JPH03112950A - スクエアリリウム誘導体及びその製造方法 - Google Patents

スクエアリリウム誘導体及びその製造方法

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JPH03112950A JP24810989A JP24810989A JPH03112950A JP H03112950 A JPH03112950 A JP H03112950A JP 24810989 A JP24810989 A JP 24810989A JP 24810989 A JP24810989 A JP 24810989A JP H03112950 A JPH03112950 A JP H03112950A
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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、非線形光学材料として有用な新規なスクェア
リリウム誘導体及びその製造方法に関する。
従来の技術 光通信や光情報処理の分野では、非線形光学素子が重要
な役割を果たす。非線形光学素子に使用する非線形光学
材料は、周波数の異なる2種の入射光の和の周波数を発
生する光混合、周波数の異なる2種の光となる光パラメ
トリック、また、光媒体の屈折率を変化させるポッケル
ス効果やカー効果、或いは入射光の二次高調波(SHG
)又は三次高調波(THG)への変換など、光信号処理
の上で極めて重要な作用を行う物質であるが、従来、こ
の様な非線形光学材料としては、無機系のものと有機系
のものとが見出だされている。
無機系の非線形光学材料については、KDP(KH2P
O4)およびニオブ酸リチウム(LiNbO3)などの
無機化合物の結晶が知られているが、要求を十分に満足
するに足るものではなかった。
一方、有機系の非線形光学材料については、近年、オプ
トエレクトロニクス分野における新光学素子用材料とし
て注目され、年々研究が盛んになってきている。特に、
π電子共役系を有する有機化合物は、その分子単体の性
能の大きさと高速の応答性から、材料探索のための研究
が数多くなされている。
一般に、有機非線形光学材料の結晶は、無機非線形光学
材料の結晶に比べて、SHGの係数が10〜100倍大
きく、光応答速度も1000倍程度速く、また、光損傷
に対する閾値も大きいことが知られている。
従来知られている有機非線形光学材料としては、2−メ
チル−4−ニトロアニリン、m−ニトロアニリン、N−
(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール、2−アセ
チルアミノ−4−ニトロ−N、N−ジメチルアニリン、
4−ジメチルアミノ−4′−二トロスチルベン、4′−
ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムメ
チルスルフェート及び4′−メチルベンジリデン−4−
ニトロアニリンなどの有機化合物があげられる。
これらπ電子共役系を有する有機化合物の非線形性は、
電磁波としてのレーザー光と有機化合物のπ電子との相
互作用に起因するものであって、この相互作用は、π電
子共役系に電子吸引性、電子供与性の置換基を導入する
ことにより、更に大きくすることができる。
ところが、この様な有機化合物においては、股に双極子
モーメントが大きくなり、結晶時の双極子−双極子相互
作用が強くなって、2分子の双極子が互いに打ち消し合
う構造である中心対称性の結晶を形成し易くなる。応用
面で重要な2次の非線形光学効果については、この様な
中心対称性結晶では発現しないという問題がある。結晶
状態で非線形性を発現させる上で問題となる中心対称性
を崩すために、水素結合能を有する置換基や不斉炭素を
有する光学活性な置換基を、π電子共役系を有する有機
化合物に分子設計時に導入するという工夫がなされてい
る。
発明が解決しようとする課題 一般に非線形光学素子用材料として必要とされる特性は
、光非線形性の大きさ、光の透過性、耐レーザ損傷強度
、結晶性、位相整合性、加工性、機械的強度、吸湿性等
があげられる。
従来から知られている有機非線形光学素子用材料の中か
ら、以上のような実用上必要とされる諸性性を満足する
ものを選択することは極めて困難であった。
本発明は、従来の技術における上記のような実状に鑑み
てなされたものである。
したがって、本発明の目的は、従来より知られている非
線形光学素子用材料における問題点を改善し、大きな非
線形光学効果を有し、保存安定性及び加工性の改良され
た実用的な有機非線形光学材料を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明者は、分子の双極子モーメントが大きく、結晶時
に中心対称性を形成しやすい化合物系であっても、分子
に適切な置換基を導入することにより、特に2次の非線
形光学効果の大きい有機非線形光学材料が得られること
を見出し、本発明を完成した。
本発明の上記目的は、下記一般式(I)で示される新規
なスクェアリリウム誘導体によって達成される。
HR (式中、Xは水素原子、メチル基、エチル基又はメトキ
シ基を表わし、Rは、 −CH,CH20H。
CH3CHCHi、 “オ CH3CHCH20H。
C2H5CHCH20H。
量 C6H5CH2CHCH20H。
CH3CHCO2CHI、 CH3CHCO2CH2C6H!、 CH3CHCO2−t−C4H9、 CH302CCH2CHCO2 CH。
2 H5 H C”HCH2 / CH。
/ CH。
を表わす。なお、Cは不斉炭素原子を意味する。) 本発明の上記一般式(I)で示されるスクェアリリウム
誘導体中に含まれるシクロブテンジオン環は、後記実施
例中で示す極大吸収波長からも分かるように、ニトロ基
並の強い電子吸引性を6すると共に、長いπ電子共役系
を持つ。そのため、分子全体が電子的に大きく分極した
構造を取り品くなり、高い非線形性発現の原因になって
いる。
また、上記一般式(1)で示されるスクェアリリウム誘
導体においては、不斉炭素原子を有する置換基が導入さ
れている場合には、分子自体の双極子モーメントが大き
い場合であっても、バルク構造における分子の配向を制
御し、中心対称性を崩すことにより、大きな光非線形性
を発現させることになる。
本発明の上記一般式(1)で示されるスクェアリリウム
誘導体は、次に示す反応式によって容易に、かつ収率よ
く合成することができる。
(II) (m) HR (1) (式中、Yは塩素原子、臭素原子、メトキシ基又はエト
キシ基を表わし、X及びRはそれぞれ上記した定義と同
じものを意味する) すなわち、一般式(n)で示されるスクェアリリウム誘
導体をアセトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エ
タノール等の溶媒に懸濁或いは溶解させ、次いで、得ら
れた懸濁液又は溶液中に、」二記スクェアリリウム誘導
体に対して当量以上の一般式(III)で示されるアミ
ノ化合物を、撹拌しながら徐々に加えて反応させる。反
応は、通常、速やかに進行するが、必要に応じて加熱す
ることも可能である。反応の進行に伴い、生成物が析出
してくる場合は、濾過し、また、生成物が析出してこな
い場合は、濃縮するか、或いは適当な貧溶媒を加えて析
出させればよい。得られた結晶は、必要によりアルコー
ル、アセトン等の溶媒により再結晶させ、或いは昇華に
より精製する。
上記一般式(m)で示されるアミノ化合物の代わりに、
その酸付加塩、例えば、塩酸塩、臭素酸塩、p−トルエ
ンスルホン酸塩等を原料として使用し、トリエチルアミ
ン、N−メチルモルホリン等の塩基性化合物の共存下に
、一般式(II)で示されるスクェアリリウム誘導体と
上記した方法と同様にして反応させることもできる。
なお、上記一般式(■)で示されるスクェアリリウム誘
導体は、例えばジメチルアニリン化合物とジクロロシク
ロブテンジオンを、塩化アルミニウムの存在下フリーデ
ルクラフッ溶剤(例えば2硫化炭素、ニトロベンゼン、
塩化メチレン等)中で混合、撹拌することによって、ク
ロロシクロブテンジオン誘導体を得る方法、或いは、ジ
アルコキシシクロブテンジオンを、トリアルキルオキソ
ニウム塩及びハロゲン化溶剤と共に、ジメチルアニリン
化合物と反応させてアルコキシシクロブテンジオン誘導
体を得る方法、等によって製造することができる。
実施例 以下、本発明を実施例によって説明する。
実施例1 4−(4’−ジメチルアミノフェニル)−3−(2’−
ヒドロキシプロピルアミノ)−シクロブテン−1,2−
ジオンの合成 下記(R造式(ll−1)で示される化合物2g(8,
4101)のアセトン溶液100  mgに、I S−(+)−1−アミノ−2−プロパツール2Kを添加
し、約2時間加熱攪拌を続けた。反応液中に黄色結晶が
析出した。反応液を静置した後、黄色結晶を捕集するこ
とにより、下記構造式(1−1)で示される4−(4’
−ジメチルアミノフェニル)−3−(2’−ヒドロキシ
プロピルアミノ)−シクロブテン−1,2−ジオン2.
1 g (7,7mmol)を黄色の結晶として得た。
収率92%。
w点:245℃ 極大吸収波長λmax : 400nm (C10CI□ [1す 元素分析 S1算値 65.67 6.61 10.21 aPI定値 85.56 2 to、te H 実施例2 4−(4’−ジメチルアミノフェニル)−3−(2’ヒ
ドロキ シエチルアミノ)−シクロブテン−■、2−ジオンの合 成 下記構造式 %式%) で示される化合物0.5 (2,0mIIol) に エタノールアミン21−を加え、 約2時間加熱し ながら攪拌した。反応終了後、約60 mMの水中に注
ぎ、反応生成物を黄色結晶として析出させた。
黄色結晶を捕集することにより、下記構造式(I−2)
で示される4−(4”−ジメチルアミノフェニル)−3
−(2’−ヒドロキシエチルアミノ)−シクロブテン−
1,2−ジオン0.32s−(1,2mmol)を黄色
の結晶として得た。収率B096゜ 融点:240℃ 極大吸収波長λ1IlaX : 401nm  (CI
ICI3中)元素分析 CHN 計算値  B4.81    B、20  10.78
測定値  64.58    B、12  10.58
実施例3 4−(4’−ジメチルアミノフェニル)−4−(1’−
メトキシカルボニルエチルアミノ)−シクロブテン−1
,2−ジオンの合成 L−アラニンメチルエステルの塩酸塩0.7g(5ga
ol)とトリエチルアミン0.El g (5,8mm
ol)を含むアセトン溶液20−に、上記構造式(■−
1)で示される化合物1−Og (4,2mm+ol)
のアセトン溶液20 tillを徐々に加え、反応させ
た。約2時間反応させた後、水を添加した。析出した黄
色の微結晶を捕集することにより、下記構造式(1−3
)で示される4−(4’−ジメチルアミノフェニル)−
3−(1’−メトキシカルボニルエチルアミノ)−シク
ロブテン−1,2−ジオン0.86g (2,2o+m
ol)を得た。収率52%。
融点:217℃ 極大吸収波長λwax : 401nIIl(Ctl、
 CI2中)元素分析 HN 計算値  83.58   8.00   9.27測
定値  63.32   5.82   9.35CH
3−CH−C02CHi NH 実施例4〜33 原料物質として、第1表の一般式(n)の欄に記載のス
クェアリリウム誘導体と一般式(m)の欄に記載のアミ
ノ化合物とを使用する以外は、実施例1に記載の場合と
同様にして第1表の一般式(I)の欄に記載の目的生成
物を合成した。
得られた生成物について、元素分析値、極大吸収波長λ
n+ax及び融点をJlll定した。その結果を第2表
に示す。
第2表 第2表(続き) 応用例 実施例1に記載の上記構造式(1−1)で示される化合
物を、ガラスセル中に充填した粉末のサンプルに、Nd
 : YAGレーザ(波長1.084虜、出力180s
J/パルス)を照射すると、SHGに起因する532n
llの緑色散乱光が発生した。その強度をn1定したと
ころ、尿素の粉末を同様の条件で測定した値の約70倍
であった。
発明の効果 本発明の上記一般式で示されるスクェアリリウム誘導体
は、新規な化合物であって、高い非線形性を示し、また
、耐熱性、耐光性、保存安定性及び加工性に優れた物質
であるので、非線形光学素子、例えば、光波長変換素子
、光シヤツター、高速光スイッチング素子、光論理ゲー
ト、光トランジスター等の作製に使用することができる

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式( I )で示されるスクエアリリウム
    誘導体。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Xは、水素原子、メチル基、エチル基又はメト
    キシ基を表わし、Rは、 −CH_2CH_2OH、 ▲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▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、 又は▲数式、化学式、表等があります▼ を表わす。なお、C^*は不斉炭素原子を意味する。)
  2. (2)下記一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、Xは水素原子、メチル基、エチル基又はメトキ
    シ基を表わし、Yは塩素原子、臭素原子、メトキシ基又
    はエトキシ基を表わす) で示されるスクエアリリウム誘導体と、下記一般式(I
    II) NH_2R(III) (式中、Rは、−CH_2CH_2OH、 ▲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▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は▲数式、化学式、表等があります▼ を表わす。なお、C^*は不斉炭素原子を意味する。) で示されるアミノ化合物を反応させることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載のスクエアリリウム誘導体
    の製造方法。
  3. (3)前記一般式(II)で示されるスクエアリリウム誘
    導体と、前記一般式(III)で示されるアミノ化合物の
    酸付加塩を、塩基性化合物の存在下で反応させることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のスクエアリリ
    ウム誘導体の製造方法。
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