Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6445979B2 - Charge transport material for photoelectrochemical devices - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6445979B2 - Charge transport material for photoelectrochemical devices - Google Patents

Charge transport material for photoelectrochemical devices Download PDF

Info

Publication number
JP6445979B2
JP6445979B2 JP2015546657A JP2015546657A JP6445979B2 JP 6445979 B2 JP6445979 B2 JP 6445979B2 JP 2015546657 A JP2015546657 A JP 2015546657A JP 2015546657 A JP2015546657 A JP 2015546657A JP 6445979 B2 JP6445979 B2 JP 6445979B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
atom
charge transport
integer
transport material
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015546657A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2015068725A1 (en
Inventor
祐治 金原
祐治 金原
瞬 橋本
瞬 橋本
信貴 藤本
信貴 藤本
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.)
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
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 Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd filed Critical Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Publication of JPWO2015068725A1 publication Critical patent/JPWO2015068725A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6445979B2 publication Critical patent/JP6445979B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/04Esters of silicic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D211/00Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings
    • C07D211/92Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with a hetero atom directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D211/94Oxygen atom, e.g. piperidine N-oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/553Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07F9/576Six-membered rings
    • C07F9/59Hydrogenated pyridine rings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • H01G9/2004Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2018Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte characterised by the ionic charge transport species, e.g. redox shuttles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)

Description

本発明は、色素増感太陽電池に用いられる光電気化学素子用電荷輸送材料、及びこれを用いた色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a charge transport material for a photoelectrochemical element used for a dye-sensitized solar cell, and a dye-sensitized solar cell using the same.

近年、再生可能エネルギーとして、風力、太陽光などを利用する技術に関する検討が幅広く行なわれている。なかでも、太陽電池などの光電変換技術は、再生可能エネルギーの一般用家庭への利用を可能にすることから、注目されている技術の一つである。   In recent years, a wide range of studies on technologies using wind power, sunlight, and the like as renewable energy have been conducted. Among these, photoelectric conversion technology such as solar cells is one of the technologies that are attracting attention because it enables the use of renewable energy in general households.

光電変換技術を利用した太陽電池の形態としては、デバイス材料等の分類から、結晶性シリコン太陽電池、非晶性シリコン太陽電池、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などが挙げられる。これらのなかでも、結晶性シリコン太陽電池は古くから工業的に生産され、近年の変換効率向上に伴い普及され始めている。さらに、価格や材料供給の観点から、結晶性シリコン太陽電池の代替となる種々の太陽電池の検討も精力的になされている。   As a form of the solar cell using the photoelectric conversion technology, a crystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, an organic thin-film solar cell, a dye-sensitized solar cell, and the like are listed from the classification of device materials and the like. Among these, crystalline silicon solar cells have been industrially produced for a long time, and have begun to spread with the recent improvement in conversion efficiency. Furthermore, from the viewpoints of price and material supply, various solar cells that can replace crystalline silicon solar cells have been energetically studied.

結晶性シリコン太陽電池の代替となる種々の太陽電池として、例えば、色素増感太陽電池が挙げられる。色素増感太陽電池は、ローザンヌ工科大学のGratzelらによって1991年に提案された、ルテニウム錯体等の色素が担持された酸化チタン等の多孔質性金属酸化物からなる半導体電極を用いる太陽電池である。色素増感太陽電池は、光電変換効率が高いこと、原料の廉価さなどを理由として、とりわけ活発に研究されている(例えば、非特許文献1、特許文献1などを参照)。   Examples of various solar cells that can be substituted for crystalline silicon solar cells include dye-sensitized solar cells. The dye-sensitized solar cell is a solar cell using a semiconductor electrode made of a porous metal oxide such as titanium oxide carrying a dye such as a ruthenium complex, proposed in 1991 by Gratzel et al. Of Lausanne University of Technology. . Dye-sensitized solar cells are particularly actively researched because of their high photoelectric conversion efficiency and low cost of raw materials (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Document 1 and the like).

色素増感太陽電池は、製造プロセスが複雑なことから、セルの大型化が困難である。また、電解質にヨウ素を用いることから、集電体などの金属部の腐食耐久性が要求される。さらに、色素が担持された半導体の細孔内において、半導体が露出した部分が存在し、この部分において、色素から半導体に移動した電子が電解質であるヨウ素と反応(逆電子移動反応)することによって、電圧及び電流の損失が生じることなどが問題になっている。これらの問題に対し、白金などの耐腐食性のある集電体を用いること(例えば、特許文献2を参照)、半導体層の改質(例えば、特許文献3及び4を参照)、電解質のゲル化(例えば、特許文献5を参照)などの方法が種々提案されている。   Since the dye-sensitized solar cell has a complicated manufacturing process, it is difficult to increase the size of the cell. Further, since iodine is used as the electrolyte, corrosion durability of metal parts such as a current collector is required. Furthermore, in the pores of the semiconductor on which the dye is supported, there is a part where the semiconductor is exposed, and in this part, electrons transferred from the dye to the semiconductor react with iodine as an electrolyte (reverse electron transfer reaction). The problem is that voltage and current losses occur. For these problems, use of a corrosion-resistant current collector such as platinum (see, for example, Patent Document 2), modification of a semiconductor layer (see, for example, Patent Documents 3 and 4), electrolyte gel Various methods such as conversion (see, for example, Patent Document 5) have been proposed.

しかしながら、これらの従来の方法では、依然として電解質にヨウ素等のハロゲンイオンを使用しており、電極の耐腐食性の観点から白金などの限られた電極しか使用できず、アルミや銅などの安価で導電性に優れた材料を使用することができないという問題がある。さらに、従来の技術で提案されている電解質のゲル化の方法では、電荷輸送材料の拡散性が低下し、電流及び電圧の低下を招く恐れがある。このような状況下、非ヨウ素系であり、かつ、拡散性に優れ、色素増感太陽電池に優れた電池特性を付与できる電荷輸送材料の開発が望まれている。   However, in these conventional methods, halogen ions such as iodine are still used for the electrolyte, and only a limited electrode such as platinum can be used from the viewpoint of the corrosion resistance of the electrode. There is a problem that a material having excellent conductivity cannot be used. Furthermore, in the method of gelation of the electrolyte proposed in the prior art, the diffusibility of the charge transport material is lowered, and there is a possibility that current and voltage are lowered. Under such circumstances, development of a charge transport material that is non-iodine-based, has excellent diffusibility, and can impart excellent battery characteristics to a dye-sensitized solar cell is desired.

特開平1−220380号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380 特表2010−508636号公報Special table 2010-508636 特開2000−285974号公報JP 2000-285974 A 特開2001−35551号公報JP 2001-35551 A 特開2002−363418号公報JP 2002-363418 A

B.O'Regan and M.Gratzel, Nature, 353(24), 737, 1991B.O'Regan and M.Gratzel, Nature, 353 (24), 737, 1991

本発明は、非ヨウ素系であり、かつ、拡散性に優れ、色素増感太陽電池に優れた電池特性を付与できる電荷輸送材料を提供することを主な目的とする。   The main object of the present invention is to provide a charge transport material that is non-iodine-based, has excellent diffusibility, and can impart excellent battery characteristics to a dye-sensitized solar cell.

本発明者は、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなる、光電気化学素子用電荷輸送材料は、非ヨウ素系の電荷輸送材料でありながら、拡散性に優れ、かつ、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与し得ることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成された発明である。

Figure 0006445979
The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, the charge transport material for photoelectrochemical devices, which is composed of at least one of the nitroxyl radical compounds represented by the following formulas (1) and (2), is a non-iodine charge transport material, but has a diffusibility In addition, the present inventors have found that excellent battery characteristics can be imparted to a dye-sensitized solar cell. The present invention has been completed by further studies based on these findings.
Figure 0006445979

式(1)中、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−、基−(CH2n1−C(=O)O−、または基−O−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2−、基−OC(=O)−(CH2n2−、または基−O−を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH2n3−または基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−を示し、n3及びn4は、それぞれ0〜22の整数を示す。

Figure 0006445979
In formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, or a group —O—, 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 —, a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2 —, or a group —O—, wherein n1 and n2 are each independently Y represents an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 ) n3 — or a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n3 and n4 each represents an integer of 0 to 22 Indicates.
Figure 0006445979

式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。   In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethylpiperidine. -1-oxyl-4-yl group, m is an integer of 1 to 4, n is an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z is an Si atom. In this case, n + m = 4.

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなる、光電気化学素子用電荷輸送材料。

Figure 0006445979
[式(1)中、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−、基−(CH2n1−C(=O)O−、または基−O−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2−、基−OC(=O)−(CH2n2−、または基−O−を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH2n3−または基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−を示し、n3及びn4は、それぞれ0〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]
項2. 前記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の分子量が、それぞれ1000以下である、項1に記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項3. 前記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の分子量が、それぞれ300以上である、項1または2に記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項4. 前記式(1)において、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2−を示し、Yは、基−(CH2n3−を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、n3は、0〜22の整数を示す、項1〜3のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項5. 前記式(1)において、X1は、基−(CH2n1−C(=O)O−を示し、X2は、基−OC(=O)−(CH2n2−を示し、Yは、基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、n4は1〜22の整数を示す、項1〜3のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項6. 前記式(2)において、ZがP原子であり、mが3である、項1〜5のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項7. 前記式(2)において、ZがSi原子であり、mが3または4であり、mが3である場合はRがH原子である、項1〜5のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。
項8. 半導体及び色素を含む半導体電極と、
前記半導体電極に対向する対電極と、
前記半導体電極と前記対電極との間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記電解質層が、項1〜7のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料を含む、
色素増感太陽電池。
項9. 下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種の、光電気化学素子用電荷輸送材料としての使用。
Figure 0006445979
[式(1)中、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−、基−(CH2n1−C(=O)O−、または基−O−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2−、基−OC(=O)−(CH2n2−、または基−O−を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH2n3−または基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−を示し、n3及びn4は、それぞれ0〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]That is, this invention provides the invention of the aspect hung up below.
Item 1. A charge transport material for a photoelectrochemical device, comprising at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2).
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, or a group —O—, X 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 —, a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2 —, or a group —O—, wherein n1 and n2 are each independently Represents an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 ) n3 — or a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n3 and n4 each represents 0 to 22 Indicates an integer. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]
Item 2. Item 2. The charge transport material for a photoelectrochemical device according to Item 1, wherein the molecular weights of the nitroxyl radical compounds represented by the formulas (1) and (2) are each 1000 or less.
Item 3. Item 3. The charge transport material for a photoelectrochemical device according to Item 1 or 2, wherein the molecular weights of the nitroxyl radical compounds represented by the formulas (1) and (2) are each 300 or more.
Item 4. In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, X 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 —, Y represents group — (CH 2 ) n3 —, n1 and n2 each independently represent an integer of 0 to 10, and n3 represents an integer of 0 to 22, Charge transport material for photoelectrochemical devices.
Item 5. In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, X 2 represents a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2 —, Y represents a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, n1 and n2 each independently represent an integer of 0 to 10, and n4 represents an integer of 1 to 22, The charge transport material for photoelectrochemical elements according to any one of to 3.
Item 6. Item 6. The charge transport material for a photoelectrochemical device according to any one of Items 1 to 5, wherein in the formula (2), Z is a P atom and m is 3.
Item 7. Item 6. The photoelectrochemical element according to any one of Items 1 to 5, wherein, in the formula (2), when Z is a Si atom, m is 3 or 4, and m is 3, R is an H atom. Charge transport material.
Item 8. A semiconductor electrode comprising a semiconductor and a dye;
A counter electrode facing the semiconductor electrode;
An electrolyte layer provided between the semiconductor electrode and the counter electrode;
With
The electrolyte layer includes the charge transport material for a photoelectrochemical device according to any one of Items 1 to 7,
Dye-sensitized solar cell.
Item 9. Use of at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2) as a charge transport material for a photoelectrochemical device.
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, or a group —O—, X 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 —, a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2 —, or a group —O—, wherein n1 and n2 are each independently Represents an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 ) n3 — or a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n3 and n4 each represents 0 to 22 Indicates an integer. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]

本発明によれば、非ヨウ素系の電荷輸送材料でありながら、拡散性に優れ、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与し得る光電気化学素子用電荷輸送材料を提供することができる。具体的には、本発明の電荷輸送材料は、上記の式(1)及び(2)に示されるように、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基(ラジカルユニット)を含み、かつ、当該ラジカルユニットを連結する基が特定の構造を有することによって、ニトロキシルラジカル化合物全体としての分子量を小さくしつつ、分子の立体構造が嵩高くなるように設計されている。このため、本発明の電荷輸送材料を色素増感太陽電池の電解質に使用した場合においては、分子量の増大に起因する拡散速度の低下が効果的に抑制される。さらに、上述の通り、従来の色素増感太陽電池では、色素が担持された半導体の細孔内において、半導体が露出した部分が存在し、この部分において、半導体と電解質とが逆電子移動反応し、電圧及び電流の損失が生じることが知られているが、本発明においては、電荷輸送材料の嵩高さによって電荷輸送材料が半導体の細孔内に取り込まれることが抑制されるため、この逆電子移動反応の発生が低減される。従って、本発明の電荷輸送材料を色素増感太陽電池の電解質層に使用することにより、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与し得る。さらに、本発明の電荷輸送材料は、非ヨウ素系の電荷輸送材料であることから、当該電荷輸送材料を色素増感太陽電池の電解質層に使用した場合においては、集電体などに白金などの高価な金属を使用する必要がなく、より安価に色素増感太陽電池を製造することが可能となる。   According to the present invention, there is provided a charge transport material for a photoelectrochemical device that is a non-iodine charge transport material but has excellent diffusibility and can impart excellent battery characteristics to a dye-sensitized solar cell. Can do. Specifically, the charge transport material of the present invention has a 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-yl group (as shown in the above formulas (1) and (2)). The radical structure of the molecule is designed to be bulky while the molecular weight of the nitroxyl radical compound as a whole is reduced by having a specific structure in the group containing the radical unit. Yes. For this reason, when the charge transport material of the present invention is used as an electrolyte of a dye-sensitized solar cell, a decrease in diffusion rate due to an increase in molecular weight is effectively suppressed. Furthermore, as described above, in the conventional dye-sensitized solar cell, there is a portion where the semiconductor is exposed in the pores of the semiconductor on which the dye is supported, and in this portion, the semiconductor and the electrolyte undergo a reverse electron transfer reaction. It is known that a loss of voltage and current occurs, but in the present invention, the charge transport material is suppressed from being taken into the pores of the semiconductor due to the bulk of the charge transport material. The occurrence of transfer reactions is reduced. Therefore, by using the charge transport material of the present invention for the electrolyte layer of the dye-sensitized solar cell, excellent battery characteristics can be imparted to the dye-sensitized solar cell. Furthermore, since the charge transport material of the present invention is a non-iodine-based charge transport material, when the charge transport material is used in the electrolyte layer of a dye-sensitized solar cell, the current collector is made of platinum or the like. It is not necessary to use an expensive metal, and a dye-sensitized solar cell can be manufactured at a lower cost.

本発明の光電気化学素子用電荷輸送材料は、上記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなることを特徴とする。以下、本発明の光電気化学素子用電荷輸送材料、及び当該電荷輸送材料を用いた色素増感太陽電池について詳述する。   The charge transport material for a photoelectrochemical device of the present invention is characterized by comprising at least one nitroxyl radical compound represented by the above formulas (1) and (2). Hereinafter, the charge transport material for a photoelectrochemical element of the present invention and the dye-sensitized solar cell using the charge transport material will be described in detail.

1.光電気化学素子用電荷輸送材料
本発明の光電気化学素子用電荷輸送材料は、下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなる。

Figure 0006445979
1. Charge transport material for photoelectrochemical device The charge transport material for photoelectrochemical device of the present invention comprises at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2).
Figure 0006445979

式(1)において、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−、基−(CH2n1−C(=O)O−、または基−O−を示す。X2は、基−C(=O)O−(CH2n2−、基−OC(=O)−(CH2n2−、または基−O−を示す。n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示す。Yは、基−(CH2n3−または基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−を示す。n3及びn4は、それぞれ0〜22の整数を示す。なお、例えば、式(1)の基−X1−Y−X2−において、X1及びX2が共に基−O−となり、Yが単結合である場合には、基−O−O−となるため、式(1)で表される化合物は一般に不安定になる。このように、式(1)において、基−X1−Y−X2−に結合−O−O−が含まれるものは、通常、不安定であるため、基−X1−Y−X2−には結合−O−O−が含まれなくてもよい。

Figure 0006445979
In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, or a group —O—. X 2 is a group -C (= O) O- (CH 2) n2 -, group -OC (= O) - (CH 2) n2 -, or a group -O-. n1 and n2 each independently represent an integer of 0 to 10. Y represents a group — (CH 2 ) n3 — or a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —. n3 and n4 each represent an integer of 0-22. In addition, for example, in the group —X 1 —Y—X 2 — in the formula (1), when both X 1 and X 2 become a group —O— and Y is a single bond, the group —O—O— Therefore, the compound represented by the formula (1) is generally unstable. As described above, in the formula (1), those in which the group —X 1 —Y—X 2 — contains a bond —O—O— are usually unstable, and thus the group —X 1 —Y—X 2 -May not contain a bond -O-O-.
Figure 0006445979

式(2)において、Zは、P原子またはSi原子を示す。n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示す。mは、1〜4の整数を示す。nは、0〜3の整数を示す。ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。   In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom. n R's each independently represent an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-yl group. m shows the integer of 1-4. n shows the integer of 0-3. When Z is a P atom, n + m = 3, and when Z is a Si atom, n + m = 4.

本発明の電荷輸送材料(式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物)の分子量の上限値としては、特に制限されないが、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、好ましくは1000以下が挙げられる。分子量が大きくなりすぎると、半導体の細孔などにおける上記の逆電子移動反応の発生は低減し得るものの、電解液中での拡散性が低下し、さらに1分子当たりの電荷輸送効率も小さくなることから、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与することが困難になる場合がある。   The upper limit of the molecular weight of the charge transport material of the present invention (nitroxyl radical compounds represented by formulas (1) and (2)) is not particularly limited, but the semiconductor and From the viewpoint of suppressing the reverse electron transfer reaction and imparting excellent battery characteristics to the dye-sensitized solar cell, it is preferably 1000 or less. If the molecular weight is too large, the occurrence of the reverse electron transfer reaction in the pores of the semiconductor can be reduced, but the diffusibility in the electrolyte solution is lowered and the charge transport efficiency per molecule is also reduced. Therefore, it may be difficult to impart excellent battery characteristics to the dye-sensitized solar cell.

また、本発明の電荷輸送材料(式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物)の分子量の下限値としては、特に制限されないが、上記と同様の観点から、好ましくは300以上、より好ましくは380以上、さらに好ましくは500以上が挙げられる。分子量が小さくなりすぎると、半導体の細孔などに電荷輸送材料が容易に入り込み、半導体から電荷輸送材料への逆電子移動反応が生じやすくなるため、電流密度の低下を招き、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与することが困難になる場合がある。   Further, the lower limit of the molecular weight of the charge transport material of the present invention (nitroxyl radical compounds represented by formulas (1) and (2)) is not particularly limited, but is preferably 300 or more from the same viewpoint as described above. More preferably, it is 380 or more, More preferably, 500 or more is mentioned. If the molecular weight is too small, the charge transport material can easily enter the pores of the semiconductor and the reverse electron transfer reaction from the semiconductor to the charge transport material is likely to occur, leading to a decrease in current density, and a dye-sensitized solar cell. In some cases, it may be difficult to impart excellent battery characteristics.

本発明の電荷輸送材料が式(1)で表されるニトロキシルラジカル化合物である場合、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、式(1)において、X1が基−(CH2n1−OC(=O)−であり、X2が基−C(=O)O−(CH2n2−であり、Yが基−(CH2n3−であることが好ましい。すなわち、本発明において好ましい電荷輸送材料としては、下記式(1a)で表されるニトロキシルラジカル化合物が挙げられる。なお、式(1a)において、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数であり、n3は、0〜22の整数である。

Figure 0006445979
When the charge transport material of the present invention is a nitroxyl radical compound represented by the formula (1), the reverse electron transfer reaction with the semiconductor is suppressed while enhancing the diffusibility in the electrolytic solution, and the dye-sensitized solar cell From the viewpoint of imparting excellent battery characteristics to X 1 , in formula (1), X 1 is a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) —, and X 2 is a group —C (═O). O— (CH 2 ) n2 — and Y is preferably a group — (CH 2 ) n3 —. That is, as a preferable charge transport material in the present invention, a nitroxyl radical compound represented by the following formula (1a) can be mentioned. In formula (1a), n1 and n2 are each independently an integer of 0 to 10, and n3 is an integer of 0 to 22.
Figure 0006445979

また、本発明の電荷輸送材料が式(1)で表されるニトロキシルラジカル化合物である場合、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、式(1)において、X1が基−(CH2n1−C(=O)O−であり、X2が基−OC(=O)−(CH2n2−であり、Yが基−(CH2CH2O)n4−CH2CH2−であり、n4が1〜22の整数であることが好ましい。すなわち、本発明において好ましい電荷輸送材料としては、下記式(1b)で表されるニトロキシルラジカル化合物が挙げられる。なお、式(1b)において、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数である。

Figure 0006445979
Further, when the charge transport material of the present invention is a nitroxyl radical compound represented by the formula (1), the reverse electron transfer reaction with the semiconductor is suppressed while increasing the diffusibility in the electrolytic solution, and the dye sensitization. From the viewpoint of imparting excellent battery characteristics to the solar cell, in Formula (1), X 1 is a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O—, and X 2 is a group —OC ( ═O) — (CH 2 ) n2 —, Y is preferably a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n4 is preferably an integer of 1 to 22. That is, as a preferable charge transport material in the present invention, a nitroxyl radical compound represented by the following formula (1b) can be mentioned. In formula (1b), n1 and n2 are each independently an integer of 0 to 10.
Figure 0006445979

また、本発明の電荷輸送材料が式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物である場合、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、式(2)において、mは、2〜4の整数であることが好ましく、3または4であることがさらに好ましい。すなわち、式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物においては、TEMPO基が2〜4個であることが好ましく、3または4個であることがより好ましい。   In addition, when the charge transport material of the present invention is a nitroxyl radical compound represented by the formula (2), the reverse electron transfer reaction with the semiconductor is suppressed while increasing the diffusibility in the electrolytic solution, and the dye sensitization. From the viewpoint of imparting excellent battery characteristics to the solar cell, in the formula (2), m is preferably an integer of 2 to 4, and more preferably 3 or 4. That is, in the nitroxyl radical compound represented by the formula (2), the number of TEMPO groups is preferably 2 to 4, and more preferably 3 or 4.

本発明の電荷輸送材料が式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物であって、ZがP原子である場合、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、式(2)において、mが3であることが好ましい。すなわち、本発明において好ましい電荷輸送材料としては、下記式(2a)で表されるニトロキシルラジカル化合物が挙げられる。

Figure 0006445979
When the charge transport material of the present invention is a nitroxyl radical compound represented by the formula (2) and Z is a P atom, the reverse electron transfer reaction with the semiconductor is carried out while enhancing the diffusibility in the electrolytic solution. From the viewpoint of suppressing and imparting excellent battery characteristics to the dye-sensitized solar cell, m is preferably 3 in the formula (2). That is, as a preferable charge transport material in the present invention, a nitroxyl radical compound represented by the following formula (2a) can be mentioned.
Figure 0006445979

また、本発明の光電気化学素子用電荷輸送材料が式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物であって、ZがSi原子である場合、電解液中での拡散性を高めつつ、半導体との逆電子移動反応を抑制し、色素増感太陽電池に対して優れた電池特性を付与する観点からは、式(2)において、mが3または4であることが好ましく、さらに、mが3である場合はRがH原子であることがより好ましい。すなわち、本発明において好ましい電荷輸送材料としては、下記式(2b)及び(2c)で表されるニトロキシルラジカル化合物が挙げられる。

Figure 0006445979
In addition, when the charge transport material for a photoelectrochemical device of the present invention is a nitroxyl radical compound represented by the formula (2) and Z is a Si atom, the semiconductor is improved in diffusibility in an electrolytic solution. In the formula (2), m is preferably 3 or 4 from the viewpoint of suppressing the reverse electron transfer reaction with the dye-sensitized solar cell, and m is preferably In the case of 3, R is more preferably an H atom. That is, preferred charge transport materials in the present invention include nitroxyl radical compounds represented by the following formulas (2b) and (2c).
Figure 0006445979

本発明の電荷輸送材料の製造方法としては、特に制限されず、公知の製造方法を採用することができる。例えば、2官能性化合物と、官能基を有する2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル化合物(官能基を有するTEMPO化合物)とを反応させることにより、1分子当たり2個のTEMPO基を有する式(1)で表されるニトロキシルラジカル化合物を合成することができる。2官能性化合物としては、TEMPO基を導入することができる化合物であれば特に制限されず、例えば、ジカルボン酸、ジアルコールなどが挙げられる。また、官能基を有するTEMPO化合物としては、2官能性化合物の2つの官能基とそれぞれ反応して、2官能性化合物に2つのTEMPO化合物を導入できるものであれば特に制限されない。2官能性化合物及び官能基を有するTEMPO化合物は、それぞれ、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   The method for producing the charge transport material of the present invention is not particularly limited, and a known production method can be adopted. For example, by reacting a bifunctional compound with a 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl compound having a functional group (a TEMPO compound having a functional group), two TEMPOs per molecule. A nitroxyl radical compound represented by formula (1) having a group can be synthesized. The bifunctional compound is not particularly limited as long as it is a compound capable of introducing a TEMPO group, and examples thereof include dicarboxylic acids and dialcohols. Further, the TEMPO compound having a functional group is not particularly limited as long as it can react with two functional groups of the bifunctional compound and introduce two TEMPO compounds into the bifunctional compound. Each of the bifunctional compound and the TEMPO compound having a functional group may be used alone or in combination of two or more.

2官能性化合物であるジカルボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデシルジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸などの飽和炭化水素系ジカルボン酸;エチレングリコールジカルボン酸、ジエチレングリコールジカルボン酸、トリエチレングリコールジカルボン酸、テトラエチレングリコールジカルボン酸、ペンタエチレングリコールジカルボン酸、ヘキサエチレングリコールジカルボン酸、ヘプタエチレングリコールジカルボン酸、オクタエチレングリコールジカルボン酸、ノナエチレングリコールジカルボン酸などのポリエチレングリコール系ジカルボン酸などが挙げられる。これらの中でも、色素増感太陽電池に使用される後述のような電解液への溶解性、分子サイズ、電荷輸送の効率のなどの観点から、アジピン酸、ピペリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの飽和炭化水素系ジカルボン酸;エチレングリコールジカルボン酸、トリエチレングリコールジカルボン酸、テトラエチレングリコールジカルボン酸などのポリエチレングリコール系ジカルボン酸が好ましい。   Specific examples of the dicarboxylic acid that is a bifunctional compound include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, decanedicarboxylic acid, dodecyldicarboxylic acid, hexadecane Saturated hydrocarbon dicarboxylic acids such as dicarboxylic acid and octadecane dicarboxylic acid; ethylene glycol dicarboxylic acid, diethylene glycol dicarboxylic acid, triethylene glycol dicarboxylic acid, tetraethylene glycol dicarboxylic acid, pentaethylene glycol dicarboxylic acid, hexaethylene glycol dicarboxylic acid, heptaethylene Examples thereof include polyethylene glycol dicarboxylic acids such as glycol dicarboxylic acid, octaethylene glycol dicarboxylic acid, and nonaethylene glycol dicarboxylic acid. Among these, adipic acid, piperic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacin are used from the viewpoints of solubility in an electrolyte solution used in dye-sensitized solar cells as described later, molecular size, and charge transport efficiency. Saturated hydrocarbon dicarboxylic acids such as acids; polyethylene glycol dicarboxylic acids such as ethylene glycol dicarboxylic acid, triethylene glycol dicarboxylic acid, and tetraethylene glycol dicarboxylic acid are preferred.

2官能性化合物であるジアルコールの具体例としては、エタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、ヘキサデカンジオール、オクタデカンジオールなどの飽和炭化水素系ジオール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコオール、オクタエチレングリコール、ノナエチレングリコールなどのポリエチレングリコール系ジオールなどが挙げられる。これらの中でも、色素増感太陽電池に使用される後述のような電解液への溶解性、電圧損失抑制効果などの観点から、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオールなどの飽和炭化水素系ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールなどのポリエチレングリコール系ジオールが好ましい。   Specific examples of dialcohols that are bifunctional compounds include ethanediol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, octanediol, nonanediol, decanediol, undecanediol, dodecanediol, hexadecanediol, Saturated hydrocarbon diols such as octadecanediol; polyethylene glycol diols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, hexaethylene glycol, heptaethylene glycol, octaethylene glycol, nonaethylene glycol, etc. Is mentioned. Among these, from the viewpoints of solubility in the electrolyte solution used for dye-sensitized solar cells as described later, voltage loss suppression effect, etc., saturation of butanediol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, octanediol, etc. Hydrocarbon diols; polyethylene glycol diols such as diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol are preferred.

また、官能基を有するTEMPO化合物の具体例としては、4−ヒドロキシTEMPO、4−ヒドロキシメチルTEMPO、4−(2−ヒドロキシエチル)TEMPO、4−(3−ヒドロキシプロピル)TEMPO、4−(4−ヒドロキシブチル)TEMPO、4−(5−ヒドロキシペンチル)TEMPO、4−(6−ヒドロキシヘキシル)TEMPOなどのヒドロキシTEMPO化合物;4−カルボキシTEMPO、4−カルボキシメチルTEMPO、4−(2−カルボキシエチル)TEMPO、4−(3−カルボキシプロピル)TEMPO、4−(4−カルボキシブチル)TEMPO、4−(5−カルボキシペンチル)TEMPO、4−(6−カルボキシヘキシル)TEMPOなどのカルボキシTEMPO化合物;4−クロロTEMPO、4−ブロモTEMPO、4−ヨードTEMPO、4−ブロモメチルTEMPO、4−(2−ブロモエチル)TEMPO、4−(3−ブロモプロピル)TEMPO、4−(4−ブロモブチル)TEMPO、4−(5−ブロモペンチル)TEMPO、4−(6−ブロモヘキシル)TEMPOなどのハロゲン含有TEMPO化合物などを使用することができる。   Specific examples of the TEMPO compound having a functional group include 4-hydroxy TEMPO, 4-hydroxymethyl TEMPO, 4- (2-hydroxyethyl) TEMPO, 4- (3-hydroxypropyl) TEMPO, 4- (4- Hydroxy TEMPO compounds such as hydroxybutyl) TEMPO, 4- (5-hydroxypentyl) TEMPO, 4- (6-hydroxyhexyl) TEMPO; 4-carboxy TEMPO, 4-carboxymethyl TEMPO, 4- (2-carboxyethyl) TEMPO , 4- (3-carboxypropyl) TEMPO, 4- (4-carboxybutyl) TEMPO, 4- (5-carboxypentyl) TEMPO, 4- (6-carboxyhexyl) TEMPO, and the like; 4-chloro TEMPO; 4-bromo TEMPO, 4-iodo TEMPO, 4-bromomethyl TEMPO, 4- (2-bromoethyl) TEMPO, 4- (3-bromopropyl) TEMPO, 4- (4-bromobutyl) TEMPO, 4- (5-bromopentyl) ) TEMPO, halogen-containing TEMPO compounds such as 4- (6-bromohexyl) TEMPO, and the like can be used.

例えば、2官能性化合物としてジカルボン酸を用いる場合において、セバシン酸と4−ヒドロキシTEMPOとを、塩化チオニルを用いてエステル化することにより、1分子当たり2個のTEMPO基を有する化合物を合成することができる。また、例えば、2官能性化合物としてジオール化合物を用いる場合において、1,8−オクタンジオールと4−カルボキシTEMPOとを、塩化チオニルを用いてエステル化することにより、1分子当たり2個のTEMPO基を有する化合物を合成することができる。   For example, when dicarboxylic acid is used as a bifunctional compound, a compound having two TEMPO groups per molecule is synthesized by esterifying sebacic acid and 4-hydroxy TEMPO with thionyl chloride. Can do. Further, for example, in the case of using a diol compound as a bifunctional compound, 1,8-octanediol and 4-carboxy TEMPO are esterified with thionyl chloride, thereby obtaining two TEMPO groups per molecule. It is possible to synthesize a compound having

また、例えば、3官能性化合物または4官能性化合物と、官能基を有するTEMPO化合物などとを反応させることにより、1分子当たり1〜4個のTEMPO基を有する式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物を合成することができる。式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、3官能性化合物または4官能性化合物として三塩化リン、四塩化ケイ素などのリンまたはケイ素のハロゲン化物を用い、これと活性水素を有するTEMPO化合物とを反応させることにより、1分子当たり1〜4個のTEMPO基を有する式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物を合成することができる。より具体的には、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などを有するハロゲン化リンまたはハロゲン化ケイ素と、4−ヒドロキシ−TEMPOなどの活性水素を有するTEMPO化合物とを、トリエチルアミンなどの中和剤の存在下で反応させることにより、式(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物を合成することができる。   In addition, for example, by reacting a trifunctional compound or a tetrafunctional compound with a TEMPO compound having a functional group, the nitro represented by the formula (2) having 1 to 4 TEMPO groups per molecule. A xyl radical compound can be synthesized. The manufacturing method in particular of a nitroxyl radical compound represented by Formula (2) is not restrict | limited, A well-known method is employable. For example, by using phosphorus or silicon halide such as phosphorus trichloride or silicon tetrachloride as a trifunctional compound or tetrafunctional compound and reacting this with a TEMPO compound having active hydrogen, 1 to 1 per molecule. A nitroxyl radical compound represented by the formula (2) having four TEMPO groups can be synthesized. More specifically, a phosphorus halide or silicon halide having fluorine, chlorine, bromine, iodine or the like, and a TEMPO compound having active hydrogen such as 4-hydroxy-TEMPO, in the presence of a neutralizing agent such as triethylamine. The nitroxyl radical compound represented by the formula (2) can be synthesized by reacting with

3官能性化合物または4官能性化合物の具体例としては、例えば、三フッ化リン、三塩化リン、三臭化リン、三ヨウ化リンなどのハロゲン化リン;四フッ化ケイ素、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四ヨウ化ケイ素などのハロゲン化ケイ素などが挙げられる。また、ハロゲン化リン及びハロゲン化ケイ素以外にも、アルミニウム、ホウ素、チタン、スズ、アンチモンなどのハロゲン化物を用いることもできる。これらのハロゲン化物の中でも、入手のし易さなどの観点から三塩化リン、四塩化ケイ素などが好ましい。   Specific examples of the trifunctional compound or tetrafunctional compound include, for example, phosphorus halides such as phosphorus trifluoride, phosphorus trichloride, phosphorus tribromide, phosphorus triiodide; silicon tetrafluoride, silicon tetrachloride, Examples thereof include silicon halides such as silicon tetrabromide and silicon tetraiodide. In addition to phosphorus halide and silicon halide, halides such as aluminum, boron, titanium, tin, and antimony can also be used. Among these halides, phosphorus trichloride, silicon tetrachloride and the like are preferable from the viewpoint of easy availability.

活性水素を有するTEMPO化合物としては、上記の3官能性化合物または4官能性化合物の官能基と反応でき、かつ、TEMPO基を有するものであれば特に制限されないが、好ましくは、4−ヒドロキシTEMPO、4−ヒドロキシメチルTEMPO、4−(2−ヒドロキシエチル)TEMPO、4−(3−ヒドロキシプロピル)TEMPO、4−(4−ヒドロキシブチル)TEMPO、4−(5−ヒドロキシペンチル)TEMPO、4−(6−ヒドロキシヘキシル)TEMPOなどのヒドロキシアルキルTEMPO化合物などが挙げられる。これらの中でも電圧および電流の損失抑制効果の観点からは、4−ヒドロキシTEMPO、4−(2−ヒドロキシエチル)TEMPO、4−(4−ヒドロキシブチル)TEMPO、4−(6−ヒドロキシヘキシル)TEMPOが好ましい。活性水素を有するTEMPO化合物は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   The TEMPO compound having active hydrogen is not particularly limited as long as it can react with the functional group of the above-described trifunctional compound or tetrafunctional compound and has a TEMPO group, but preferably 4-hydroxy TEMPO, 4-hydroxymethyl TEMPO, 4- (2-hydroxyethyl) TEMPO, 4- (3-hydroxypropyl) TEMPO, 4- (4-hydroxybutyl) TEMPO, 4- (5-hydroxypentyl) TEMPO, 4- (6 -Hydroxyalkyl TEMPO compounds such as -hydroxyhexyl) TEMPO. Among these, from the viewpoint of suppressing the loss of voltage and current, 4-hydroxy TEMPO, 4- (2-hydroxyethyl) TEMPO, 4- (4-hydroxybutyl) TEMPO, 4- (6-hydroxyhexyl) TEMPO are preferable. The TEMPO compound having active hydrogen may be used alone or in combination of two or more.

式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の分子量は、公知の方法により測定することができる。分子量の測定方法としては、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)、質量分析法(MS)などの一般的な方法が採用できる。例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー法の場合、GPC装置として、例えばウォーターズ社製2695、2414を用い、SHOWDEX社製のカラムOH−pak SB−202.5HQ及びSB−203HQ、移動相にN,N−ジメチルホルムアミドを用いて、標準ポリスチレン換算により数平均分子量を算出することができる。また、例えば質量分析法の場合、MS装置として、例えば島津製作所社製LCMS−2010EVシステムを用いて測定することができる。なお、同一の化合物について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)及び質量分析法(MS)の両方法によって分子量を測定できる場合には、当該分子量は、質量分析法(MS)によって測定した値とする。   The molecular weight of the nitroxyl radical compound represented by the formulas (1) and (2) can be measured by a known method. As a method for measuring the molecular weight, for example, a general method such as gel permeation chromatography (GPC) or mass spectrometry (MS) can be employed. For example, in the case of the gel permeation chromatography method, for example, 2695 and 2414 manufactured by Waters are used as the GPC apparatus, columns OH-pak SB-202.5HQ and SB-203HQ manufactured by SHOWDEX, and N, N-dimethyl as the mobile phase. The number average molecular weight can be calculated by standard polystyrene conversion using formamide. For example, in the case of mass spectrometry, measurement can be performed using, for example, an LCMS-2010EV system manufactured by Shimadzu Corporation as an MS apparatus. In addition, about the same compound, when the molecular weight can be measured by both the gel permeation chromatography method (GPC) and the mass spectrometry (MS) method, the molecular weight is the value measured by the mass spectrometry (MS). To do.

また、式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物からなる電荷輸送材料(サンプル)におけるTEMPO基の割合(導入率)は、電子スピン共鳴(ESR)測定にて確認することができる。ESRにおいては、ESR測定装置として、JEOL社製のFR−30EXを用い、標準試料として4−ヒドロキシTEMPO、4−アセトアミドTEMPOなどのTEMPO基の含有量が既知の化合物を、石英ガラスチューブに精秤し、ESR測定によりスピンシグナルを測定し、その後2回積分によりスピン強度を得る。一方、石英ガラスチューブに秤量したサンプルを充填し、同様にESR測定によりスピン強度を求める。次いで、標準試料とサンプルとのスピン強度比、仕込サンプルモル比を比較することにより、電荷輸送材料におけるTEMPO基の割合(導入率)を算出することができる。   Moreover, the ratio (introduction rate) of the TEMPO group in the charge transport material (sample) composed of the nitroxyl radical compound represented by the formulas (1) and (2) can be confirmed by electron spin resonance (ESR) measurement. it can. In ESR, FR-30EX manufactured by JEOL is used as an ESR measuring apparatus, and a compound having a known TEMPO group content such as 4-hydroxy TEMPO, 4-acetamido TEMPO, etc. is accurately weighed in a quartz glass tube as a standard sample. Then, the spin signal is measured by ESR measurement, and then the spin intensity is obtained by integration twice. On the other hand, a quartz glass tube is filled with a weighed sample, and the spin strength is similarly determined by ESR measurement. Subsequently, the ratio (introduction rate) of the TEMPO groups in the charge transport material can be calculated by comparing the spin intensity ratio between the standard sample and the sample and the charged sample molar ratio.

サンプルにおけるTEMPO基の割合(mol%)=(B)÷(A)÷1分子あたりのTEMPO基数×100
(A)標準試料スピン強度/mol
(B)サンプルスピン強度/mol
Ratio of TEMPO group in sample (mol%) = (B) / (A) / number of TEMPO groups per molecule × 100
(A) Standard sample spin intensity / mol
(B) Sample spin intensity / mol

本発明において、電荷輸送材料は、1種類のニトロキシルラジカル化合物のみによって構成されていてもよいし、2種類以上のニトロキシルラジカル化合物により構成されていてもよい。また、式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物からなる本発明の電荷輸送材料は、他の電荷輸送材料と併用して、電荷輸送材料として用いてもよい。他の電荷輸送材料としては、特に制限されず、非ヨウ素系であってもよいし、ヨウ素系であってもよい。   In the present invention, the charge transport material may be composed of only one kind of nitroxyl radical compound, or may be composed of two or more kinds of nitroxyl radical compounds. The charge transport material of the present invention comprising the nitroxyl radical compound represented by the formulas (1) and (2) may be used as a charge transport material in combination with other charge transport materials. Other charge transport materials are not particularly limited, and may be non-iodine-based or iodine-based.

本発明の光電気化学素子用電荷輸送材料は、非ヨウ素系であり、電解液中での拡散性に優れ、さらに、半導体との逆電子移動反応が効果的に抑制されるため、例えば後述のような色素増感太陽電池の電解質として好適に使用することができる。   The charge transport material for a photoelectrochemical device of the present invention is non-iodine-based, has excellent diffusibility in an electrolytic solution, and further effectively suppresses reverse electron transfer reaction with a semiconductor. It can be suitably used as an electrolyte for such a dye-sensitized solar cell.

2.色素増感太陽電池
本発明の色素増感太陽電池は、半導体及び色素を含む半導体電極と、半導体電極に対向する対電極と、半導体電極と対電極との間に設けられた電解質層とを備えており、当該電解質層が、上記の光電気化学素子用電荷輸送材料を電解質として含むことを特徴とする。本発明の色素増感太陽電池によれば、電解質層が本発明の電荷輸送材料を含むため、優れた電池特性を有し、さらに、非ヨウ素系の電荷輸送材料を用いているため、集電体などに白金などの高価な金属を使用する必要がなく、より安価な色素増感太陽電池とすることができる。
2. Dye-sensitized solar cell The dye-sensitized solar cell of the present invention includes a semiconductor electrode containing a semiconductor and a dye, a counter electrode facing the semiconductor electrode, and an electrolyte layer provided between the semiconductor electrode and the counter electrode. The electrolyte layer includes the charge transport material for a photoelectrochemical element as an electrolyte. According to the dye-sensitized solar cell of the present invention, since the electrolyte layer includes the charge transport material of the present invention, the electrolyte layer has excellent battery characteristics, and further uses a non-iodine charge transport material. It is not necessary to use an expensive metal such as platinum for the body, and a cheaper dye-sensitized solar cell can be obtained.

半導体電極としては、公知の色素増感太陽電池に用いられるものが使用できる。例えば、スズまたは亜鉛をドープした酸化インジウム(ITO、IZO)等により導電処理の施されたガラスまたはプラスチック電極板に半導体を塗布して半導体層を形成した後、高温で焼成し、その後、色素を半導体層表面に化学吸着させることにより、半導体電極とすることができる。   As a semiconductor electrode, what is used for a well-known dye-sensitized solar cell can be used. For example, after applying a semiconductor to a glass or plastic electrode plate that has been subjected to a conductive treatment with tin or zinc-doped indium oxide (ITO, IZO) or the like, a semiconductor layer is formed, and then baked at a high temperature. A semiconductor electrode can be obtained by chemical adsorption on the surface of the semiconductor layer.

半導体としては、公知の色素増感太陽電池に用いられるものが採用でき、好ましくはチタン、亜鉛、ニオブ、錫、バナジウム、インジウム、タングステン、タンタル、ジルコニウム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、ニッケル、イリジウム、ロジウム、クロム、ルテニウムなどの酸化物により構成された多孔質性金属酸化物が挙げられる。半導体は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   As the semiconductor, those used in known dye-sensitized solar cells can be adopted, preferably titanium, zinc, niobium, tin, vanadium, indium, tungsten, tantalum, zirconium, molybdenum, manganese, iron, copper, nickel, iridium. And porous metal oxides composed of oxides such as rhodium, chromium and ruthenium. One type of semiconductor may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、半導体層に吸着させる色素としては、公知の色素増感太陽電池に用いられるものが採用でき、好ましくはルテニウム錯体色素が挙げられる。ルテニウム錯体色素の具体例としては、N3、ブラックダイ、ビピリジン−カルボン酸基、ビピリジン系、フェナントロリン、キノリン、β−ジケトナート錯体などが挙げられる。また、ルテニウム錯体色素以外にも、Os金属錯体、Fe金属錯体、Cu金属錯体、Pt金属錯体、Re金属錯体などの金属錯体色素や、シアニン色素やメロシアニン色素等のメチン色素、マーキュロクロム色素、キサンテン系色素、ポルフィリン色素、フタロシアニン色素、シアニジン色素、ローダミン色素、アゾ系色素、クマリン系色素などの有機系色素などを用いることもできる。色素は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   Moreover, what is used for a well-known dye-sensitized solar cell can be employ | adopted as a pigment | dye adsorb | sucked to a semiconductor layer, Preferably a ruthenium complex pigment | dye is mentioned. Specific examples of the ruthenium complex dye include N3, black dye, bipyridine-carboxylic acid group, bipyridine, phenanthroline, quinoline, and β-diketonate complex. In addition to ruthenium complex dyes, metal complex dyes such as Os metal complexes, Fe metal complexes, Cu metal complexes, Pt metal complexes, and Re metal complexes, methine dyes such as cyanine dyes and merocyanine dyes, mercurochrome dyes, xanthene series Organic dyes such as dyes, porphyrin dyes, phthalocyanine dyes, cyanidin dyes, rhodamine dyes, azo dyes, and coumarin dyes can also be used. A pigment | dye may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

また、半導体電極に対向する対電極としては、公知の色素増感太陽電池に用いられるものが使用できる。例えば、導電剤として白金、導電性炭素などがコートされたガラスまたはプラスチック電極板などが使用できる。また、本発明の色素増感太陽電池においては、電解質として非ヨウ素系の電荷輸送材料を用いているため、対電極の材料には、アルミ、銅などを使用することもできる。   Moreover, what is used for a well-known dye-sensitized solar cell can be used as a counter electrode facing a semiconductor electrode. For example, a glass or plastic electrode plate coated with platinum, conductive carbon or the like as a conductive agent can be used. In the dye-sensitized solar cell of the present invention, since a non-iodine charge transport material is used as the electrolyte, aluminum, copper, or the like can be used as the counter electrode material.

電解質層は、本発明の上記の電荷輸送材料と電解液とを含む。電解液としては、公知の色素増感太陽電池に用いられるものが採用でき、電気化学的に安定で、本発明の電荷輸送材料を溶解・膨潤させるものを使用することが好ましい。電解液の具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート類;メタノール、エタノールなどのアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなど非プロトン性極性溶媒類などが挙げられる。電解液は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。電解質層は、粘度調整剤、pH調整剤などの公知の添加剤をさらに含んでいてもよい。   The electrolyte layer includes the charge transport material of the present invention and an electrolytic solution. As the electrolytic solution, those used in known dye-sensitized solar cells can be adopted, and it is preferable to use an electrochemically stable solution that dissolves and swells the charge transport material of the present invention. Specific examples of the electrolyte include carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate; alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and diethyl ether; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile. Aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and dimethyl sulfoxide. One type of electrolytic solution may be used alone, or two or more types may be used in combination. The electrolyte layer may further contain known additives such as a viscosity modifier and a pH adjuster.

本発明の色素増感太陽電池において、電解質層中における本発明の電荷輸送材料の濃度としては、電池特性を高める観点からは、好ましくは0.05〜20M程度、より好ましくは0.1〜15M程度が挙げられる。なお、「M」は、モル/Lを意味する。   In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the concentration of the charge transport material of the present invention in the electrolyte layer is preferably about 0.05 to 20M, more preferably 0.1 to 15M from the viewpoint of improving battery characteristics. Degree. “M” means mol / L.

以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。なお、実施例及び比較例で得られた化合物の分子量は、島津製作所社製LCMS−2010EVシステムを用いた質量分析法(大気圧イオン化法)により測定した。ただし、比較例1の化合物の分子量については、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定した数平均分子量である。具体的には、GPC装置として、ウォーターズ社製2695、2414を用い、SHOWDEX社製のカラムOH−pak SB−202.5HQ及びSB−203HQ、移動相にN,N−ジメチルホルムアミドを用いて、標準ポリスチレン換算により数平均分子量を算出した。また、TEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は、上記のESR測定法と同様、ESR測定装置として、JEOL社製のFR−30EXを用い、標準試料として4−ヒドロキシTEMPOを用いた電子スピン共鳴(ESR)測定により、標準試料とサンプルとのスピン強度比、仕込サンプルモル比を比較して算出した。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the examples. In addition, the molecular weight of the compound obtained by the Example and the comparative example was measured by the mass spectrometry (atmospheric pressure ionization method) using the Shimadzu Corporation LCMS-2010EV system. However, the molecular weight of the compound of Comparative Example 1 is the number average molecular weight measured by gel permeation chromatography. Specifically, as GPC equipment, Waters 2695 and 2414 are used, SHOWDEX columns OH-pak SB-202.5HQ and SB-203HQ are used, and N, N-dimethylformamide is used as the mobile phase. The number average molecular weight was calculated by polystyrene conversion. Moreover, the introduction rate of the TEMPO group (radical unit) is the same as in the above ESR measurement method, using an electron spin resonance (FR-30EX manufactured by JEOL) as an ESR measurement apparatus and using 4-hydroxy TEMPO as a standard sample ( ESR) measurement was performed by comparing the spin strength ratio between the standard sample and the sample and the charged sample molar ratio.

[実施例1]ビス(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)セバシン酸エステル(化合物(A))の合成

Figure 0006445979
[Example 1] Synthesis of bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) sebacic acid ester (compound (A))
Figure 0006445979

攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた200mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、テトラヒドロフラン50mL、トリエチルアミン1.11g(0.011モル)、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(東京化成工業株式会社製、商品名:TEMPOL)1.72g(0.010モル)を仕込み、均一溶液を得た。次に、この4つ口フラスコを氷水で10℃以下まで冷却した後、セバシン酸(東京化成工業株式会社製)1.01g(0.005モル)、塩化チオニル1.31g(0.011モル)を含むテトラヒドロフラン溶液20mLを均一溶液に連続滴下した。滴下終了後、反応液を10℃以下に保ちながら2時間反応を行い、その後、室温にてさらに2時間反応を継続した。次に、反応液をろ過した後、水を加えて、ジエチルエーテルによる抽出を数回繰り返した。さらに、エーテルをエバポレーターにて除去し得られた反応物をヘキサンークロロホルムによるカラム精製を行うことで、赤褐色の固体2.18gを得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が510であり、ビス(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)セバシン酸エステルが得られていた(上記式の化合物(A))。また、ESR測定を行ったところ、TEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は98mol%であった。   Nitrogen was sufficiently bubbled through a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, and then 50 mL of tetrahydrofuran, 1.11 g (0.011 mol) of triethylamine, 4-hydroxy- 2,72,6,6-tetramethylpiperidine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name: TEMPOL) 1.72 g (0.010 mol) was charged to obtain a uniform solution. Next, after cooling this four-necked flask to 10 ° C. or less with ice water, 1.01 g (0.005 mol) of sebacic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 1.31 g (0.011 mol) of thionyl chloride 20 mL of a tetrahydrofuran solution containing was continuously added dropwise to the homogeneous solution. After completion of the dropping, the reaction was continued for 2 hours while keeping the reaction solution at 10 ° C. or lower, and then the reaction was continued at room temperature for another 2 hours. Next, after filtering the reaction solution, water was added and extraction with diethyl ether was repeated several times. Further, the reaction product obtained by removing the ether with an evaporator was subjected to column purification with hexane-chloroform to obtain 2.18 g of a reddish brown solid. The obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 510, and bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) sebacic acid ester was obtained (see above). Compound of formula (A)). Moreover, when the ESR measurement was performed, the introduction rate of the TEMPO group (radical unit) was 98 mol%.

[実施例2]
ビス(2−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)エチル)セバシン酸エステル(化合物(B))の合成

Figure 0006445979
[Example 2]
Synthesis of bis (2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) ethyl) sebacic acid ester (compound (B))
Figure 0006445979

(実施例2−1)中間体(B1):エチル(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジリデン)アセテートの合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、水素化ナトリウム4.0g(0.10モル)とジエチルエーテル100mLを混合し、さらにホスホノ酢酸トリエチル25.1g(0.11モル)をゆっくりと添加した。次に、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリドン10.9g(0.07モル)のジエチルエーテル溶液80mLをゆっくり添加し、15時間反応を継続した。その後、水を加え、ジエチルエーテルにて抽出を数回繰り返し、硫酸マグネシウムで脱水した後、エバポレーターで溶媒を除去することで、中間体(B1)を8.7g(0.039モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が225であり、エチル(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジリデン)アセテートが得られていたことを確認した(上記式の中間体(B1))。
(Example 2-1) Intermediate (B1): Synthesis of ethyl (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylidene) acetate 500 mL equipped with a stirrer, nitrogen gas introduction tube, thermometer, reflux condenser After thoroughly bubbling nitrogen through the four-necked flask, 4.0 g (0.10 mol) of sodium hydride and 100 mL of diethyl ether were mixed, and 25.1 g (0.11 mol) of triethyl phosphonoacetate was slowly added. And added. Next, 80 mL of diethyl ether solution of 10.9 g (0.07 mol) of 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone was slowly added, and the reaction was continued for 15 hours. Then, water was added, extraction was repeated several times with diethyl ether, dehydrated with magnesium sulfate, and then the solvent was removed with an evaporator to obtain 8.7 g (0.039 mol) of intermediate (B1). In addition, it was confirmed that the obtained product had a molecular weight of 225 measured by mass spectrometry, and ethyl (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylidene) acetate was obtained (above Intermediate of formula (B1)).

(実施例2−2)中間体(B2):エチル(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アセテートの合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、上記の中間体(B1)8.7g(0.039モル)をエチルアルコール120mLに加え溶解させた。次いで、10%パラジウム/炭素0.8gを加え、撹拌下、反応容器内を水素ガスで満たすようにして1時間後、60℃にて反応を4時間継続させた。冷却後、反応液をろ過し、得られたろ液からエバポレーターにて溶媒を除去することにより、中間体(B2)を8.6g(0.038モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が227であり、エチル(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アセテートが得られていたことを確認した(上記式の中間体(B2))。
Example 2-2 Intermediate (B2): Synthesis of ethyl (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) acetate 500 mL equipped with a stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer, reflux condenser After thoroughly bubbling nitrogen through the four-necked flask, 8.7 g (0.039 mol) of the intermediate (B1) was added to 120 mL of ethyl alcohol and dissolved. Then, 0.8 g of 10% palladium / carbon was added, and the reaction was continued at 60 ° C. for 4 hours after stirring for 1 hour so that the reaction vessel was filled with hydrogen gas. After cooling, the reaction solution was filtered, and the solvent was removed from the obtained filtrate with an evaporator to obtain 8.6 g (0.038 mol) of intermediate (B2). In addition, it was confirmed that the obtained product had a molecular weight of 227 measured by mass spectrometry, and ethyl (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) acetate was obtained (above Intermediate of formula (B2)).

(実施例2−3)中間体(B3):2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エタノールの合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、水素化リチウムアルミニウム/ジエチルエーテル1M溶液46mLを加え、次いで上記の中間体(B2)8.6g(0.038モル)のジエチルエーテル100mL溶液をゆっくりと加えて、1時間反応を継続させた。その後、水をゆっくり加えて反応を停止させた後、ジエチルエーテル/クロロホルム混合液にて抽出を数回繰り返し、硫酸マグネシウムで脱水した後、エバポレーターにて溶媒を除去することにより中間体(B3)を6.8g(0.037モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が185であり、2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)エタノールが得られていたことを確認した(上記式の中間体(B3))。
(Example 2-3) Intermediate (B3): Synthesis of 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) ethanol A stirrer, a nitrogen gas introduction tube, a thermometer, and a reflux condenser were provided. After thoroughly bubbling nitrogen through a 500 mL four-necked flask, 46 mL of 1M lithium aluminum hydride / diethyl ether solution was added, and then 8.6 g (0.038 mol) of the above intermediate (B2) in 100 mL of diethyl ether. The solution was added slowly and the reaction was continued for 1 hour. Thereafter, water was slowly added to stop the reaction, and the extraction was repeated several times with a diethyl ether / chloroform mixed solution. After dehydration with magnesium sulfate, the intermediate (B3) was removed by removing the solvent with an evaporator. 6.8 g (0.037 mol) was obtained. The obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 185, and it was confirmed that 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) ethanol was obtained ( Intermediate of the above formula (B3)).

(実施例2−4)中間体(B4):2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)エタノールの合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに、上記の中間体(B3)6.8g(0.037モル)、水145mL、35%過酸化水素水16.3mL(0.19モル)、ジエチルエーテル50mL、エチレンジアミン四酢酸2ナトリウム0.6g(0.015モル)、タングステン酸ナトリウム0.6g(0.02モル)を加え、室温にて24時間反応を継続した。その後、エーテル層をクロロホルムにて抽出し、水洗を数回繰り返した後、硫酸マグネシウムで脱水し、エバポレーターにて溶媒を除去することにより、中間体(B4)を4.9g(0.024モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が200であり、2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)エタノールが得られていたことを確認した(上記式の中間体(B4))。
Example 2-4 Intermediate (B4): Synthesis of 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) ethanol Stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer, reflux cooling Into a 500 mL four-necked flask equipped with a tube, 6.8 g (0.037 mol) of the above intermediate (B3), 145 mL of water, 16.3 mL of 35% aqueous hydrogen peroxide (0.19 mol), diethyl 50 mL of ether, 0.6 g (0.015 mol) of ethylenediaminetetraacetic acid disodium, and 0.6 g (0.02 mol) of sodium tungstate were added, and the reaction was continued at room temperature for 24 hours. Thereafter, the ether layer was extracted with chloroform, washed with water several times, dehydrated with magnesium sulfate, and the solvent was removed with an evaporator to obtain 4.9 g (0.024 mol) of intermediate (B4). Obtained. In addition, the obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 200, and 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) ethanol was obtained. Was confirmed (intermediate of the above formula (B4)).

(実施例2−5)化合物(B):ビス(2−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)エチル)セバシン酸エステルの合成

Figure 0006445979
Example 2-5 Synthesis of Compound (B): Bis (2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) ethyl) sebacic acid ester
Figure 0006445979

攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた200mL容の4つ口フラスコに上記の中間体(B4)4.0g(0.02モル)、トリエチルアミン2.02g(0.02モル)、ジクロロメタン30mL溶液に、セバシン酸ジクロライド(東京化成工業株式会社製)2.5g(0.01モル)を含むジクロロメタン溶液20mL溶液を連続滴下した。次に、反応液を10℃以下に保ちながら2時間反応を行い、その後、室温にてさらに16時間反応を継続した。次に、反応液に水を加え、ジエチルエーテルによる抽出を数回繰り返した後、希塩酸水、水の順で洗浄した。硫酸マグネシウムで脱水後、エバポレーターにて溶媒を除去することにより、粗成生物5.4gを得た。この粗生成物をヘキサンークロロホルムを展開液としてシリカゲルカラム精製を行うことで、赤褐色の固体3.5g(0.006モル)を得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が566であり、ビス(2−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)エチル)セバシン酸エステル(化合物(B))であった。また、ESR測定を行ったところ、TEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は98mol%であった。   In a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, 4.0 g (0.02 mol) of the intermediate (B4) and 2.02 g (0.02 mol) of triethylamine were added. ), A 20 mL solution of dichloromethane containing 2.5 g (0.01 mol) of sebacic acid dichloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was continuously added dropwise to a 30 mL solution of dichloromethane. Next, the reaction was carried out for 2 hours while keeping the reaction solution at 10 ° C. or lower, and then the reaction was continued for another 16 hours at room temperature. Next, water was added to the reaction solution, and extraction with diethyl ether was repeated several times, followed by washing with dilute hydrochloric acid water and water in this order. After dehydration with magnesium sulfate, the solvent was removed with an evaporator to obtain 5.4 g of a crude product. The crude product was subjected to silica gel column purification using hexane-chloroform as a developing solution to obtain 3.5 g (0.006 mol) of a reddish brown solid. The product obtained has a molecular weight of 566 as measured by mass spectrometry and is bis (2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) ethyl) sebacic acid ester (compound (B)). Moreover, when the ESR measurement was performed, the introduction rate of the TEMPO group (radical unit) was 98 mol%.

[実施例3]ビス(6−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジイル−1−オキシル)ヘキシル) セバシン酸エステルの合成

Figure 0006445979
Example 3 Synthesis of bis (6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidiyl-1-oxyl) hexyl) sebacic acid ester
Figure 0006445979

(実施例3−1)中間体(C1):2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)アセトアルデヒドの合成
上述の実施例2−1〜実施例2−4と同様の操作を行い、中間体(B4)を22.8g(0.114モル)合成した。次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた1000mL容の4つ口フラスコに、中間体(B4)22.8g(0.114モル)、重クロム酸ピリジニウム80.0g(0.230モル)、ジクロロメタン200mLを添加し、撹拌下10時間反応を継続した。その後、ジエチルエタノール300mLを加え、ろ過洗浄を行い、溶媒をエバポレーターにて除去することにより、粗生成物を得た。得られた粗生成物をヘキサン−クロロホルム展開液によるシリカゲルカラム精製を行い、中間体(C1)を14.7g(0.074モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が198であり、2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)アセトアルデヒドが得られていたことを確認した(上記式の中間体(C1))。
Example 3-1 Intermediate (C1): Synthesis of 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) acetaldehyde Examples 2-1 to 2- In the same manner as in No. 4, 22.8 g (0.114 mol) of intermediate (B4) was synthesized. Next, in a 1000 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, 22.8 g (0.114 mol) of intermediate (B4) and 80.0 g of pyridinium dichromate were added. (0.230 mol) and 200 mL of dichloromethane were added, and the reaction was continued for 10 hours with stirring. Thereafter, 300 mL of diethylethanol was added, filtration and washing were performed, and the solvent was removed by an evaporator to obtain a crude product. The obtained crude product was subjected to silica gel column purification using a hexane-chloroform developing solution to obtain 14.7 g (0.074 mol) of intermediate (C1). The obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 198, and 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) acetaldehyde was obtained. Was confirmed (intermediate (C1) of the above formula).

(実施例3−2)メチル−6−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキサ−2,4−ジエン酸の合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、水素化ナトリウム4.1g(0.103 モル)とジエチルエーテル300mLを混合し、さらにトリエチルホスホノクロトネート29.4g(0.117モル)をゆっくりと添加した。次に、上記の中間体(C1)14.7g(0.074モル)のジエチルエーテル溶液100mLをゆっくり添加し、15時間反応を継続した。その後、水を加え、ジエチルエーテルにて抽出を数回繰り返し、硫酸マグネシウムで脱水した後、エバポレーターで溶媒を除去することで、中間体(C2)を13.9g(0.047モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が294でありメチル−6−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキサ−2,4−ジエン酸が得られていたことを確認した(上記式の中間体(C2))。
Example 3-2 Synthesis of methyl-6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexa-2,4-dienoic acid Stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer After thoroughly bubbling nitrogen through a 500 mL four-necked flask equipped with a reflux condenser, sodium hydride (4.1 g, 0.103 mol) and diethyl ether (300 mL) were mixed, and triethylphosphonocrotonate 29 was mixed. .4 g (0.117 mol) was added slowly. Next, 100 mL of a diethyl ether solution of 14.7 g (0.074 mol) of the intermediate (C1) was slowly added, and the reaction was continued for 15 hours. Then, water was added, extraction was repeated several times with diethyl ether, dehydrated with magnesium sulfate, and the solvent was removed with an evaporator to obtain 13.9 g (0.047 mol) of intermediate (C2). The obtained product had a molecular weight of 294 as measured by mass spectrometry, and methyl-6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexa-2,4- It was confirmed that dienoic acid was obtained (intermediate (C2) of the above formula).

(実施例3−3)中間体(C3):メチル−6−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキサン酸の合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、上記の中間体(C2)13.9g(0.047モル)をエチルアルコール200mLに加え溶解させた。次いで、10%パラジウム/炭素1.4gを加え、撹拌下、反応容器内を水素ガスで満たすようにして1時間後、60℃にて反応を4時間継続させた。冷却後、反応液をろ過し、得られたろ液からエバポレーターにて溶媒を除去することにより、中間体(C3)を7.4g(0.025モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が298であり、メチル−6−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキサン酸 が得られていたことを確認した(上記式の中間体(C3))。
Example 3-3 Intermediate (C3): Synthesis of methyl-6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexanoic acid Stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer Then, nitrogen was sufficiently bubbled through a 500 mL four-necked flask equipped with a reflux condenser, and then 13.9 g (0.047 mol) of the intermediate (C2) was added to 200 mL of ethyl alcohol and dissolved. Next, 1.4 g of 10% palladium / carbon was added, and under stirring, the reaction vessel was filled with hydrogen gas for 1 hour, and then the reaction was continued at 60 ° C. for 4 hours. After cooling, the reaction solution was filtered, and the solvent was removed from the obtained filtrate with an evaporator to obtain 7.4 g (0.025 mol) of intermediate (C3). The obtained product has a molecular weight of 298 measured by mass spectrometry, and methyl-6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexanoic acid is obtained. (Intermediate of the above formula (C3)).

(実施例3−4)中間体(C4):2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキサールの合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、水素化リチウムアルミニウム/ジエチルエーテル1M溶液53mLを加え、次いで上記の中間体(C3)7.4g(0.025モル)のジエチルエーテル200mL溶液をゆっくりと加えて、1時間反応を継続させた。その後、水をゆっくり加えて反応を停止させた後、ジエチルエーテル/クロロホルム混合液にて抽出を数回繰り返し、硫酸マグネシウムで脱水した後、エバポレーターにて溶媒を除去することにより中間体(C4)を4.4g(0.017モル)得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が256であり、2−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ヘキサノールが得られていたことを確認した(上記式の中間体(C4))。
Example 3-4 Intermediate (C4): Synthesis of 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexal Stirrer, nitrogen gas inlet tube, thermometer, reflux cooling After thoroughly bubbling nitrogen through a 500 mL four-necked flask equipped with a tube, 53 mL of lithium aluminum hydride / diethyl ether 1M solution was added, and then 7.4 g (0.025 mol) of the above intermediate (C3). Was slowly added in 200 mL of diethyl ether, and the reaction was continued for 1 hour. Thereafter, water was slowly added to stop the reaction, and the extraction was repeated several times with a diethyl ether / chloroform mixed solution. After dehydration with magnesium sulfate, the intermediate (C4) was removed by removing the solvent with an evaporator. 4.4 g (0.017 mol) was obtained. In addition, it was confirmed that the obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 256, and 2- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) hexanol was obtained ( Intermediate of the above formula (C4)).

(実施例3−5)化合物(C):ビス(6−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジイル−1−オキシル)ヘキシル) セバシン酸エステルの合成

Figure 0006445979
Example 3-5 Compound (C): Bis (6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidiyl-1-oxyl) hexyl) Synthesis of sebacic acid ester
Figure 0006445979

上述の実施例2−5における中間体(B4)の代わりに中間体(C4)2.6g(0.010モル)を用いたこと以外は、実施例2−5と同様にして、生成物3.9gを得た。なお、得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が678であり、ビス(6−(2,2,6,6-テトラメチル−4−ピペリジル−1−オキシル)ヘキシル)セバシン酸エステル(0.006モル)が得られていたことを確認した(上記式の化合物(C))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は99mol%であった。   Product 3 was obtained in the same manner as in Example 2-5 except that 2.6 g (0.010 mol) of intermediate (C4) was used instead of intermediate (B4) in Example 2-5 above. .9 g was obtained. The obtained product had a molecular weight of 678 measured by mass spectrometry, and was bis (6- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl-1-oxyl) hexyl) sebacic acid ester. (0.006 mol) was confirmed to be obtained (compound (C) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 99 mol%.

[実施例4]ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オキサレート(化合物(D))の合成

Figure 0006445979
[Example 4] Synthesis of bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) oxalate (compound (D))
Figure 0006445979

攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた200mL容の4つ口フラスコに4−ヒドロキシ−2,2,6,6-テトラメチルピペリジン−1−オキシル1.7g(0.01モル)、トリエチルアミン1.0g(0.01モル)、ジクロロメタン20mLを加えた後、溶液を10℃以下まで冷却し、次いで、二塩化オキサリル0.6g(0.005モル)のジクロロメタン溶液20mLをゆっくり加え2時間反応を行い、さらに室温にて16時間反応を継続した。得られた反応液をろ過した後、水を加えジエチルエーテルによる抽出を数回繰り返した。さらに、エーテルをエバポレーターにて除去し得られた反応物をヘキサン−クロロホルムによるカラム精製を行うことで、赤褐色の固体1.5gを得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が398であり、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オキサレートが0.004モル得られていたことを確認した(上記式の化合物(D))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は98mol%であった。   In a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, 1.7 g (0.01 g) of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl was added. Mol), 1.0 g (0.01 mol) of triethylamine, and 20 mL of dichloromethane, the solution was cooled to 10 ° C. or lower, and then 20 mL of a solution of 0.6 g (0.005 mol) of oxalyl dichloride in dichloromethane was slowly added. The mixture was further reacted for 2 hours, and further continued at room temperature for 16 hours. The obtained reaction solution was filtered, water was added, and extraction with diethyl ether was repeated several times. Further, the reaction product obtained by removing the ether with an evaporator was subjected to column purification with hexane-chloroform to obtain 1.5 g of a reddish brown solid. The obtained product had a molecular weight of 398 measured by mass spectrometry, and it was confirmed that 0.004 mol of bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) oxalate was obtained. (Compound (D) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 98 mol%.

[実施例5]ジエチレングリコール ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−カルボキシレート)(化合物E)の合成

Figure 0006445979
Example 5 Synthesis of diethylene glycol bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-carboxylate) (Compound E)
Figure 0006445979

50mL容の3つ口フラスコに、4−カルボキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン4.8g(0.02モル)、クロロホルム10mLを添加し、撹拌下、塩化チオニル7.1g(0.06モル)及びDMFを少量加えた後、50℃にて反応を4時間行った。次に、反応液を10℃以下まで冷却した後、ジエチレングリコール1.1g(0.01モル)、ジクロロメタン10mL、トリエチルアミン2.4(0.02モル)をゆっくり加え、2時間反応させた後、さらに室温にて16時間反応を継続した。次に、反応液に水を加え、ジクロロメタンにて抽出後、希塩酸水、水の順で洗浄を行い、さらに硫酸マグネシウムで脱水した後、エバポレーターにて溶媒を除去することにより粗生成物5.3gを得た。この粗生成物を、ヘキサン−クロロホルムを展開液としてシリカゲルカラム精製を行うことで、赤褐色の固体5.0gを得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が470であり、ジエチレングリコール ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−カルボキシレート)が得られていたことを確認した(上記式の化合物(E))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は99mol%であった。   To a 50 mL three-necked flask, 4.8 g (0.02 mol) of 4-carboxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine and 10 mL of chloroform were added, and 7.1 g (0 .06 mol) and a small amount of DMF were added, and the reaction was carried out at 50 ° C. for 4 hours. Next, after cooling the reaction solution to 10 ° C. or lower, 1.1 g (0.01 mol) of diethylene glycol, 10 mL of dichloromethane, and 2.4 (0.02 mol) of triethylamine were slowly added and reacted for 2 hours. The reaction was continued for 16 hours at room temperature. Next, water was added to the reaction solution, followed by extraction with dichloromethane, followed by washing with dilute hydrochloric acid and water in this order. Further, after dehydration with magnesium sulfate, the solvent was removed with an evaporator to obtain 5.3 g of a crude product. Got. The crude product was subjected to silica gel column purification using hexane-chloroform as a developing solution to obtain 5.0 g of a reddish brown solid. The obtained product had a molecular weight measured by mass spectrometry of 470, and diethylene glycol bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-carboxylate) was obtained. Confirmed (compound (E) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 99 mol%.

[実施例6]トリス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン−4−イル−1−オキシル)ホスファイト(化合物(F))の合成

Figure 0006445979
[Example 6] Synthesis of tris (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) phosphite (compound (F))
Figure 0006445979

攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、カルシウムクロライド管を接続した還流冷却管を備えた100mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、4−ヒドロキシTEMPO3g(17.4ミリモル)、トリエチルアミン1.8g(17.7ミリモル)、クロロホルム20mLを加え溶解させた後、10℃以下に冷却した。その後、50mL容の滴下ロートより三塩化リン0.8g(5.8ミリモル)、クロロホルム10mLの混合液をゆっくりと添加し2時間撹拌を維持した後、さらに室温にて14時間反応を継続させた。その後、ろ過によりトリエチルアミン塩酸塩を除去し、得られたろ液からエバポレーターにて溶媒を除去した。得られた粗生成物2.9gを、クロロホルムを展開液にシリカゲルを用いてカラム精製を行うことにより生成物を得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が544であり、トリス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルー1−オキシル)ホスファイト2.1g(収率66%)が得られていたことを確認した(上記式の化合物(F))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は99mol%であった。   Nitrogen was sufficiently bubbled through a 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser connected with a calcium chloride tube, and then 4-hydroxy TEMPO 3 g (17.4 mmol), triethylamine After 1.8 g (17.7 mmol) and 20 mL of chloroform were added and dissolved, the mixture was cooled to 10 ° C. or lower. Thereafter, a mixture of 0.8 g of phosphorus trichloride (5.8 mmol) and 10 mL of chloroform was slowly added from a 50 mL dropping funnel and the stirring was maintained for 2 hours, and then the reaction was continued at room temperature for 14 hours. . Thereafter, triethylamine hydrochloride was removed by filtration, and the solvent was removed from the obtained filtrate by an evaporator. 2.9 g of the obtained crude product was subjected to column purification using silica gel with chloroform as a developing solution to obtain a product. The obtained product had a molecular weight of 544 as measured by mass spectrometry, and 2.1 g of tris (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) phosphite (yield 66%) ) Was obtained (compound (F) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 99 mol%.

[実施例7]テトラキス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン−4−イル−1−オキシル)オルトシリケート(化合物(G))の合成

Figure 0006445979
[Example 7] Synthesis of tetrakis (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) orthosilicate (compound (G))
Figure 0006445979

攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、カルシウムクロライド管を接続した還流冷却管を備えた100mL容の4つ口フラスコに窒素を十分に通気した後、4−ヒドロキシTEMPO3.5g(20.3ミリモル)、トリエチルアミン2.7g(26.7ミリモル)、クロロホルム20mLを加え溶解させた後、10℃以下に冷却した。その後、50mL容の滴下ロートより四塩化ケイ素0.74g(4.1ミリモル)、クロロホルム10mLの混合液をゆっくり添加し、1時間撹拌を維持した後、さらに室温にて4時間反応を維持させた。その後、ろ過によりトリエチルアミン塩酸塩を除去し、得られたろ液からエバポレーターにて溶媒を除去した。得られた粗生成物2.4gをクロロホルム展開液にシリカゲルを用いカラム精製を行うことにより、生成物を得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が712であり、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルー1−オキシル)オルトシリケート1.8g(収率58%)が得られていたことを確認した(上記式の化合物(G))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は99mol%であった。   Nitrogen was sufficiently bubbled through a 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser connected with a calcium chloride tube, and then 3.5 g (20.3 mmol) of 4-hydroxy TEMPO. Then, 2.7 g (26.7 mmol) of triethylamine and 20 mL of chloroform were added and dissolved, and then cooled to 10 ° C. or lower. Thereafter, a mixed solution of 0.74 g (4.1 mmol) of silicon tetrachloride and 10 mL of chloroform was slowly added from a dropping funnel of 50 mL volume, and after stirring was maintained for 1 hour, the reaction was further maintained at room temperature for 4 hours. . Thereafter, triethylamine hydrochloride was removed by filtration, and the solvent was removed from the obtained filtrate by an evaporator. 2.4 g of the obtained crude product was subjected to column purification using silica gel in a chloroform developing solution to obtain a product. The obtained product had a molecular weight of 712 measured by mass spectrometry, and 1.8 g of tetrakis (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) orthosilicate (yield 58%). ) Was obtained (compound (G) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 99 mol%.

[実施例8]トリス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルー1−オキシル)水素化オルトシリケート(化合物(H))の製造
四塩化ケイ素0.74gを0.56gに変更したこと以外は、実施例7と同様の操作を行い、生成物を得た。得られた生成物は、質量分析法によって測定した分子量が558であり、トリス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルー1−オキシル)水素化オルトシリケート0.8g(収率44%)が得られていたことを確認した(上記式の化合物(H))。また、ESR測定を行ったところ、生成物のTEMPO基(ラジカルユニット)の導入率は99mol%であった。
[Example 8] Preparation of tris (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) hydrogenated orthosilicate (compound (H)) 0.74 g of silicon tetrachloride was changed to 0.56 g Except that, the same operation as in Example 7 was performed to obtain a product. The product obtained has a molecular weight of 558 as measured by mass spectrometry and is 0.8 g of tris (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl-1-oxyl) hydrogenated orthosilicate (yield) 44%) was obtained (compound (H) of the above formula). Moreover, when ESR measurement was performed, the introduction rate of TEMPO groups (radical units) in the product was 99 mol%.

[比較例1]ポリ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル−1−オキシル メタクリレート)(化合物(I))の合成
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた200mL容の4つ口フラスコに、テトラヒドロフラン50mLを仕込み、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニルメタクリレート(エボニックデグサジャパン社製、商品名:TAA−ol−メタクリラート)10g(44.4ミリモル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業株式会社製、商品名:V−65)0.8g(3.4ミリモル)を仕込み、均一溶液を得た。25℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、攪拌下、60℃にて10時間、重合反応させた。得られた反応液を40℃、減圧下にて溶媒を除去し、次いで80℃にて乾燥を継続することより白色固体の重合体9.5gを得た。
次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた200mL容の4つ口フラスコにメタノール100mLを仕込、撹拌下、上記で得られた重合体9.5g、35%過酸化水素水15.34ml(0.18モル)、タングステン酸ナトリウム0.06gを投入した。反応液を60℃に保ちながら10時間反応を継続させた。KIデンプン紙で過酸化物が残存していないことを確認した後、減圧下でメタノールを除去、ついで80℃で乾燥を継続することにより赤色固体の重合体酸化物9.1gを得た。(化合物(I))。得られた重合体酸化物の数平均分子量は6000であった(GPC)。また、ESR測定を行ったところ、重合体酸化物における2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1オキシル基(ラジカルユニット)の割合は95mol%であった。
[Comparative Example 1] Synthesis of poly (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl-1-oxyl methacrylate) (Compound (I)) A stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser are provided. Into a 200 mL four-necked flask, 50 mL of tetrahydrofuran was charged, and 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl methacrylate (Evonik Degussa Japan, trade name: TAA-ol-methacrylate) 10 g (44.4 mmol), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V-65) 0.8 g (3.4 mmol) was charged, A homogeneous solution was obtained. While maintaining the temperature at 25 ° C., oxygen in the reaction system was removed through nitrogen gas, and then a polymerization reaction was performed at 60 ° C. for 10 hours with stirring. The solvent was removed from the resulting reaction solution at 40 ° C. under reduced pressure, and then drying was continued at 80 ° C. to obtain 9.5 g of a white solid polymer.
Next, 100 mL of methanol was charged into a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas introduction tube, a thermometer, and a reflux condenser, and 9.5 g of the polymer obtained above and 35% peroxidation were stirred. Hydrogen water 15.34 ml (0.18 mol) and sodium tungstate 0.06 g were added. The reaction was continued for 10 hours while maintaining the reaction solution at 60 ° C. After confirming that no peroxide remained on KI starch paper, methanol was removed under reduced pressure, and then drying was continued at 80 ° C. to obtain 9.1 g of a red solid polymer oxide. (Compound (I)). The number average molecular weight of the obtained polymer oxide was 6000 (GPC). Further, when ESR measurement was performed, the ratio of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl group (radical unit) in the polymer oxide was 95 mol%.

[比較例2]4−メトキシ−2,2,6,6-テトラメチルピペリジン−1−オキシル(シグマアルドリッチ社製)を下記の評価に用いた(化合物J)。 [Comparative Example 2] 4-Methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (manufactured by Sigma-Aldrich) was used for the following evaluation (Compound J).

[拡散係数評価]
実施例1〜8及び比較例1〜2の化合物(A)〜(J)をそれぞれ電荷輸送材料として用い、これらの電荷輸送材料の電解液中における運動性、即ち拡散係数を以下の手順により評価した。なお、参考資料として、「電気化学測定マニュアル 基礎編(電気化学会編)」を参照した。作用電極及び対電極としてPt、参照極としてAg/Ag+、電解液として0.1Mテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボラン/アセトニトリル溶液を用い、化合物(A)〜(J)を評価サンプルとして電解液に1mM溶解させ、電気化学アナライザー(BAS社の660B)を用いて電解液中の拡散係数を評価した。結果を表1に示す。
[Diffusion coefficient evaluation]
Using the compounds (A) to (J) of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 as charge transport materials, the mobility of these charge transport materials in the electrolyte solution, that is, the diffusion coefficient was evaluated by the following procedure. did. For reference, the “Electrochemical Measurement Manual Basics (Electrochemical Society)” was referred to. Pt as working electrode and counter electrode, Ag / Ag + as reference electrode, 0.1M tetrabutylammonium tetrafluoroborane / acetonitrile solution as electrolyte, 1mM compound (A) to (J) dissolved in electrolyte as evaluation sample The diffusion coefficient in the electrolyte was evaluated using an electrochemical analyzer (660B from BAS). The results are shown in Table 1.

Figure 0006445979
Figure 0006445979

表1に示されるように、拡散係数の評価から、分子量が6000(GPC測定による数平均分子量)と大きな化合物では分子の物理的移動が遅くなるため拡散速度が小さくなる一方、分子量が小さい化合物では、分子の物理的移動が速くなるため拡散速度が大きくなることが分かる。   As shown in Table 1, from the evaluation of the diffusion coefficient, a compound having a large molecular weight of 6000 (number average molecular weight by GPC measurement) slows the physical movement of the molecule and decreases the diffusion rate, whereas a compound having a small molecular weight It can be seen that the diffusion rate increases because the physical movement of the molecules increases.

[色素増感太陽電池の作製及び電池特性の評価]
実施例1〜8及び比較例1〜2の化合物(A)〜(J)を電解質として用い、色素増感太陽電池を以下の要領で作製し、電池特性を評価した。導電剤として酸化スズが用いられているガラス基盤(ITO)に、半導体としての酸化チタンの分散液を塗布し、450℃にて焼成した。ついで、色素としてD205(三菱製紙株式会社製)を含むアセトニトリル中にガラス基板を室温で浸漬し、色素を吸着させて、半導体及び色素を含む半導体電極を得た。次に、対電極として、白金が蒸着されている電極を用い、半導体電極と対電極とを0.5mm間隔としてセルを組み、0.1Mリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド/アセトニトリル溶液に化合物(A)〜(J)を評価サンプルとして溶解させた電解液を添加し、光硬化性樹脂にて封止して、色素増感太陽電池を得た。白色バイアス光源を用い、電圧、電流値は分光感度測定装置(分光機器株式会社 CEP−2000)にて測定した。結果を表2に示す。
[Production of dye-sensitized solar cell and evaluation of battery characteristics]
Using the compounds (A) to (J) of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 as electrolytes, dye-sensitized solar cells were produced in the following manner, and battery characteristics were evaluated. A dispersion of titanium oxide as a semiconductor was applied to a glass substrate (ITO) in which tin oxide was used as a conductive agent, and baked at 450 ° C. Subsequently, the glass substrate was immersed at room temperature in acetonitrile containing D205 (manufactured by Mitsubishi Paper Industries Co., Ltd.) as a dye, and the dye was adsorbed to obtain a semiconductor electrode containing a semiconductor and the dye. Next, an electrode on which platinum is vapor-deposited is used as the counter electrode, the cell is assembled with the semiconductor electrode and the counter electrode at intervals of 0.5 mm, and the compound (A) is added to a 0.1 M lithium bistrifluoromethanesulfonylimide / acetonitrile solution. An electrolytic solution in which ~ (J) was dissolved as an evaluation sample was added and sealed with a photocurable resin to obtain a dye-sensitized solar cell. A white bias light source was used, and the voltage and current values were measured with a spectral sensitivity measuring device (Spectro Instruments Co., Ltd. CEP-2000). The results are shown in Table 2.

Figure 0006445979
Figure 0006445979

表2に示されるように、実施例1〜8の化合物(A)〜(H)を電解質に用いた色素増感太陽電池では、電流密度及び開放電圧が共に高かった。一方、比較例1の化合物(I)を電解質として用いた場合には、電流密度及び開放電圧が共に小さかった。これは、化合物(I)においては、分子量が6000と大きいために拡散速度が小さく、電荷移動において不利になり、さらに、酸化チタンの細孔内の電荷移動にほとんど関与できないことに起因すると考えられる。また、比較例2の化合物(J)を電解質として用いた場合にも、電流密度及び開放電圧が共に小さかった。これは、化合物(J)においては、分子量が186とかなり小さく、化合物(J)が酸化チタンの細孔内に入り込むことによって、物理的拡散が阻害されるために電荷移動が不利になったこと、さらに、低分子量の化合物であると拡散速度が速く電荷移動が有利となるが、化合物(J)は分子量が小さすぎることにより、半導体である酸化チタンとの直接接触による逆電子移動反応が生じ、電圧損失が起こって、電流密度の低下に繋がったものと考えられる。   As shown in Table 2, both the current density and the open-circuit voltage were high in the dye-sensitized solar cells using the compounds (A) to (H) of Examples 1 to 8 as electrolytes. On the other hand, when the compound (I) of Comparative Example 1 was used as an electrolyte, both the current density and the open circuit voltage were small. This is considered to be due to the fact that the compound (I) has a large molecular weight of 6000, so that the diffusion rate is low, which is disadvantageous in charge transfer, and is hardly involved in charge transfer in the pores of titanium oxide. . Also when the compound (J) of Comparative Example 2 was used as the electrolyte, both the current density and the open circuit voltage were small. This is because the molecular weight of the compound (J) is considerably small as 186, and the physical diffusion is inhibited by the compound (J) entering into the pores of the titanium oxide, so that the charge transfer is disadvantageous. Furthermore, a low molecular weight compound has a high diffusion rate and is advantageous for charge transfer. However, since the molecular weight of compound (J) is too small, a reverse electron transfer reaction due to direct contact with titanium oxide as a semiconductor occurs. It is thought that voltage loss occurred and led to a decrease in current density.

Claims (9)

下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなる、光電気化学素子用電荷輸送材料。
Figure 0006445979
[式(1)中、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2 −を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH2n3 −を示し、n3は、0〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]
A charge transport material for a photoelectrochemical device, comprising at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2).
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) , X 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 , n1 and n2 each independently represent an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 ) n3 —, and n3 represents an integer of 0 to 22. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]
下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種からなる、光電気化学素子用電荷輸送材料。
Figure 0006445979
[式(1)中、X 1 は、基−(CH2n1−C(=O)O−を示し、X 2 は、基−OC(=O)−(CH2n2を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH 2 CH 2 O) n4 −CH 2 CH 2 −を示し、n4は、1〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]
A charge transport material for a photoelectrochemical device, comprising at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2).
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O— , X 2 represents a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2, n1 and n2 each independently represents an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n4 represents an integer of 1 to 22. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]
前記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の分子量が、それぞれ1000以下である、請求項1又は2に記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。 The charge transport material for a photoelectrochemical device according to claim 1 or 2 , wherein the molecular weights of the nitroxyl radical compounds represented by the formulas (1) and (2) are each 1000 or less. 前記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の分子量が、それぞれ300以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。 The charge transport material for photoelectrochemical elements according to any one of claims 1 to 3, wherein the nitroxyl radical compounds represented by the formulas (1) and (2) each have a molecular weight of 300 or more. 前記式(2)において、ZがP原子であり、mが3である、請求項1〜のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。 The charge transport material for a photoelectrochemical element according to any one of claims 1 to 4 , wherein, in the formula (2), Z is a P atom and m is 3. 前記式(2)において、ZがSi原子であり、mが3または4であり、mが3である場合はRがH原子である、請求項1〜のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料。 In said Formula (2), when Z is Si atom, m is 3 or 4, m is 3, R is a H atom, The photoelectrochemistry in any one of Claims 1-4 Charge transport material for devices. 半導体及び色素を含む半導体電極と、
前記半導体電極に対向する対電極と、
前記半導体電極と前記対電極との間に設けられた電解質層と、
を備え、
前記電解質層が、請求項1〜のいずれかに記載の光電気化学素子用電荷輸送材料を含む、色素増感太陽電池。
A semiconductor electrode comprising a semiconductor and a dye;
A counter electrode facing the semiconductor electrode;
An electrolyte layer provided between the semiconductor electrode and the counter electrode;
With
A dye-sensitized solar cell, wherein the electrolyte layer includes the charge transport material for a photoelectrochemical element according to any one of claims 1 to 6 .
下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種の、光電気化学素子用電荷輸送材料としての使用。
Figure 0006445979
[式(1)中、X1は、基−(CH2n1−OC(=O)−を示し、X2は、基−C(=O)O−(CH2n2 −を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH2n3 −を示し、n3は、0〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]
Use of at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2) as a charge transport material for a photoelectrochemical device.
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —OC (═O) , X 2 represents a group —C (═O) O— (CH 2 ) n2 , n1 and n2 each independently represent an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 ) n3 —, and n3 represents an integer of 0 to 22. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]
下記式(1)及び(2)で表されるニトロキシルラジカル化合物の少なくとも1種の、光電気化学素子用電荷輸送材料としての使用。
Figure 0006445979
[式(1)中、X 1 は、基−(CH2n1−C(=O)O−を示し、X 2 は、基−OC(=O)−(CH2n2を示し、n1及びn2は、それぞれ独立に0〜10の整数を示し、Yは、基−(CH 2 CH 2 O) n4 −CH 2 CH 2 −を示し、n4は、1〜22の整数を示す。]
Figure 0006445979
[式(2)中、ZはP原子またはSi原子を示し、n個のRは、それぞれ独立に、H原子、炭素数1〜18のアルキル基、または2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル基を示し、mは1〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示し、ZがP原子の場合、n+m=3であり、ZがSi原子の場合、n+m=4である。]
Use of at least one nitroxyl radical compound represented by the following formulas (1) and (2) as a charge transport material for a photoelectrochemical device.
Figure 0006445979
[In the formula (1), X 1 represents a group — (CH 2 ) n1 —C (═O) O— , X 2 represents a group —OC (═O) — (CH 2 ) n2, n1 and n2 each independently represents an integer of 0 to 10, Y represents a group — (CH 2 CH 2 O) n4 —CH 2 CH 2 —, and n4 represents an integer of 1 to 22. ]
Figure 0006445979
[In the formula (2), Z represents a P atom or a Si atom, and n Rs are each independently an H atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or 2,2,6,6-tetramethyl. Represents a piperidin-1-oxyl-4-yl group, m represents an integer of 1 to 4, n represents an integer of 0 to 3, and when Z is a P atom, n + m = 3, and Z represents a Si atom. In this case, n + m = 4. ]
JP2015546657A 2013-11-07 2014-11-05 Charge transport material for photoelectrochemical devices Expired - Fee Related JP6445979B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013231389 2013-11-07
JP2013231389 2013-11-07
PCT/JP2014/079333 WO2015068725A1 (en) 2013-11-07 2014-11-05 Charge-transporting material for photoelectrochemical elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015068725A1 JPWO2015068725A1 (en) 2017-03-09
JP6445979B2 true JP6445979B2 (en) 2018-12-26

Family

ID=53041502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015546657A Expired - Fee Related JP6445979B2 (en) 2013-11-07 2014-11-05 Charge transport material for photoelectrochemical devices

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6445979B2 (en)
TW (1) TWI646082B (en)
WO (1) WO2015068725A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6548447B2 (en) * 2014-05-21 2019-07-24 パナソニック株式会社 Photoelectric conversion element
CN109705023A (en) * 2018-10-23 2019-05-03 山东兄弟科技股份有限公司 A kind of preparation method of bis- (1- alkoxy -2,2,6,6- tetramethyl piperidine -4- base) sebacates
CN111635389B (en) * 2020-05-07 2023-06-27 中国人民解放军陆军军医大学 A hydrogen peroxide-responsive compound for imaging and therapy and its synthesis method
CN119350393B (en) * 2024-12-25 2025-04-22 烟台新特路新材料科技有限公司 A kind of polymerization inhibitor ZJ5575 and preparation method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3748753B2 (en) * 2000-01-31 2006-02-22 株式会社デンソー Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009076369A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Adeka Corp Dye-sensitized solar cell
JP5439869B2 (en) * 2009-03-06 2014-03-12 日本電気株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP5658504B2 (en) * 2009-07-31 2015-01-28 パナソニック株式会社 Photoelectric element

Also Published As

Publication number Publication date
TW201522312A (en) 2015-06-16
JPWO2015068725A1 (en) 2017-03-09
TWI646082B (en) 2019-01-01
WO2015068725A1 (en) 2015-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4576494B2 (en) Photosensitizing dye
WO2012078005A2 (en) Compounds having hole conducting property, co-adsorbent body comprising same, and dye-sensitized solar cell comprising the co-adsorbent body
JP6445979B2 (en) Charge transport material for photoelectrochemical devices
CN102617647B (en) Terpyridyl ruthenium coordination compound, and preparation method and application thereof
CN107430942B (en) Dye-sensitized solar cell and electrolyte for dye-sensitized solar cell
Fang et al. Novel diyne-bridged dyes for efficient dye-sensitized solar cells
JP2011006283A (en) Carbon material and method for producing the same
WO2010013844A1 (en) Photoelectric conversion element
Wu et al. Regulation of dithiafulvene-based molecular shape and aggregation on TiO 2 for high efficiency dye-sensitized solar cells
JP6508700B2 (en) Polymer having fused polycyclic aromatic skeleton and light emitting device and electrode using the same
JP5099748B2 (en) Dye and dye-sensitized solar cell using the same
Raja et al. Influence of triazole dendritic additives in electrolytes on dye-sensitized solar cell (DSSC) performance
Ganesan et al. Low-cost tetra ethylene glycol derivatives in polymer blend electrolytes for dye-sensitized solar cells with high photovoltaic conversion efficiencies
JP4500523B2 (en) Onium salt
JP5776099B2 (en) Transition metal complex, photosensitizing dye, oxide semiconductor electrode containing the dye, and dye-sensitized solar cell
JP2020169287A (en) Compound, precursor, electrolyte membrane, fuel cell, water electrolysis and electrolytic technique
KR100553337B1 (en) Copolymer containing imidazolium group, manufacturing method thereof, electrolyte composition for solar cell containing same and dye-sensitized solar cell comprising same as electrolyte
JP2010163396A (en) Dopant for electroconductive polymer, and electroconductive polymer using the same
JP6211900B2 (en) Charge transport material for photoelectrochemical devices
Selvam et al. Tunable anchoring groups@ acridone-linked triphenylamine based pendant chromophores and their effects on the photovoltaic performance as sensitizers for dye-sensitized solar cells
CN115850666B (en) Trithiophene alkylsulfonic acid polymer and its preparation method and application
Wu et al. Organometallic polymers based on fluorene-bridged bis-benzimidazolylidene via direct ligand–metal coordination: synthesis, characterization and optical properties
JP4604183B2 (en) Ruthenium complex, dye-sensitized metal oxide semiconductor electrode containing the complex, and solar cell including the semiconductor electrode
Xia et al. Effect on absorption and electron transfer by using Cd (ii) or Cu (ii) complexes with phenanthroline as auxiliary electron acceptors (A) in D–A–π–A motif sensitizers for dye-sensitized solar cells
KR102832652B1 (en) Dye-sensitized solar cell solid electrolyte comprising bis(N-alkylpyridinium) alkane diiodide, method of its production, and dye-sensitized solar cell comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170208

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6445979

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees