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JP2835099B2 - Organic nonlinear optical material - Google Patents
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JP2835099B2 - Organic nonlinear optical material - Google Patents

Organic nonlinear optical material

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JP2835099B2
JP2835099B2 JP26205289A JP26205289A JP2835099B2 JP 2835099 B2 JP2835099 B2 JP 2835099B2 JP 26205289 A JP26205289 A JP 26205289A JP 26205289 A JP26205289 A JP 26205289A JP 2835099 B2 JP2835099 B2 JP 2835099B2
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nonlinear optical
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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は新規な有機非線形光学材料に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a novel organic nonlinear optical material.

(従来の技術) 光を情報の担体として用いる通信及び情報処理は、情
報化社会発展の基幹技術である。光通信や光情報処理に
おいては、高調波発生、光スイッチ、光混合など、レー
ザー光の波長、振幅、位相を制御する手法が不可欠であ
る。このような光制御を高速に行うには、物質の非線形
光学効果を利用することが有利である。非線形光学材料
としては、これまで無機結晶が用いられてきたが、これ
ら無機結晶の非線形光学効果は充分ではなかった。これ
に対して、近年、無機結晶に比べて遥かに大きな非線形
光学定数を有し、光損傷に耐する耐久性にも優れた有機
化合物が数多く見出されている。これらの有機非線形光
学材料に関しては、例えばD.J.Williamsらの“Non−lin
ear Optical Properties of Organic and Polymeric Ma
terials",(American Chemical Society,1983)に総説
されている。ここに挙げられた有機非線形光学材料の分
子構造上の特徴は、ベンゼン環などのπ電子系の両端に
電子供与性の官能基及び電子受容性の官能基を結合させ
た点にある。
(Prior Art) Communication and information processing using light as an information carrier are fundamental technologies for the development of an information society. In optical communication and optical information processing, a technique for controlling the wavelength, amplitude, and phase of laser light, such as harmonic generation, optical switching, and optical mixing, is indispensable. In order to perform such light control at high speed, it is advantageous to use the nonlinear optical effect of a substance. Until now, inorganic crystals have been used as nonlinear optical materials, but the nonlinear optical effects of these inorganic crystals have not been sufficient. On the other hand, in recent years, many organic compounds having a much larger nonlinear optical constant than inorganic crystals and having excellent durability against light damage have been found. Regarding these organic nonlinear optical materials, for example, DJ Williams et al., “Non-lin
ear Optical Properties of Organic and Polymeric Ma
terials ", (American Chemical Society, 1983). The molecular structural features of the organic nonlinear optical materials mentioned here include electron-donating functional groups at both ends of a π-electron system such as a benzene ring. The point is that an electron-accepting functional group is bonded.

しかし、こうした分子構造を有する有機非線形光学材
料は、基底状態での電機双極子の存在により結晶化に際
して中心対称の構造を取り、分子1個が示す大きな非線
形性が結晶全体としては相殺されやすいという問題があ
った。また、π電子系の空間的広がりを拡大させれば、
非線形性は増大するものの、一方で分子自身の吸収帯が
基本波又は倍波の波長と重なり、倍波の効率的な発生が
妨げられるという効果を招く。
However, the organic nonlinear optical material having such a molecular structure has a centrally symmetric structure upon crystallization due to the presence of the electric dipole in the ground state, and the large nonlinearity exhibited by one molecule is easily offset as a whole crystal. There was a problem. Also, if the spatial extent of the π electron system is expanded,
Although the nonlinearity increases, on the other hand, the absorption band of the molecule itself overlaps with the wavelength of the fundamental wave or the overtone, thereby causing an effect that efficient generation of the overtone is prevented.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は前記課題を解決するためになされたものであ
り、優れた非線形性を示し、かつ倍波を効率的に発生し
得る有機非線形光学材料を提供することを目的とする。
(Problem to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and provides an organic nonlinear optical material which exhibits excellent nonlinearity and can efficiently generate harmonics. With the goal.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の有機非線形光学材料は、一般式(I) (ただし、(I)式中、 Z1はO原子、S原子、Se原子、Te原子、SO2基又はNR1
基を示す。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The organic nonlinear optical material of the present invention has the general formula (I) (Wherein, in the formula (I), Z 1 is O atom, S atom, Se atom, Te atom, SO 2 group or NR 1
Represents a group.

Z2はN原子又はCR2基を示す。Z 2 represents an N atom or a CR 2 group.

YはO原子、S原子又はNR3基を示す。Y represents an O atom, an S atom or an NR 3 group.

なお、Z1がO原子、Z2がN原子、かつYがO原子の場
合を除く。
The case where Z 1 is an O atom, Z 2 is an N atom, and Y is an O atom is excluded.

XはCR4R5基、NR6基、O原子又はS原子を示す。X represents a CR 4 R 5 group, an NR 6 group, an O atom or an S atom.

R、R1、R2、R3、R4、R5、R6は同一でも異なっていて
もよく、非置換のもしくは置換基を有する複素環基、芳
香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基もしくは脂環式炭化
水素基、特性基、又はH原子を示す。なお、R4とR5とで
炭化水素環又は複素環を形成していてもよい。) で表わされる複素環状化合物からなることを特徴とする
ものである。
R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be the same or different and are an unsubstituted or substituted heterocyclic group, aromatic hydrocarbon group, aliphatic hydrocarbon Represents a group or an alicyclic hydrocarbon group, a characteristic group, or an H atom. Incidentally, it may form a hydrocarbon ring or heterocyclic ring in R 4 and R 5. ) Characterized by comprising a heterocyclic compound represented by the following formula:

前記一般式(I)において、Z1、Z2、Yの組み合わせ
で決定される基本骨格となる複素環状化合物としては、
例えば 5−チアゾロン、5−イミダゾロン、5−チアゾロン
−1,1−ジオキシド、3H−フラン−2−オン、3H−チオ
フェン−2−オン、3H−ピロール−2−オン、3−チオ
フェン−2−オン−1,1−ジオキシドなどの複素環ケト
ン化合物(第1表のA〜Hに示す)、 の化合物のカルボニル基のO原子をS原子で置換し
た複素環チオケトン化合物、 の化合物のカルボニル基のO原子をNR3基で置換し
た複素環シッフ化合物が挙げられる。
In the general formula (I), the heterocyclic compound serving as the basic skeleton determined by the combination of Z 1 , Z 2 and Y includes:
For example, 5-thiazolone, 5-imidazolone, 5-thiazolone-1,1-dioxide, 3H-furan-2-one, 3H-thiophen-2-one, 3H-pyrrol-2-one, 3-thiophen-2-one A heterocyclic ketone compound such as -1,1-dioxide (shown in A to H in Table 1); a heterocyclic thioketone compound in which the O atom of the carbonyl group of the compound is replaced with an S atom; Heterocyclic Schiff compounds in which atoms are substituted with NR 3 groups are mentioned.

前記一般式(I)において、R、R1〜R6として導入さ
れる非置換の複素環基、芳香族炭化水素基、脂肪族炭化
水素基、脂環式炭化水素基を以下に例示する。
In the general formula (I), examples of the unsubstituted heterocyclic group, aromatic hydrocarbon group, aliphatic hydrocarbon group, and alicyclic hydrocarbon group introduced as R and R 1 to R 6 are shown below.

複素環基としては、例えばピロール環基、ピロリン環
基、ピロリジン環基、インドール環基、インインドール
環基、インドリン環基、イソインドリン環基、インドリ
ジン環基、カルバゾール環基、カルボリン環基、フラン
環基、オキソラン環基、クマロン環基、クマラン環基、
イソベンゾフラン環基、フタラン環基、ジベンゾフラン
環基、チオフェン環基、チオラン環基、ベンゾチオフェ
ン環基、ジベンゾチオフェン環基、ピラゾール環基、ピ
ラゾリン環基、インダゾール環基、イミダゾール環基、
イミダゾリン環基、イミダゾリジン環基、ベンゾイミダ
ゾール環基、ベンゾイミダゾリン環基、ナフトイミダゾ
ール環基、オキサゾール環基、オキサゾリン環基、オキ
サゾリン環基、ベンゾオキサゾール環基、ベンゾオキサ
ゾリジン環基、ナフトオキサゾール環基、イソオキサゾ
ール環基、ベンゾイソオキサゾール環基、チアゾール環
基、チアゾリン環基、チアゾリジン環基、ベンゾチアゾ
ール環基、ベンゾチイアゾリン環基、ナフトチアゾール
環基、イソチアゾール環基、ベンゾイソチアゾール環
基、トリアゾール環基、ベンゾトリアゾール環基、オキ
サジアゾール環基、チアジアゾール環基、ベンゾオキサ
ジアゾール環基、ベンゾチアジアゾール環基、テトラゾ
ール環基、プリン環基、ピリジン環基、ピペリジン環
基、キノリン環基、イソキノリン環基、アクリジン環
基、フェナントリジン環基、ベンゾキノリン環基、ナフ
トキノリン環基、ナフチリジン環基、フェナントロリン
環基、ピリダジン環基、ピリミジン環基、ピラジン環
基、ピペラジン環基、フタラジン環基、キノキサリン環
基、キナゾリン環基、シンノリン環基、フェナジン環
基、ペリミジン環基、トリアジン環基、テトラジン環
基、プテリジン環基、オキサジン環基、ベンゾオキサジ
ン環基、フェノキサジン環基、チアジン環基、ベンゾチ
アジン環基、フェノチアジン環基、オキサジアジン環
基、チアジアジン環基、ジオキソラン環基、ベンゾオキ
ソール環基、ジオキサン環基、ベンゾジオキサン環基、
ジチオソラン環基、ベンゾジチオソール環基、ジチアン
環基、ベンゾジチアン環基、ピラン環基、クロメン環
基、キサンテン環基、オキサン環基、クロマン環基、イ
ソクロマン環基、トリオキサン環基、チアン環基、トリ
アチン環基、モルホリン環基、キヌクリジン環基、セレ
ナゾール環基、ベンゾセレナゾール環基、ナフトセレナ
ゾール環基、テルラゾール環基、ベンゾテルラゾール環
基などが挙げられる。
As the heterocyclic group, for example, a pyrrole ring group, a pyrroline ring group, a pyrrolidine ring group, an indole ring group, an indole ring group, an indoline ring group, an isoindoline ring group, an indolizine ring group, a carbazole ring group, a carboline ring group, Furan ring group, oxolane ring group, cumarone ring group, coumaran ring group,
Isobenzofuran ring group, phthalane ring group, dibenzofuran ring group, thiophene ring group, thiolane ring group, benzothiophene ring group, dibenzothiophene ring group, pyrazole ring group, pyrazoline ring group, indazole ring group, imidazole ring group,
Imidazoline ring group, imidazolidine ring group, benzimidazole ring group, benzimidazoline ring group, naphthoimidazole ring group, oxazole ring group, oxazoline ring group, oxazoline ring group, benzoxazole ring group, benzoxazolidine ring group, naphthoxazole ring group , Isoxazole ring group, benzoisoxazole ring group, thiazole ring group, thiazoline ring group, thiazolidine ring group, benzothiazole ring group, benzothiazoline ring group, naphthothiazole ring group, isothiazole ring group, benzoisothiazole ring group , Triazole ring group, benzotriazole ring group, oxadiazole ring group, thiadiazole ring group, benzooxadiazole ring group, benzothiadiazole ring group, tetrazole ring group, purine ring group, pyridine ring group, piperidine ring group, quinoline ring Group, a Quinoline ring group, acridine ring group, phenanthridine ring group, benzoquinoline ring group, naphthoquinoline ring group, naphthyridine ring group, phenanthroline ring group, pyridazine ring group, pyrimidine ring group, pyrazine ring group, piperazine ring group, phthalazine ring group , Quinoxaline ring group, quinazoline ring group, cinnoline ring group, phenazine ring group, perimidine ring group, triazine ring group, tetrazine ring group, pteridine ring group, oxazine ring group, benzoxazine ring group, phenoxazine ring group, thiazine ring group , Benzothiazine ring group, phenothiazine ring group, oxadiazine ring group, thiadiazine ring group, dioxolane ring group, benzooxole ring group, dioxane ring group, benzodioxane ring group,
Dithiosolan ring group, benzodithiosol ring group, dithiane ring group, benzodithiane ring group, pyran ring group, chromene ring group, xanthene ring group, oxane ring group, chroman ring group, isochroman ring group, trioxane ring group, thiane ring group, Examples thereof include a triatin ring group, a morpholine ring group, a quinuclidine ring group, a selenazole ring group, a benzoselenazole ring group, a naphthoselenazole ring group, a tellurazole ring group, and a benzotellurazole ring group.

芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、ナフ
チル基、アントリル基、フェナントリル基、テトラリニ
ル基、アズレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレ
ニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、トリフェ
ニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ピセニル基、
ペリレニル基、ベンゾピレニル基、ルビセニル基、コロ
ネニル基、オバレニル基、インデニル基、ペンタレニル
基、ヘプタレニル基イ、インダセニル基、フェナレニル
基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、
アセアントリレニル基、ナフタセニル基、プレイアデニ
ル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェ
ニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、トリ
ナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、
ピラントレニル基などが挙げられる。
As the aromatic hydrocarbon group, for example, phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, tetralinyl group, azulenyl group, biphenylenyl group, acenaphthylenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, chrysenyl group, picenyl group ,
Perylenyl group, benzopyrenyl group, rubicenyl group, coronenyl group, ovalenyl group, indenyl group, pentalenyl group, heptalenyl group i, indacenyl group, phenalenyl group, fluoranthenyl group, acephenanthrenyl group,
Aceanthrenyl, naphthacenyl, preyadenyl, pentaphenyl, pentacenyl, tetraphenylenyl, hexaphenyl, hexacenyl, trinaphthenyl, heptaphenyl, heptaenyl,
And a pyranthrenyl group.

脂肪族炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチ
ル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、t
ert−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基
イ、ノニル基、デシル基、ビニル基、アリル基、イソプ
ロペニル基、プロペニル基、メタリル基、クロチル基、
エチニル基、プロピニル基、ブテニル基、ブチニル基、
ペンテニル基、ペンチニル基、ブタジエニル基などが挙
げられる。
As the aliphatic hydrocarbon group, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, t
ert-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group,
Hexyl group, isohexyl group, heptyl group, octyl group i, nonyl group, decyl group, vinyl group, allyl group, isopropenyl group, propenyl group, methallyl group, crotyl group,
Ethynyl group, propynyl group, butenyl group, butynyl group,
Examples include a pentenyl group, a pentynyl group, and a butadienyl group.

脂環式炭化水素基としては、例えばシクロプロピル
基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシ
ル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロペ
ンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル
基、シクロオクテニル基、シクロペンタジエニル基、シ
クロヘキサジエニル基などが挙げられる。
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include, for example, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cycloheptenyl group, cyclooctenyl group, cyclopentadienyl group , Cyclohexadienyl group and the like.

前記一般式(I)において、R、R1〜R6として導入さ
れる特性基を以下に例示する。例えば、ジ置換アミノ基
(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミ
ノ基、エチルメチルアミノ基、ブチルメチルアミノ基、
ジアミルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェネチル
アミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジ
キシリルアミノ基、メチルフェニルアミノ基、ベンジル
メチルアミノ基など)、モノ置換アミノ基(メチルアミ
ノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピ
ルアミノ基、tert−ブチルアミノ基、アニリノ基、アニ
シジノ基、フェネチジノ基、トルイジノ基、キシリジノ
基、ピリジルアミノ基、チアゾリルアミノ基、ベンジル
アミノ基、ベンジリデンアミノ基など)、環状アミノ基
(ピロリジノ基、ピペリジノ基、ピペラジノ基、モルホ
リノ基、1−ピロリル基、1−ピラゾリル基、1−イミ
ダゾリル基、1−トリアゾリル基など)、アシルアミノ
基(ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ベンゾイル
アミノ基、シンナモイルアミノ基、ピリジンカルボニル
アミノ基、トリフルオロアセチルアミノ基など)、第3
アミノ基(トリメチルアミノ基、エチルジメチルアミノ
基、ジメチルフェニルアミノ基など)、アミノ基、ヒド
ロキシアミノ基、ウレイド基、セミカルバジド基、カル
バジド基、ジ置換ヒドラジノ基(ジメチルヒドラジノ
基、ジフェニルヒドラジノ基、メチルフェニルヒドラジ
ノ基など)、モノ置換ヒドラジノ基(メチルヒドラジノ
基、フェニルヒドラジノ基、ピリジルヒドラジノ基、ベ
ンジリデンヒドラジノ基など)、ヒドラジノ基、アゾ基
(フェニルアゾ基、ピリジルアゾ基、チアゾリルアゾ基
など)、アゾキシ基、アミジノ基、アミノカルボニル基
(カルバモイル基、メチルカルバモイル基、フェニルカ
ルバモイル基、ピリジルカルバモイル基、カルバゾイル
基、アロファノイル基、オキサモイル基、スクシンアモ
イル基など)、シアノ基、シアナト基、チオシアナト
基、ニトロ基、ニトロソ基、オキシ基(メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヒドロキシエト
キシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ピリジルオキシ
基、チアゾリルオキシ基、アセトキシ基など)、ヒドロ
キシ基、チオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、フェニ
ルチオ基、ピリジルチオ基、チアゾリルチオ基など)、
メルカプト基、ハロゲン基(フルオロ基、クロロ基、ブ
ロモ基、ヨード基)、カルボキシル基及びその塩、オキ
シカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカル
ボニル基、フェノキシカルボニル基、ピリジルオキシカ
ルボニル基など)、チオカルボキシル基、ジチオカルボ
キシル基、チオカルボニル基(メトキシチオカルボニル
基、メチルチオカルボニル基、メチルチオチオカルボニ
ル基など)、アシル基(ホルミル基、アセチル基、プロ
ピオニル基、アクリロイル基、ベンゾイル基、シンナモ
イル基、ピリジンカルボニル基、チアゾールカルボニル
基、トリフルオロアセチル基など)、チオアシル基(チ
オホルミル基、チオアセチル基、チオベンゾイル基、ピ
リジンチオカルボニル基など)、スルホン酸基、スルフ
ィニル基(メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル
基、フェニルスルフィニル基など)、スルホニル基(メ
シル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、
ピリジルスルホニル基、トシル基、タウリル基、トリフ
ルオロメチルスルホニル基、スルファモイル基、メチル
スルファモイル基、スルファニリル基、アセチルスルフ
ァニリル基など)、ケイ化水素基(シリル基、ジシラニ
ル基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基な
ど)などが挙げられる。
In the general formula (I), the characteristic groups introduced as R and R 1 to R 6 are exemplified below. For example, di-substituted amino groups (dimethylamino group, diethylamino group, dibutylamino group, ethylmethylamino group, butylmethylamino group,
Diamylamino group, dibenzylamino group, diphenethylamino group, diphenylamino group, ditolylamino group, dixylylamino group, methylphenylamino group, benzylmethylamino group, etc.), mono-substituted amino group (methylamino group, ethylamino group, Propylamino group, isopropylamino group, tert-butylamino group, anilino group, anisidino group, phenetidino group, toluidino group, xyridino group, pyridylamino group, thiazolylamino group, benzylamino group, benzylideneamino group, etc., cyclic amino group (pyrrolidino group) Group, piperidino group, piperazino group, morpholino group, 1-pyrrolyl group, 1-pyrazolyl group, 1-imidazolyl group, 1-triazolyl group, etc., acylamino group (formylamino group, acetylamino group, benzoylamino group, cinnamo Ylamino group, pyridinecarbonylamino group, trifluoroacetylamino group, etc.)
Amino group (trimethylamino group, ethyldimethylamino group, dimethylphenylamino group, etc.), amino group, hydroxyamino group, ureido group, semicarbazide group, carbazide group, disubstituted hydrazino group (dimethylhydrazino group, diphenylhydrazino group, Methylphenylhydrazino group, etc., mono-substituted hydrazino group (methylhydrazino group, phenylhydrazino group, pyridylhydrazino group, benzylidenehydrazino group, etc.), hydrazino group, azo group (phenylazo group, pyridylazo group, thiazolylazo group, etc.) ), Azoxy group, amidino group, aminocarbonyl group (carbamoyl group, methylcarbamoyl group, phenylcarbamoyl group, pyridylcarbamoyl group, carbazoyl group, allophanoyl group, oxamoyl group, succinamoyl group, etc.), shea Group, cyanato group, thiocyanato group, nitro group, nitroso group, oxy group (methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, hydroxyethoxy group, phenoxy group, naphthoxy group, pyridyloxy group, thiazolyloxy group, acetoxy group, etc.) , Hydroxy group, thio group (methylthio group, ethylthio group, phenylthio group, pyridylthio group, thiazolylthio group, etc.),
Mercapto group, halogen group (fluoro group, chloro group, bromo group, iodo group), carboxyl group and its salt, oxycarbonyl group (methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, pyridyloxycarbonyl group, etc.), thiocarboxyl Group, dithiocarboxyl group, thiocarbonyl group (methoxythiocarbonyl group, methylthiocarbonyl group, methylthiothiocarbonyl group, etc.), acyl group (formyl group, acetyl group, propionyl group, acryloyl group, benzoyl group, cinnamoyl group, pyridinecarbonyl group , Thiazolecarbonyl, trifluoroacetyl, etc.), thioacyl (thioformyl, thioacetyl, thiobenzoyl, pyridinethiocarbonyl, etc.), sulfonic acid, sulfinyl (methyl Rufiniru group, ethylsulfinyl group, phenylsulfinyl group), a sulfonyl group (mesyl group, ethylsulfonyl group, phenylsulfonyl group,
Pyridylsulfonyl group, tosyl group, tauryl group, trifluoromethylsulfonyl group, sulfamoyl group, methylsulfamoyl group, sulfanyl group, acetylsulfanylyl group, etc.), hydrogen silicide group (silyl group, disilanyl group, trimethylsilyl group, Triphenylsilyl group, etc.).

前記一般式(I)において、R4とR5とで形成していて
もよい炭化水素環、複素環を以下に例示する。例えば、
シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シク
ロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロ
ペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオ
クテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、イ
ンダン、インデン、テトラリン、フルオレン、オントロ
ン、オキサン、チオキサン、ピペリジンなどが挙げられ
る。
In the general formula (I), the hydrocarbon ring and the hetero ring which may be formed by R 4 and R 5 are exemplified below. For example,
Cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclopentadiene, cyclohexadiene, indane, indene, tetralin, fluorene, ontron, oxane, thioxane, piperidine and the like. .

前記一般式(I)において、R、R1〜R6として導入さ
れる複素環基、芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基、
脂環式炭化水素基及びR4とR5とで形成していてもよい炭
化水素環、複素環は、前記のように非置換のものとして
例示した基が、前記の特性基、炭化水素基(アルキル
基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基など)、
複素環基などにより置換されたものでもよい。
In the general formula (I), R, a heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group introduced as R 1 to R 6 ,
The alicyclic hydrocarbon group and the hydrocarbon ring which may be formed by R 4 and R 5, and the heterocyclic ring, the groups exemplified as unsubstituted as described above are the characteristic groups described above, and the hydrocarbon group. (Alkyl, aryl, alkenyl, alkynyl, etc.),
It may be substituted by a heterocyclic group or the like.

前記一般式(I)における導入置換基Rの具体例を第
2表のR1〜R80に示す。
Specific examples of the introduced substituent R in the general formula (I) are shown in R1 to R80 in Table 2.

また、前記一般式(I)における導入置換基Xの具体
例を第3表のX1〜X160に示す。
Further, specific examples of the introduced substituent X in the general formula (I) are shown in Tables X1 to X160.

前記一般式(I)で表わされる複素環状化合物は、活
性メチレン基を有する複素環ケトンなどの化合物とカル
ボニル化合物又はイソニトロソ化合物との脱水縮合反応
により容易に合成できる。
The heterocyclic compound represented by the general formula (I) can be easily synthesized by a dehydration condensation reaction between a compound such as a heterocyclic ketone having an active methylene group and a carbonyl compound or an isonitroso compound.

(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。 (Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.

まず、本発明に係る有機非線形光学材料として用いら
れる代表的な複素環状化合物の合成例を以下に示す。な
お、第4表〜第6表に、合成された化合物を基本骨格
(第1表中の陰気号で表示)、R(化学式、化学式の略
号又は名称と第2表中の記号とで表示)、及びX(Xが
CR4R5で示される場合にはR4、R5の化学式、化学式の略
号又は名称と第3表中の記号とで表示)の組み合わせで
表示する。
First, a synthesis example of a typical heterocyclic compound used as the organic nonlinear optical material according to the present invention will be described below. In Tables 4 to 6, the synthesized compounds are represented by a basic skeleton (indicated by a symbol in Table 1), R (indicated by a chemical formula, an abbreviation or name of a chemical formula, and a symbol in Table 2). , And X (X is
When represented by CR 4 R 5 , it is represented by a combination of the chemical formulas of R 4 and R 5 , abbreviations or names of the chemical formulas and the symbols in Table 3).

合成例1(5−チアゾロン誘導体) 5−チアゾロン化合物又はN−チオアシルグリシン33
mmol、アルデヒド30mmol、及び無水酢酸ナトリウム2.5
(30mmol)又は無水炭酸水素ナトリウム2.5g(30mmol)
に無水酢酸10ml(106mmol)を加え、100℃で1時間加熱
撹拌した後、室温で4〜5時間撹拌した。放冷後、反応
液を水に注ぎ、析出した結晶をろ取し水洗した。粗結晶
を酢酸、エタノールなどで2回再結晶し、目的の化合物
を得た。第4表に各化合物の融点を示す。
Synthesis Example 1 (5-thiazolone derivative) 5-thiazolone compound or N-thioacylglycine 33
mmol, aldehyde 30 mmol, and anhydrous sodium acetate 2.5
(30 mmol) or 2.5 g (30 mmol) of anhydrous sodium hydrogen carbonate
To the mixture was added 10 ml (106 mmol) of acetic anhydride, and the mixture was heated with stirring at 100 ° C. for 1 hour, and then stirred at room temperature for 4 to 5 hours. After cooling, the reaction solution was poured into water, and the precipitated crystals were collected by filtration and washed with water. The crude crystals were recrystallized twice with acetic acid, ethanol, etc. to obtain the target compound. Table 4 shows the melting points of the compounds.

合成例2(5−イミダゾロン誘導体) 5−イミダゾロン化合物33mmol、アルデヒド30mmol、
及びピペリジン1.0ml(10mmol)を、トルエン又はエタ
ノール20mlに溶解し、70℃で5時間加熱撹拌した。放冷
後、反応液を減圧濃縮し、得られた残留物を酢酸、エタ
ノールなどで2回再結晶し、目的の化合物を得た。第5
表に各化合物の融点を示す。
Synthesis Example 2 (5-imidazolone derivative) 5-imidazolone compound 33 mmol, aldehyde 30 mmol,
And 1.0 ml (10 mmol) of piperidine were dissolved in 20 ml of toluene or ethanol, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 5 hours. After cooling, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and the obtained residue was recrystallized twice with acetic acid, ethanol, and the like, to obtain a target compound. Fifth
The table shows the melting point of each compound.

合成例3(3H−フラン−2−オン誘導体) β−アシルプロピオン酸33mmol、アルデヒド30mmol、
及び無水酢酸ナトリウム2.5g(30mmol)又は無水炭酸水
素ナトリウム2.5g(30mmol)に無水酢酸10ml(106mmo
l)を加え、100℃で1時間加熱撹拌した後、室温で4〜
5時間撹拌した。放冷後、反応液を水に注ぎ、析出した
結晶をろ取し水洗した。粗結晶を酢酸、エタノールなど
で2回再結晶し、目的の化合物を得た。第6表に各化合
物の融点を示す。
Synthesis Example 3 (3H-furan-2-one derivative) 33 mmol of β-acylpropionic acid, 30 mmol of aldehyde,
And 2.5 g (30 mmol) of anhydrous sodium acetate or 2.5 g (30 mmol) of anhydrous sodium bicarbonate in 10 ml (106 mmol) of acetic anhydride.
l), and the mixture is heated and stirred at 100 ° C. for 1 hour.
Stir for 5 hours. After cooling, the reaction solution was poured into water, and the precipitated crystals were collected by filtration and washed with water. The crude crystals were recrystallized twice with acetic acid, ethanol, etc. to obtain the target compound. Table 6 shows the melting points of the respective compounds.

合成冷1〜3で得られた5−チアゾロン誘導体、5−イ
ミダゾロン誘導体及び3H−フラン−2−オン誘導体の粉
末試料を用い、これらの化合物の2次非線形光学特性を
いわゆる粉末法により評価した。すなわち、各化合物の
結晶粉末をメノウ乳鉢で粉砕し、ふるいにより粒径を10
0〜150μmに調整し、これをスライドガラスにはさんだ
ものを測定用試料とした。これら測定用試料に対し、Nd
−YAGレーザーの基本波(波長=1.064μm)を照射し、
反射光中の2次高調波の強度を測定した。参照用試料と
して高純度尿素の粉末を用い、尿素粉末の2次高調波強
度で各試料の2次高調波強度を規格化した。測定結果を
第7表に示す。また、第7表には、各試料の溶液状態に
おける可視−紫外光吸収の吸収極大波長を併記する。
Using powder samples of the 5-thiazolone derivative, the 5-imidazolone derivative, and the 3H-furan-2-one derivative obtained in the synthesis cooling 1 to 3, the secondary nonlinear optical characteristics of these compounds were evaluated by a so-called powder method. That is, the crystal powder of each compound is pulverized in an agate mortar, and the particle size is reduced to 10 by a sieve.
The thickness was adjusted to 0 to 150 μm, and this was sandwiched between slide glasses to obtain a measurement sample. For these measurement samples, Nd
-Irradiate the fundamental wave (wavelength = 1.064 µm) of the YAG laser,
The intensity of the second harmonic in the reflected light was measured. A high purity urea powder was used as a reference sample, and the second harmonic intensity of each sample was normalized by the second harmonic intensity of the urea powder. Table 7 shows the measurement results. Table 7 also shows the absorption maximum wavelength of visible-ultraviolet light absorption in the solution state of each sample.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明の有機非線形光学材料は、
極めて容易に合成でき、光吸収が比較的短波長であり、
かつ優れた非線形光学特性を有する。そして、本発明の
有機非線形光学材料は、大きな非線形光学効果を示し、
かつ倍波を効率的に発生できるので、高調波発生をはじ
めとする高速光シャッター、光双安定素子などの非線形
現象を利用したオプトエレクトロニクスの分野に応用で
きるなどの顕著な効果を有する。
[Effect of the Invention] As described in detail above, the organic nonlinear optical material of the present invention is
It can be synthesized very easily, the light absorption is relatively short wavelength,
And it has excellent nonlinear optical characteristics. And the organic nonlinear optical material of the present invention shows a large nonlinear optical effect,
In addition, since harmonics can be generated efficiently, it has a remarkable effect that it can be applied to the field of optoelectronics utilizing nonlinear phenomena such as high-speed optical shutters such as generation of harmonics and optical bistable elements.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式(I) (ただし、(I)式中、 Z1はO原子、S原子、Se原子、Te原子、SO2基又はNR1
を示す。 Z2はN原子又はCR2基を示す。 YはO原子、S原子又はNR3基を示す。 なお、Z1がO原子、Z2がN原子、かつYがO原子の場合
を除く。 XはCR4R5基、NR6基、O原子又はS原子を示す。 R、R1、R2、R3、R4、R5、R6は同一でも異なっていても
よく、非置換のもしくは置換基を有する複素環基、芳香
族炭化水素基、脂肪族炭化水素基もしくは脂環式炭化水
素基、特性基、又はH原子を示す。なお、R4とR5とで炭
化水素環又は複素環を形成していてもよい。) で表わされる複素環状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. The compound of the general formula (I) (Wherein, in the formula (I), Z 1 represents an O atom, S atom, Se atom, Te atom, SO 2 group or NR 1 group. Z 2 represents an N atom or CR 2 group. Y is an O atom , S atom or NR 3 group, excluding the case where Z 1 is an O atom, Z 2 is an N atom, and Y is an O atom, X is CR 4 R 5 group, NR 6 group, O atom or S R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be the same or different and are an unsubstituted or substituted heterocyclic group, an aromatic hydrocarbon group, Represents an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, a characteristic group, or an H atom, wherein R 4 and R 5 may form a hydrocarbon ring or a heterocyclic ring.) An organic nonlinear optical material, comprising a cyclic compound.
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