JP2896604B2 - Materials for nonlinear optical elements - Google Patents

Materials for nonlinear optical elements

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JP2896604B2
JP2896604B2 JP2333172A JP33317290A JP2896604B2 JP 2896604 B2 JP2896604 B2 JP 2896604B2 JP 2333172 A JP2333172 A JP 2333172A JP 33317290 A JP33317290 A JP 33317290A JP 2896604 B2 JP2896604 B2 JP 2896604B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信や光情報処理等に使用される非線形
光学素子用材料。詳しくは、電子供与性置換基を有する
共役π電子系が電子吸引性置換基としてシクロブテンジ
オン環を含有することを特徴とする非線形光学素子用材
料に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a material for a nonlinear optical element used for optical communication, optical information processing and the like. More specifically, the present invention relates to a material for a nonlinear optical element, wherein the conjugated π-electron system having an electron-donating substituent contains a cyclobutenedione ring as an electron-withdrawing substituent.

(従来の技術) 光通信や光情報処理の分野では、非線形光学素子が重
要な役割を果たす。非線形光学素子用材料は、周波数が
異なる二種の入射光の和及び差の周波数を発生する光混
合、周波数の異なる二種の光となる光パラメトリック、
また、電気的、光学的に光媒体の屈折率を変化させるポ
ッケルス効果やカー効果、或いは入射光の2次高調波
(SHG)又は3次高調波(THG)への交換など、光信号処
理の上で極めて重要な作用をもつ。
(Prior Art) In the fields of optical communication and optical information processing, nonlinear optical elements play an important role. Nonlinear optical element material is light mixing that generates a sum and difference frequency of two types of incident light having different frequencies, optical parametric that becomes two types of light having different frequencies,
In addition, the Pockels effect or Kerr effect, which electrically and optically changes the refractive index of an optical medium, or the exchange of incident light with a second harmonic (SHG) or third harmonic (THG), such as optical signal processing. It has a very important effect on the above.

従来、非線形光学素子用材料としては、KDP(KH2P
O4)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の無機結晶が知ら
れていたが、要求を満足するに足る材料が見出されなか
った。
Conventionally, KDP (KH 2 P
Inorganic crystals such as O 4 ) and lithium niobate (LiNbO 3 ) have been known, but no material has been found that satisfies the requirements.

有機非線形光学材料は、近年オプトエレクトロニクス
の分野における新しい光学素子用材料として注目され、
その研究が年々盛んになっている。特に、π電子共役系
を有する有機化合物は、その分子単体の性能の大きさと
高速の応答性から、材料探索の為の研究が数多くなされ
ている。一般に、有機化合物の結晶は、無機化合物の結
晶に比べて、SHGの係数が10〜100倍程度大きく、光応答
速度も1000倍程度速く、また光損傷に対する閾値も大き
いことが知られている。
Organic nonlinear optical materials have recently attracted attention as new optical element materials in the field of optoelectronics,
The research is growing every year. In particular, organic compounds having a π-electron conjugated system have been extensively studied for material search due to the high performance and high-speed response of the molecule itself. In general, it is known that an organic compound crystal has an SHG coefficient about 10 to 100 times larger, a photoresponse speed about 1000 times faster than an inorganic compound crystal, and a larger threshold value for optical damage.

従来知られている有機非線形光学材料としては、2−
メチル−4−ニトロアニリン、m−ニトロアニリン、N
−(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール、2−ア
セチルアミノ−4−ニトロ−N、N−ジメチルアニリ
ン、4−ジメチルアミノ−4′−ニトロスチルベン、
4′−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリ
ウムメチルスルフェート及び4′−メチルベンジリデン
−4−ニトロアニリンなどがある。これらπ電子共役系
を有する有機化合物の光非線形性は、電磁波としてのレ
ーザ光と有機化合物のπ電子との相互作用に起因するも
のであって、この相互作用は、π電子共役系に電子吸引
性、電子供与性の置換基を導入することにより、更に大
きくすることができる。
Conventionally known organic nonlinear optical materials include 2-
Methyl-4-nitroaniline, m-nitroaniline, N
-(4-nitrophenyl) -L-prolinol, 2-acetylamino-4-nitro-N, N-dimethylaniline, 4-dimethylamino-4'-nitrostilbene,
4'-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium methyl sulfate and 4'-methylbenzylidene-4-nitroaniline. The optical non-linearity of these organic compounds having a π-electron conjugate system is due to the interaction between laser light as an electromagnetic wave and the π-electrons of the organic compound. The size can be further increased by introducing a substituent having an electron-donating property.

ところが、この様な有機化合物においては、一般に双
極子モーメントが大きくなり、結晶時の双極子−双極子
相互作業が強くなって、隣接する2分子の双極子が互い
に打ち消し合う中心対称性の結晶を形成し易くなる。そ
して、応用面で重要な二次の非線形光学効果は、このよ
うな中心対称性結晶では発現しないという問題がある。
そこで結晶状態で光非線形性を発現させる上で問題とな
る中心対称性を崩す為に、水素結合能を有する置換基や
不斉炭素原子を有する光学活性置換基を、π電子共役系
に分子設計時に導入するという工夫がなされている。本
発明者は、このような不斉炭素原子を有する光学活性置
換基をπ電子共役系に導入し、従来よりも大きな非線形
効果を示す材料の具体例を特願平1−248108号に開示し
たが、さらに大きな非線形効果の向上が望まれている。
However, in such an organic compound, the dipole moment generally increases, the interaction between dipoles and dipoles during crystallization increases, and a crystal having a central symmetry in which dipoles of two adjacent molecules cancel each other out. Easy to form. Then, there is a problem that the second-order nonlinear optical effect, which is important in application, does not appear in such a centrally symmetric crystal.
Therefore, in order to break down the central symmetry, which is a problem in expressing optical nonlinearity in the crystalline state, a substituent having hydrogen bonding ability or an optically active substituent having an asymmetric carbon atom is molecularly designed into a π electron conjugate system. The idea of introducing it at times is made. The present inventors have introduced such an optically active substituent having an asymmetric carbon atom into a π-electron conjugated system, and disclosed a specific example of a material exhibiting a larger nonlinear effect than the conventional one in Japanese Patent Application No. 1-248108. However, it is desired to further improve the nonlinear effect.

(発明が解決しようとする課題) 一般に、非線形光学素子用材料として必要とされる特
性は、光非線形性の大きさ、光の透過性、耐レーザ損傷
強度、結晶性、位相整合性、加工性、機械的強度、吸湿
性及び硬度等があげられる。
(Problems to be Solved by the Invention) In general, the properties required as a material for a nonlinear optical element include the magnitude of optical nonlinearity, light transmission, laser damage resistance, crystallinity, phase matching, and workability. , Mechanical strength, hygroscopicity and hardness.

従来から知られている非線形光学素子用材料の中か
ら、以上のような実用上必要とされる諸要求を満足する
非線形光学素子用材料を選ぶことは困難であった。
It has been difficult to select a material for a nonlinear optical element that satisfies the above-mentioned various practically required requirements from conventionally known materials for a nonlinear optical element.

本発明は、従来より知られている非線形光学素子用材
料の上記問題点を改良することを目的としてなされたも
のであって、その目的は、大きな非線形光学効果、保存
安定性及び加工性を改良して、実用的な有機非線形光学
素子用材料を提供することにある。
The present invention has been made in order to improve the above-described problems of the conventionally known materials for a nonlinear optical element, and has an object to improve a large nonlinear optical effect, storage stability, and processability. Another object of the present invention is to provide a practical material for an organic nonlinear optical element.

本発明の他の目的は、二次の非線形光学効果の大きい
有機非線形光学素子用材料を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a material for an organic nonlinear optical element having a large second-order nonlinear optical effect.

(課題を解決するための手段) 本発明者は、分子の基底状態における双極子モーメン
トが大きく、結晶時に中心対称性を形成し易い化合物系
であっても、分子に適切な置換基を導入することによ
り、特に、二次の非線形光学効果の大きい有機非線形光
学素子用材料が得られることを見出し、本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明の上記目的は、下記一般
式(I)で示される化合物を使用することによって達成
される。
(Means for Solving the Problems) The present inventors introduce a suitable substituent into a molecule even in a compound system having a large dipole moment in the ground state of the molecule and easily forming central symmetry during crystallization. As a result, it has been found that a material for an organic nonlinear optical element having a large secondary nonlinear optical effect can be obtained, and the present invention has been completed. That is, the above object of the present invention is achieved by using a compound represented by the following general formula (I).

本発明の非線形光学素子用材料は、下記一般式(I)
で示される化合物よりなる。
The material for a nonlinear optical element of the present invention has the following general formula (I)
And a compound represented by the formula:

(式中Xは、不斉炭素を有するアミノ酸誘導体から成
る。Ynはフェニル基に結合したn個の、下記の化学式で
示される電子供与性置換基を示す。ここでnは1〜5迄
の数字を示す。式中R1〜R5は、置換又は未置換のアリキ
ル基を示し、R1とR2は互いに同じでも、異なっていても
よい。) 上記一般式(I)において、置換基Xは、不斉炭素を
有するアミノ酸誘導体が窒素原子を介してシクロブテン
ジオン環に結合する有機化合物残基であって、具体的に
は、不斉炭素を有するアミノ酸誘導体と、2−クロロシ
クロブテンジオン環又は2−アルコキシシクロブテンジ
オン環との反応により導入することができる。
(Wherein X is an amino acid derivative having an asymmetric carbon atom. Yn is n electron-donating substituents represented by the following chemical formula bonded to a phenyl group, where n is 1 to 5) In the formula, R 1 to R 5 represent a substituted or unsubstituted aryl group, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other.) In the above general formula (I), the substituent X is an organic compound residue in which an amino acid derivative having an asymmetric carbon is bonded to a cyclobutenedione ring via a nitrogen atom. The amino acid derivative can be introduced by a reaction between the amino acid derivative and a 2-chlorocyclobutenedione ring or a 2-alkoxycyclobutenedione ring.

バルク状態又は薄膜状態での分子の配向を制御するた
めには、これ等の置換基Xが不斉炭素原子を有し、光学
活性であると共に水素結合性の置換基である、水酸基や
アミノ基などを含むことが重要な点である。
In order to control the molecular orientation in a bulk state or a thin film state, these substituents X have an asymmetric carbon atom, and are an optically active and hydrogen bonding substituent, such as a hydroxyl group or an amino group. It is important to include such things.

その場合、分子自体の双極子モーメントが大きい場合
であっても、バルク又は薄膜構造における分子の配向を
制御し、中心対称性を崩すことにより、大きな光非線形
性を発現させることができる。
In that case, even when the dipole moment of the molecule itself is large, large optical nonlinearity can be exhibited by controlling the orientation of the molecule in the bulk or thin film structure and breaking the central symmetry.

本発明における上記一般式(I)で示される化合物の
具体列を以下に例示する。
Specific examples of the compound represented by the above general formula (I) in the present invention are shown below.

1−(4′−N,N−ジエチルアミノフエニル)−2−
(2′−ヒドロキシプロピルアミノ)−シクロブテン−
3,4−ジオン、 [化合物(I−1)] 1−(4′−N,N−ジエチルアミノフエニル)−2−
(1′−ヒドロキシメチル−2′−フエニルエチルアミ
ノ)−シクロブテン−3,4−ジオン、 [化合物(I−
2)] 1−(4′−N−メチル,N−エチルアミノフエニル)−
2−(1′−ヒドロキシメチル−2′−フエニルエチル
アミノ)−シクロブテン−3,4−ジオン、 [化合物(I
−3)] 1−(4′−N−メチル,Nメトキシエチルアミノフエニ
ル)−2−(2′−ヒドロキシプロピルアミノ)−シク
ロブテン−3,4−ジオン、 [化合物(I−4)] 1−(4′−メトキシフエニル)−2−(2′−ヒドロ
キシプロピルアミノ)−シクロブテン−3,4−ジオン、
[化合物(I−5)] 1−(4′−メトキシフエニル)−2−(1′−ヒドロ
キシメチルプロピルアミノ)−シクロブテン−3,4−ジ
オン、 [化合物(I−6)] 1−(4′−メチルチオフエニル)−2−(1′−ヒド
ロキシメチル−2′−フエニルエチルアミノ)−シクロ
ブテン−3,4−ジオン、 [化合物(I−7)] 1−(3′,4′−ジメトキシフエニル)−2−(2′−
ヒドロキシメチルエチルアミノ)−シクロブテン−3,4
−ジオン、 [化合物(I−8)] 1−(3′,4′−ジメトキシフエニル)−2−(2′−
ヒドロキシプロピルアミノ)−シクロブテン−3,4−ジ
オン、 [化合物(I−9)] 1−(3′,4′−ジメトキシフエニル)−2−(1′−
ヒドロキシメチルプロピルアミノ)−シクロブテン−3,
4−ジオン、 [化合物(I−10)] 1−(3′,4′−ジメトキシフエニル)−2−(1′−
ヒドロキシメチル−2′−フエニルエチルアミノ)−シ
クロブテン−3,4−ジオン、 [化合物(I−11)] 本発明における上記一般式(I)で示される化合物
は、第1図に示す反応式(A)及び(B)のいずれかに
従って、収率良く容易に合成することができる。
1- (4'-N, N-diethylaminophenyl) -2-
(2'-hydroxypropylamino) -cyclobutene-
3,4-dione, [Compound (I-1)] 1- (4′-N, N-diethylaminophenyl) -2-
(1'-hydroxymethyl-2'-phenylethylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I-
2)] 1- (4'-N-methyl, N-ethylaminophenyl)-
2- (1'-hydroxymethyl-2'-phenylethylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I
-3)] 1- (4'-N-methyl, N methoxyethylaminophenyl) -2- (2'-hydroxypropylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I-4)] 1 -(4'-methoxyphenyl) -2- (2'-hydroxypropylamino) -cyclobutene-3,4-dione,
[Compound (I-5)] 1- (4′-methoxyphenyl) -2- (1′-hydroxymethylpropylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I-6)] 1- ( 4'-methylthiophenyl) -2- (1'-hydroxymethyl-2'-phenylethylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I-7)] 1- (3 ', 4' -Dimethoxyphenyl) -2- (2'-
(Hydroxymethylethylamino) -cyclobutene-3,4
-Dione, [compound (I-8)] 1- (3 ', 4'-dimethoxyphenyl) -2- (2'-
(Hydroxypropylamino) -cyclobutene-3,4-dione, [Compound (I-9)] 1- (3 ′, 4′-dimethoxyphenyl) -2- (1′-
(Hydroxymethylpropylamino) -cyclobutene-3,
4-dione, [compound (I-10)] 1- (3 ', 4'-dimethoxyphenyl) -2- (1'-
(Hydroxymethyl-2'-phenylethylamino) -cyclobutene-3,4-dione [Compound (I-11)] The compound represented by the above general formula (I) in the present invention is obtained by the reaction shown in FIG. According to any one of (A) and (B), it can be easily synthesized in good yield.

まず第1段階の反応として、反応式(A)の場合につ
いては、例えば約5〜50℃の温度において、式(VII)
の化合物、例えばジエチルアニリン約20〜50mmolと式
(VIII)のジクロロシクロブテンジオン約20〜150mmol
を約100〜1000mlのフリーデルクラフツ溶剤(例えば2
硫化炭素、ニトロベンゼン、塩化メチレン等)中で混
合、撹拌することによって反応を行う。この反応は触
媒、好ましくは、例えば約20〜500mmolの塩化アルミニ
ウムの存在下で遂行される。反応は約2〜8時間続行さ
れ、その後フリーデルクラフツ溶剤を除去して、中間体
として、式(IX)のクロロシクロブテンジオン誘導体を
得る。
First, as the reaction of the first step, in the case of the reaction formula (A), for example, at a temperature of about 5 to 50 ° C.,
About 20 to 50 mmol of diethylaniline and about 20 to 150 mmol of dichlorocyclobutenedione of the formula (VIII)
About 100-1000 ml of Friedel Crafts solvent (for example, 2
The reaction is carried out by mixing and stirring in carbon sulfide, nitrobenzene, methylene chloride, etc.). The reaction is carried out in the presence of a catalyst, preferably, for example, about 20-500 mmol of aluminum chloride. The reaction is allowed to continue for about 2-8 hours, after which the Friedel-Crafts solvent is removed to give, as an intermediate, the chlorocyclobutenedione derivative of formula (IX).

また、反応式(B)の場合については、式(X)のジ
エトキシシクロブテンジオン約20〜100mmolを、トリエ
チルオキソニウムフルオロボレート約50〜200mmol、ハ
ロゲン化溶剤、例えば塩化メチレン約50〜250ml及び式
(VII)の化合物、例えばジエチルアニリン約20〜200mm
olと共に室温で反応させる。6〜12時間撹拌した後、溶
剤を減圧除去し、中間体として、式(XI)のアルコキシ
シクロブテンジオン誘導体を得る。
In the case of the reaction formula (B), about 20 to 100 mmol of diethoxycyclobutenedione of the formula (X) is added to about 50 to 200 mmol of triethyloxonium fluoroborate, about 50 to 250 ml of a halogenated solvent such as methylene chloride and Compounds of formula (VII), for example diethylaniline about 20-200 mm
Reaction with ol at room temperature. After stirring for 6 to 12 hours, the solvent is removed under reduced pressure to obtain an alkoxycyclobutenedione derivative of the formula (XI) as an intermediate.

次いで、第2段階の反応として、上記のようにして得
られた一般式(IX)又は(XI)で示される化合物を、不
斉炭素を有するアミノ酸誘導体と反応させる。すなわ
ち、一般式(IX)又は(XI)で示される化合物を、アセ
トン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノールな
どの溶媒に懸濁或いは溶解させる。次いで、この懸濁液
或いは溶液に、一般式(IX)又は(XI)で示される化合
物に対して、当量以上の上記の不斉炭素を有するアミノ
酸誘導体を、撹拌しながら徐々に加え、反応させる。反
応は通常、速やかに進行するが、必要に応じて加熱する
ことも可能である。反応の進行に伴い、生成物が析出し
てくる場合は、濾過し、また、生成物が析出しない場合
は、濃縮或いは貧溶媒を加え、析出させる。得られた一
般式(I)で示される化合物は、必要により、アルコー
ル、アセトンなどの溶媒により再結晶させるか、又は昇
華により精製する。
Next, as a second step reaction, the compound represented by the general formula (IX) or (XI) obtained as described above is reacted with an amino acid derivative having an asymmetric carbon. That is, the compound represented by the general formula (IX) or (XI) is suspended or dissolved in a solvent such as acetone, tetrahydrofuran, methanol, and ethanol. Next, to this suspension or solution, the above-mentioned amino acid derivative having an asymmetric carbon in an equivalent amount or more is gradually added with stirring to the compound represented by the general formula (IX) or (XI) to cause a reaction. . The reaction usually proceeds rapidly, but it is also possible to heat it if necessary. If the product precipitates as the reaction proceeds, the product is filtered. If the product does not precipitate, the product is concentrated or a poor solvent is added to precipitate. The obtained compound represented by the general formula (I) is, if necessary, recrystallized with a solvent such as alcohol or acetone, or purified by sublimation.

本発明における一般式(I)中に、置換基Xを導入し
得る不斉炭素を有するアミノ酸誘導体の具体例を示す
と、S−(+)−2−アミノ−1−プロパノール、R−
(−)−1−アミノ−2−プロパノール、R−(−)−
2−アミノ−1−ブタノール、D−フェニルアラニノー
ル、L−プロリノール、L−ロイシノール、L−メチオ
ニノール、L−バリノール、L−アラニン−t−ブチル
エステル、L−プロリン−t−ブチルエステル、L−ア
ラニンメチルエステル、L−プロリンメチルエステル、
L−バリンメチルエステル、L−イソロイシンメチルエ
ステル、L−ロイシンメチルエステル、L−アラニンエ
チルエステル、L−フェニルアラニンメチルエステル、
L−プロリンベンジルエステル、L−チロシンエチルエ
ステル、L−ノルアドレナリン、L−メチオニンエチル
エステル、等のアミノ酸誘導体及びそれらの光学異性体
があげられる。
Specific examples of the amino acid derivative having an asymmetric carbon into which the substituent X can be introduced in the general formula (I) of the present invention include S-(+)-2-amino-1-propanol, R-
(-)-1-amino-2-propanol, R-(-)-
2-amino-1-butanol, D-phenylalaninol, L-prolinol, L-leucinol, L-methioninol, L-valinol, L-alanine-t-butyl ester, L-proline-t-butyl ester, L-prolinol -Alanine methyl ester, L-proline methyl ester,
L-valine methyl ester, L-isoleucine methyl ester, L-leucine methyl ester, L-alanine ethyl ester, L-phenylalanine methyl ester,
Examples include amino acid derivatives such as L-proline benzyl ester, L-tyrosine ethyl ester, L-noradrenaline, L-methionine ethyl ester and the like, and optical isomers thereof.

次に、上記一般式(I)で示される化合物の一例につ
いて、合成例を示す。
Next, a synthesis example of an example of the compound represented by the general formula (I) will be described.

(合成例) 1−(4′−N,N−ジエチルアミノフェニル)−2−
(2′−ヒドロキシプロピルアミノ)シクロブテン−3,
4−ジオン[例示化合物(I−1)]の合成: 1−(4′−ジエチルアミノフェニル)−2−クロロ
シクロブテン−3、4−ジオン0.8g(3.0mmol)を15ml
のアセトン中に加えて得た溶液中に、R−(−)−1−
アミノ−2−プロパノール1mlを加え、撹拌しながら、
約2時間反応させる。反応の過程で析出した生成物を濾
過し、黄色微結晶0.42g(1.4mmol)(収率47%)を得
る。
(Synthesis example) 1- (4'-N, N-diethylaminophenyl) -2-
(2'-hydroxypropylamino) cyclobutene-3,
Synthesis of 4-dione [Exemplified Compound (I-1)]: 15 ml of 0.8 g (3.0 mmol) of 1- (4'-diethylaminophenyl) -2-chlorocyclobutene-3,4-dione
In a solution obtained by adding R-(-)-1-
Add 1 ml of amino-2-propanol and, with stirring,
Incubate for about 2 hours. The product precipitated during the reaction is filtered to obtain 0.42 g (1.4 mmol) of yellow microcrystals (47% yield).

融点:226℃ 極大吸収波長:406nm(CH2Cl2中) 元素分析 C H N 計算値 67.52 7.34 9.27 測定値 67.63 7.22 9.15 上記一般式(I)で示される他の化合物も上記合成例
と同様にして合成することができる。
Melting point: 226 ° C Maximum absorption wavelength: 406 nm (in CH 2 Cl 2 ) Elemental analysis CHN Calculated value 67.52 7.34 9.27 Measured value 67.63 7.22 9.15 Other compounds represented by the above general formula (I) can be prepared in the same manner as in the above synthesis example. Can be synthesized.

本発明における上記一般式(I)で示される化合物
は、非線形光学素子の構成材料として使用される。非線
形光学素子としては、例えば、光波長変換素子、光シャ
ッター、高速光スイッチング素子、光論理ゲート、光ト
ランジスターなどがあげられる。
The compound represented by the above general formula (I) in the present invention is used as a constituent material of a nonlinear optical element. Examples of the nonlinear optical element include an optical wavelength conversion element, an optical shutter, a high-speed optical switching element, an optical logic gate, and an optical transistor.

(作用) 本発明における上記一般式(I)で示される化合物
は、その中に含まれるシクロブテンジオン環がニトロ基
なみの強い電子吸引性を有すると共に、長いπ−電子共
役系を持ち、その為、分子全体が電気的に大きく分極し
た構造を取り易くなり、高い光非線形性を有するものと
なっている。
(Function) The compound represented by the above general formula (I) in the present invention has a cyclobutenedione ring having a strong electron-withdrawing property like a nitro group and a long π-electron conjugated system. Therefore, it is easy to take a structure in which the whole molecule is electrically largely polarized, and has high optical nonlinearity.

また、上記一般式(I)中のXとして、不斉炭素原子
を有するアミノ酸誘導体が導入されているので、基底状
態において大きな双極子モーメントを、持つπ−電子共
役系を含む場合であっても、高い光非線形性を有するも
のとなっている。
Further, since an amino acid derivative having an asymmetric carbon atom is introduced as X in the above general formula (I), even when a π-electron conjugated system having a large dipole moment in the ground state is included. Has high optical nonlinearity.

更に、上記一般式(I)で示される化合物は、耐熱
性、耐光性、透明性に優れ、安定性や加工性が良いの
で、非線形光学素子用材料として活用することができ
る。
Further, the compound represented by the general formula (I) is excellent in heat resistance, light resistance and transparency, and has good stability and workability, so that it can be used as a material for a nonlinear optical element.

(実施例1) 1−(4′−N,N−ジエチルアミノフェニル)−2−
(2′−ヒドロキシプロピルアミノ)−シクロブテン−
3,4−ジオン(下記例示化合物I−1)の粉末をガラス
セル中に充填し、これにNd:YAGレーザ(波長1.064μ
m、出力180mJ/パルス)を照射すると、SHGに起因する5
32nmの緑色散乱光が発生した。その強度を測定すると尿
素の粉末を同様の条件で測定した値の16倍であった。
(Example 1) 1- (4'-N, N-diethylaminophenyl) -2-
(2'-hydroxypropylamino) -cyclobutene-
A powder of 3,4-dione (Exemplified Compound I-1 below) was filled in a glass cell, and Nd: YAG laser (wavelength 1.064 μm) was added thereto.
m, output 180mJ / pulse), the SHG 5
32 nm green scattered light was generated. When the strength was measured, it was 16 times the value measured for the urea powder under the same conditions.

なお、第2図は、上記の試料を粉末法でSHG強度を評
価するのに用いた光学系のブロック図である。図中、11
はNd:YAGレーザ、12はガラスセル中に充填した粉末のサ
ンプル、13はレンズ、14はフィルター、15はモノクロメ
ーター、16は光電子増倍管、17はボックスカーインテグ
レーター、18はオシロスコープである。Nd:YAGレーザー
11より波長1.064μmの光をサンプル12に照射し、サン
プルから発生する波長532nmの緑色散乱光を光電子増倍
管16を用いて測定することによりSHG強度を測定した。
FIG. 2 is a block diagram of an optical system used to evaluate the SHG intensity of the above sample by a powder method. In the figure, 11
Is a Nd: YAG laser, 12 is a powder sample filled in a glass cell, 13 is a lens, 14 is a filter, 15 is a monochromator, 16 is a photomultiplier, 17 is a box car integrator, and 18 is an oscilloscope. Nd: YAG laser
The sample 12 was irradiated with light having a wavelength of 1.064 μm from 11, and the SHG intensity was measured by measuring, using a photomultiplier tube 16, green scattered light having a wavelength of 532 nm generated from the sample.

(実施例2) 下記例示化合物(I−2)、(I−3)、(I−
4)、(I−5)、(I−6)、(I−7)、(I−
8)、(I−9)、(I−10)、及び(I−11)を使用
し、実施例1と同様にして、サンプルのSHG強度を測定
した結果を表1に示す。
(Example 2) The following exemplified compounds (I-2), (I-3) and (I-
4), (I-5), (I-6), (I-7), (I-
8), (I-9), (I-10), and (I-11) were used, and the results of measuring the SHG intensity of the sample in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

なお、例示化合物の構造式は次の通りである。 The structural formula of the exemplified compound is as follows.

(式中Cは、不斉炭素原子を意味する) (発明の効果) 本発明の非線形光学素子用材料は、SHG強度が大き
く、耐熱性、耐光性、透明性に優れ、安定性や加工性が
よい、又、大きな単結晶が得られやすい。したがって、
本発明の非線形光学素子用材料は、例えば、光波長変換
用素子、光シャッター、高速光スイッチング素子、光論
理ゲート、光トランジスターなどの構成材料として非常
に優れたものである。
(Wherein * C represents an asymmetric carbon atom) (Effect of the Invention) The material for a nonlinear optical element of the present invention has high SHG strength, excellent heat resistance, light resistance, and transparency, good stability and workability, and is easy to obtain a large single crystal. Therefore,
The material for a non-linear optical element of the present invention is very excellent as a constituent material for an optical wavelength conversion element, an optical shutter, a high-speed optical switching element, an optical logic gate, an optical transistor, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の非線形光学用材料を合成する化学式の
一例を示す。第2図は粉末法でSHG強度を評価するのに
用いる光学系のブロック図である。 11……Nd:YAGレーザー、12……サンプル、14……フィル
ター、15……モノクロメーター、16……光電子増倍管、
17……ボックスカーインテグレーター、18……オシロス
コープ。
FIG. 1 shows an example of a chemical formula for synthesizing the nonlinear optical material of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an optical system used for evaluating SHG intensity by a powder method. 11 ... Nd: YAG laser, 12 ... sample, 14 ... filter, 15 ... monochromator, 16 ... photomultiplier tube,
17 ... Box car integrator, 18 ... Oscilloscope.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】下記一般式(I)で示される化合物からな
る非線形光学素子用材料。 (式中Xは、不斉炭素を有するアミノ酸誘導体から成
り、Ynはフェニル基に結合したn個(nは1〜5迄の数
字を示す)の電子供与性置換基を示す。)
1. A material for a nonlinear optical element comprising a compound represented by the following general formula (I). (In the formula, X is an amino acid derivative having an asymmetric carbon, and Yn represents n (n represents a number from 1 to 5) electron donating substituents bonded to a phenyl group.)
【請求項2】上記一般式(I)中、Yが次の化学式(I
I)乃至(VI)のいずれかで示される電子供与性置換基
及び、それらの組合せである特許請求の範囲第1項に記
載の非線形光学素子用材料。 (式中R1〜R5は、置換又は未置換のアリキル基を示し、
R1とR2は互いに同じでも、異なっていてもよい。)
2. In the above general formula (I), Y represents the following chemical formula (I
The material for a nonlinear optical element according to claim 1, which is an electron-donating substituent represented by any one of (I) to (VI) and a combination thereof. (Wherein R 1 to R 5 represent a substituted or unsubstituted aryl group;
R 1 and R 2 may be the same or different. )
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