JPH07157447A - 非線形光学素子 - Google Patents

非線形光学素子

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JPH07157447A
JPH07157447A JP6603994A JP6603994A JPH07157447A JP H07157447 A JPH07157447 A JP H07157447A JP 6603994 A JP6603994 A JP 6603994A JP 6603994 A JP6603994 A JP 6603994A JP H07157447 A JPH07157447 A JP H07157447A
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清蔵 宮田
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 優れた非線形光学効果を有する新規化合物及
びそれらを用いた非線形光学素子を提供する。 【構成】 一般式(I)で示される非線形光学効果を有
する特定のジオレフィン化合物、及びその結晶からな
り、その非線形光学効果を利用する非線形光学素子。 R-CH=CH-Ar-CH=CH-R' (I) 〔例えば次式で示される〕

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた非線形光学効果を
有する新規化合物及びそれらの新規化合物を含む非線形
光学効果に優れた化合物群を素子として用いることを特
徴とする非線形光学素子に関する。レーザー光を物質に
照射する時の非線形的相互作用はいわゆる非線形効果と
して知られており、二次、三次等の高調波の発生、カー
効果、パラメトリック増幅等の現象を起す。この非線形
効果は、短波長レーザー光の発生、情報処理、光通信等
に応用されるものであり、従って優れた非線形効果を有
し、かつ耐久性に優れた素子材料の開発が望まれてい
る。
【0002】
【従来の技術とその問題点】従来、比較的強い非線形光
学効果を有する物質はいくつか知られている。例えば尿
素、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)等であ
る。これらの有機物質は非線形効果が大きく、種々の分
子設計が可能な点で優れた素材であるが、光損傷を受け
やすく、未だ充分満足出来るものは見出されていない。
本発明者等は一群のジオレフィン化合物の性質について
種々研究中、これらの化合物が優れた非線形効果を有す
る物質であることを発見した。通常、物質の非線形光学
効果は、その粉末に強いレーザー光を照射し、二次、三
次等の高調波の発生を測定することにより評価される
が、ある種のジオレフィン化合物は、YAGレーザー照
射で強い第三次高調波を発生し、かつ光損傷も少ないこ
とが見出された。本発明者等はこの発見をもとにして多
くの新規物質を含む広範な周辺物質を合成評価した結
果、一群の物質が優れた非線形効果を有し、かつ耐久性
にも優れていることを発見し、本発明に至った。本発明
の第一の特徴である優れた非線形効果を有する新規なジ
オレフィン化合物は下記一般式(I)で示されるもので
ある。 R-CH=CH-Ar-CH=CH-R' (I) 〔但し式中 R及びR'は次の群から選ばれた基で、同一で
も異なっていてもよい。
【0003】
【化3】
【0004】この物質群に含まれる好ましい物質の例と
しては、例えば下記の物質が挙げられる。
【0005】
【表1】
【0006】これらの物質は、通常当業者によく知られ
ている合成法により合成され得る。その合成法を以下に
例示するが、これらの方法に限定するものではない。
【0007】
【化4】
【0008】
【化5】
【0009】
【化6】
【0010】又本発明は上記物質群を含む下記の基本構
造を有する物質群を素材とする非線形光学素子を提供す
るものである。 R-CH=CH-Ar-CH=CH-R' (I) 〔但し式中 R及びR'は次の群から選ばれた基で、同一で
も異なっていてもよい。
【0011】
【化7】
【0012】これらの物質群に含まれる化合物としては
次表に示されるものが例示される。
【0013】
【表2】
【0014】これらの物質は例えばYAGレーザー照射
により強い三次の高調波を発生する。さらに非対称な結
晶を形成する物質は二次の高調波をも発生するので、非
線形光学素子の素材として有用である。
【0015】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。まず
本発明の新規なジオレフィン化合物の合成例を示す。 合成例1
【0016】
【化8】
【0017】G. Drefahls らの方法により得たγ−スチ
ルバゾール−4'−アルデヒド0.261g(1.25 mmol) 、α−
ピコリン0.176g(1.89 mmol) および塩化亜鉛0.22g を混
合し、窒素気流下で20時間,175〜180 ℃で加熱撹拌し
た。反応後約1.5Nの塩酸で処理し、不溶物を濾別し、つ
いで濃アンモニア水、水の順で洗浄すると黄緑色の粉末
が得られた。さらにこの粗生成物をキシレンから再結晶
すると黄緑色板状結晶を得た。 m.p. 231 〜234 ℃ 合成例2
【0018】
【化9】
【0019】(1) 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮
酸の合成 p−ホルミルケイ皮酸 5.28g(0.03 mol)を1.5N NaOH 20
ml、エタノール10ml溶液中に溶解させ、アセトフェノン
5.05g(0.033 mol)、1.3N NaOH 30ml、エタノール30ml溶
液に常温で滴下して加えた。このとき黄色透明溶液がか
きまぜにより白濁した。塩酸で反応液を中和し、生成し
た黄色沈澱物をグラスフィルター(G4)で濾過した。濾液
に塩酸を加えたとき沈澱が生成した場合にはそれも濾過
した。得られた固体は乾燥剤を用いてデシケーター中で
真空乾燥し、メタノール再結した。 収率 5.5g(0.020mol)66.7 % m.p. 260〜264 ℃ IR(KBr):1660, 1620, 1425, 1015, 970, 825, 780 cm
-1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ6.65(2H,d,J=16Hz,-CH=CH-CO-), 7.
5〜8.2(11H,m,ベンゼン環, オレフィン) (2) 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸メチルの合
成 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸 0.695g(0.002
5 mol)、メタノール20ccを二口ナスフラスコに入れた。
氷冷しながら塩化水素ガスを反応液中に吹き込んだ。フ
ラスコをオイルバスで加熱し、4時間還流させた。4−
(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸がメタノールに溶解
しないため、メタノールをさらに60cc加え、さらに1.5
時間還流させた。放冷すると板状黄褐色結晶が析出し
た。さらに氷冷した後、結晶を濾過した。濾液の溶媒を
留去して残った固体も回収した。これと反応液から析出
した結晶をともに乾燥した。収率0.56g(0.0192mol)77
%、IR, 1H-NMRスペクトルで構造を確認した。 m.p. 133〜134 ℃ IR(KBr):1700, 1650, 1630, 1580, 1010, 930, 870, 82
0, 775 cm -1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ4.24(3H,s,-OCH 3), 6.69(2H,d,J=17
Hz,-CH=CH-CO-),7.4〜8.2(11H,m,ベンゼン環, オレフィ
ン) (3) 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸エチルの合
成 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸 4.17g(0.015
mol)、エタノール100ccをフラスコにとり氷浴で冷却し
ながら塩化水素ガスを1時間バブルした。オイルバスで
90℃に加熱し還流を3時間続けた後、放冷すると黄色の
光沢のある針状結晶が析出した。この結晶を濾過し、真
空加熱乾燥(4時間)した。 収率 3.28g(0.0107mol)71.5 % m.p. 111〜112 ℃ IR(KBr):1705, 1660, 1630, 1610, 1425, 1100, 930, 8
85 cm -1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ1.30(3H,t,J=17Hz,-CH2CH 3),4.24(2
H,q,J=7Hz,-CH 2CH3),6.70(2H,d,J=17Hz,-CH=CHCO), 7.5
0 〜8.23(11H,m, ベンゼン環, オレフィン) (4) 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸イソプロピ
ルの合成 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸0.695g(0.0025
mol)、イソプロピルアルコール100 ccを二口ナスフラス
コに入れ氷冷しながら塩化水素ガスをバブルした。フラ
スコをオイルバスで110 ℃に加熱し、還流させた。3時
間還流を続けた後放冷した。氷浴で冷却すると結晶が析
出した。析出した結晶を濾過し乾燥させた。濾液の溶媒
をエバポレーターで除去し、残った固体も回収し、乾燥
させた。 収率 0.43g(0.0013mol)53 % m.p. 137〜138 ℃ IR(KBr):1690, 1650, 1620, 1590, 975, 900, 820 cm
-1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ1.28(6H,d,J=6Hz,-CH(CH 3)2), 5.00
(1H,m,-OCH(CH3)2),6.69(2H,d,J=17Hz,-CH=CHCO), 7.4
〜8.2(11H,m,ベンゼン環, オレフィン) (5) 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸フェニルの
合成 4−(2−ベンゾイルビニル)ケイ皮酸0.278g(0.001 m
ol) 、塩化チオニル10ccを80℃に加熱し、30分間還流を
続けた。室温になるまで放冷した後、過剰の塩化チオニ
ルをエバポレーターで除去した。黄緑色固体が残った。
これをデシケーター中でNaOHを乾燥剤として常温真空乾
燥した。生成した固体(酸塩化物)(1mmol)とフェノ
ール9.4g(0.1mol)をオイルバスで190 ℃に1時間加熱し
た後、放冷し室温になったら反応液を水150 ml中に入
れ、過剰のフェノールを溶解させた。水に不溶な固体を
濾過することによって取り出し、水洗いした後乾燥し
た。収率0.14g(0.3953mmole)39.5% エタノールで再結晶を行うと板状淡黄色結晶が析出し
た。再結精製後、収率0.03g (0.085mmol)8.5%、m.p. 1
53〜154 ℃ IR(KBr):1720, 1650, 1625, 1600, 1030, 1010, 975, 8
60, 775 cm -1 1 H-NMR(CDCL3):δ6.65(2H,d,J=17Hz,-CH=CHCO), 7.1〜
8.1(16 H,m, ベンゼン環, オレフィン) 合成例3 〔p−フェニレンジアクリル酸エステル類の合成〕 (1) p−ホルミルケイ皮酸メチル
【0020】
【化10】
【0021】p−ホルミルケイ皮酸31.7g(0.18mmol) 、
メタノール400 ccを500 mlの三ツ口丸底フラスコに入
れ、冷却しながら塩化水素ガスを吹き込んだ。1時間吹
き込んだ後フラスコをオイルバスで100 ℃に加熱し4時
間還流した。p−ホルミルケイ皮酸がすべて溶解しない
ので、メタノールをさらに100 cc加え、さらに1時間還
流した。反応液を放冷し蒸発して生成物固体を得た。n
−ヘキサンで再結した。 収率 33.57g(0.176mmol)98% IR(KBr):1710, 1680, 1620, 980, 830 cm -1 1 H-NMR(CDCL3):δ3.77(3H,s,-OCH3), 6.46(1H,d,J=16H
z,-CH=CHCO),
【0022】
【化11】
【0023】(2) p−フェニレンジアクリル酸モノメチ
ルエステルの合成 p−ホルミルケイ皮酸メチル2.85g(15mmol) 、マロン酸
1.71g(16mmol) 、エタノール50cc、ピリジン50ccを300
mlナスフラスコにとり、90〜100 ℃に加熱して還流させ
た。30分後ピペリジンを数滴加え、さらに同じ温度で還
流を16時間続けた。溶媒をエバポレーターによって除去
した。残留物をクロロホルム150 cc、5%炭酸ナトリウ
ム水溶液300 ccの中に入れ振とう後クロロホルム層と水
槽を分液した。このとき水槽に不溶の白色沈澱が残って
いた。この固体を濾別した。濾液を希塩酸で中和しpH5
くらいにした。析出した白色沈澱を濾過して得た。これ
をメタノールで再結した。 収率 0.68g(2.93mmol)19.5% m.p. 236〜240 ℃ IR(KBr):1720, 1700, 1675, 1630, 1020, 990, 950, 89
0, 840 cm -1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ3.69(3H,s,-OCH3), 6.50(1H,d,J=17
Hz,-CH=CH-COOH),6.75(1H,d,J=17Hz,-CH=CH-COOCH3),
【0024】
【化12】
【0025】(3) p−フェニレンジアクリル酸エチルメ
チルエステルの合成 p−フェニレンジアクリル酸モノメチルエステル0.81g
(3.5 mmol) を塩化チオニル100 ccとともにオイルバス
で加熱して1時間還流を続ける。過剰の塩化チオニルを
留去し、残留物を乾燥させた。この酸塩化物約3.5 mmol
とエタノール100ccを90℃に加熱して4時間還流を続け
た。溶媒を留去し生成物を得た。生成物を乾燥させた
後、四塩化炭素で再結した。 収率 0.77g(2.96mmol)84.6% m.p. 91 〜92℃ IR(KBr):1705, 1630, 1010, 940, 880, 835 cm -1 1 H-NMR(DMSO-d6):δ1.27(3H,t,J=7Hz,
−CH2−CH 3), 3.74(3H,s,−OCH
3),4.20(2H,q,J=7Hz,−OCH 2C
H3), 6.72(1H,d,J=16Hz,−CH
=CH−COOCH3),6.73(1H,d,J=1
6Hz,−CH=CH−COOC2H5),
【0026】
【化13】
【0027】実施例 図1に非線形光学効果を測定する装置系の概略を示す。
これは Kurtzらによって報告された方法の変形で
ある。図1において光源1には、Q-switched Nd:YAGレ
ーザーを用いた。繰り返しは10Hz、パルス幅は10 nsec
であり、パルス出力約10MWの光3を、適当に減衰させて
用いた。測定角θはπ/4、試料と分光器の距離は50cm
で行った。また、毎回の測定において、必ず参照用試料
の強度と比較して、その時どきにおけるレーザーの出力
の違いなどによって試料の高調波強度が変化しないよう
にした。試料2は、乳鉢を用いてできるだけ均等にすり
つぶし、どの試料においても、粒子径 r≒10〜50μmと
なっていることを光学顕微鏡で確認した。図2に示す如
くこのパウダー2をスライドガラス4上に置き、テープ
5で止め、試料台に固定した。レーザー光3を試料に垂
直に当て発生した高調波を集光し、7で分光したのち光
電子増倍管8で検知し、その電気信号をオシロスコープ
9で観察した。また、波長スキャンを行ってSHG(二
次高調波),THG(三次高調波) であることを確認し
た。尿素を標準試料としてSHG、THGを測定し、そ
の強度比を用いて試料の評価を行った。6は赤外線フィ
ルター、7は分光計、10は凸レンズである。
【0028】結果を表3に示す。
【0029】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例に使用した非線形光学効果測定装置の
概略図である。
【図2】 実施例に使用した非線形光学効果測定装置の
試料部分の拡大図である。
【符号の説明】
1 光源 2 試料 9 オシロスコープ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 69/738 Z 9279−4H C07D 213/06 241/12 307/46 G02F 1/35 504 9316−2K

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の一般式(I)で示される非線形光
    学効果を有するジオレフィン化合物。 R-CH=CH-Ar-CH=CH-R' (I) 〔但し式中 R及びR'は次の群から選ばれた基で、同一で
    も異なっていてもよい。 【化1】
  2. 【請求項2】 下記一般式(I)で表わされるジオレフ
    ィン化合物の結晶からなり、その非線形光学効果を利用
    する非線形光学素子。 R-CH=CH-Ar-CH=CH-R' (I) 〔但し式中 R及びR'は次の群から選ばれた基で、同一で
    も異なっていてもよい。 【化2】
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