JPS6352123A - 有機非線形光学化合物 - Google Patents

有機非線形光学化合物

Info

Publication number
JPS6352123A
JPS6352123A JP19552586A JP19552586A JPS6352123A JP S6352123 A JPS6352123 A JP S6352123A JP 19552586 A JP19552586 A JP 19552586A JP 19552586 A JP19552586 A JP 19552586A JP S6352123 A JPS6352123 A JP S6352123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonlinear optical
molecules
optical
dipole
pyridinylmethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19552586A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Tsunekawa
哲也 恒川
Tetsuya Goto
哲哉 後藤
Keiichi Egawa
江川 啓一
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP19552586A priority Critical patent/JPS6352123A/ja
Publication of JPS6352123A publication Critical patent/JPS6352123A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G02F1/355Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/361Organic materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

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、光情報処理や光通信などで用いられる有機非
線形光学材料lこ関する。
(従来の技術) オプトエレクトロニクス分野の新素子として、非線形光
学素子の実現を目指した材料探索研究が数多くなされて
おり、近年、π電子共役系を有する有機化合物は、その
分子自体の性能の大きさから注目されている。
特に2次の光非線形性については、ベンゼン誘導体を中
心に一連の報告がある[ニーシーニスシンポジウム シ
リーズ(AC3Symposium 5eries)2
33 (1983)]。
π電子共役系を有する有機化合物の光非線形性は、レー
ザ光入射時のπ電子のゆらぎに起因するものとされてお
り、このゆらぎを大きくするため、π電子共19系にド
ナー性、アクセプター性の置換基を導入する事が、従来
の分子設計指針であった。
しかし、アミノ基やニトロ基など強いドナー性、アクセ
プター性の置換基を導入すると、分子の持つ双極子モー
メントが大きくなり、結晶形成時の双極子−双極子相互
作用が強くなる。
有機化合物の結晶構造は、個々の分子の構造とバッキン
グ時の水素結合、フ7ンーデアーワールス相互作用およ
び双極子−双極子相互作用など、分子間凝集力により決
定されると一般的には考えられる。
従って、上記、分子設計指針による化合物、すなわち、
π電子共役系にドナー性、アクセプター性の置換基を導
入した化合物は、分子間における双極子−双楊子相互作
用が強くなり、二分子の双極子が打ち消し合う構造であ
る中心対称性の結晶を形成しやすい。
ところが、この様な中心対称性結晶では、2次の光非線
形性は発現しない。
従来の研究では、結晶状態で光非線形性を発現させる上
で問題となる結晶の中心対称性を崩すために、光学活性
な置換基や水素結合形成能の大きい置換基など、種々の
置換基をπ電子共役系に導入するという工夫が、分子設
計時になされており、一応の成功例はある。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、これらは実用化に耐えうるだけの充分大きな光
非線形性を持つ分子結晶を作成する上で重要な因子とな
る超分極率が比較的小さく、分子の持つ双極子モーメン
トが比較的小さいベンゼン誘導体で成功したのみである
例えば、P−ニトロアニリンの10倍以上大きな2次の
超分極率を持つ4−ジメチルアミノ−4−m:トロスチ
ルベンなど、光非線形性を大きくするため長いπ電子共
役系を母骨格として持つ化合物では、双極子モーメント
もそれに付随して大きくなるため、成功例はない。
以上説明したように、従来の分子設計指針による分子修
飾のみでは、公子の持つ光非線形性は大きいが、双極子
モーメントがそれに付随して大きくなるため、形成され
る結晶の中心対称性を崩す事は非常に難しい。
本発明の目的は、大きな光非線形性を有する分子結晶を
生じ1りる、分子の光非線形性が大きく、しかも双極子
モーメントは小さい有機非線形光学月別を提供する事に
ある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
「下記の一般式 D:ドナー性置換基 RニーC)−13,−02M5などのアルキル基R1〜
R8:水素または任意の置換基 X  :CH3SO4、C2H5SO4。
CD、04.103  、NO3。
8F4  、 ReO2,cinnamate 。
Br’、Cf1e で示される有機非線形光学化合物。
」 前記の様に結晶の中心対称性は、分子間の双極子−双極
子相互作用に大きく起因していると言える。従って結晶
の中心対称性を崩すには、分子の双極子モーメントを小
さくする事が非常に有効である。
本発明では、長いπ電子共役系を右するN−(4−ピリ
ジニルメチレン)−ベンゼン環側において、ピリジン環
のN−位をアルキル塩とすることにより、アクセプター
化すると共にベンゼン環にドナー性買換基を導入して電
荷移動相互作用を強くし、光電場の摂動によるπ電子の
ゆらぎ、すなわち分子の持つ光非線形性を大きくした。
上記化合物において強調すべき分子設計指針は、−N=
C−結合のN原子がドナー性置換基の導入されたベンゼ
ン環側にあることである。この場合にのみ、N原子の持
つ電気陰性度により基底状態のπ電子による分極が抑制
され、分子が持つ双極子モーメントが小さくなるのであ
る。
尚、本発明の化合物tよ、γ−ピコリンのアルキル塩お
よび置換アニリンを、触媒としてのルイス酸存在下、ア
ルコール中で混合、攪拌し、必要に応じて少し加温し縮
合させるという一般的な芳香族イミン誘導体の合成法に
より得られる( )1. M、 Sprung、Che
m、、Rev 26 297 (1940) )。
本発明でいうドナー性置換基としては、例えばアミノ、
モノメチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、
n−ブチルアミノ、t−ブチルアミノなどのアミノ基、
L−[(2−ヒドロキシメチル)−ピロリジニル]、L
−アラニニル、L−セリニル、L−チロシニルなど光学
活性を有する各種アミノ基、ヒドロキシ、メトキシ、エ
トキシ、n−7トキシ、t−ブトキシなどのアルコキシ
基、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、t−
ブチル、n−ペンチル、n−オクタデシルなど鎖状また
は分岐状アルキル基、ビトロキシメチル、ヒドロキシエ
チルなどヒドロキシアルキル基、ハロゲンなどが挙げら
れ、また、アクセプタ一部位のアルキル基としては、メ
チル、エチル、n−ブチル、t−ブチルなどが挙げられ
る。
ドナー性買換基を4−位に導入することは、その化合物
の光非線形性を向上させるために特に好ましく、また、
結晶の中心対称性をくずすための塩を形成する陰イオン
としては、メトスルフェートイオン、エトスルフェート
イオンが特に有効である。
化合物の例としては、N−(4−ピリジニルメチレン)
−4−ジメチルアミノベンゼナミン・ジメチルスルフェ
ート、N−(4−ピリジニルメチレン)−4−ジメチル
アミノベンゼナミン・ジエチルスルフェート、N−(4
−ピリジニルメチレン)−4−モノメチルアミノベンゼ
ナミン・ジメチルスルフェート、N−(4−ピリジニル
メチレン)−4−ジエチルアミノベンゼナミン・エチオ
ダイト、N−(4−ピリジニルメチレン)−4−(L)
−[(2−ヒドロキシメチル)−ピロリジニル]ペンゼ
ナミン・ジメチルスルフェート、N−(4−ピリジニル
メチレン)−4−(L)−[(2−ヒドロキシメチル)
−ピロリジニル]ペンゼナミン・ジスチルスルフェート
、N−(4−ピリジニルメチレン)−4−(L)−7ラ
ニニルベンゼナミン・ジメチルスルフェート、N−(4
−ピリジニルメチレン)−4−(L)−セリニルベンゼ
ナミン・ジエチルスルフェートなどがある。
一般式におけるR1−R8の置換基は特に限定しないが
、母骨格のπ電子共役系に大きな影響を与えないもので
おることが必要でおる。
好ましくは、Hammettの置換基定数σ。
で、1σl)+<0.4程度の置換基である。
さらに、好ましい置換基は、水素結合形成性のヒドロキ
シメチル、ヒドロキシエチルなどのヒドロキシアルキル
基やアセトアミド基などである。
これらの化合物としては、N−(4−ピリジニルメチレ
ン)−4−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシメチルベン
ゼナミン・ジスチルスルフェート、N−(4−ピリジニ
ルメチレン)−4−ジメチルアミノ−3−アセトアミノ
ベンピナミン・ジメチルスルフェート、N−(4−ピリ
ジニルメチレン)−4−(L)−[(2−ヒドロキシメ
チル)−ピロリジニル]−3−アセトアミノベンゼナミ
ン・ジエチルスルフェート、N−[4−(2−アセトア
ミノピリジニル)メチレン]−4−ジメヂルアミノ−3
−アセトアミノベンピナミン・ジメチルスルフェートな
どがある。
また、分子自体の光非線形性は少し小さくなるが、化合
物の形成する結晶をざらに非中心対称性になりやすくす
ると共に、化合物の吸収を短波長シフトさせ、吸収によ
る非線形光学効果発現の低下を防ぐためには、ドナー性
コ換基の持つ電子供与性を弱くすることが好ましい。
このようなドナー性置換塞とは、Hammettの置換
基定数σ。を用いると、−0,4<σ。
くOの置換基およびハロゲンで、例えば、メチル、エチ
ル、n−ブチル、t−ブチルなどのアルキル基、ヒドロ
キシメチル、ヒドロキシエチルなどのヒドロキシアルキ
ル基、ヒドロキシ基、メトキシ、エトキシなどのアルコ
キシ基などが挙げられる。
化合物の例としては、ヘー(4−ピリジニルメチレン)
−4−メチルベンゼナミン・ジメチルスルフェート、N
−(4−ピリジニルメチレン)−4−ヒドロキシベンゼ
ナミン・ジメチルスルフェート、N−(4−ピリジニル
メチレン)−4−メトキシベンゼナミン・ジメチルスル
フェート、N−(4−ピリジニルメチレン)−4−クロ
ル−3−アセトアミノベンゼナミン・ジエチルスルフェ
ート、N−(4−ピリジニルメチレン)−4−ヒドロキ
シ−3−アセトアミノベンゼナミン・ジエチルスルフェ
ートなどが挙げられる。
尚、化合物の重水素化は、近赤外吸収のシフト効果など
があるが、重水素化していない化合物と同球の非線形光
学効果を有する。従って、上記非線形光学化合物は、そ
の一部又は全てが重水素置換されていてもよい。
[実施例] N−(4−ピリジニルメチレン)−4−ヒドロキシベン
ゼナミン・ジメチルスルフェート還流冷却器、マグネチ
ックスターラーを備えた200mQの三ツロフラスコに
4.34CI (20mmol)の4−ピリジンアルデ
ヒド・ジメチルスルフェートと2.180 (20mm
ol)のP−アミノフェノールを入れ、約50rlのエ
タノールを反応溶媒とし、室温で約10分間攪拌した。
次に、約34mQ (2mmol)のP−トルエンスル
ホン酸を触媒として加え、約2時間室温で反応させた。
この時、縮合反応により生成した黄色の目的物が結晶化
してきた。
クロロホルム/アセトン(9/1 )の混合溶媒を展開
溶媒とした薄層クロマトグラフで反応の終了を確認した
後、攪拌を止め、自然冷却した。黄色の粗結晶がさらに
析出してくるので、これを戸果し、冷えたエタノールで
洗浄した。
ここで得た黄色の粗結晶をエタノールで再結晶した後、
真空乾燥した。
目的物生成最4.52(11(収率73.4%)、同定
はIRおよび元素分析により行なった。
く融点>202.0〜203.0℃ <IR>  3300o++−” (−OH)1650
cm’  (−CH=N−) 1600ロー1 (ベンゼン環 〜1500cm−1およびピリジン環)スペクトルチャ
ート図面参照 く元素分析(CHN)> 上記、合成法により1テた黄色の試料の光非線形性を調
べるために、第2高調波を粉末法(S、に、Kurtz
、丁9丁、Perry、  J、Apl)1.Phys
、  39 、 3 7 9 8(1968))により
測定した。測定に用いた光iは、Nd : YAGL/
−’f−r、波長$t1.06μmである。試料は乳鉢
により10μm以下の粒径に粉砕したものを使用した。
測定結果を、従来の代表的光非線形化合物であるウレア
、m−ニトロアニリン(m−NA) 、2−メチル−4
−ニトロアニリン(MNA> 、4−ジメチルアミノ−
4′−二トロスチルベン(DANS)と共に示す(表1
)。
本発明によるN−(4−ピリジニルメチレン)−4−ヒ
ドロキシベンゼナミン・ジメチルスルフェートは、ウレ
アの光非線形性の20倍という浸れた先非線形性を示し
た。
[発明の効果] 本発明によれば、N−(4−ピリジニルメチレン)−ベ
ンゼナミンのピリジニウム塩におけるベンゼナミンにド
ナー性買換塞を導入することにより、双極子モーメント
は小さいが、分子の持つ光非線形性の大きな化合物を得
ることができる。この場合、双を引子−双極子相豆作用
が弱くできるので、青換塁等の分子修飾も有効となり、
バルク状態、例えば精品状態での中心対称性を破り、大
きな非線形光学効果を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明実施例の化合物の赤外吸収スペク1−ル
チャートを示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ D:ドナー性置換基 R:−CH_3、−C_2H_5などのアルキル基 R_1〜R_8:水素または任意の置換基 X:CH_3SO_4、C_2H_5SO_4ClO_
    4、IO_3、NO_3 BF_4、ReO_4、cinnamate、Br^■
    、Cl^■で示される有機非線形光学化合物。
  2. (2)ドナー性置換基を、パラ位に有することを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の有機非線形光学化
    合物。
  3. (3)一般式におけるX^■がCH_3SO_4^■、
    C_2H_5SO_4^■であることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の有機非線
    形光学化合物。
  4. (4)置換基のドナー性が弱いことを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項、第(2)項または第(3)項記載
    の有機非線形光学化合物
  5. (5)化合物の、一部または全ての水素が重水素化され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    の有機非線形光学化合物。
JP19552586A 1986-08-22 1986-08-22 有機非線形光学化合物 Pending JPS6352123A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19552586A JPS6352123A (ja) 1986-08-22 1986-08-22 有機非線形光学化合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19552586A JPS6352123A (ja) 1986-08-22 1986-08-22 有機非線形光学化合物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6352123A true JPS6352123A (ja) 1988-03-05

Family

ID=16342541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19552586A Pending JPS6352123A (ja) 1986-08-22 1986-08-22 有機非線形光学化合物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6352123A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Traskovskis et al. Structure-dependent tuning of electro-optic and thermoplastic properties in triphenyl groups containing molecular glasses
Subashini et al. Synthesis, growth and characterization of benzylideneaniline compounds: N-(4-bromobenzylidene)-4-fluoroaniline and N-(4-bromobenzylidene)-4-methoxyaniline
US4987255A (en) Organic nonlinear optical material
JPS6352123A (ja) 有機非線形光学化合物
JPH03112950A (ja) スクエアリリウム誘導体及びその製造方法
JPH03112961A (ja) スクエアリリウム誘導体及びその製造方法
JPS6351371A (ja) 有機非線形光学化合物
JPH0440429A (ja) 非線形光学材料
US5210302A (en) Cyclobutenedione derivative and process for preparing the same
JP2896604B2 (ja) 非線形光学素子用材料
JP2819827B2 (ja) シクロブテンジオン誘導体及びその製造方法
JP2550777B2 (ja) ステロイドケトン系化合物,その製造法,非線形光学材料および非線形光学素子
JPH0678282B2 (ja) シクロブテンジオン誘導体及びその製造方法
JP2817708B2 (ja) 有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子
JP2737429B2 (ja) 有機非線形光学材料
JP2669315B2 (ja) 有機非線形光学材料
US5443758A (en) Non-linear optical material containing steroidal ketone compound
Font-Sanchis et al. Synthesis and nonlinear optical properties of chromophores for photorefractive polymer materials
KR960015623B1 (ko) 페닐히드라진계 화합물로 된 비선형 광학물질
JPS6341833A (ja) 有機非線形光学化合物
JPS63276036A (ja) 非線形光学化合物
JPS62272231A (ja) 有機非線形光学化合物
JPH01173017A (ja) 有機2次非線形光学材料
JPS63275553A (ja) 有機非線形光学化合物
CN103408499A (zh) 含硝基取代的咪唑基有机非线性光学材料及其制备方法与应用