N-R1- 17 -Tri-A-Q-A-Q-O-R1- 18
R3
-Pyr-A-Q-A-Q-A-Q-N-R1- 19
R3
-Pym-A-Q-A-Q-A-Q-N-R1- 20
-Pyr-N-(-R1-)2 21 -Pym-N-(-R1-)2 22
-Tri-N-(-R1-)2 23
-Pyr-A-Q-N-(-R1-)2 24
-Pym-A-Q-N-(-R1-)2 25
-Tri-A-Q-N-(-R1-)2 26
-Pyr-A-Q-A-Q-N-(-R1-)2 27
-Pym-A-Q-A-Q-N-(-R1-)2 28
-Tri-A-Q-A-Q-N-(-R1-)2 29
-Pyr-A-Q-A-Q-A-Q-N-(-R1-) - 30
-Pym-A-Q-A-Q-A-Q-N-(-R1-)2 31
-Tri-A-Q-A-Q-A-Q-N-(-R1-)2 32 Von den unverzweigten Struktureinheiten sind insbesondere diejenigen der Teilformeln 1, 5, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15, 17 und 19 bevorzugt.
Insbesondere bevorzugt sind einerseits vollständig unverzweigte oder nur zu einem geringen Teil verzweigte, andererseits überwiegend verzweigte bis vollständig verzweigte erfindungsgemäße Polymere.
Die ganz besonders bevorzugten Polymere und Copolymere der Formel I sind mindestens teilweise verzweigt und enthalten vorzugsweise mindestens eine Struktureinheit ausgewählt aus den Teilformeln 21 bis 32. Diese Polymere lassen sich in bevorzugter Weise in der nichtlinearen Optik verwenden, da sie amorph sind. Lichtstreuende Effekte, wie sie bei kristallinen oder teilkristallinen Polymeren auftreten, beeinflussen die Verwendbarkeit der Materialien in der nichtlinearen Optik in nachteiliger Weise. Diese Effekte treten somit bei den bevorzugten erfindungsgemäßen Polymeren nicht oder nur in unerheblichem Maße auf.
Der Verzweigungsgrad ist bei Anwendung herkömmlicher Polymerisationstechniken statistisch und läßt sich durch den prozentualen Anteil an zur Verzweigung nicht befähigter Monomere variieren.
Somit enthält ein Homopolymer, hergestellt durch Polymerisation beispielsweise einer Verbindung der Formel Ila
ein Gemisch aus den beiden Struktureinheiten Ia und Ib
Durch Zugabe von Comonomeren der Formel II zu dieser Verbindung, die nicht zur Verzweigung befähigt sind, läßt sich somit der Verzweigungsgrad, bezogen auf das Copolymer, variieren.
Bei der Herstellung der gut löslichen, unverzweigten oder geringfügig verzweigten Polymere beträgt das Monomeren- verhältnis (verzweigt: unverzweigt) vorzugsweise 0:100 bis 20:80, bei der Herstellung der schwerlöslichen bis unlöslichen Polymere, die stark oder vollständig verzweigt sind, vorzugsweise 100:0 bis 20:80, insbesondere 100:0 bis 50:50.
Der Polymerisationsgrad der erfindungsgemäßen Polymere beträgt vorzugsweise 8-1000, besonders bevorzugt 10-300.
Die Monomere der Formel II können nach Standardverfahren der Organischen Chemie hergestellt werden.
Die Reaktionsbedingungen können den Standardwerken der Präparativen Organischen Chemie entnommen werden, z.B.
HOUBEN-WEYL, Methoden der Organischen Chemie, Georg
Thieme Verlag, Stuttgart, ORGANIC SYNTHESES, J. Wiley, New York - London -Sydney, oder HETEROCYCLIC COMPOUNDS, Bd. 14, J. Wiley, New York - London -Sydney.
Verbindungen der allgemeinen Formel II, in denen A
C(R2)=C(R2) bedeutet, können beispielsweise hergestellt werden, indem AlkylVerbindungen mit einem entsprechenden
Aldehyd oder Keton in an sich üblicher Weise kondensiert werden. Die Kondensation wird vorteilhafterweise unter
Zusatz eines wasserentziehenden Mittels wie beispiels- weise Acetanhydrid, einer Base wie Ammoniak, Ethylamin, Piperidin, Pyridin oder eines Salzes wie Ammoniumacetat oder Piperidiniumacetat durchgeführt. Als zweckmäßig erweist sich auch der Zusatz eines inerten Lösungsmittels wie z.B. Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol oder Xylol. Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich zwischen 0° und +250 °C, vorzugsweise zwischen +20° und +150 °C. Bei diesen Temperaturen sind die Reaktionen in der Regel nach 15 Minuten bis 48 Stunden beendet.
Stilbenderivate und Azastilbenderivate (ein Phenylrest im Stilbengerüst durch einen Pyridin-4-ylrest ersetzt) können z.B. durch Wittig-Reaktion oder auch durch Wittig-Horner- Reaktion aus entsprechenden aromatischen Aldehyden und entsprechenden Arylmethylphosphoniumsalzen oder -phospho- naten hergestellt werden.
C=N- oder N=N-Doppelbindungen sind durch analog ausgeführte Kondensationsreaktionen aus Aldehyden und primären Aminen, bzw. Nitrosoverbindungen und primären Aminen in für den Fachmann bekannter Weise erhältlich. Die als Ausgangsmaterial verwendeten Alkylsechsringazaverbindungen und Aldehyde bzw. Ketone sind bekannt oder können in Analogie zu den bekannten nach gebräuchlichen Methoden erhalten werden.
In einem weiteren Verfahren zur Herstellung der Verbindüngen der Formel II setzt man ein (Hetero)arylhalogenid mit einem Olefin um in Gegenwart eines tertiären Amins und eines Palladiumkatalysators (vgl. R.F. Heck, Acc.
Chem. Res. 12 (1979) 146). Geeignete (Hetero)arylhalogenide sind beispielsweise Chloride, Bromide und Iodide, insbesondere Bromide. Die für das Gelingen der Kupplungsreaktion erforderlichen tertiären Amine, wie z.B. Triethylamin, eignen sich auch als Lösungsmittel. Als Palladiumkatalysatoren sind beispielsweise dessen Salze, insbesondere Pd(II)-acetat, mit organischen Phosphor(III)- Verbindungen wie z.B. Triarylphosphanen geeignet. Man kann dabei in Gegenwart oder Abwesenheit eines inerten Lösungsmittels bei Temperaturen zwischen etwa 0° und +150°, vorzugsweise zwischen etwa +20° und +100°, arbeiten; als Lösungsmittel kommen z.B. Nitrile wie Acetonitril oder Kohlenwasserstoffe wie Benzol oder Toluol in Betracht.
Die als Ausgangsstoffe eingesetzten (Hetero)arylhalogenide und Olefine sind vielfach im Handel erhältlich oder können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Halogenierung entsprechender Stamm- Verbindungen bzw. durch Eliminierungsreaktionen an entsprechenden Alkoholen oder Halogeniden.
Weiterhin können zur Kopplung von (Hetero)aromaten (Hetero)arylhalogenide mit (Hetero)arylzinnverbindungen und (Hetero)arylboronsäuren umgesetzt werden. Bevorzugt werden diese Reaktionen unter Zusatz eines Katalysators wie z.B. eines Palladium(O)-Komplexes in inerten Lösungsmitteln wie Kohlenwasserstoffen bei hohen Temperaturen, z.B. in siedendem Xylol, unter Schutzgas durchgeführt.
Die Herstellung der Polymermaterialien erfolgt beispielsweise durch Erhitzen von Monomeren der Formel II in Substanz oder in Lösung. Für die Ausnutzung der kubischen Nichtlinearitäten (X(3)) kann das Polymermaterial ohne weitere Modifizierung eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen nichtlinear optischen Anordnungen können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Zum
Beispiel kann man sie herstellen, indem man zunächst in einem inerten Lösungsmittel ein erfindungsgemäßes Polymer herstellt, dieses durch spin coating, Bestreichen, Bedrucken oder Tauchen, auf eine Substratoberfläche, beispielsweise Glas, aufbringt und anschließend dipolar ausrichtet. Die Ausrichtung wird zweckmäßiger bei einer Temperatur, die in der Nähe der Glasübergangstemperatur des Polymers liegt, vorzugsweise mittels eines elektrischen Feldes, durchgeführt. Die Temperatur kann dabei sowohl oberhalb als auch unterhalb der Glasübergangstemperatur liegen.
Weiterhin können die Monomere auch in Substanz, d.h. ohne Lösungsmittel, beispielsweise auf der Substratoberfläche polymerisiert werden. Erfolgt die Polymerisation in Substanz auf der Substratoberfläche, so kann wahlweise entweder nach der Polymerisation, wie erwähnt, dipolar orientiert werden oder die Polymerisation wird bereits
bei angelegtem elektrischen Feld, durchgeführt, wobei schon eine dipolare Orientierung eintritt.
Man kann aber auch die Polymerisation auf der Substratoberfläche so gestalten, daß man die Monomere aus der
Gasphase auf die Oberfläche aufbringt, indem man die
Versuchsbedingungen so wählt, daß die Monomere dabei gleichzeitig polymerisieren. Diese Methode ist generell bei Monomeren der Formel II von Vorteil, da sie mit der Oberfläche Wechselwirkungen aufgrund amphiphiler Eigenschaften eingehen. Der Pyridinstickstoff tritt dabei überwiegend mit der Oberfläche selektiv in Wechselwirkung, wobei eine insgesamt gleichsinnig orientierte erste Monomerschicht entsteht, so daß die anschließende Polymerisation so abläuft, daß das fertige Polymer- material bereits eine dipolare Orientierung aufweist.
Weiterhin kann z.B. eine Glasoberfläche mit einem Silanisierungsreagens, etwa einem halogenierten Alkylalkoxysilan vorbehandelt werden, so daß schließlich die erste Monomerschicht kovalent an das Substrat gebunden ist. Erfindungsgemäße nichtlinear optische Anordnungen können auch durch sukzessives Aufbringen von Monoschichten von Monomeren nach der Langmuir-Blodgett-Technik mit anschließender Polymerisation hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Polymere eignen sich beispielsweise zur Verwendung in optischen Bauelementen. Sie können somit unter Ausnutzung des elektrooptisehen Effekts oder zur Frequenzverdopplung und Frequenzmischung einerseits in Bulkmaterialien und andererseits in Wellenleiterstrukturen verwendet werden. Dabei können die Polymermaterialien gegebenenfalls selbst als Wellenleiter fungieren.
Sie eignen sich damit beispielsweise in Komponenten auf dem Gebiet der integrierten Optik, der Sensor- und Nachrichtentechnik, zur Frequenzverdopplung von Laserlicht, zur Herstellung von Richtkopplern, Schaltelementen, Modulatoren, parametrischen Verstärkern, Wellenleiterstrukturen, Lichtventilen sowie anderen, dem Fachmann bekannten, optischen Bauelementen. Optische Bauelemente sind beispielsweise beschrieben in der EP 0218938.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele.
Beispiel 1 a) 4-Brom-N,N-bis(3-hydroxypropyl)-anilin
Eine Lösung von 18,9 g (0,11 mol) 4-Bromanilin und 61,4 g (0,33 mol) 3-Iodpropanol in 100 ml 1,3- Dimethyl-2-imidazolidinon wird mit 27,7 g (0,33 mol) Natriumhydrogencarbonat versetzt und 1 h auf 100 °C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Wasser gegossen und mit tert. Butylmethylether extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/Methanol 95:5 als Laufmittel chromatographiert, man erhält farblose Kristalle.
Analog wird hergestellt: 4-Brom-N,N-bis(6-hydroxy- hexyl)-anilin (gelbliches Öl).
b ) 4- (2- (4-Bis- (3-hydroxypropyl )-amino )-phenyl )-ethenyl )- pyridin
Eine Lösung von 21,6 g (75 mmol) 4-Brom-N,N-bis(3- hydroxypropyl)-anilin, 15,8 g (150 mmol) 4-Vinylpyri- din, 7,6 g (75 mmol) Triethylamin, 168 mg (0,75 mmol) Palladium(II)acetat und 457 mg (0,75 mmol) Tris-(o- tolyl)-phosphan in 80 ml Acetonitril wird 20 h zum Sieden erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Wasser gegossen, der Niederschlag abgesaugt und aus Ethanol umkristallisiert. Man erhält gelbe Kristalle mit einem Schmelzpunkt (Fp) von 200-202°C.
Analog wird hergestellt: 4-(2-(4-Bis-(6-hydroxyhexyl)- amino)-phenyl)-ethenyl)-pyridin (gelbes öl). c) 4-(2-(4-Bis(3-chlorpropyl)-amino)-phenyl)-ethenyl)- pyridin
Ein Gemisch aus 9,3 g (29,8 mmol) 4-(2-(4-Bis(3- hydroxypropyl)-amino)-phenyl)-ethenyl)-pyridin und 20 ml Thionylchlorid wird 3 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird auf Eiswasser gegossen und mit Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/Methanol 95:5 als Laufmittel chromatographiert. Man erhält gelbe Kristalle. Analog wird hergestellt: 4-(2-(4-Bis(6-chlorhexyl)- amino)-phenyl)-ethenyl)-pyridin (gelbes Öl).
d) Polymerisation in Substanz bei angelegtem elektrischen Feld
Eine Probe von 4-(2-(4-Bis-(3-chlorpropyl)-amino)- phenyl)-ethenyl)-pyridin wird zwischen zwei mit
Indium-Zinn-Oxid (ITO) beschichteten Glasplatten 1 h auf 200 °C erhitzt und abgekühlt. Während der gesamten Zeit wird ein elektrisches Feld von 10 V/μm angelegt. Bei transversaler Durchstrahlung des gebildeten Polymerfilms mit Licht von 1,06 μm Wellenlänge (Nd: YAG Laser) wird die Frequenz des Lichtes teilweise verdoppelt. Das gleiche Ergebnis wird im Falle der 6-Chlorhexylaminophenyl-Verbindung erzielt.
Beispiel 2
Polymerisation durch Gasphasendeposition In einer Vakuumkaπuner, die auf 10 -7 Torr evakuiert wird, befinden sich ein flaches Glasgefäß mit 200 mg 4-(2-(4-
Bis-(3-chlorpropyl)-amino)-phenyl)-ethenyl)-pyridin und eine auf 200 °C geheizte Glasplatte. Während 2 h bildet sich auf der Glasplatte ein dünner transparenter roter Polymerfilm. Bei transversaler Durchstrahlung mit Licht von 1,06 μm Wellenlänge (Nd: YAG Laser) wird die Frequenz des Lichtes teilweise verdoppelt.
Beispiel 3
Analog Beispiel 2, die Glasplatte wird jedoch wie folgt vorbehandelt: Eintauchen in eine 5%ige Lösung von Chlorpropyltrimethoxysilan in Methanol, anschließend 30minütiges Erhitzen auf 120 °C.
Es wurde ebenfalls effiziente Frequenzverdopplung beobachtet.
Beispiel 4 a) 4-Bromphenyl-6-hydroxyhexyl-ether
Eine Lösung von 32,6 g (0,188 mol) 4-Bromphenol und 30,9 g (0,226 mol) 6-Chlorhexanol in 200 ml Aceton wird mit 62,5 g (0,452 mol) Kaliumcarbonat und 2 mg Kaliumiodid versetzt und 5 Tage zum Sieden erhitzt. Der Niederschlag wird abfiltriert, das Filtrat eingedampft, in Dichlormethan aufgenommen und mit Wasser gewaschen. Die organische Phase wird über Natrium- sulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand im
Vakuum destilliert. Man erhält eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt (Kp) von 145 °C/0,1 Torr. b) 4-(2-(4-(6-Hydroxyhexyloxy)-phenyl)-ethenyl)-pyridin
Eine Lösung von 10 g (36,6 mmol) 4-Bromphenyl-6- hydroxyhexyl-ether, 7,7 g (73,2 mmol) Vinylpyridin, 3,7 g Triethylamin (36,6 mmol), 82 mg Palladium(II)- acetat und 223 mg Tris-(o-tolyl)-phosphan in 30 ml c) 4-(2-(4-(6-Chlorhexyloxy)-phenyl)-ethenyl)-pyridin
Ein Gemisch aus 1,49 g (5 mmol) 4-(2-4-(6-Hydroxy- hexyloxy)-phenyl)-ethenyl)-pyridin und 7 ml Thionyl- chlorid wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wird auf Eis gegossen und mit Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/Ethylacetat 8:2 chromatographiert. Man erhält gelbe Kristalle, Fp: 82-83 °C.
d) Polymerisation in Substanz bei angelegtem elektrischen Feld
An eine Schmelze von 4-(2-(4-(6-Chlorhexyloxy)- phenyl)-ethenyl)-pyridin, die sich zwischen zwei mit Indium-Zinn-Oxid beschichteten Glasplatten befindet, wird ein elektrisches Feld von 10 V/μm angelegt. Man erhitzt 2 h auf 200 °C und kühlt bei angelegtem E- Feld auf Raumtemperatur ab. Man erhält ein Polymer, welches bei Durchstrahlung mit Licht eines Nd: YAG Lasers die Frequenz dieses Lichts teilweise verdoppelt.
Beispiel 5 a) N-Hexyl-4-bromanilin
Eine Lösung von 60,0 g (349 mmol) 4-Bromanilin und 69,0 g (418 mmol) 1-Bromhexan in 100 ml N-Methyl- pyrrolidin-2-on (NMP) wird mit 35,1 g (418 mmol)
Natriumhy-drogencarbonat versetzt und 18 h auf 100 °C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Eis gegossen und mit Ether extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand bei einem Druck von 0,01 Torr destilliert (Kp: 125 °C). Das Destillat wird aus Petrolether umkristallisiert. Man erhält farblose Kristalle. b) N-Hexyl-N-(3-hydroxypropyl)-4-bromanilin Eine Lösung von 35,9 g (140 mmol) N-Hexyl-4-brom- anilin und 26,0 g (140 mmol) 4-Iodpropanol in 50 ml NMP wird mit 11,8 g (140 mmol) Natriumhydrogencarbonat versetzt und 5 h auf 100 °C erhitzt. Die Reaktionsmischung wird auf Eis gegossen und mit tert.Butyl-
methylether extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/ Methanol 95:5 als Laufmittel chromatographiert.
Man erhält eine gelbliche Flüssigkeit. c) 4-(2-(N-Hexyl-N-(3-hydroxypropyl)-4-aminophenyl)- ethenyl)-pyridin
Eine Lösung von 12,0 g (38,2 mmol) N-Hexyl-N- (3- hydroxypropyl)-4-bromanilin, 8,03 g (76,4 mmol) 4-Vinylpyridin, 3,87 g (38,2 mmol) Triethylamin, 86 mg (0,38 mmol) Palladium(II)acetat und 233 mg (0,77 mmol) Tris-2-tolyl-phosphan in 35 ml Acetonitril wird 18 h auf 100 °C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Wasser gegossen und mit tert.Butyl- methylether extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/Methanol 95:5 als Laufmittel chromatographiert. Man erhält ein gelbes Öl. d) 4-(2-(N-(3-Chlorpropyl)-N-hexyl-4-aminophenyl)- ethenyl)-pyridin
Zu 11,0 g (32,5 mmol) 4-(2-(N-Hexyl-N-(3-hydroxy- propyl)-4-aminophenyl)-ethenyl)-pyridin werden unter Eiskühlung 55 ml Thionylchlorid langsam zugetropft und die Mischung 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wird auf Eis gegossen, mit
32%iger Natronlauge alkalisiert und mit Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der
Rückstand an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/ Ethylacetat 7:3 chromatographiert. Man erhält ein gelbes Öl.
Copolymerisation und anschließende dipolare Ausrichtung
Eine Lösung von 4,00 g (11,2 mmol) 4-(2-(N-(3-Chlor- propyl)-N-hexyl-4-aminophenyl)-ethenyl)-pyridin
und 975 mg (2,80 mmol) 4-(2-(4-Bis-(3-chlorpropyl)- amino)-phenyl)-ethenyl)-pyridin (1c) in 15 ml NMP wird 1 h auf 200 °C erhitzt.
Die Lösung wird gefiltert (Filter mit Porendurchmesser 2 μ), um Staubpartikel zu entfernen. Eine mit ITO (Indium-Zinn-Oxid) beschichtete Glasplatte (4 cm x 4 cm, Dicke: 1,1 mm) wird in neutraler Seifenlösung (Extran, Fa. Merck) im Ultraschall für 10 Minuten gereinigt, anschließend in zweifach destilliertem Wasser gespült und mit Isopropanol nachgespült. Die Polymer- lösung wird auf diese Glasplatte aufgeschleudert
(1000 U/min), anschließend im Vakuum bei 100 °C für
4 Stunden getrocknet. Die Filmdicke beträgt etwa 1,3 μm.
Auf diesen Film wird eine semitransparente Goldelektrode aufgedampft. Der Film wird im Vakuumofen auf 140 °C erhitzt; daraufhin wird eine Gleichspannung von 100 V für 10 Minuten bei 150 °C angelegt. Im elektrischen Feld wird die Probe mit 1 °C/min. auf Raumtemperatur abgekühlt, anschließend das Feld abgeschaltet. Schließlich wird der Film in den Strahlengang eines Nd: YAG Lasers (λ = 1,06 μm, Pulsdauer 7 nsec, Pulsenergie 0,5 mJ, 50º-Winkel zur Filmoberfläche) gestellt. Das Licht wird teilweise frequenzverdoppelt.
Beispiel 6
Es wird ein optisches Bauelement, wie von Lytel et al.
in Proc. SPIE, Vol. 824, S. 152 (1988) beschrieben, mit dem Copolymer 5d (spin coating) hergestellt. Das Material zeigt hervorragende Wellenleitungseigenschaften.
Claims
Patentansprüche 1 . Hemicyaninhauptkettenpolymere , enthaltend Struktureinheiten der Formel I ,
worin
W, X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander C-R2 oder C-Halogen,
einer oder zwei der Reste W, X, Y oder Z auch N, eine Einfachbindung, -N=N-, -C=N-, -N=C-, -C(R2)=C(R2)- oder -C≡C-, unsubstituiertes oder jeweils unabhängig voneinander durch C1- bis C6-Alkyl oder Halogen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, n 0, 1, 2 oder 3 B -O- oder -S-,
R1 C1- bis C18-Alkylen, worin auch eine
oder zwei nicht benachbarte CH2- Gruppen durch -O-, -CO-O-, -O-CO-,
-S- oder -C(R2)=C(R2) ersetzt sein können, R2 H oder C1- bis C6-Alkyl R3 C1- bis C18-Alkyl, worin auch eine
oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch CH-Halogen, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2)- ersetzt sein können und VΘ ein kompatibles Anion bedeutet, mit der Maßgabe, daß im Falle (A-Q)n gleich
gleich -N- enthält.
2. Verfahren zur Herstellung von Polymeren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Monomere der Formel II
B -O- oder -S- bedeutet und
die restlichen Definitionen der Formel I gelten, polymerisiert.
3. Verwendung von Polymeren, enthaltend Struktureinheiten der Formel I
worin
W, X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander C-R2 oder C-Halogen,
einer oder zwei der Reste W, X, Y oder Z auch N, eine Einfachbindung, -N=N-, -C=N-, -N=C-, -C(R2)=C(R2)- oder -C≡C-, unsubstituiertes oder jeweils unabhängig voneinander durch C1- bis C6-Alkyl oder Halogen substituiertes 1,4-Phenylen, worin auch eine oder mehrere CH-Gruppen durch N ersetzt sein können, n 0, 1, 2 oder 3 B -O- oder -S-,
R1 C1- bis C18-Alkylen, worin auch eine oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2) ersetzt sein können,
R2 H oder C1- bis C6-Alkyl R3 C1- bis C18-Alkyl, worin auch eine
oder zwei nicht benachbarte CH2-Gruppen durch CH-Halogen, -O-, -CO-O-, -O-CO-, -S- oder -C(R2)=C(R2)- ersetzt sein können und VΘ ein kompatibles Anion bedeutet, als nichtlinear optische Medien.
4. Nichtlinear optische Anordnungen, enthaltend Polymere mit Struktureinheiten der Formel I.
5. Verwendung von nichtlinear optischen Anordnungen nach Anspruch 4 in optischen Bauelementen.
6. Optisches Bauelement, enthaltend nichtlinear optische Anordnungen nach Anspruch 4.
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EP0015511A2 (de) * | 1979-03-07 | 1980-09-17 | BASF Aktiengesellschaft | Verwendung von oligo- oder polymeren Verbindungen zum Färben von ligrinfreien Papierstoffen |
GB2201155A (en) * | 1987-02-16 | 1988-08-24 | Plessey Co Plc | Polymer materials |
-
1989
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-
1990
- 1990-04-06 EP EP19900905517 patent/EP0427815A1/de not_active Withdrawn
- 1990-04-06 WO PCT/EP1990/000547 patent/WO1990013055A1/de not_active Application Discontinuation
- 1990-04-06 JP JP50560690A patent/JPH03505598A/ja active Pending
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JPH03505598A (ja) | 1991-12-05 |
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