JPH026486A - 有機けい素化合物及びそれらを含有する電気光学材料 - Google Patents

有機けい素化合物及びそれらを含有する電気光学材料

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JPH026486A
JPH026486A JP1096567A JP9656789A JPH026486A JP H026486 A JPH026486 A JP H026486A JP 1096567 A JP1096567 A JP 1096567A JP 9656789 A JP9656789 A JP 9656789A JP H026486 A JPH026486 A JP H026486A
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chemical formulas
mathematical
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JP1096567A
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Gerard Soula
ジェラール・スーラ
Gerard Mignani
ジェラール・ミニャニ
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Rhodia Chimie SAS
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Rhone Poulenc Chimie SA
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    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
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    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、新規な有機けい素化合物、それらの製造法及
びそれらの非線形光学への使用に関する。
さらに詳しくは、本発明は、特に非線形光学で動作性の
和分極性の有機けい素化合物に関する。
[従来の技術とその問題点] J、 Zyss及び1. Ledoux  の両氏が「
有機分子と光学信号処理」と題する「1.°εcho 
des Recher−chesJ  (1987年第
一四半期)の文献で示しているように、光学的通信技術
の発達により二次又は三次の強い非線形感受率の材料を
使用する要素の実現が要望されている。
多くの無機及び有機化合物が、溶液、重合体、ドープし
た重合体、単分子層、液晶、単結晶、液状重合体又は類
似物のような種々の形体で使用されている。
有機化合物は、非常に多種の化合物の合成が一般に可能
であるので非常に有益である。さらに、有機化合物の大
部分は外部からの攻撃(湿度、酸性、酸化など)に対し
て高い抵抗を示す。
また1、J、 F、 N1coud及びR,、J、 T
wiegの両氏は、r効率的な二次調波発生用の有機分
子状化合物の設計と合成」と題する論文において非線形
光学で動作できる各種の分子を記載しているにれらの分
子は、骨格として、一方で電子供与性基により、他方で
電子受容性基により置換された芳香族環を一般に含有す
る炭素鎖を持っている。
しかして、π電子の非局在化と循環及び分子の非中心対
称が二次及び三次の強い和分極性を発生させる。
このように、非線形光学での動作性を有する新規な化合
物を発見し製造するための大がかりの研究努力が続けら
れている。
[発明が解決しようとする課題] したがって、本発明は、二次の、即ち零でない二次の和
分極性を示す有機金属化合物、特に有機けい素化合物を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段1 このため、本発明は、次の一般式 [ここで、nは1〜20の整数であり、R1は電子供与
性基を表わし、 R2は電子受容性基を表わし、 R3は1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基、水素
、アリール基又は基R9若しくはR2を表わし、 R4は1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基、水素
、アリール基、基R,(R,が基R2を表わさないとき
)又は基Rオ (R,が基R1を表わさないとき)を表
わす] の有機けい素化合物を提供する。
本発明の他の特色によれば、電子供与体である基R1は
、次の一般式 %式% [ここでR5はアリーレン基を表わし、Dは、同−又は
異なっていてよく、水素、又はアミノ、アルキルアミノ
、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ヒドロキシル、
チオロ、アルキルチオ、アリールチオ、アルコキシ、ア
リールオキシ、ハロゲノアルキル、オキシ、 の基よりなる群から選ばれる電子供与性基を表わし、 mは1.2又は3の整数であり ただし、Dは、基R4が1個以上の電子受容性基によっ
て置換されていないアリール基であるときは水素を表わ
さない1 を有する。
本発明の好ましい基R3は、 である。
本発明の新規な特徴によれば、電子受容体である基R2
は、次の一般式 %式% [ここで、R6はアリーレン基を表わし、pは1,2又
は3の整数であり、 Aは同−又は異なっていてよ(、水素、又はハロゲノ、
ニトロ、シアノ、ニトロシル、第四アンモニウム、ピリ
ジニルオキシ、CF z第四アンモニウムアルキル、ア
シル、アルコキシスルホニル、アリールオキシスルホニ
ル、若しくは次式の基よりなる群から選ばれる電子受容
性基を表わし、 R,は1〜6個の炭素原子を含有するアルキル基又はア
リール基を表わし、 ただし、Aは、R,が1個以上の電子供与性基によって
置換されていないアリール基であるときは水素を表わさ
ない] の基を有する。
本発明の好ましい基R2は、 である。
本発明の他の特色によれば、基R1及びR4は、同−又
は異なっていてよく、メチル、エチル、プロピル、フェ
ニル基又は前記の基R+及びR2よりなる群から選ばれ
る。
本発明の化合物は、例えば下記の式を有する化合物であ
る。
これらの化合物は、当業者に周知の有機けい素化合物の
合成法のいずれによっても得ることができる。しかして
、最も多く使用される典型的な方法は、有機金属化合物
、特に有機マグネシウム化合物を使用する合成である。
一般的にいって、本発明の化合物の合成は、基R+を含
有する有機マグネシウム化合物を次式(ここで、Xはハ
ロゲンであり、Ry及びR8は同−又は異なっていてよ
く、Rr 、R2、Rs、R4又はハロゲンを表わす) のハロゲノシランと反応させることによって行われる。
好ましくは、ハロゲノシランは基R1か、基R4か、又
はこれら二つの基を含有するオルガノハロゲノシランで
ある。得られた化合物は、次いで、基R2を含有する第
二の有機マグネシウム化合物に反応せしめられる。
もちろん、有機マグネシウム化合物との上記反応の順序
は逆にすることができる。
さらに、有機金属化合物として、基R1又はR2と近似
する基(以下Rhoという)を含有する有機マグネシウ
ム化合物を使用することもできる。この別法では、得ら
れる有機けい素化合物は、有機けい素化合物の所定の式
を得るため、基R5又はR2に近似の前記の基R8゜を
変性させるためのいくつかの反応に付される。しかして
、例えば、有機けい素化合物を加水分解、アミツリシス
、カルボキシル化、カルボニル化、活性メチレン基を有
する化合物との反応(クノエブナーゲル反応)のような
反応に付すことができる。
本発明の化合物の合成法は、以下に例示として示す実施
例に記載する。
本発明の化合物は、非線形光学において動作し得るとい
う大きな特性を持っており、したがって光波の処理装置
、特に長距離通信システムの領域で使用することができ
る。
事実、非線形光学における材料の動作性は、二次、三次
又はN次の和分極性係t’l B、γを測定することに
よって決定される。
ある化合物の和分極性は、次の基本関係式%式% (ここで、μ及びR0はそれぞれ電磁界の存在下及び不
存在下での双極子モーメントを表わし、Eは励起電界又
は電磁界を表わし、 α、β、γは分極性及び和分極性係数を表わす) によって分子の双極性モーメントに直接結びついている
実際に、係数αは分子の分極性の係数であり、その線形
光学での動作性を反映している。
係数β及びγは、それぞれ二次及び三次の和分極性係数
を表わす。
これらの係数は分子内の電位の非調和を反映しており、
分子の対称性に強く依存している。
他方、係数γのような奇数次の係数は全ての分子に対し
て決して零ではない。これに対して、係rIIBのよう
な偶数の係数は対称又は中心対称分子に対して零である
例えば電気光学装置、電気光学モジュレータ、パラメト
リック増幅器、周波数2倍装置のような非線形光学での
応用には零でない係数βを示す分子を使用するのが有益
である。
分子の係数βを評価し測定するためには、これは参照分
子、即ち尿素の係数βと比較することによって決定され
る。
ある化合物の分子超分極性βの測定は、一般に、例えば
アセトン、水、ジメチルスルホキシドのような溶媒中で
、以下に概説するEF I SH法の名で知られた方法
によって実施される。
まず、1 cm3当りN個の分子を含有する溶液を電界
E0によって分極させる。
極性分子は電界内で配向される。
光フィールドE0がこの溶液を横切るが、この溶液は次
の関係式 %式%() (ここでR2(1)は第二調波のための分極を表わし、 αは立方和分極性係数を表わし、切り捨てることができ
、 μは分子の双極子モーメントを表わす)に従って調波2
ωの波を発生する。
しかして、R2(IJを測定することにより、係数βの
ベクトル成分と分子の双極子モーメントμとの積に相当
するスカラーの積βμを計算することができる。
本発明の他の目的、詳細及び特徴は、例示のためにのみ
示す以下に記載の実施例から明らかとなろう。
[実施例] 倒」。
1−(p−フルオルフェニル−ジメチル)−2−(p−
N、N−ジメチルアニリン−ジメチル)ジシランの合成 1−(p−フルオルフェニル−ジメチル)−2−(ジメ
チルクロル)ジシランの製造 まず、溶媒としてのテトラヒドロフラン中でマグネシウ
ム切削片とp−フルオルブロムベンゼンとを反応させる
ことによってp−フルオルブロムベンゼンのマグネシウ
ム化合物を合成する。この合成は、同一の条件に従うマ
グネシウム化合物の全ての製造に同様に適用される。
得られたマグネシウム化合物をやはりテトラヒドロフラ
ン媒体中でテトラメチルジクロルジシランと直ちに反応
させる。反応の発熱はテトラメチルジクロルジシランの
テトラヒドロフラン溶液中へのマグネシウム化合物の供
給速度により制御する。
加熱還流し、テトラヒドロフランを真空下に除去した後
、生成したマグネシウム塩を、ヘキサンに溶解した反応
媒体から窒素下に濾過することにより除去する。
次いで、反応媒体から真空蒸留により1.−(p−フル
オルフェニル−ジメチル)−2−(ジメチルクロル)ジ
シランを抽出する。
得られた生成物の構造は質量及びNMRスペクトル法に
より確認された。
導入した量は化学量論的量であるか又は特にマグネシウ
ム切削片についてはわずかに過剰な量である。
反応の重量収率は67%程度である。
工程2 工程1と同じ操作態様に従って、テトラヒドロフラン媒
体中でp−ブロム−N、N−ジメチルアニリンのマグネ
シウム化合物を合成する。
このようにして得られたマグネシウム化合物を1−(p
−フルオルフェニル−ジメチル)−2−(ジメチルクロ
ル)ジシランのテトラヒドロフラン溶液中に加える。
生成したマグネシウム塩を反応媒体から濾過し、水洗し
、乾燥した後、1−(p−フルオルフェニル−ジメチル
)−2−(p−N、N−ジメチルアニリン−ジメチル)
ジシランをヘキサン中で結晶化し、濾過した後乾燥する
反応体の使用量は化学量論的量である。
得られた生成物は白色固体であって、その純度は95%
以上であり、全合成収率は約85%であった。
IR及びUV分光法、質量又はNMRスペクトル法によ
る分析でこの化合物の構造が確認された。
鮭l p−カルボキシフェニルp−N、N−ジメチルアニリン
メチルフェニルシランの製造 この化合物は、例1の実施態様と類似の態様で合成する
が、ただし、出発物質はそれぞれp−ジブロムベンゼン
、メチルフエニルジクロルシラン及びp−ブロム−N、
N−ジメチルアニリンである。
真空蒸留により反応媒体から分離された生成物は粘稠な
オレンジ色油状物であって、そのIR及びUV分光法質
量及びNMRスペクトル法による分析によりこのものが
次式 得られた化合物の融点は52℃である。
を有することが確認された。
化合物■を合成するために、上記化合物にテトラヒドロ
フラン媒体中でマグネシウム切削片を反応させることに
よりマグネシウム化合物を形成させ、次いで反応媒体を
3時間加熱還流した後、周囲温度に冷却した反応媒体中
に炭酸ガスを約1時間手吹きこむことによってカルボキ
シル化を行う。
次いで反応混合物を1時間還流させ、次いで、酸性水を
添加するごとにより化合物を加水分解する。
化合物■を酸性媒体中でエーテルで洗浄することにより
反応媒体から抽出する。
次いでエーテルを蒸発させる。生じた油状物をヘキサン
に加熱濃醇する。冷却した後、化合物■が80℃の融点
を持つ黄褐色の固体の形で結晶化した。
IR及びUV分光法、質量及びNMRスペクトル法によ
る分析で化合物Hの構造が確認された。
匠3−1旦 例1又は2に記載の方法に従って、表Iに記載の化合物
を製造した。この表には使用した出発物質及び得られた
生成物の性状も示す。
これらの例では、第一に、マグネシウム合成法によって
、1個以上の電子供与性基R1を含有する有機けい素化
合物を合成する。次いで、電子受容性基R2は、マグネ
シウム合成法により、有機けい素化合物分子上に結合し
たアリール基の置換基を変換することによって得られる
しかして、化合物■及びVを得るためには、ホルミル基
で置換されたアリール基を含有する有機けい素化合物(
このものは対応する有機マグネシウム化合物にジメチル
ホルムアミドを作用させることにより得られる)と化合
物CN−CH2−POs(Cz H5)2 とのクノエ
ブナーゲル反応が行われる。
化合物■〜■及び罰を得るためには、化合物CN −C
H2−P Os(Cz Hs12の代りに化合物CN−
CH,−CNが反応せしめられるが、化合物X、X[及
び罵を得るためには化合物No2−CHz −CNが反
応せしめられる。
得られた生成物の構造は、IR及びUV分光法、質量及
びNMRスペクトル法により確認された。
これらの分子を電気光学装置で試験し、非線形光学にお
いて動作性であることが証明された。
これらの分子のある種のものについて和分極性係数βの
決定結果を次の表Hに要約する。
これらの結果は、合成された分子が零でない和分極性係
数βを有し、尿素の係数よりも明らかに大きいことを示
している。
本発明の化合物は、既知の典型的な技術に従って、例え
ば重合体、樹脂などのような材料中に配合することによ
って、例えばフィルム状のような材料形状で電気光学装
置に使用される。
例えば、例1〜13に従って製造された分子は、ヨーロ
ッパ特許第218938号に記載のように厚さ10〜2
00μmの透明重合体フィルム中に配合される。重合体
としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、アタクチ
ックポリスチレンがあげられる。
重合体フィルムはそのガラス転移温度(Tg)よりも高
い温度に加熱され、次いで本発明に従って動作性の分子
を配向させるため強い電界に付される。
次いでこのフィルムは、やはり動作性分子の配向された
位置を凍結させるためにガラス転移温度(Tg)よりも
低い温度に冷却される。
本発明の配向された動作性分子を含有するフィルムは、
この種の用途に慣用されている無機結晶、例えばフタル
酸ジカリウム、フタル酸ジアンモニウム、硝酸リチウム
などに匹敵し又はそれよりも大きい電気光学係数r及び
第二調波発生係数を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)次の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [ここで、nは1〜20の整数であり、 R_1は電子供与性基を表わし、 R_2は電子受容性基を表わし、 R_3は1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基、水
    素、アリール基又は基R_1若しくはR_2を表わし、 R_4は1〜8個の炭素原子を含有するアルキル基、水
    素、アリール基、基R_1(R_3が基R_2を表わさ
    ないとき)又は基R_2(R_3が基R_1を表わさな
    いとき)を表わす] の有機けい素化合物。 2)基R_1が次の一般式 −R_5−D_m [ここでR_5はアリーレン基を表わし、 Dは、同一又は異なっていてよく、水素、又はアミノ、
    アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、
    ヒドロキシル、チオロ、アルキルチオ、アリールチオ、
    アルコキシ、アリールオキシ、ハロゲノアルキル、オキ
    シ、 ▲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▼ の基よりなる群から選ばれる電子供与性基を表わし、 mは1、2又は3の整数であり ただし、Dは、基R_4が1個以上の電子受容性基によ
    つて置換されていないアリール基であるときは水素を表
    わさない] を有することを特徴とする請求項1記載の有機けい素化
    合物。 3)基R_2がピリジニルオキシ基、又は次の一般式 −R_6−A_p [ここで、R_6はアリーレン基を表わし、pは1、2
    又は3の整数であり、 Aは同一又は異なっていてよく、水素、又はハロゲノ、
    ニトロ、シアノ、ニトロシル、第四アンモニウム、ピリ
    ジニルオキシ、CF_3第四アンモニウムアルキル、ア
    シル、アルコキシスルホニル、アリールオキシスルホニ
    ル、若しくは次式▲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▼▲数式、化学式、表
    等があります▼ の基よりなる群から選ばれる電子受容性基を表わし、 R_9は1〜6個の炭素原子を含有するアルキル基又は
    アリール基を表わし、 ただし、Aは、R_1が1個以上の電子供与性基によっ
    て置換されていないアリール基であるときは水素を表わ
    さない] の基を表わすことを特徴とする請求項1又は2記載の化
    合物。 4)基R_3及びR_4が基R_1、R_2、メチル、
    エチル、プロピル及びフェニル基よりなる群から選ばれ
    ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の化
    合物。 5)基R_1が次式 ▲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▼▲数式、化学式、表
    等があります▼▲数式、化学式、表等があります▼ の基よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1
    〜4のいずれかに記載の化合物。 6)基R_2が次式 ▲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▼ ▲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▼▲数式、化学式、表
    等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ の基よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれかに記載の化合物。 7)次式 ▲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▼ ▲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▼ ▲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▼ ▲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▼ の化合物よりなる群から選ばれることを特徴とする請求
    項1〜6のいずれかに記載の化合物。 8)超分極性でありかつ0より大きい二次の超分極性係
    数βを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか
    に記載の化合物。 9)超分極性係数βが尿素の係数βより大きいことを特
    徴とする請求項8記載の化合物。 10)請求項1〜9のいずれかに記載の化合物の少なく
    とも1種を含むことを特徴とする、二次の調波を発生さ
    せることができる非線形光学で動作する材料。 11)請求項10記載の非線形光学で動作性の材料より
    なるオプトエレクトロニック装置。 12)(i)式R_1−X(Xはハロゲンである)の化
    合物のマグネシウム化合物を合成し、 (ii)このマグネシウム化合物を次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、Xはハロゲンであり、R_7及びR_8は同
    一又は異なっていてよく、R_1、R_2、R_3、R
    _4又はハロゲンを表わす) のハロゲノシランと反応させ、 (iii)式R_2−X(Xはハロゲンである)の化合
    物のマグネシウム化合物を合成し、 (iv)工程(iii)のマグネシウム化合物を工程(
    ii)で得た化合物と反応させ、 (v)このようにして形成された化合物を反応媒体から
    抽出する ことからなることを特徴とする請求項1〜9のいずれか
    に記載の有機けい素化合物の製造法。 13)(i)式R_1−X(Xはハロゲンである)の化
    合物のマグネシウム化合物を合成し、 (ii)このマグネシウム化合物を次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、Xはハロゲンであり、R_7及びR_8は同
    一又は異なっていてよく、R_1、R_2、R_3、R
    _4又はハロゲンを表わす) のハロゲノシランと反応させ、 (iii)式R_1_0−X(Xはハロゲンであり、R
    _1_0は少なくとも1個のハロゲンで置換されたアリ
    ール基を表わす)の化合物のマグネシウム化合物を合成
    し、 (iv)工程(iii)のマグネシウム化合物を工程(
    ii)で得た化合物と反応させ、 (v)基R_1_0のハロゲン基をホルミル又はカルボ
    キシル基に変換し、 (vi)ホルミル基を基Aに変換し、 (vii)このようにして形成された化合物を反応媒体
    から抽出する ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の有機
    けい素化合物の製造法。 14)工程(vi)の変換を加水分解、アミノリシス、
    カルボニル化及びクノエブナーゲル反応よりなる群から
    選ばれる反応を実施することによって行うことを特徴と
    する請求項13記載の製造法。
JP1096567A 1988-04-20 1989-04-18 有機けい素化合物及びそれらを含有する電気光学材料 Pending JPH026486A (ja)

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