JPH0545683A - Organic nonlinear optical material - Google Patents

Organic nonlinear optical material

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JPH0545683A
JPH0545683A JP19943891A JP19943891A JPH0545683A JP H0545683 A JPH0545683 A JP H0545683A JP 19943891 A JP19943891 A JP 19943891A JP 19943891 A JP19943891 A JP 19943891A JP H0545683 A JPH0545683 A JP H0545683A
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JP
Japan
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group
nonlinear optical
optical material
organic
organic nonlinear
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Application number
JP19943891A
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Japanese (ja)
Inventor
Juro Oshima
島 十 郎 尾
Tsuneaki Koike
池 恒 明 小
Hideo Hama
秀 雄 浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】一般式(I) 【化1】 で表わされる有機化合物からなる有機非線形光学材料お
よび該材料を含む有機非線形光学素子。 【効果】前記有機非線形光学材料は優れた非線形光学効
果を有し、光波長変換素子、電気光学素子などの有機非
線形光学素子に応用される。
(57) [Summary] [Structure] General formula (I) An organic nonlinear optical material comprising an organic compound represented by and an organic nonlinear optical element containing the material. [Effect] The organic non-linear optical material has an excellent non-linear optical effect, and is applied to organic non-linear optical elements such as optical wavelength conversion elements and electro-optical elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、光情報通信もしくは光情
報処理などの分野で用いられる有機非線形光学材料およ
びこれを用いた光波長変換素子、電気光学素子などの非
線形光学素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic nonlinear optical material used in the field of optical information communication or optical information processing, and a nonlinear optical element such as an optical wavelength conversion element and an electro-optical element using the organic nonlinear optical material.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】光情報通信もしくは光情報処理な
どの分野では、最近、有機非線形光学材料が注目されて
いる。この非線形光学材料とは、レーザー光を任意の波
長の光に変換したり、電圧の印加により屈折率が変化し
たりするなどの非線形光学効果を示す材料を意味し、な
かでもレーザー光をその1/2の波長の光にする(第2
高調波発振)効果を有する2次の有機非線形光学材料が
1983年の報告(ACS Symposium Series 233(1983))
以来、無機材料を凌駕する性能を示す材料として注目さ
れている。同様にレーザー光をその1/3の波長の光に
する(第3高調波発振)効果を有する2次の有機非線形
光学材料についても研究が進められている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Organic nonlinear optical materials have recently attracted attention in the fields of optical information communication or optical information processing. The non-linear optical material means a material that exhibits a non-linear optical effect such as converting laser light into light of an arbitrary wavelength or changing the refractive index by applying a voltage. / 2 wavelength light (second
A second-order organic nonlinear optical material having a harmonic oscillation effect was reported in 1983 (ACS Symposium Series 233 (1983)).
Since then, it has been attracting attention as a material showing performance exceeding inorganic materials. Similarly, research is also progressing on a second-order organic nonlinear optical material having an effect of converting laser light into light having a wavelength of ⅓ (third harmonic oscillation).

【0003】2次の有機非線形光学材料としては、たと
えば、芳香族環、ドナー性置換基およびアクセプター性
置換基を有し、芳香族環のπ電子がドナー性置換基およ
びアクセプター性置換基により分子内で分極した構造の
材料が挙げられる。この種の材料は、π電子部位で非線
形光学性が生じるため、非線形光学応答性が極めて高く
なると考えられている。また3次の非線形光学性は、π
共役鎖を有する分子に観察され、π共役鎖が長く、共役
性の高い分子ほど3次の非線形光学性が高いことが指摘
されている。
The secondary organic nonlinear optical material has, for example, an aromatic ring, a donor substituent and an acceptor substituent, and the π electron of the aromatic ring is a molecule formed by the donor substituent and the acceptor substituent. Materials having a structure that is polarized inside are included. It is considered that this type of material has extremely high nonlinear optical responsivity because nonlinear optical properties occur at the π electron site. The third-order nonlinear optical property is π
It has been pointed out that a molecule having a conjugated chain and having a longer π-conjugated chain and a higher conjugation has a higher third-order nonlinear optical property.

【0004】ところで高い2次の非線形光学応答性が期
待されるパラニトロアニリンは、光波長変換素子、電気
光学素子などの非線形光学素子として実用上不可欠な単
結晶状態にすると、隣接する2分子が互いに反転した構
造をとり、このため非線形光学性が失われる。このよう
に有機非線形光学材料は、隣接分子同士が中心対称とな
ると、非線形光学性が失われる傾向がある。このため、
このような隣接分子同士の対称性をなくす置換基や光学
活性を付与する置換基などを導入した有機化合物の合成
が行われている。たとえばこのようにして合成された2
−メチル−4−ニトロアニリンは、高い非線形光学性を
示すことが明らかにされている。
Paranitroaniline, which is expected to have a high degree of second-order nonlinear optical response, has a structure in which two adjacent molecules are formed in a single crystal state which is practically indispensable as a nonlinear optical element such as an optical wavelength conversion element or an electro-optical element. The structure is inverted with respect to each other, so that the nonlinear optical property is lost. As described above, the organic non-linear optical material tends to lose its non-linear optical property when adjacent molecules have central symmetry. For this reason,
Organic compounds in which a substituent that eliminates such symmetry between adjacent molecules or a substituent that imparts optical activity are introduced have been synthesized. For example, 2 synthesized in this way
-Methyl-4-nitroaniline has been shown to exhibit high non-linear optical properties.

【0005】有機非線形光学材料は、分子内分極率が高
くなるにしたがって非線形光学性が高くなるが、分子内
での分極が高すぎると電荷移動が起こり、このため材料
の透明性が失われる。同時に、第2次高調波の波長と有
機非線形光学材料の最大吸収波長λmax とが合致して、
第2次高調波が効率よく取り出せなくなる。
Organic nonlinear optical materials have higher nonlinear optical properties as the intramolecular polarizability increases, but if the intramolecular polarization is too high, charge transfer occurs and the transparency of the material is lost. At the same time, the wavelength of the second harmonic matches the maximum absorption wavelength λ max of the organic nonlinear optical material,
The second harmonic cannot be extracted efficiently.

【0006】さらに有機非線形光学材料を得るために、
直線状分子、たとえばスチルベンなどの分子の両端に高
いアクセプター性を有するニトロ基と高いドナー性を有
するアミノ基とが導入されている。しかしながら、この
ようにして得られた材料は、その隣接分子同士が中心対
称になり易い上、透明性がよくないなどの問題を有す
る。
Further, in order to obtain an organic nonlinear optical material,
A nitro group having a high acceptor property and an amino group having a high donor property are introduced at both ends of a linear molecule such as stilbene. However, the material obtained in this manner has problems that adjacent molecules are likely to have central symmetry and that transparency is poor.

【0007】これらの問題を解決するために、分子内の
π電子共役系の長さを限定したり、芳香族環内にヘテロ
原子を導入するなどの方法が試みられているが、根本的
な解決策は見出されていない。
In order to solve these problems, methods such as limiting the length of the π-electron conjugated system in the molecule and introducing a hetero atom into the aromatic ring have been tried, but the fundamental method is No solution has been found.

【0008】他方、3次の有機非線形光学材料として
は、ポリジアセチレンなど、長いπ共役鎖を有する材料
が注目されている。3次の非線形光学材料は、2次の非
線形光学材料とは異なり、その隣接分子同士が中心対称
になっても非線形光学性が失われることはない。このた
め3次の有機非線形光学材料は、2次の非線形光学材料
に比較して選択の幅が広く、また、π共役鎖の長い材料
ほど良好な非線形光学性が期待できる。
On the other hand, as a third-order organic nonlinear optical material, a material having a long π-conjugated chain such as polydiacetylene has been attracting attention. Unlike the non-linear optical material of the second order, the non-linear optical material of the third order does not lose the non-linear optical property even if the adjacent molecules are center-symmetrical to each other. Therefore, the third-order organic nonlinear optical material has a wider selection range than the second-order nonlinear optical material, and a material having a longer π-conjugated chain can be expected to have better nonlinear optical properties.

【0009】しかしながらπ共役鎖が長くなるにつれて
溶媒への溶解性が低下し、加工性が乏しくなる。そこで
π共役鎖の側鎖に比較的バルキーな置換基を付加して溶
解性を改良しようとすると、重合度が低下してπ共役鎖
長が低下するという問題が生じる。
However, as the π-conjugated chain becomes longer, the solubility in the solvent decreases and the workability becomes poor. Therefore, if a relatively bulky substituent is added to the side chain of the π-conjugated chain to improve the solubility, there is a problem that the polymerization degree is reduced and the π-conjugated chain length is reduced.

【0010】したがって3次の有機非線形光学材料にお
いては、溶剤に対する溶解性に優れ、しかも適度な長さ
のπ共役鎖を有し、3次の非線形光学性に優れた材料の
開発が望まれている。
Therefore, in the third-order organic nonlinear optical material, it is desired to develop a material having excellent solubility in a solvent and having a π-conjugated chain of an appropriate length and excellent third-order nonlinear optical property. There is.

【0011】[0011]

【発明の目的】本発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであって、可溶性、加工性に優れ、しかも良好
な非線形光学性を示す新規な有機非線形光学材料および
このような有機非線形光学材料が用いられている光波長
変換素子、電気光学素子などの非線形光学素子を提供す
ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a novel organic nonlinear optical material having excellent solubility and processability and exhibiting good nonlinear optical properties, and such an organic nonlinear optical material. It is an object of the present invention to provide a non-linear optical element such as a light wavelength conversion element or an electro-optical element in which an optical material is used.

【0012】[0012]

【発明の概要】本発明に係る第1の有機非線形光学材料
は、下記一般式(I)
SUMMARY OF THE INVENTION A first organic nonlinear optical material according to the present invention has the following general formula (I).

【0013】[0013]

【化2】 [Chemical 2]

【0014】〔式中、Φ1およびΦ2は、互いに同一であ
っても異なっていてもよく、それぞれが芳香族環または
ヘテロ環であり、n、mは0〜4の整数であり、R1
よびR2は、互いに同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれが電子供与基または電子受容基であり、R
1が直接Φ1と結合している(n=0)場合のR1の数は
複数であってもよく、R2が直接Φ2と結合している(m
=0)場合のR2の数は複数であってもよく、R3および
4は、互いに同一であっても異なっていてもよく、そ
れぞれが水素原子またはアルキル基、アリール基、アラ
ルキル基およびアルキルオキシ基からなる群より選ばれ
る基である。〕で表わされる有機化合物からなることを
特徴としている。
[In the formula, Φ 1 and Φ 2 may be the same or different from each other, each is an aromatic ring or a hetero ring, n and m are integers of 0 to 4, and R 1 and R 2, which may be the same or different from each other, are each an electron donating group or an electron accepting group, and R
When 1 is directly bonded to Φ 1 (n = 0), the number of R 1 may be plural, and R 2 is directly bonded to Φ 2 (m
= 0), the number of R 2 may be plural, R 3 and R 4 may be the same or different from each other, and each is a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group and It is a group selected from the group consisting of alkyloxy groups. ] It is characterized by comprising an organic compound represented by.

【0015】また本発明の非線形光学素子は、このよう
な有機非線形光学材料からなることを特徴としている。
The nonlinear optical element of the present invention is characterized by being made of such an organic nonlinear optical material.

【0016】[0016]

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る有機非線形光
学材料について、具体的に説明する。本発明に係る有機
非線形光学材料は、π共役鎖を有する上記式(I)で表
される化合物からなっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The organic nonlinear optical material according to the present invention will be specifically described below. The organic nonlinear optical material according to the present invention comprises a compound represented by the above formula (I) having a π-conjugated chain.

【0017】これらのπ共役鎖を有する式(I)で表さ
れる有機化合物において、R1はn=0の場合には分子
の一方の末端に位置するΦ1に直接結合し、n≠0の場
合には分子の一方の末端に結合している。同様にR2
m=0の場合には分子の一方の末端に位置するΦ2に直
接結合し、m≠0の場合には分子の一方の末端に結合し
ている。
In the organic compound represented by the formula (I) having these π-conjugated chains, R 1 is directly bonded to Φ 1 located at one end of the molecule when n = 0, and n ≠ 0. In the case of, it is attached to one end of the molecule. Similarly, R 2 is directly bonded to Φ 2 located at one end of the molecule when m = 0, and is bonded to one end of the molecule when m ≠ 0.

【0018】上記のいずれの場合にしても、R1および
2は電子供与基または電子受容基であるために、これ
らの置換基によって式(I)で表わされる化合物分子に
適度な分極が生じ、非線形性が付与される。
In any of the above cases, since R 1 and R 2 are electron-donating groups or electron-accepting groups, these substituents cause appropriate polarization in the compound molecule represented by the formula (I). , Non-linearity is added.

【0019】R1またはR2が電子受容基である場合に
は、この電子受容基はハメット値σが 0<σ<0.8 の範囲にあることが好ましい。
When R 1 or R 2 is an electron accepting group, the Hammett value σ of the electron accepting group is preferably in the range of 0 <σ <0.8.

【0020】このような電子受容基としては、具体的に
は、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリ
フルオロメトキシ基、トリフルオロメチルチオ基、カル
バモイル基、ニトロソ基、シアナト基、チオシアナト
基、イソシアナト基、ホルミル基、あるいはメトキシカ
ルボニル、エトキシカルボニルなどのアルコキシカルボ
ニル基、ハロゲン化アルコキシカルボニル基、アセチル
基、プロピノイル基、ハロゲン化アシル基、スルフォ
基、スルフィノ基、スルフェノ基、ハロゲン原子などが
挙げられる。これらのうちニトロ基が好ましい。
Specific examples of such an electron accepting group include nitro group, cyano group, trifluoromethyl group, trifluoromethoxy group, trifluoromethylthio group, carbamoyl group, nitroso group, cyanato group, thiocyanato group, Isocyanato group, formyl group, or alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl and ethoxycarbonyl, halogenated alkoxycarbonyl group, acetyl group, propinoyl group, acyl halide group, sulfo group, sulfino group, sulfeno group, halogen atom and the like. .. Of these, a nitro group is preferable.

【0021】またR1またはR2が電子供与基である場合
には、 この電子供与基は、ハメット値σが 0≧σ≧−0.83 の範囲にあることが好ましい。
When R 1 or R 2 is an electron donating group, the electron donating group preferably has a Hammett value σ in the range of 0 ≧ σ ≧ −0.83.

【0022】このような電子供与基としては、具体的に
は、ジメチルアミノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、フェ
ノキシ基などのアリールオキシ基、メトキシ基などのア
ルキルオキシ基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、
n-ブチル基などの直鎖状アルキル基、イソプロピル基、
sec-ブチル基、sec-アミル基などの2級アルキル基、te
rt- ブチル基、tert- アミル基などの3級アルキル基、
アリール基、チオアルキル基などが挙げられる。これら
のうちメトキシ基が好ましい。
Specific examples of such an electron donating group include aryloxy groups such as dimethylamino group, amino group, hydroxy group and phenoxy group, alkyloxy groups such as methoxy group, methyl group, ethyl group and n. -Propyl group,
linear alkyl group such as n-butyl group, isopropyl group,
sec-butyl group, sec-amyl group and other secondary alkyl groups, te
tert-butyl group, tertiary alkyl group such as tert-amyl group,
Examples thereof include an aryl group and a thioalkyl group. Of these, a methoxy group is preferable.

【0023】前記式(I)で表わされる化合物におい
て、n=0であってR1がΦ1と直接結合している場合に
は、R1の数は複数であってもよく、また複数個のR1
Φ1に結合している場合には、それぞれのR1は互いに同
一であっても異なっていてもよい。同様にm=0であっ
てR2がΦ2と直接結合している場合には、R2の数は複
数であってもよく、また複数個のR2がΦ2に結合してい
る場合には、それぞれのR2は互いに同一であっても異
なっていてもよい。
In the compound represented by the above formula (I), when n = 0 and R 1 is directly bonded to Φ 1 , the number of R 1 may be plural or plural. When R 1 's of R are bonded to Φ 1 , each R 1 may be the same or different. Similarly, when m = 0 and R 2 is directly bonded to Φ 2 , the number of R 2 may be plural, and when plural R 2 are bonded to Φ 2. In addition, each R 2 may be the same as or different from each other.

【0024】また前記式(I)で表わされる化合物にお
いて、R1は−(CH=CH)n−Φ1の分極が促進される
ように−(CH=CH)n−Φ1に結合していることが好ま
しく、R2は−(CH=CH)m−Φ2の分極が促進される
ように−(CH=CH)m−Φ2に結合していることが好ま
しい。
In the compound represented by the above formula (I), R 1 is bonded to-(CH = CH) n1 so as to promote the polarization of-(CH = CH) n1. R 2 is preferably bonded to — (CH═CH) m —Φ 2 so that the polarization of — (CH═CH) m —Φ 2 is promoted.

【0025】たとえばn=0であり、Φ1がベンゼン環
であり、R1の数が1である場合、すなわちベンゼン環
Φ1に1個のR1が直接結合している場合には、R1は、
ジアセチレン結合(−C≡C−C≡C−)に対してパラ
位でΦ1に結合していることが好ましく、またR1が複数
個ある場合には、ジアセチレン結合に対してパラ位およ
びメタ位でΦ1に結合していることが好ましい。
For example, when n = 0, Φ 1 is a benzene ring, and the number of R 1 is 1, that is, when one R 1 is directly bonded to the benzene ring Φ 1 , R 1 is
It is preferable that Φ 1 is bonded to the diacetylene bond (-C≡C-C≡C-) at the para position, and when there are a plurality of R 1 , the para position to the diacetylene bond. And is preferably bonded to Φ 1 at the meta position.

【0026】またn=1の場合には、R1はΦ1に対して
トランス位でビニレン基(−CH=CH−)に結合して
いることが好ましい。同様にm=0であり、Φ2がベン
ゼン環であり、R2の数が1である場合、すなわちベン
ゼン環Φ2に1個のR2が直接結合している場合には、R
2は、ジアセチレン結合に対してパラ位でΦ2に結合して
いることが好ましく、またR2が複数個ある場合には、
ジアセチレン結合に対してパラ位およびメタ位でΦ2
結合していることが好ましい。
When n = 1, R 1 is preferably bonded to the vinylene group (—CH═CH—) in the trans position with respect to Φ 1 . Similarly, when m = 0, Φ 2 is a benzene ring, and the number of R 2 is 1, that is, when one R 2 is directly bonded to the benzene ring Φ 2 , R is R.
2 is preferably bonded to Φ 2 at the para position with respect to the diacetylene bond, and when there are a plurality of R 2 ,
It is preferable to bond to Φ 2 at the para position and the meta position with respect to the diacetylene bond.

【0027】またm=1の場合には、R2はΦ2に対して
トランス位でビニレン基(−CH=CH−)に結合して
いることが好ましい。nとmとがいずれも0であり、Φ
1およびΦ2がともにベンゼン環である場合、特にR1
よびR2のいずれか一方が電子受容基であって、他方が
電子供与基であり、R1がジアセチレン結合に対してパ
ラ位でΦ1に結合され、R2がジアセチレン結合に対して
パラ位でΦ2に結合されている場合が分子内分極効果が
最も高く、好ましい。
When m = 1, R 2 is preferably bonded to the vinylene group (—CH═CH—) in the trans position with respect to Φ 2 . Both n and m are 0, and Φ
When 1 and Φ 2 are both benzene rings, one of R 1 and R 2 is an electron accepting group, the other is an electron donating group, and R 1 is para to the diacetylene bond. It is preferred that R 2 is bonded to Φ 1 and R 2 is bonded to Φ 2 in a para position with respect to the diacetylene bond because the intramolecular polarization effect is highest.

【0028】またnとmとがいずれも1である場合、特
にR1およびR2のいずれか一方が電子受容基であって、
他方が電子供与基であり、R1がΦ1に対してトランス位
でビニレン基に結合され、R2がΦ2に対してトランス位
でビニレン基に結合されている場合が分子内分極効果が
最も高く、好ましい。
When both n and m are 1, especially one of R 1 and R 2 is an electron accepting group,
If the other is an electron donating group, R 1 is bound to the vinylene group in the trans position with respect to Φ 1 , and R 2 is bound to the vinylene group with the trans position with respect to Φ 2 , the intramolecular polarization effect is the most. High and preferred.

【0029】上記式(I)で表わされる化合物に含まれ
るΦ1およびΦ2は、互いに同一であっても異なっていて
もよく、それぞれが芳香族環またはヘテロ環であり、芳
香族環、複素5員環または複素6員環が好ましく、特に
ベンゼン環または複素5員環が好ましい。これらの芳香
族環またはヘテロ環としては、具体的には、ベンゼン、
ピリジンなどの6員環、チオフェン、ピロール、フラ
ン、チアゾール、ピラゾールなどの複素5員環、ナフタ
レン、キノリンなどの10員環、オキサゾール、ベンゾ
チアゾールなどの複素芳香族環などが挙げられる。
Φ 1 and Φ 2 contained in the compound represented by the above formula (I) may be the same as or different from each other, and each is an aromatic ring or a hetero ring, an aromatic ring or a hetero ring. A 5-membered ring or a 6-membered heterocyclic ring is preferable, and a benzene ring or a 5-membered heterocyclic ring is particularly preferable. Specific examples of these aromatic rings or hetero rings include benzene and
Examples thereof include a 6-membered ring such as pyridine, a 5-membered heterocyclic ring such as thiophene, pyrrole, furan, thiazole and pyrazole, a 10-membered ring such as naphthalene and quinoline, and a heteroaromatic ring such as oxazole and benzothiazole.

【0030】上記式(I)で表わされる化合物では、こ
れらの芳香族環またはヘテロ環が電子共鳴の場を提供
し、これらの環によって非線形光学効果が有効に発揮さ
れるようになるが、ジアセチレン結合などによって形成
されるπ共役鎖も電子共鳴の場を提供し、このπ共役鎖
によって非線形光学効果がより一層有効に発揮されるよ
うになる。
In the compound represented by the above formula (I), these aromatic rings or hetero rings provide a field for electron resonance, and the non-linear optical effect is effectively exhibited by these rings. The π-conjugated chain formed by an acetylene bond or the like also provides a field of electron resonance, and the π-conjugated chain allows the nonlinear optical effect to be more effectively exhibited.

【0031】上記式(I)で表わされる化合物中のR3
ないしR4は、互いに同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれが水素原子またはアルキル基、アリール
基、アラルキル基およびアルキルオキシ基からなる群よ
り選ばれる基である。これらのうち、水素原子またはア
ルキル基が好ましく、アルキル基である場合には特にメ
チル基またはエチル基が好ましい。
R 3 in the compound represented by the above formula (I)
To R 4 may be the same or different and each is a hydrogen atom or a group selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group and an alkyloxy group. Of these, a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is particularly preferable when the alkyl group is used.

【0032】上記のアルキル基は、直鎖状であっても分
岐していてもよく、炭素数が1〜6であり、好ましくは
炭素数が1〜3である。このようなアルキル基として
は、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、
n-ブチル基などの直鎖状アルキル基、イソプロピル基、
sec-ブチル基、sec-アミル基などの2級アルキル基、te
rt- ブチル基、tert- アミル基などの3級アルキル基が
挙げられる。
The above-mentioned alkyl group may be linear or branched and has 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. As such an alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group,
linear alkyl group such as n-butyl group, isopropyl group,
sec-butyl group, sec-amyl group and other secondary alkyl groups, te
Examples thereof include tertiary alkyl groups such as rt-butyl group and tert-amyl group.

【0033】上記のアリール基は、置換基を有していて
もよい。このようなアリール基としては、具体的には、
フェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基などが
挙げられる。
The above aryl group may have a substituent. As such an aryl group, specifically,
Examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, a tolyl group and a xylyl group.

【0034】上記アラルキル基としては、具体的には、
ベンジル基、フェネチル基、α- メチルベンジル基、ト
リルメチル基などが挙げられる。上記のアルキルオキシ
基は、直鎖状であっても分岐していてもよく、炭素数が
1〜6であり、好ましくは炭素数1〜3である。このよ
うなアルキルオキシ基としては、具体的には、メチルオ
キシ基、エチルオキシ基、n-プロピルオキシ基、n-ブチ
ルオキシ基などの直鎖状アルキルオキシ基、イソプロピ
ルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、sec-アミルオキシ基
などの2級アルキルオキシ基、tert- ブチルオキシ基、
tert- アミルオキシ基などの3級アルキルオキシ基が挙
げられる。
Specific examples of the above aralkyl group include:
Examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, an α-methylbenzyl group and a tolylmethyl group. The alkyloxy group may be linear or branched and has 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. As such an alkyloxy group, specifically, a linear alkyloxy group such as methyloxy group, ethyloxy group, n-propyloxy group, n-butyloxy group, isopropyloxy group, sec-butyloxy group, sec -Secondary alkyloxy group such as amyloxy group, tert-butyloxy group,
and tertiary alkyloxy groups such as tert-amyloxy group.

【0035】上記式(I)で表わされる化合物では、分
子全体の分極が高くなるような位置にR3および/また
はR4が配置されていることが好ましい。たとえばΦ1
よびΦ2がベンゼン環の場合には、R3がジアセチレン結
合に対してオルト位でΦ1に結合されているとともにR4
がジアセチレン結合に対してメタ位でΦ2に結合されて
いるか、もしくはR3がジアセチレン結合に対してメタ
位でΦ1に結合されているとともにR4がジアセチレン結
合に対してオルト位でΦ2に結合されていることが好ま
しい。この場合、2個のR3がそれぞれジアセチレン結
合に対してオルト位でΦ1に結合されているか、もしく
は2個のR4がそれぞれジアセチレン結合に対してオル
ト位でΦ2に結合されていてもよい。なおΦ1に複数のR
3が結合している場合、それぞれのR3は互いに同一であ
っても異なっていてもよく、Φ2に複数のR4が結合して
いる場合、それぞれのR3は互いに同一であっても異な
っていてもよい。
In the compound represented by the above formula (I), it is preferable that R 3 and / or R 4 be arranged at a position where the polarization of the whole molecule becomes high. For example, when Φ 1 and Φ 2 are benzene rings, R 3 is bonded to Φ 1 in the ortho position with respect to the diacetylene bond, and R 4 is
Is bonded to Φ 2 in the meta position with respect to the diacetylene bond, or R 3 is bonded to Φ 1 in the meta position with respect to the diacetylene bond and R 4 is in the ortho position with respect to the diacetylene bond. Is preferably coupled to Φ 2 . In this case, two R 3 are each bonded to Φ 1 in the ortho position to the diacetylene bond, or two R 4 are each bonded to Φ 2 in the ortho position to the diacetylene bond. May be. In addition, multiple R in Φ 1
When 3 is bonded, each R 3 may be the same or different from each other, and when plural R 4 are bonded to Φ 2 , each R 3 may be the same as each other. May be different.

【0036】さらにR3またはR4は、光学活性基である
ことが好ましい。R3またはR4が光学活性基であると、
分子の対称性が崩れ、単結晶を作製した場合、隣接分子
同士が中心対称となり難く、非線形光学性が効果的に保
持される。ここで、光学活性基とは不整炭素を有する
基、1つの炭素原子に3つの異なる基、たとえばメチル
基、エチル基、水素原子が結合している置換基を意味す
る。
Further, R 3 or R 4 is preferably an optically active group. When R 3 or R 4 is an optically active group,
When the symmetry of molecules is broken and a single crystal is produced, it is difficult for adjacent molecules to have central symmetry, and the nonlinear optical property is effectively maintained. Here, the optically active group means a group having an asymmetric carbon atom, one of three different groups at one carbon atom, for example, a methyl group, an ethyl group, or a substituent having a hydrogen atom bonded thereto.

【0037】また、上記式(I)で表わされる化合物
は、少なくとも1個の重水素を有することが好ましい。
上記式(I)で表わされる化合物としては、具体的に
は、以下の化合物(1)〜(5)が例示される。
The compound represented by the above formula (I) preferably has at least one deuterium.
Specific examples of the compound represented by the above formula (I) include the following compounds (1) to (5).

【0038】[0038]

【化3】 [Chemical 3]

【0039】上記式(I)で表わされるジアセチレン誘
導体は、Φ1骨格にエチニル基およびR1−(CH=CH)
n−が結合している化合物Aと、Φ2骨格にエチニル基お
よびR2−(CH=CH)m−が結合している化合物Bと
を、2価の銅などの触媒存在下で反応させることによっ
て得ることができる。
The diacetylene derivative represented by the above formula (I) has a Φ 1 skeleton and an ethynyl group and R 1- (CH═CH).
The compound A having n − bonded thereto and the compound B having an ethynyl group and R 2 — (CH═CH) m — bonded to the Φ 2 skeleton are reacted in the presence of a catalyst such as divalent copper. Can be obtained by

【0040】たとえば前記式(1)で表わされる化合物
は、次式の反応を経て合成される。
For example, the compound represented by the above formula (1) is synthesized through the reaction of the following formula.

【0041】[0041]

【化4】 [Chemical 4]

【0042】上記反応式から明らかなように、化合物A
およびBのエチニル基同士が触媒存在下で脱水素反応を
行なって所望のジアセチレン誘導体が得られる。この反
応は、通常、たとえばアルゴン、窒素などの不活性雰囲
気下で行なわれる。
As is clear from the above reaction formula, compound A
The ethynyl groups of B and B are dehydrogenated in the presence of a catalyst to give the desired diacetylene derivative. This reaction is usually performed under an inert atmosphere such as argon or nitrogen.

【0043】本発明に係る有機非線形光学材料は、上記
のような式(I)で表わされる化合物からなり、結晶化
状態で用いられる。この結晶は、単結晶であることが好
ましいが、似たような結晶構造を有する他の成分との共
晶であってもよい。
The organic nonlinear optical material according to the present invention comprises the compound represented by the above formula (I) and is used in a crystallized state. This crystal is preferably a single crystal, but may be a eutectic with another component having a similar crystal structure.

【0044】また上記のような式(I)で表わされる化
合物の結晶は、マトリックス中に分散させて用いてもよ
い。
The crystals of the compound represented by the formula (I) as described above may be dispersed in a matrix for use.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述したように本発明に係る有機非線形
光学材料は、上記式(I)で表わされる有機化合物から
なり、Φ1環、Φ2環およびジアセチレン結合などのπ共
役鎖によって共鳴の場が与えられ、R1、R2、R3およ
びR4によって分子分極および分子配列がバランスよく
制御され、優れた非線形光学効果を有する。
As described above, the organic nonlinear optical material according to the present invention is made of the organic compound represented by the above formula (I), and is resonated by the Φ 1 ring, Φ 2 ring and π-conjugated chain such as diacetylene bond. Is provided, the molecular polarization and the molecular arrangement are balancedly controlled by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , and an excellent nonlinear optical effect is obtained.

【0046】このため本発明に係る有機非線形光学材料
は、2次または3次の非線形光学効果を利用した光波長
変換素子、電気光学素子などの非線形光学素子への応用
に好適である。
Therefore, the organic non-linear optical material according to the present invention is suitable for application to non-linear optical elements such as optical wavelength conversion elements and electro-optical elements utilizing the second-order or third-order non-linear optical effect.

【0047】[0047]

【実施例】以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づ
き説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。
EXAMPLES The present invention will be described below based on more specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0048】[0048]

【実施例1】ピリジン31ml中にo−エチニルフェニ
ルアルデヒド2.0gを含む溶液を、ピリジン91ml
中にCu(II)アセテート1水和物31gを含む溶液に
室温で1.5時間かけて滴下させ、滴下後、さらに2時
間攪拌した。得られた反応溶液から溶媒を除去した後の
赤色溶液をヘキサン/エーテル(2:3)でアルミナカ
ラムに展開させ、1.03gの生成物を得た。この生成
物をベンゼンで再結晶すると黄色針状結晶が得られた。
Example 1 A solution of 2.0 g of o-ethynylphenylaldehyde in 31 ml of pyridine was added to 91 ml of pyridine.
A solution containing 31 g of Cu (II) acetate monohydrate was added dropwise at room temperature over 1.5 hours, and the mixture was further stirred for 2 hours after the addition. The solvent was removed from the obtained reaction solution, and the red solution was developed on an alumina column with hexane / ether (2: 3) to obtain 1.03 g of a product. The product was recrystallized from benzene to give yellow needle crystals.

【0049】この黄色針状結晶の融点(MP)、マスス
ペクトル(MS)、赤外線スペクトル(IR)および1
H−NMRスペクトルの測定結果は下記の通りである。 MP :163−164℃ MS :m/z 258(M+、100%) IR :2270、2200cm-1(−C≡C−) 1700cm-1(−CHO)1 NMR(90MHz): 10.60ppm(s,2H,CHO) 7.90−8.10ppm(m,2H,benzeno
id H) 7.43−7.83ppm(m,6H,benzeno
id H) 以上の測定結果から、得られた黄色針状結晶は、前記化
合物(1)と同定された。
The melting point (MP), mass spectrum (MS), infrared spectrum (IR) and 1 of this yellow needle crystal were obtained.
The measurement results of the 1 H-NMR spectrum are as follows. MP: 163-164 ° C. MS: m / z 258 (M + , 100%) IR: 2270, 2200 cm -1 (-C≡C-) 1700 cm -1 (-CHO) 1 NMR (90 MHz): 10.60 ppm ( s, 2H, CHO) 7.90-8.10ppm (m, 2H, benzeno
id H) 7.43-7.83 ppm (m, 6H, benzeno
id H) From the above measurement results, the obtained yellow needle crystal was identified as the compound (1).

【0050】化合物(1)30mgを0.9mlのジク
ロロエタンに溶解させ、この溶液をクォーツ基板上に2
000回転で20秒間スピンコートし、次いで80℃で
1時間真空乾燥し、膜厚0.092μmの薄膜を得た。
30 mg of the compound (1) was dissolved in 0.9 ml of dichloroethane, and this solution was placed on a quartz substrate.
It was spin-coated at 000 rpm for 20 seconds and then vacuum dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain a thin film having a thickness of 0.092 μm.

【0051】この薄膜にNd+YAGレーザを照射して
THG強度測定を行なった。THG強度をクォーツに対
して比較した結果、0.32倍であった。
The THG intensity was measured by irradiating this thin film with an Nd + YAG laser. As a result of comparing the THG intensity with that of quartz, it was 0.32 times.

【0052】[0052]

【実施例2】ピリジン25ml中にo−エチニルシンナ
ムアルデヒド2.0gを含む溶液を、ピリジン75ml
中にCu(II)アセテート1水和物24.6gを含む溶
液に52−56℃の温度で1.0時間かけて滴下させ、
滴下後、さらに同じ温度で3時間攪拌した。得られた反
応溶液から溶媒を除去した後の濃茶褐色溶液をヘキサン
/エーテル(1:4)でアルミナカラムに展開させ、
1.4gの生成物を得た。この生成物をヘキサン/ベン
ゼンで再結晶すると黄色針状結晶が得られた。
Example 2 A solution of 2.0 g of o-ethynylcinnamaldehyde in 25 ml of pyridine was added to 75 ml of pyridine.
A solution containing 24.6 g of Cu (II) acetate monohydrate was added dropwise at a temperature of 52-56 ° C over 1.0 hour,
After the dropping, the mixture was further stirred at the same temperature for 3 hours. After removing the solvent from the obtained reaction solution, the dark brown solution was developed on an alumina column with hexane / ether (1: 4),
1.4 g of product was obtained. The product was recrystallized from hexane / benzene to give yellow needle crystals.

【0053】この黄色針状結晶の融点(MP)、マスス
ペクトル(MS)、赤外線スペクトル(IR)および1
H−NMRスペクトルの測定結果は下記の通りである。 MP :203−204℃ MS :m/z 310(M+、17%)、254
(100) IR :2200cm-1(−C≡C−) 1680cm-1(−CHO) 980cm-1(trans−CH=CH−)1 NMR(90MHz): 10.10ppm(d,J=8Hz,2H,CHO) 8.02ppm(d,J=16Hz,2H,olefi
nic H) 7.35−7.87ppm(m,8H,benzeno
id H) 6.85ppm(dd,J=16Hz,8Hz,2H,
olefinic H) 以上の測定結果から、得られた黄色針状結晶は、前記化
合物(2)と同定された。
The melting point (MP), mass spectrum (MS), infrared spectrum (IR) and 1 of this yellow needle crystal were obtained.
The measurement results of the 1 H-NMR spectrum are as follows. MP: 203-204 ° C MS: m / z 310 (M + , 17%), 254.
(100) IR: 2200cm -1 ( -C≡C-) 1680cm -1 (-CHO) 980cm -1 (trans-CH = CH-) 1 NMR (90MHz): 10.10ppm (d, J = 8Hz, 2H , CHO) 8.02ppm (d, J = 16Hz, 2H, olefi
nic H) 7.35-7.87 ppm (m, 8H, benzeno
id H) 6.85 ppm (dd, J = 16 Hz, 8 Hz, 2 H,
olefinic H) From the above measurement results, the obtained yellow needle crystal was identified as the compound (2).

【0054】化合物(2)0.5mgを0.2mlのジ
クロロエタンに溶解させ、この溶液をクォーツ基板上に
2000回転で20秒間スピンコートし、次いで150
℃で1時間真空乾燥し、膜厚0.3424μmの薄膜を
得た。
0.5 mg of the compound (2) was dissolved in 0.2 ml of dichloroethane, and this solution was spin-coated on a quartz substrate at 2000 rpm for 20 seconds, then 150
It was vacuum dried at 0 ° C. for 1 hour to obtain a thin film having a thickness of 0.3424 μm.

【0055】この薄膜にNd+YAGレーザを照射して
THG強度測定を行なった。THG強度をクォーツに対
して比較した結果、0.31倍であった。
This thin film was irradiated with an Nd + YAG laser to measure THG intensity. As a result of comparing the THG intensity with that of quartz, it was 0.31 times.

【0056】[0056]

【実施例3】ピリジン33ml中に7−(o−エチニル
フェニル)ヘプタ−2,4,6−トリエナール3.48
gを含む溶液を、ピリジン98ml中にCu(II)アセ
テート水和物32.0gを含む溶液に52−54℃の温
度で1.5時間かけて滴下させ、滴下後、さらに1時間
かけて攪拌した。得られた反応溶液から溶媒を除去した
後の赤色溶液をベンゼン/クロロフォルム(7:3)で
アルミナカラムに展開させ、1.97gの生成物を得
た。この生成物をヘキサン/THFで再結晶すると赤色
角状結晶が得られた。
EXAMPLE 3 7- (o-Ethynylphenyl) hepta-2,4,6-trienal 3.48 in 33 ml pyridine
The solution containing 3 g of Cu (II) acetate hydrate in 98 ml of pyridine was added dropwise to the solution at a temperature of 52-54 ° C. over 1.5 hours, and the mixture was stirred for 1 hour after addition. did. The red solution after removing the solvent from the obtained reaction solution was developed on an alumina column with benzene / chloroform (7: 3) to obtain 1.97 g of a product. The product was recrystallized from hexane / THF to give red horn crystals.

【0057】この赤色角状結晶の融点(MP)、マスス
ペクトル(MS)、赤外線スペクトル(IR)および1
H−NMRスペクトルの測定結果は下記の通りである。 MP :186−188℃ MS :m/z 414(M+、59%)、396
(100) IR :2200cm-1(−C≡C−) 1670cm-1(−CHO) 1620cm-1(−CH=CH−) 1600cm-1(−CH=CH−) 1580cm-1(−CH=CH−) 1010,980cm-1(trans−CH=CH−)1 NMR(90MHz) 10.41ppm(d,J=9Hz,2H,CHO) 6.40−7.74ppm(m,18H,olefin
ic andbenzenoid H) 6.21(dd,17Hz,J=9Hz,2H,ole
finic H) 以上の測定結果から、得られた赤色角状結晶は、前記化
合物(3)と同定された。
The melting point (MP), mass spectrum (MS), infrared spectrum (IR) and 1 of this red horn crystal.
The measurement results of the 1 H-NMR spectrum are as follows. MP: 186-188 ° C MS: m / z 414 (M + , 59%), 396
(100) IR: 2200cm -1 ( -C≡C-) 1670cm -1 (-CHO) 1620cm -1 (-CH = CH-) 1600cm -1 (-CH = CH-) 1580cm -1 (-CH = CH −) 1010,980 cm −1 (trans-CH═CH—) 1 NMR (90 MHz) 10.41 ppm (d, J = 9 Hz, 2H, CHO) 6.40-7.74 ppm (m, 18H, olefin)
ic and benzenoid H) 6.21 (dd, 17 Hz, J = 9 Hz, 2H, ole)
finic H) From the above measurement results, the obtained red horn crystals were identified as the compound (3).

【0058】化合物(3)50mgを0.5mlのジク
ロロエタンに溶解させ、この溶液をクォーツ基板上に2
000回転で20秒間スピンコートし、次いで80℃で
1時間真空乾燥し、膜厚0.493μmの薄膜を得た。
50 mg of the compound (3) was dissolved in 0.5 ml of dichloroethane, and this solution was placed on a quartz substrate.
Spin coating was performed at 000 rpm for 20 seconds, and then vacuum drying was performed at 80 ° C. for 1 hour to obtain a thin film having a thickness of 0.493 μm.

【0059】この薄膜にNd+YAGレーザを照射して
THG強度測定を行なった。THG強度をクォーツに対
して比較した結果、1.63倍であった。
The thin film was irradiated with an Nd + YAG laser to measure the THG intensity. As a result of comparing the THG intensity with that of quartz, it was 1.63 times.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 〔式中、 Φ1およびΦ2は、互いに同一であっても異なっていても
よく、それぞれが芳香族環またはヘテロ環であり、 n、mは0〜4の整数であり、 R1およびR2は、互いに同一であっても異なっていても
よく、それぞれが電子供与基または電子受容基であり、
1が直接Φ1と結合している(n=0)場合のR1の数
は複数であってもよく、R2が直接Φ2と結合している
(m=0)場合のR2の数は複数であってもよく、 R3およびR4は、互いに同一であっても異なっていても
よく、それぞれが水素原子またはアルキル基、アリール
基、アラルキル基およびアルキルオキシ基からなる群よ
り選ばれる基である。〕で表わされる有機化合物からな
ることを特徴とする有機非線形光学材料。
1. A compound represented by the general formula (I): Wherein, [Phi 1 and [Phi 2, which may be the being the same or different, are each an aromatic ring or heterocycle, n, m is an integer of 0 to 4, R 1 and R 2 may be the same or different from each other, each is an electron donating group or an electron accepting group,
The number of R 1 when R 1 is attached directly Φ 1 (n = 0) may be a plurality, in the case R 2 is attached directly Φ 2 (m = 0) R 2 May be plural and R 3 and R 4 may be the same or different from each other and each is a hydrogen atom or a group consisting of an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group and an alkyloxy group. It is the group of choice. ] An organic nonlinear optical material comprising an organic compound represented by
【請求項2】 Φ1およびΦ2が、ベンゼン環または複素
5員環である請求項1記載の有機非線形光学材料。
2. The organic nonlinear optical material according to claim 1, wherein Φ 1 and Φ 2 are benzene rings or 5-membered heterocyclic rings.
【請求項3】 R3またはR4が、光学活性基である請求
項1記載の有機非線形光学材料。
3. The organic nonlinear optical material according to claim 1, wherein R 3 or R 4 is an optically active group.
【請求項4】 前記式(I)で表わされる有機化合物
が、少なくとも1つの重水素を有する請求項1記載の有
機非線形光学材料。
4. The organic nonlinear optical material according to claim 1, wherein the organic compound represented by the formula (I) has at least one deuterium.
【請求項5】 請求項1記載の有機非線形光学材料を含
むことを特徴とする非線形光学素子。
5. A nonlinear optical element comprising the organic nonlinear optical material according to claim 1.
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