(57)【要約】      （修正有）【課題】光スイッチ用又は光変調用の新規な光学素子を提供する。また、本発明の光学素子は、高分子化合物の側鎖の構造を選択することにより、分子認識、発光性、電荷輸送性、光学特性、液晶性等の機能を持たせることができる。【解決手段】下記式(I)で表される繰り返し単位等を有する光学活性な高分子化合物を用いてなる光スイッチ用又は光変調用の光学素子。2010097179.tif 000017【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式(I)で表される繰り返し単位及び／又は下記式(XI)で表される繰り返し単位を有する光学活性な高分子化合物を用いてなる光スイッチ用又は光変調用の光学素子。
2010097179.tif 000013
（式中、Ａｒは芳香環を含む基であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれ独立に、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基又はエチニレン基である。Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立に、芳香環を含む基である。ｎ1及びｎ2はそれぞれ独立に、０以上の数であるが、少なくとも一方は１以上の数である。Ｒ5及びＲ6はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基又はヒドロカルビルメルカプト基である。Ｒ7は、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ)−（Ｑは置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｒ8、Ｒ9及びＲ10はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の炭化水素基である。）
2010097179.tif 000014
（式中、Ａｒ21及びＡｒ22はそれぞれ独立に、単環性芳香環を含む基であり、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23及びＲ24はそれぞれ独立に、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基又はエチニレン基である。Ａｒ23及びＡｒ24はそれぞれ独立に、芳香環を含む基である。ｎ21及びｎ22はそれぞれ独立に、０以上の数であるが、少なくとも一方は１以上の数である。Ｒ25及びＲ26はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基又はヒドロカルビルメルカプト基である。Ｒ27及びＲ28はそれぞれ独立に、２価の炭化水素基又は直接結合である。Ｒ29は酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ'')−（Ｑ''は置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｒ30及びＲ31はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の炭化水素基である。）
【請求項２】
前記光学活性な高分子化合物が、前記式(I)で表される繰り返し単位を有する光学活性な高分子化合物である請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記式(I)で表される繰り返し単位が、下記式(II)で表される繰り返し単位である請求項１又は２に記載の光学素子。
2010097179.tif 000015
（式中、Ｒ11は水素原子又は１価の炭化水素基である。Ａｒ1、Ａｒ2、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、ｎ1及びｎ2は、前記と同じ意味を有する。）
【請求項４】
前記式(XI)で表される繰り返し単位が、下記式(XII)で表される繰り返し単位である請求項１に記載の光学素子。
2010097179.tif 000016
（式中、Ａｒ23、Ａｒ24、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24、Ｒ25、Ｒ26、Ｒ30、Ｒ31、ｎ21及びｎ22は、前記と同じ意味を有する。）
【請求項５】
前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が100degree・cm2・dmol-1以上である高分子化合物である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該高分子化合物に光照射することにより、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が、100degree・cm2・dmol-1以上変化する高分子化合物である請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が100degree・cm2・dmol-1以上である高分子化合物である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該高分子化合物に光照射することにより、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が、100degree・cm2・dmol-1以上変化する高分子化合物である請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記光照射が、紫外光照射である請求項６又は８に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ用又は光変調用の光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光スイッチ機能、光変調機能を持つ光学素子は、光通信、光記録等に用いられている（非特許文献１）。最近では、更にバリエーションに富んだ光学素子が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12646-12650
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、光スイッチ用又は光変調用の新規な光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の［１］〜［９］を提供する。
［１］下記式(I)で表される繰り返し単位及び／又は下記式(XI)で表される繰り返し単位を有する光学活性な高分子化合物を用いてなる光スイッチ用又は光変調用の光学素子。
2010097179.tif 000002
（式中、Ａｒは芳香環を含む基であり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれ独立に、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基又はエチニレン基である。Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立に、芳香環を含む基である。ｎ1及びｎ2はそれぞれ独立に、０以上の数であるが、少なくとも一方は１以上の数である。Ｒ5及びＲ6はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基又はヒドロカルビルメルカプト基である。Ｒ7は、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ)−（Ｑは置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｒ8、Ｒ9及びＲ10はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の炭化水素基である。）
2010097179.tif 000003
（式中、Ａｒ21及びＡｒ22はそれぞれ独立に、単環性芳香環を含む基であり、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23及びＲ24はそれぞれ独立に、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基又はエチニレン基である。Ａｒ23及びＡｒ24はそれぞれ独立に、芳香環を含む基である。ｎ21及びｎ22はそれぞれ独立に、０以上の数であるが、少なくとも一方は１以上の数である。Ｒ25及びＲ26はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基又はヒドロカルビルメルカプト基である。Ｒ27及びＲ28はそれぞれ独立に、２価の炭化水素基又は直接結合である。Ｒ29は酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ'')−（Ｑ''は置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｒ30及びＲ31はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の炭化水素基である。）
［２］前記光学活性な高分子化合物が、前記式(I)で表される繰り返し単位を有する光学活性な高分子化合物である［１］に記載の光学素子。
［３］前記式(I)で表される繰り返し単位が、下記式(II)で表される繰り返し単位である［１］又は［２］に記載の光学素子。
2010097179.tif 000004
（式中、Ｒ11は水素原子又は１価の炭化水素基である。Ａｒ1、Ａｒ2、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、ｎ1及びｎ2は、前記と同じ意味を有する。）
［４］前記式(XI)で表される繰り返し単位が、下記式(XII)で表される繰り返し単位である［１］に記載の光学素子。
2010097179.tif 000005
（式中、Ａｒ23、Ａｒ24、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24、Ｒ25、Ｒ26、Ｒ30、Ｒ31、ｎ21及びｎ22は、前記と同じ意味を有する。）
［５］前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が100degree・cm2・dmol-1以上である高分子化合物である［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子。
［６］前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該高分子化合物に光照射することにより、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が、100degree・cm2・dmol-1以上変化する高分子化合物である［５］に記載の光学素子。
［７］前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が100degree・cm2・dmol-1以上である高分子化合物である［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子。
［８］前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該高分子化合物に光照射することにより、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が、100degree・cm2・dmol-1以上変化する高分子化合物である［７］に記載の光学素子。
［９］前記光照射が、紫外光照射である［６］又は［８］に記載の光学素子。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光学素子は、前記式(I)、(XI)で表される高分子化合物の光照射により化学構造を変化させずに光学活性のみを変化させることができるという性質により、光スイッチ用又は光変調用の光学素子として十分な性能を有する。また、本発明の光学素子は、前記式(I)、(XI)で表される高分子化合物の側鎖の構造を選択することにより、分子認識、発光性、電荷輸送性、光学特性、液晶性等の機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】高分子化合物１（溶液）の円二色性スペクトルである。
【図２】高分子化合物１（溶液）の吸収スペクトルである。
【図３】高分子化合物１（フィルム）の円二色性スペクトルである。
【図４】高分子化合物１（フィルム）の吸収スペクトルである。
【図５】高分子化合物２（溶液）の円二色性スペクトルである。
【図６】高分子化合物２（溶液）の吸収スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書において、「室温」とは、１０〜４０℃を意味する。また、本明細書において、芳香環の個数は、ベンゼン環、チオフェン環等であれば１個、ナフタレン環、フルオレン環等であれば２個のように、芳香環中の単環性芳香環を１個としてカウントする。
【０００９】
本発明の光学素子に用いられる高分子化合物は、光学活性であり、前記式(I)で表される繰り返し単位及び／又は前記式(XI)で表される繰り返し単位を有する。この高分子化合物では、前記式(I)、(XI)で表される繰り返し単位は、合計で２個以上連結される。
【００１０】
前記式(I)において、Ａｒは芳香環を含む基（３価の基）である。Ａｒで表される芳香環を含む基は、基本骨格となる芳香環から３個の水素原子を取り除いてなる残基である。前記基本骨格となる芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ピリジン環、１，２−ジアジン環、１，３−ジアジン環、１，４−ジアジン環、１，３，５−トリアジン環、フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環等の単環性芳香環；該単環性芳香環からなる群から選ばれる２個以上を縮環した縮環性芳香環；該単環性芳香環及び／又は該縮環性芳香環からなる群から選ばれる２個以上を、単結合、メチレン基、エチレン基、エテニレン基、エチニレン基、酸素原子、硫黄原子、イミノ基、カルボニル基、スルホニル基で連結した多環性芳香環；該縮環性芳香環又は該多環性芳香環の隣り合う２個の芳香環をメチレン基、エチレン基、カルボニル基、スルホニル基で渡環した構造を有する渡環性芳香環等が挙げられる。
【００１１】
前記縮環性芳香環において、縮環する単環性芳香環の数は、２〜４個が好ましく、２〜３個がより好ましく、２個がさらに好ましい。前記多環性芳香環において、連結する単環性芳香環及び縮環性芳香環の数（合計）は、２〜４個が好ましく、２〜３個がより好ましく、２個がさらに好ましい。前記渡環性芳香環において、渡環した単環性芳香環及び縮環性芳香環の数（合計）は、１〜４個が好ましく、１〜２個がより好ましく、１個がさらに好ましい。
【００１２】
前記単環性芳香環としては、例えば、以下のものが挙げられる。
2010097179.tif 000006
【００１３】
前記縮環性芳香環としては、例えば、以下のものが挙げられる。
2010097179.tif 000007
【００１４】
前記多環性芳香環としては、例えば、以下のものが挙げられる。
2010097179.tif 000008
【００１５】
前記渡環性芳香環としては、例えば、以下のものが挙げられる。
2010097179.tif 000009
【００１６】
前記基本骨格としては、単環性芳香環、縮環性芳香環、渡環性芳香環が好ましく、単環性芳香環、渡環性芳香環がより好ましく、渡環性芳香環がさらに好ましく、フルオレンが特に好ましい。
【００１７】
前記基本骨格となる芳香環において、水素原子の結合した炭素原子及び／又は窒素原子の３個から、それぞれ水素原子を１個ずつ取り除くことにより、前記芳香環を含む基となる。但し、水素原子を取り除く炭素原子及び／又は窒素原子の３個のうち少なくとも２個は、芳香環を構成する炭素原子及び／又は窒素原子である。
【００１８】
前記Ａｒで表される芳香環を含む基は、炭素原子に結合した水素原子が、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基、ヒドロカルビルメルカプト基等の置換基で置換されていてもよく、窒素原子に結合した水素原子が、１価の炭化水素基等の置換基で置換されていてもよい。前記置換基が２個以上存在する場合には、いずれか２個の置換基が連結して環を形成していてもよい。
【００１９】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子がより好ましく、フッ素原子がさらに好ましい。
【００２０】
前記１価の炭化水素基としては、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、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ペンチル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等のアルキル基（例えば、炭素数１〜５０）；シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基等のシクロアルキル基、ノルボニル基、アダマンチル基等の環状飽和炭化水素基（例えば、炭素数３〜５０）；エテニル基、プロペニル基、３−ブテニル基、２−ブテニル基、２−ペンテニル基、２−ヘキセニル基、２−ノネニル基、２−ドデセニル基等のアルケニル基（例えば、炭素数２〜５０）；フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、４−ブチルフェニル基、４−ｔ−ブチルフェニル基、４−ヘキシルフェニル基、４−シクロヘキシルフェニル基、４−アダマンチルフェニル基、４−フェニルフェニル基等のアリール基（例えば、炭素数６〜５０）；フェニルメチル基、１−フェニレンエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニル−１−プロピル基、１−フェニル−２−プロピル基、２−フェニル−２−プロピル基、３−フェニル−１−プロピル基、４−フェニル−１−ブチル基、５−フェニル−１−ペンチル基、６−フェニル−１−ヘキシル基等のアラルキル基（例えば、炭素数７〜５０）等が挙げられ、炭素数１〜２０の１価の炭化水素基が好ましく、炭素数１〜１５の１価の炭化水素基がより好ましく、炭素数１〜１０の１価の炭化水素基がさらに好ましい。
【００２１】
前記ヒドロカルビルオキシ基は、オキシ基に前記１価の炭化水素基１個が結合してなる基である。
【００２２】
前記ヒドロカルビルメルカプト基は、メルカプト基に前記１価の炭化水素基１個が結合してなる基である。
【００２３】
ヒドロカルビル二置換アミノ基は、アミノ基中の水素原子２個が前記１価の炭化水素基２個で置換されてなる基である。
【００２４】
前記Ａｒで表される芳香環を含む基における置換基は、炭素原子に結合した水素原子については、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基が好ましく、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基がより好ましく、１価の炭化水素基がさらに好ましい。窒素原子に結合した水素原子については、１価の炭化水素基が好ましい。
【００２５】
前記式(I)中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4はそれぞれ独立に、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基又はエチニレン基であり、直接結合、置換イミノ基、エテニレン基が好ましく、直接結合、置換イミノ基がより好ましく、直接結合がさらに好ましい。但し、Ｒ1及びＲ2は、Ａｒ中の芳香環に結合している（即ち、Ａｒ中の芳香環がフルオレンの場合は、Ｒ1及びＲ2の結合位置としては、１位〜８位が考えられる。）。高分子化合物中に複数存在するＲ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、同一であっても異なっていてもよい。
【００２６】
前記置換イミノ基は、−Ｎ(Ｑ')−（Ｑ'は置換基を表す）で表される基である。Ｑ'で表される置換基としては、１価の炭化水素基が挙げられる。Ｑ'で表される１価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同じであるが、フェニル基等のアリール基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、４−ブチルフェニル基、４−ｔ−ブチルフェニル基等のアラルキル基が好ましい。
【００２７】
前記式(I)中、Ａｒ1及びＡｒ2はそれぞれ独立に、芳香環を含む基（２価の基）である。Ａｒ1、Ａｒ2で表される芳香環を含む基は、基本骨格となる芳香環から２個の水素原子を取り除いてなる残基である。高分子化合物中に複数存在するＡｒ1及びＡｒ2は同一であっても異なっていてもよい。但し、Ｒ1及びＲ3は、Ａｒ1中の芳香環に結合し、Ｒ2及びＲ4はＡｒ2中の芳香環に結合する。
【００２８】
前記Ａｒ1、Ａｒ2で表される芳香環を含む基において基本骨格となる芳香環は、前記Ａｒで表される芳香環を含む基の項で基本骨格となる芳香環として説明し例示したものと同様である。この基本骨格となる芳香環において、水素原子の結合した炭素原子及び／又は窒素原子の２個から、それぞれ、水素原子を１個ずつ取り除くことにより、前記芳香環を含む基となる。前記Ａｒ1、Ａｒ2で表される芳香環を含む基としては、フェニレン基が好ましい。
【００２９】
前記式(I)中、ｎ1及びｎ2はそれぞれ独立に、０以上の数であるが、少なくとも一方は１以上の数である。ｎ1及びｎ2として、好ましくは１以上の数であり、より好ましくは１〜１０の数、さらに好ましくは１〜５の数、特に好ましくは１又は２である。高分子化合物中に複数存在するｎ1及びｎ2は、同一であっても異なっていてもよい。
【００３０】
前記式(I)中、Ｒ5及びＲ6はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基又はヒドロカルビルメルカプト基である。これらの原子及び基は、前記で説明し例示したものと同様であるが、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基であり、より好ましくは、水素原子、１価の炭化水素基であり、さらに好ましくは炭素数１〜８のアルキル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基である。高分子化合物中に複数存在するＲ5及びＲ6は、同一であっても異なっていてもよい。
【００３１】
前記式(I)中、Ｒ7は酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ)−（Ｑは置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｑで表される置換基は、前記Ｑ'と同じ意味を有する。置換イミノ基は、前記で説明し例示したものと同様である。２価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基等が挙げられる。Ｒ7としては、好ましくは、酸素原子、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基であり、より好ましくは−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−と２価の炭化水素基とを組み合わせた２価の基であり、特に好ましくは−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−である。高分子化合物中に複数存在するＲ7は、同一であっても異なっていてもよい。
【００３２】
前記式(I)中、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10はそれぞれ独立に、水素原子又は１価の炭化水素基である。１価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同様である。Ｒ8は、好ましくは、水素原子、メチル基である。Ｒ9及びＲ10は、好ましくは水素原子である。高分子化合物中に複数存在するＲ8、Ｒ9及びＲ10は、同一であっても異なっていてもよい。
【００３３】
前記式(XI)において、Ａｒ21及びＡｒ22はそれぞれ独立に、単環性芳香環を含む基（３価の基）であり、基本骨格となる単環性芳香環から３個の水素原子を取り除いてなる残基である。単環性芳香環の例は前記のとおりであるが、ベンゼン環、ピリジン環、１，４−ジアジン環、１，３，５−トリアジン環、フラン環、ピロール環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環が好ましく、ベンゼン環、ピリジン環、１，４−ジアジン環、１，３，５−トリアジン環がより好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
【００３４】
前記Ａｒ21及びＡｒ22で表される単環性芳香環を含む基は、炭素原子に結合した水素原子が、ハロゲン原子、１価の炭化水素基、ヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルビル二置換アミノ基、ヒドロカルビルメルカプト基等の置換基で置換されていてもよく、窒素原子に結合した水素原子が、１価の炭化水素基等の置換基で置換されていてもよい。前記置換基が２個以上存在する場合には、いずれか２個の置換基が連結して環を形成していてもよい。この置換基としては、Ａｒで表される芳香環を含む基における置換基の項で説明し例示したものと同じである。
【００３５】
前記式(XI)中、Ｒ27及びＲ28はそれぞれ独立に、２価の炭化水素基又は直接結合である。２価の炭化水素基は前記と同じである。Ｒ27、Ｒ28としては、メチレン基、フェニレン基、直接結合が好ましく、メチレン基、直接結合がより好ましく、直接結合が特に好ましい。
【００３６】
前記式(XI)中、Ｒ29は、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、−Ｃ(＝Ｏ)Ｏ−、−Ｃ(＝Ｏ)Ｎ(Ｑ'')−（Ｑ''は置換基を表す）及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基、又は直接結合である。Ｑ''で表される置換基は、前記Ｑ'と同じ意味を有し、置換イミノ基及び２価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同じである。Ｒ29としては、好ましくは、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、２価の炭化水素基、直接結合であり、より好ましくは、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、直接結合であり、特に好ましくは、直接結合である。
【００３７】
前記式(XI)中、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24、Ｒ25、Ｒ26、Ｒ30、Ｒ31、ｎ21及びｎ22は、それぞれ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ9、Ｒ10、ｎ1及びｎ2の項において、説明し例示したものと同じである。
【００３８】
前記式(XI)中、Ａｒ23及びＡｒ24は、それぞれ、Ａｒ1及びＡｒ2の項において、説明し例示したものと同じである。
【００３９】
前記式(I)で表される繰り返し単位は、前記式(II)で表される繰り返し単位であることが好ましい。また、前記式(XI)で表される繰り返し単位は、前記式(XII)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
【００４０】
前記式(II)中、Ｒ11は水素原子又は１価の炭化水素基であり、好ましくは水素原子である。１価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同様である。高分子化合物中に複数存在するＲ11は、同一であっても異なっていてもよい。また、Ａｒ1、Ａｒ2、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10、ｎ1及びｎ2は、前記で説明し例示したものと同様である。
【００４１】
前記式(XII)中、Ａｒ23、Ａｒ24、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ23、Ｒ24、Ｒ25、Ｒ26、Ｒ30、Ｒ31、ｎ21及びｎ22は、前記と同じ意味を有する。
【００４２】
前記高分子化合物において、前記式(I)で表される繰り返し単位、前記式(XI)で表される繰り返し単位は、各々、一種のみ有していても二種以上有していてもよいが、前記式(I)で表される繰り返し単位又は前記式(XI)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
【００４３】
本発明の高分子化合物は、前記式(I)で表される繰り返し単位、前記式(XI)で表される繰り返し単位以外に、下記式(V)：
2010097179.tif 000010
（式中、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10は、前記と同じ意味を有する。Ｒ12は、直接結合、酸素原子、硫黄原子、置換イミノ基、カルボニル基及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基である。Ｒ13は、水素原子又は１価の炭化水素基である。）
で表される繰り返し単位を有していてもよく、分岐構造及び／又は架橋構造を有していてもよい。
【００４４】
前記式(V)中、Ｒ8、Ｒ9、Ｒ10は、前記で説明し例示したものと同様である。
【００４５】
前記式(V)中、Ｒ12で表される置換イミノ基、２価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同じである。Ｒ12は、好ましくは、直接結合、酸素原子、カルボニル基及び２価の炭化水素基からなる群から選ばれる１〜３個を組み合わせた２価の基であり、より好ましくは、直接結合、カルボニルオキシ基と２価の炭化水素基とを組み合わせた２価の基、カルボニルオキシ基であり、さらに好ましくは直接結合、カルボニルオキシ基である。高分子化合物中に複数存在するＲ12は、同一であっても異なっていてもよい。
【００４６】
前記式(V)中、Ｒ13で表される１価の炭化水素基は、前記で説明し例示したものと同様である。Ｒ13は、好ましくは、水素原子、炭素数１〜１０の１価の炭化水素基であり、より好ましくは、水素原子、炭素数１〜６の１価の炭化水素基であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基である。高分子化合物中に複数存在するＲ13は、同一であっても異なっていてもよい。
【００４７】
前記高分子化合物が、前記式(I)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位（例えば、前記式(V)で表される繰り返し単位）を有する場合、その含有量は、該高分子化合物の物性を損なわない範囲で適宜定められるが、該高分子化合物中の全繰り返し単位に対して、前記式(I)で表される繰り返し単位が、50モル％以上であることが好ましく、80モル％以上であることがより好ましく、90モル％以上であることがさらに好ましい。
【００４８】
前記高分子化合物は、光学活性である。換言すれば、前記式(I)で表される繰り返し単位中の一部が光学活性でもよいし、末端構造が光学活性でもよいし、主鎖のらせん構造に基づく光学活性でもよく、これらの組み合わせでもよい。
【００４９】
前記高分子化合物は、主鎖のらせん構造に基づく円二色性スペクトル及び旋光性の少なくとも一方を示すことが好ましい。主鎖のらせん構造に基づく円二色性スペクトルは、左右の円偏光がらせん高分子を構成する発色団に吸収される際の吸光度の差分に対応するものである。一般に、主鎖のらせん構造に基づく円二色性スペクトルは、強度が高いほど、らせん構造の左右の偏りが大きいものと考えられる。一方、旋光性は、直線偏光がらせん高分子を通過する際に偏光面を回転させる現象であり、回転の角度が旋光度に対応する。一般に、旋光度が大きいほどらせんの左右の偏りが大きいものと考えられる。
【００５０】
前記高分子化合物としては円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)又は前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が100degree・cm2・dmol-1以上であることが好ましく、500degree・cm2・dmol-1以上であることがより好ましく、1,000degree・cm2・dmol-1以上であることがさらに好ましい。この値の上限は、通常、1,000,000degree・cm2・dmol-1であり、100,000degree・cm2・dmol-1であることがより好ましく、50,000degree・cm2・dmol-1であることがさらに好ましい。ここで、「円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)又は前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値」とのパラメータを採用することにより、モル楕円率を、前記高分子化合物１モル当りではなく、前記式(I)又は前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りで表すことができるので、高分子化合物の分子量の影響を排除することができる。
【００５１】
前記高分子化合物における前記式(I)又は前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率［θ］（degree・cm2・dmol-1）は、円二色性スペクトルにおいて、該高分子化合物の溶液濃度をＣ（g/cm3）、前記式(I)で表される繰り返し単位の１デシモル当りの重量をＭ（g/dmol）、光路長をＬ(cm)としたときの楕円率θ（degree）から、［θ］＝θＭ/（ＣＬ）として算出される。
【００５２】
前記高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量Mnは、通常、500〜1,000,000であり、好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは2,000〜50,000である。前記高分子化合物は、分子量の分散度（即ち、［ポリスチレン換算の重量平均分子量Mw］／［ポリスチレン換算の数平均分子量Mn］で規定される）は、好ましくは１〜４であり、より好ましくは１〜３であり、さらに好ましくは１〜２である。
【００５３】
前記高分子化合物は、本発明の光学素子の製造の際に、そのまま使用しても、その他の成分と混合して組成物として使用してもよい。その他の成分としては、前記高分子化合物以外の高分子化合物（以下、「ポリマー」と言う。）、改質剤、溶媒等が挙げられる。前記組成物において、前記高分子化合物、その他の成分は、それぞれ、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【００５４】
前記ポリマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、スチレン、塩化ビニル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、アクリロニトリル等の単独重合体及び共重合体（ポリオレフィン類）；オキシメチレン、フェニレンオキサイド、２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキサイド、２，５−ジメチル−１，４−フェニレンオキサイド等の単独重合体及び共重合体（ポリエーテル類）；エチレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、エチレン−２，６−ジナフタレート、４−オキシベンゾエート、２−オキシ−６−ナフタレート等の単独重合体及び共重合体（ポリエステル類）；ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド類；ポリカーボネート；ポリフェニレンサルファイド；ポリサルフォン；ポリエーテルサルフォン；ポリエーテルエーテルケトン；ポリイミド；ポリエーテルイミド；フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性ポリマーが挙げられる。これらは、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【００５５】
改質剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール誘導体、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン類等の安定剤；ポリハロゲン化物、リン酸エステル等の難燃剤；界面活性剤；流動改質剤等が挙げられる。これらの改質剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
【００５６】
本発明の光学素子としては、（ｉ）前記高分子化合物を含む光スイッチ部及び／又は光変調部、（ｉｉ）光照射部、並びに（ｉｉｉ）検出部を備えることが好ましい。前記光スイッチ部としては、前記高分子化合物がフィルム又は透明容器内に溶液として充填されたものが好ましい。前記光照射部としては、後述の光照射手段を含む装置が挙げられ、ＵＶランプを含むものが好ましい。前記検出部は、光照射により円二色性スペクトルの変化を検出するもの（好ましくは偏光検出器）であり、光学活性の変化として検出するもの（好ましくは光学活性物質検出器）でもよい。
【００５７】
本発明の光学素子の作製方法としては、前述の光スイッチ部及び／又は光変調部、光照射部、並びに検出部を所定の箇所に設置すればよい。
【００５８】
本発明の光学素子においては、前記高分子化合物が光照射により光学活性が変化する。前記高分子化合物は、例えば、パウダー、フィルム、成型体、溶液、分散液等として使用できるが、溶液、フィルムで使用することが好ましい。
【００５９】
本発明の光学素子において、光照射手段としては、例えば、ＵＶランプ（紫外光）、水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯、ハロゲンランプ、複写機用等の蛍光管、ＬＥＤ、半導体レーザー等が挙げられ、ＵＶランプが好ましい。
【００６０】
本発明の光学素子は、前記光学活性な高分子化合物が円二色性スペクトルを示し、該高分子化合物に光照射することにより、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、前記式(I)又は前記式(XI)で表される繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値が、100degree・cm2・dmol-1以上変化することが好ましく、500degree・cm2・dmol-1以上変化することがより好ましく、1,000degree・cm2・dmol-1以上変化することが特に好ましい。この変化量の上限は、通常、1,000,000degree・cm2・dmol-1であり、100,000degree・cm2・dmol-1が好ましく、50,000degree・cm2・dmol-1がより好ましい。
【００６１】
本発明の光学素子において、光照射により、吸収スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内における吸光度が最大になるピークは、実質的に変化しないことが好ましい。ここで、「ピークが実質的に変化しない」とは、該ピークトップの波長の変化量が20nm以下（より好ましくは10nm以下、さらに好ましくは5nm以下）であることを意味し、該ピークトップの吸光度の変化量が30%以下（より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下）であることが望ましい。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００６３】
＜合成例１＞
特開２００８−１０１１０２号公報に記載の実施例６と同様にして、ポリ(アクリル酸ビス-2,7-(4-t-ブチルフェニル)フルオレニル)の合成を行った。
2010097179.tif 000011
（式中、ｎは重合度を表す。）
【００６４】
フレームドライし乾燥窒素置換した25mLの重合用アンプルに、2,7-ビス(4-tert-ブチルフェニル)フルオレン-9-イルアクリレート(200mg、0.400mmol)を入れ、一時間真空脱気した後に該アンプル内を乾燥窒素で置換した。これに、乾燥トルエン3.7ｍlを加え、2,7-ビス(4-tert-ブチルフェニル)フルオレン-9-イルアクリレートをすべて溶解させ、得られた溶液を-78℃で20分間冷却した。こうして得られた溶液に、不斉配位子として、(S)-(+)-1-(2-ピロリジニルメチル)ピロリジン((+)-PMP)と9-フルオレニルリチウム(FlLi)の錯体の0.1Mトルエン溶液(0.20ｍl)を重合開始剤として加えた（モノマー／重合開始剤のモル比は20である。）。この時、溶液の色は、薄い黄色から薄いピンク色へ変化した。その後、反応液の粘度は徐々に高くなり、４時間後にはほぼ流動性のない状態となった。重合開始から２４時間後に、反応液にメタノール0.1mlを加えて重合を停止した。重合中は反応液に流動性がなかったが、重合停止し、反応液を室温にすると、均一な溶液となった。次に、得られた生成物をメタノールに注ぎ込んで再沈殿し、遠心分離により不溶部の生成物を回収した。メタノールに不溶の生成物は、クロロホルム及びＴＨＦに溶解した。こうして得られた生成物（以下、「高分子化合物１」という。）は、光学活性なポリ(アクリル酸ビス-2,7-(4-t-ブチルフェニル)フルオレニル)であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは7500、分散度Ｍｗ／Ｍｎは1.28であった。
【００６５】
−測定１−
高分子化合物１を、水酸化カリウムで過酸化物を除き、水素化カルシウムで乾燥した後に、窒素雰囲気下で蒸留したテトラヒドロフランに、窒素雰囲気下、暗所で溶解して1.16×10-4 Mの溶液とした。これを光路長1mmの石英製セルに入れ、円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを室温で測定した。次に、この溶液の入ったセルに、DeepUVランプ 500W（ウシオ電機製）から得られる紫外光をモノクロメーターで320nmに単色化して、15分間室温で照射した後、円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを室温で測定した。紫外光照射前後に測定した円二色性スペクトルを図１に示し、吸収スペクトルを図２に示す。
光学活性な高分子化合物１（溶液）は、円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は11300degree・cm2・dmol-1であった。そして、紫外光照射により吸収スペクトルのピークトップは実質的に変化せず（318nmから317nmに変化）、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は8800degree・cm2・dmol-1変化する（11300degree・cm2・dmol-1から2500degree・cm2・dmol-1に変化する）ことが認められた。
【００６６】
−測定２−
高分子化合物１を、水酸化カリウムで過酸化物を除き、水素化カルシウムで乾燥した後に、窒素雰囲気下で蒸留したテトラヒドロフランに、窒素雰囲気下、暗所で溶解して6.49×10-4 Mの溶液とした。この溶液を大きさ1cm×2cm、厚さ1mmの石英板上にドロップキャストしてフィルム状の試料を得た（以下、「フィルム」と言う。）。このフィルムの円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを室温で測定した。このフィルムの吸収スペクトルの320nmでの吸光度が0.216であったので、測定１の溶液の吸収スペクトルの320nmでの吸光度0.620の比較から、このフィルム中のポリマー濃度は、1mmセル中の溶液に換算して0.403×10-4Mと算出された。次に、このフィルムにDeepUVランプ 500W（ウシオ電機製）から得られる紫外光をモノクロメーターで320nmに単色化して10分間室温で照射した後、円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを測定した。紫外光照射前後に測定した円二色性スペクトルを図３に示し、吸収スペクトルを図４に示す。
光学活性な高分子化合物１（フィルム）は、円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は11300degree・cm2・dmol-1であった。そして、紫外光照射により吸収スペクトルのピークトップは実質的に変化させず（326nmから328nmに変化）、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は6700degree・cm2・dmol-1変化する（11300degree・cm2・dmol-1から4600degree・cm2・dmol-1に変化）ことが認められた。
【００６７】
＜実施例１＞
高分子化合物１を用いて光スイッチ用又は光変調用の光学素子を製造すると、得られた光学素子は、十分な性能を有する。
【００６８】
＜合成例２＞
特開２００８−３１２２３号公報に記載の実施例８と同様にして、ポリ(2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルベン)を合成した。具体的には、以下のとおりである。
2010097179.tif 000012
（式中、ｎは重合度を表す。）
【００６９】
フレームドライした乾燥窒素で置換した25mLの重合用アンプルに、2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルオレン(500mg、1.13mmol)を入れ、１時間真空脱気した後に、このアンプル内を乾燥窒素で置換した。そこに、乾燥テトラヒドロフラン22.6ｍlを加え、2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルオレンをすべて溶解させ、得られた溶液を-78℃で20分間冷却した。得られた溶液に、重合開始剤として、(−)−メントキシカリウムの0.4Mテトラヒドロフラン溶液(0.28ｍl)を重合開始剤として加えた（モノマー／重合開始剤のモル比は10である。）。この時、溶液の色は、薄い黄色から赤紫色へ変化した。重合開始から48時間後に、反応液にヨードエタン(0.09ml、1.13mmol)を加えて、反応液の温度を-78℃から-30℃へ昇温させて重合を停止した。この時、溶液の色は、赤紫色から黄色へ変化した。次に、生成物をメタノール150mlに注ぎ込んで再沈殿し、遠心分離により不溶部の生成物を回収した。メタノールに不溶の生成物は、クロロホルム及びテトラヒドロフランに溶解した。こうして得られた生成物（以下、「高分子化合物２」という。）は、光学活性なポリ(2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルベン)であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは3720、分散度Ｍｗ／Ｍｎは1.07であった。
【００７０】
−測定３−
高分子化合物２を、水酸化カリウムで過酸化物を除き、水素化カルシウムで乾燥した後に、窒素雰囲気下で蒸留したテトラヒドロフランに、窒素雰囲気下、暗所で溶解して1.25×10-4 Mの溶液とした。この溶液を光路長1mmの石英製セルに入れ、円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを室温で測定した。次に、この溶液の入ったセルに、DeepUVランプ 500W（ウシオ電機製）から得られる紫外光を２分間室温で照射した後、円二色性スペクトル及び吸収スペクトルを室温で測定した。紫外光照射前後に測定した円二色性スペクトルを図５に示し、吸収スペクトルを図６に示す。なお、紫外光照射前後ともに、円二色性スペクトルと吸収スペクトルで400〜470nmの波長領域にピークは観測されなかった。
光学活性な高分子化合物２（溶液）は、円二色性スペクトルを示し、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は1500degree・cm2・dmol-1であった。そして、紫外光照射により吸収スペクトルのピークトップは実質的に変化せず、該円二色性スペクトルの220〜470ｎｍの波長領域内において、繰り返し単位１モル当りのモル楕円率の絶対値の最大値は1200degree・cm2・dmol-1変化する（1500degree・cm2・dmol-1から300degree・cm2・dmol-1に変化する）ことが認められた。
【００７１】
＜実施例２＞
高分子化合物２を用いて光スイッチ用又は光変調用の光学素子を製造すると、得られた光学素子は、十分な性能を有する。
【図１】
2010097179.tif 000018
【図２】
2010097179.tif 000019
【図３】
2010097179.tif 000020
【図４】
2010097179.tif 000021
【図５】
2010097179.tif 000022
【図６】
2010097179.tif 000023