JPH0197926A - 有機非線型光学材料 - Google Patents
有機非線型光学材料Info
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- JPH0197926A JPH0197926A JP25383287A JP25383287A JPH0197926A JP H0197926 A JPH0197926 A JP H0197926A JP 25383287 A JP25383287 A JP 25383287A JP 25383287 A JP25383287 A JP 25383287A JP H0197926 A JPH0197926 A JP H0197926A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (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。
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〕
本発明は有機非線型光学材料に関し、詳しくは光情報処
理、光通信、光計測、光エレクトロニクスなどの分野に
おいて有用な有機系の光学材料に関する。
理、光通信、光計測、光エレクトロニクスなどの分野に
おいて有用な有機系の光学材料に関する。
近年、レーザーの発展によってもたらされたコヒーレン
トで強い光電場は、物質の分極が光電場に対して非線型
に応答するという非線型光学効果を可能にした。非線型
光学効果を示す物質は、非線型光学材料と呼ばれ、光高
調波発生、光整流、光混合、光パラメトリツク増幅、位
相共役波発生、自己集束効果などさまざまな効果をもた
らすことから、光コンピューターや光エレクトロニクス
などの各種素材として注目されている。
トで強い光電場は、物質の分極が光電場に対して非線型
に応答するという非線型光学効果を可能にした。非線型
光学効果を示す物質は、非線型光学材料と呼ばれ、光高
調波発生、光整流、光混合、光パラメトリツク増幅、位
相共役波発生、自己集束効果などさまざまな効果をもた
らすことから、光コンピューターや光エレクトロニクス
などの各種素材として注目されている。
従来は無機物、例えばK H,P O,が非線型光学材
料として使われてきたが、非線型光学定数が充分大きく
なく、吸湿性があるため用途が限られていた。例えばレ
ーザーの高調波発生器として使う場合乾燥ボックス内に
固定して使うなどしていた。これに対して非線型光学定
数が大きく、吸湿性もない有機物が注目されているが、
光損傷に弱い(熱的にあまり安定でない)ため実用品と
しての用途に耐えるものは未だ得られていない。例えば
有機非線型光学材料として最も有名な2−メチル−4−
ニトロアニリン(MNA)の融点は131〜3°Cであ
る。
料として使われてきたが、非線型光学定数が充分大きく
なく、吸湿性があるため用途が限られていた。例えばレ
ーザーの高調波発生器として使う場合乾燥ボックス内に
固定して使うなどしていた。これに対して非線型光学定
数が大きく、吸湿性もない有機物が注目されているが、
光損傷に弱い(熱的にあまり安定でない)ため実用品と
しての用途に耐えるものは未だ得られていない。例えば
有機非線型光学材料として最も有名な2−メチル−4−
ニトロアニリン(MNA)の融点は131〜3°Cであ
る。
本発明は、光損傷に強く、熱的に安定で非線型光学定数
の大きな有機非線型光学材料を提供しようとするもので
ある。
の大きな有機非線型光学材料を提供しようとするもので
ある。
本発明者らは優れた実用性を有する有機非線型光学材料
について鋭意研究を重ねた結果、特定なヘテロ環を電子
受容基として有する化合物からなる有機非線型光学材料
が前記目的に適合しうることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。
について鋭意研究を重ねた結果、特定なヘテロ環を電子
受容基として有する化合物からなる有機非線型光学材料
が前記目的に適合しうることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。
すなわち本発明はへテロ環を電子受容基として有する下
記一般式で表される有機非線型光学材料を提供するもの
である。
記一般式で表される有機非線型光学材料を提供するもの
である。
、 またはNR”で、R1は水素、炭素数1〜6のアル
キル基またはアリール基、Rtは炭素数1〜6のアルキ
ル基、^rは電子供与性基を示す。〕上記−′般式にお
けるカルコゲン原子としては、酸素、イオウ、セレン、
テルル、ポロニウムが挙げられる XIとしては好まし
くはNHまたは Sである。RIとしては好ましくは水
素である。R1としてはメチル基、フェニル基、ナフチ
ル基などが毒挙げられる。
キル基またはアリール基、Rtは炭素数1〜6のアルキ
ル基、^rは電子供与性基を示す。〕上記−′般式にお
けるカルコゲン原子としては、酸素、イオウ、セレン、
テルル、ポロニウムが挙げられる XIとしては好まし
くはNHまたは Sである。RIとしては好ましくは水
素である。R1としてはメチル基、フェニル基、ナフチ
ル基などが毒挙げられる。
電子供与性基Arとしては、例えば
■
CtHs 、または
(ただしnは0〜4の整数)などを挙げることができる
。
。
本発明のへテロ環化合物は、下記式に示されるように、
電子供与性基を有するアルデヒド化合物と(1)で表さ
れるローダニアCR’=H、X’=X”−S)、ヒダン
ト−(7(R’−11、X’=NH,X”=O)、クレ
アチニン(R’ =H、X’=NCH3、X” −N)
l)などの化合物とを反応させる1段階の簡単な反応に
より合成することができる。
電子供与性基を有するアルデヒド化合物と(1)で表さ
れるローダニアCR’=H、X’=X”−S)、ヒダン
ト−(7(R’−11、X’=NH,X”=O)、クレ
アチニン(R’ =H、X’=NCH3、X” −N)
l)などの化合物とを反応させる1段階の簡単な反応に
より合成することができる。
反応条件は特に限定するものではないが、モルホリン/
グリセリンまたはNa0Ac/AczOなどの溶媒の存
在下で好ましくは90〜130°Cで、1時間〜6時間
反応させることにより容易に合成することができる。
グリセリンまたはNa0Ac/AczOなどの溶媒の存
在下で好ましくは90〜130°Cで、1時間〜6時間
反応させることにより容易に合成することができる。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではな
い。
本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではな
い。
合成例1
ヒダントイン2g(20ミリモル)、4−ジメチルアミ
ノベンズアルデヒド3g(20ミリモル)、モルホリン
1mlをグリセリン30m1にとかし、120°Cで1
時間加熱した。生じた結晶を濾別し、水、メタノールの
順に洗浄して黄色結晶4.1g(収率89%)を得た。
ノベンズアルデヒド3g(20ミリモル)、モルホリン
1mlをグリセリン30m1にとかし、120°Cで1
時間加熱した。生じた結晶を濾別し、水、メタノールの
順に洗浄して黄色結晶4.1g(収率89%)を得た。
このものの融点は270°C(分解)であり、紫外−可
視吸収スペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)
溶媒)の吸収極大波長λ□工は390nmであり、その
波長におけるモル吸光係数εは3.3X10’M−’c
m−’ )であった。また、’H−NMR(HMDS
/d’−DMSO)の結果は第1表のとおりであった。
視吸収スペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)
溶媒)の吸収極大波長λ□工は390nmであり、その
波長におけるモル吸光係数εは3.3X10’M−’c
m−’ )であった。また、’H−NMR(HMDS
/d’−DMSO)の結果は第1表のとおりであった。
これらの結果から、ここで得られた黄色結晶は下記構造
式で示される化合物であることがわかる。
式で示される化合物であることがわかる。
第1表
δ値 *** 帰属 積分比 理論比2.90
s a 6.1 66.23
s b 1.0 16.60
d c ’2.0 27.35 d
d 2.1 2合成例2 ヒダントイン2g(20ミリモル)、4−ジメチルアミ
ノシンナムアルデヒド3゜5g(20ミリモル)、モル
ホリン1mI!、をグリセリン30mfにとかし、12
0℃で1時間加熱した。生じた結晶を濾別し、水、メタ
ノールの順に洗浄して赤色結晶2.1g(収率41%)
を得た。
s a 6.1 66.23
s b 1.0 16.60
d c ’2.0 27.35 d
d 2.1 2合成例2 ヒダントイン2g(20ミリモル)、4−ジメチルアミ
ノシンナムアルデヒド3゜5g(20ミリモル)、モル
ホリン1mI!、をグリセリン30mfにとかし、12
0℃で1時間加熱した。生じた結晶を濾別し、水、メタ
ノールの順に洗浄して赤色結晶2.1g(収率41%)
を得た。
このものの融点は280″C(分解)であり、紫外−可
視吸収スペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)
溶媒)の吸収極大波長λ5.えは420nmであり、そ
の波長におけるモル吸光係数εは4.2X10’ M−
’cm−’ )であった。また、’H−NMR(HM
DS/d&−DMSO)の結果は第2表のとおりであっ
た。
視吸収スペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)
溶媒)の吸収極大波長λ5.えは420nmであり、そ
の波長におけるモル吸光係数εは4.2X10’ M−
’cm−’ )であった。また、’H−NMR(HM
DS/d&−DMSO)の結果は第2表のとおりであっ
た。
これらの結果から、ここで得られた赤色結晶は下記構造
式で示される化合物であることがわかる。
式で示される化合物であることがわかる。
■
第2表
δ値 *** 帰属 積分比 理論比2.92
s a 6.2 66.23
d b 1.0 1合成例3 0一ダニン2g(15,0ミリモル)、4−ジメチルア
ミノベンズアルデヒド2.2g(15,0ミリモル)、
酢酸ナトリウム2.5g(30mAりを氷酢酸60mj
!にとかし、100°Cで1時間加熱した。水100m
j!を加えて1時間室温で撹拌し、生じた結晶を濾別し
、水、メタノールの順に洗浄して赤色針状晶3.6g(
収率90%)を得た。
s a 6.2 66.23
d b 1.0 1合成例3 0一ダニン2g(15,0ミリモル)、4−ジメチルア
ミノベンズアルデヒド2.2g(15,0ミリモル)、
酢酸ナトリウム2.5g(30mAりを氷酢酸60mj
!にとかし、100°Cで1時間加熱した。水100m
j!を加えて1時間室温で撹拌し、生じた結晶を濾別し
、水、メタノールの順に洗浄して赤色針状晶3.6g(
収率90%)を得た。
このものの融点は288°Cであり、紫外−可視吸収ス
ペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)溶媒)の
吸収極大波長λ□8は480nmであり、その波長にお
けるモル吸光係数εは3.8×10’ M−’cm−’
)であった。また、’H−NMR(HMDS/d’
−DMSO)(7)結果は第3表のとおりであった。
ペクトル(ジメチルスルホキシド(DMSO)溶媒)の
吸収極大波長λ□8は480nmであり、その波長にお
けるモル吸光係数εは3.8×10’ M−’cm−’
)であった。また、’H−NMR(HMDS/d’
−DMSO)(7)結果は第3表のとおりであった。
これらの結果から、ここで得られた赤色針状晶は下記構
造式で示される化合物であることがわかる。
造式で示される化合物であることがわかる。
d
第3表
β値 *** 帰属 積分比 ・理論比2.95s
a 5.9 66.70d
b 2.0 2次に、これら合成例1〜3で
得られたヘテロ環化合物の非線型光学効果の測定実験を
実施例に示すがそれに先立って実施例で測定するμ0β
(永久双極子モーメントと二次の非線型光学定数の積)
の意義について若干の説明を加える。
a 5.9 66.70d
b 2.0 2次に、これら合成例1〜3で
得られたヘテロ環化合物の非線型光学効果の測定実験を
実施例に示すがそれに先立って実施例で測定するμ0β
(永久双極子モーメントと二次の非線型光学定数の積)
の意義について若干の説明を加える。
一般に光が物質に入射すると、光の電界已によって、分
極Pが生じ、その関係は次式 2式% で表される。ここでχ1は感受率、χ2は二次の非線型
光学定数、χ、は三次の非線型光学定数である。
極Pが生じ、その関係は次式 2式% で表される。ここでχ1は感受率、χ2は二次の非線型
光学定数、χ、は三次の非線型光学定数である。
上記関係式は巨視的な分極と電界の関係式であるが、分
子1個に対しても同様な式が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表される。
子1個に対しても同様な式が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表される。
μ=μ。+αE+βE”+TE”+・・・(式中、μ。
は永久双極子モーメント、Eは光による電界、αは分極
率、βは二次の非線型光学定数、Tは三次の非線型光学
定数を示す。)ここで、非線型光学定数であるβ、Tや
χ2、χ3はそれぞれ関連があり、一つが大きいものは
他の値も大きいと考えられる。また、β、γやχ2、χ
5等の非線型光学定数の大きいものほど大きな非線型光
学効果を発現するものである。しかも永久双極子モーメ
ントであるμ。は物質の違いによる差はあまりなく、は
とんどの物質が3×10−” −10X 10−” e
su程度である。したがって、各物質のμ。βを測定し
て比較すれば、その値の違いはβ値に起因するものと考
えてよい。
率、βは二次の非線型光学定数、Tは三次の非線型光学
定数を示す。)ここで、非線型光学定数であるβ、Tや
χ2、χ3はそれぞれ関連があり、一つが大きいものは
他の値も大きいと考えられる。また、β、γやχ2、χ
5等の非線型光学定数の大きいものほど大きな非線型光
学効果を発現するものである。しかも永久双極子モーメ
ントであるμ。は物質の違いによる差はあまりなく、は
とんどの物質が3×10−” −10X 10−” e
su程度である。したがって、各物質のμ。βを測定し
て比較すれば、その値の違いはβ値に起因するものと考
えてよい。
それ故、μ。β値を測定すればその物質の非線型光学効
果の程度が直ちに測定できることとなる。
果の程度が直ちに測定できることとなる。
実施例1〜3
合成例1〜3で得られたヘテロ環化合物のμ。
βの値を第1図に示すようにして測定した。
即ち、第1−図が試料の第二高調波(SHG)の強度を
測定してμ。βを算出するために使用する装置のブロッ
ク図であり、まず試料(合成例で得られたヘテロ環化合
物)をDMSO溶媒に濃度0゜1〜1.0重量%となる
ように溶解し、これを試料セル2に入れる。次にこの試
料セルに高電圧パルサー8により3X10’V/mの電
界をパルス的に印加した。光源はQスイッチYAGレー
ザー1の基本波ω(1,064μm)を用い、偏光面を
電界と平行に入射した0発生したSHGを分光器3で分
けて受光器4に集め、ここで得られたMaker干渉縞
のピーク強度と間隔のデータを増幅器5、A/Dコンバ
ーター6を通じてコンピューター7で処理し、μ。βを
求めた。結果を第4表に示す。
測定してμ。βを算出するために使用する装置のブロッ
ク図であり、まず試料(合成例で得られたヘテロ環化合
物)をDMSO溶媒に濃度0゜1〜1.0重量%となる
ように溶解し、これを試料セル2に入れる。次にこの試
料セルに高電圧パルサー8により3X10’V/mの電
界をパルス的に印加した。光源はQスイッチYAGレー
ザー1の基本波ω(1,064μm)を用い、偏光面を
電界と平行に入射した0発生したSHGを分光器3で分
けて受光器4に集め、ここで得られたMaker干渉縞
のピーク強度と間隔のデータを増幅器5、A/Dコンバ
ーター6を通じてコンピューター7で処理し、μ。βを
求めた。結果を第4表に示す。
なお、上述の実験方法は、C,C,Teng and
A、F。
A、F。
Garito、 Phys、Rev、 B、、28.6
766 (1983)に報告された方法とほぼ同じもの
である。
766 (1983)に報告された方法とほぼ同じもの
である。
比較例1
上記実施例において合成例で得られたヘテロ環化合物の
代わりに、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)
を用いたこと以外は、実施例と同様の操作を行った。結
果を第4表に示す。
代わりに、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)
を用いたこと以外は、実施例と同様の操作を行った。結
果を第4表に示す。
第4表
No、 試料化合物 μ。β(esu)実
施例1 合成例1の化合物 180 xlO−”実施
例2 合成例2の化合物 1500 Xl0−”実施例
3 合成例3の化合物 470 xlO−4’1比1
51MI NMA 270X10−”
〔発明の効果〕 本発明のへテロ環化合物は、大きいμ。β値を有し、す
ぐれた非線型光学効果とりわけ大きなSHGの効果を発
現する。また、光損傷に強く、熱的に安定である。
施例1 合成例1の化合物 180 xlO−”実施
例2 合成例2の化合物 1500 Xl0−”実施例
3 合成例3の化合物 470 xlO−4’1比1
51MI NMA 270X10−”
〔発明の効果〕 本発明のへテロ環化合物は、大きいμ。β値を有し、す
ぐれた非線型光学効果とりわけ大きなSHGの効果を発
現する。また、光損傷に強く、熱的に安定である。
したがって、本発明のへテロ環化合物は、半導体レーザ
ー光源や演算素子、光双安定素子、光変調器、光スィッ
チなどのデバイスとして、光通信、光情報処理、光計測
などに有効かつ幅広く利用できる。
ー光源や演算素子、光双安定素子、光変調器、光スィッ
チなどのデバイスとして、光通信、光情報処理、光計測
などに有効かつ幅広く利用できる。
第1図は、実施例および比較例で行った試料のμ。β値
を求める実験に用いた装置のブロック図である。 図中、lはQスイッチYAGレーザー、2は試料セル、
3は分光器、4は受光器、5は増幅器、6はA/Dコン
バーター、7はコンピューター、8は高電圧パルサーを
示す。
を求める実験に用いた装置のブロック図である。 図中、lはQスイッチYAGレーザー、2は試料セル、
3は分光器、4は受光器、5は増幅器、6はA/Dコン
バーター、7はコンピューター、8は高電圧パルサーを
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ヘテロ環を電子受容基として有する下記一般式で表
される有機非線型光学材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、X^1、X^2はそれぞれカルコゲン原子、N
H、またはNR^2で、R^1は水素、炭素数1〜6の
アルキル基またはアリール基、R^2は炭素数1〜6の
アルキル基、Arは電子供与性基を示す。〕 2、電子供与性基が、 ▲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▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるものである(式中、nは0〜4の整数)特許
請求の範囲第1項記載の有機非線型光学材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25383287A JPH0197926A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 有機非線型光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25383287A JPH0197926A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 有機非線型光学材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0197926A true JPH0197926A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17256754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25383287A Pending JPH0197926A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 有機非線型光学材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0197926A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991007107A1 (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-30 | Pfizer Inc. | Oxazolidinedione hypoglycemic agents |
US5306822A (en) * | 1988-05-25 | 1994-04-26 | Warner-Lambert Company | Arylmethylenyl derivatives of oxazolidinone |
US5498621A (en) * | 1992-05-01 | 1996-03-12 | Pfizer Inc. | Oxazolidinedione hypoglycemic agents |
US7674792B2 (en) | 2005-06-08 | 2010-03-09 | Glaxosmithkline Llc | 5(Z)-5-(6-quinoxalinylmethylidene)-2-[2,6-dichlorophenyl)amino]-1,3-thiazol-4(5H)-one |
US7767701B2 (en) | 2002-11-22 | 2010-08-03 | Glaxosmithkline Llc | Chemical compounds |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25383287A patent/JPH0197926A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5306822A (en) * | 1988-05-25 | 1994-04-26 | Warner-Lambert Company | Arylmethylenyl derivatives of oxazolidinone |
WO1991007107A1 (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-30 | Pfizer Inc. | Oxazolidinedione hypoglycemic agents |
US5498621A (en) * | 1992-05-01 | 1996-03-12 | Pfizer Inc. | Oxazolidinedione hypoglycemic agents |
US7767701B2 (en) | 2002-11-22 | 2010-08-03 | Glaxosmithkline Llc | Chemical compounds |
US7674792B2 (en) | 2005-06-08 | 2010-03-09 | Glaxosmithkline Llc | 5(Z)-5-(6-quinoxalinylmethylidene)-2-[2,6-dichlorophenyl)amino]-1,3-thiazol-4(5H)-one |
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