JP7125702B2 - fullerene derivative - Google Patents
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Description
本発明は、フラーレン誘導体に関する。 The present invention relates to fullerene derivatives.
有機薄膜太陽電池は、光電変換材料として有機化合物を用い、溶液からの塗布法によって形成されるものであり、
1)デバイス作製時のコストが低いこと、
2)大面積化が容易であること、
3)シリコン等の無機材料と比較してフレキシブルであり使用できる場所が広がること、及び
4)資源枯渇の心配が少ないこと
等の各種の利点を有する。
An organic thin-film solar cell uses an organic compound as a photoelectric conversion material and is formed by a coating method from a solution.
1) low cost in device fabrication;
2) it is easy to increase the area;
3) it is more flexible than inorganic materials such as silicon and can be used in a wider range of places;
従って、これまでも、有機薄膜太陽電池の研究開発が盛んに行われてきた。
しかしながら、前記の利点を考慮しても、有機薄膜太陽電池は、現在市場に普及している無機薄膜太陽電池と比較して、その性能(例:光電変換効率)、及び製造コストの点で、いまだ改善の余地があり、従って、様々なアプローチにより、新たな有機薄膜太陽電池の盛んな研究開発が継続されている。
このようなアプローチの代表的な一例として、特許文献1では、C60フラーレンに比べて太陽光のより長波長側のエネルギーを吸収できるC70フラーレンの誘導体を用いた太陽電池が提案されている。
Therefore, research and development of organic thin-film solar cells have been actively carried out until now.
However, even considering the above advantages, organic thin-film solar cells are inferior to inorganic thin-film solar cells currently in widespread use in terms of performance (e.g., photoelectric conversion efficiency) and manufacturing costs. There is still room for improvement, and therefore vigorous research and development of new organic thin-film solar cells continues through various approaches.
As a representative example of such an approach, Patent Document 1 proposes a solar cell using a C70 fullerene derivative that can absorb energy on the longer wavelength side of sunlight than C60 fullerene.
しかしながら、C70フラーレンの誘導体は、主にC70フラーレンの価格の高さに起因して、その製造コストが高い。
従って、本発明な製造コストの点で有利なC60誘導体を用いて製造が可能であり、且つ光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池の製造を可能とする、新たなC60フラーレン誘導体を提供することを目的とする。
However, derivatives of C70 fullerene are expensive to produce, mainly due to the high price of C70 fullerene.
Therefore, it is desirable to provide a new C60 fullerene derivative that can be produced using the C60 derivative that is advantageous in terms of production cost of the present invention and that enables the production of an organic thin film solar cell with high photoelectric conversion efficiency. aim.
本発明者らは、鋭意検討の結果、式(1):
R11は、1個以上の置換基を有していてもよいフェニル基であり、
R12は、各オルト位に、同一又は異なって、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよい、フェニル基であり、
R13は、
(1)水素、又は
(2)1個以上の置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の脂肪族基であり、及び
環Aは、C60フラーレン環を表す。]
で表されるフラーレン誘導体を含有する、フラーレン誘導体
によって、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies, the present inventors have found formula (1):
R 11 is a phenyl group optionally having one or more substituents,
R 12 is a phenyl group having the same or different C3-C12 alkyl group or C3-12 alkoxy group at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents; can be,
R13 is
(1) hydrogen, or (2) a linear or branched aliphatic group optionally having one or more substituents, and ring A represents a C60 fullerene ring. ]
The present inventors have found that the above problems can be solved by a fullerene derivative containing a fullerene derivative represented by and have completed the present invention.
本発明は、次の態様を含む。 The present invention includes the following aspects.
項1.
式(1):
R11は、1個以上の置換基を有していてもよいフェニル基であり、
R12は、各オルト位に、同一又は異なって、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよい、フェニル基であり、
R13は、
(1)水素、又は
(2)1個以上の置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の脂肪族基であり、及び
環Aは、C60フラーレン環を表す。]
で表されるフラーレン誘導体を含有する、フラーレン誘導体。
項2.
R11は、フェニル基である、項1に記載のフラーレン誘導体。
項3.
R12は、各オルト位に、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよいフェニル基である、項1又は2に記載のフラーレン誘導体。
項4.
R12は、各オルト位に、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有するフェニル基である、項1又は2に記載のフラーレン誘導体。
項5.
R12は、各オルト位に、互いに同一の置換基を有するフェニル基である、項1~4のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体。
項6.
450~550nmの全波長領域にわたって2000以上の光吸収係数を有する、項1~4のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体。
項7.
項1~6のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有するn型半導体材料。
項8.
光電変換用である、項7に記載のn型半導体材料。
項9.
項8に記載の型半導体材料を含有する光電変換層。
項10.
項9に記載の光電変換層を含有する光電変換素子。
項11.
項9に記載の光電変換層を含有する有機薄膜太陽電池。
項12.
項9に記載の光電変換層を含有する光センサー。
項13.
項1~6のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有するペロブスカイト太陽電池。
項14.
項1~6のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体を含有する組成物。
Section 1.
Formula (1):
R 11 is a phenyl group optionally having one or more substituents,
R 12 is a phenyl group having the same or different C3-C12 alkyl group or C3-12 alkoxy group at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents; can be,
R13 is
(1) hydrogen, or (2) a linear or branched aliphatic group optionally having one or more substituents, and ring A represents a C60 fullerene ring. ]
A fullerene derivative containing a fullerene derivative represented by
Section 2.
Item 2. The fullerene derivative according to Item 1, wherein R 11 is a phenyl group.
Item 3.
Item 1 or 2, wherein R 12 is a phenyl group having a C3-C12 alkyl group or a C3-12 alkoxy group at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents. The fullerene derivative described in .
Section 4.
Item 3. The fullerene derivative according to Item 1 or 2, wherein R 12 is a phenyl group having a C3-C12 alkyl group or a C3-12 alkoxy group at each ortho position and further having 1 to 3 substituents. .
Item 5.
Item 5. The fullerene derivative according to any one of items 1 to 4, wherein R 12 is a phenyl group having the same substituent at each ortho position.
Item 6.
Item 5. The fullerene derivative according to any one of Items 1 to 4, which has a light absorption coefficient of 2000 or more over the entire wavelength range of 450 to 550 nm.
Item 7.
An n-type semiconductor material containing the fullerene derivative according to any one of Items 1 to 6.
Item 8.
Item 8. The n-type semiconductor material according to item 7, which is for photoelectric conversion.
Item 9.
Item 9. A photoelectric conversion layer containing the type semiconductor material according to item 8.
Item 10.
Item 10. A photoelectric conversion device comprising the photoelectric conversion layer according to Item 9.
Item 11.
Item 9. An organic thin-film solar cell comprising the photoelectric conversion layer according to item 9.
Item 12.
Item 10. An optical sensor comprising the photoelectric conversion layer according to item 9.
Item 13.
A perovskite solar cell containing the fullerene derivative according to any one of Items 1 to 6.
Item 14.
A composition containing the fullerene derivative according to any one of Items 1 to 6.
本発明な製造コストの点で有利なC60誘導体を用いて製造が可能であり、且つ光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池の製造を可能とする、新たなC60フラーレン誘導体を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a new C60 fullerene derivative that can be manufactured using a C60 derivative that is advantageous in terms of manufacturing cost and that enables the manufacture of an organic thin film solar cell with high photoelectric conversion efficiency. do.
用語
本明細書中の記号及び略号は、特に限定の無い限り、本明細書の文脈に沿い、本発明が属する技術分野において通常用いられる意味に理解できる。
本明細書中、語句「含有する」は、語句「から本質的になる」、及び語句「からなる」を包含することを意図して用いられる。
特に限定されない限り、本明細書中に記載されている工程、処理、又は操作は、室温で実施され得る。
本明細書中、室温は、10~40℃の範囲内の温度を意味することができる。
本明細書中、表記「Cn-Cm」(ここで、n、及びmは、それぞれ、数である。)は、当業者が通常理解する通り、炭素数がn以上、且つm以下であることを表す。
Terms Symbols and abbreviations used in the present specification can be understood as meanings commonly used in the technical field to which the present invention belongs, in accordance with the context of the present specification, unless otherwise specified.
As used herein, the phrase "comprising" is intended to encompass the phrase "consisting essentially of" and the phrase "consisting of".
Unless otherwise limited, any step, treatment, or operation described herein may be performed at room temperature.
Herein room temperature can mean a temperature within the range of 10-40°C.
In the present specification, the notation "Cn-Cm" (where n and m are numbers, respectively) means that the number of carbon atoms is n or more and m or less, as is commonly understood by those skilled in the art. represents
本明細書中、特に限定の無い限り、
「ハロ(基)」の例は、
フルオロ(基)、クロロ(基)、ブロモ(基)、及びヨード(基)
を包含し得る。
本明細書中、特に限定の無い限り、
「ハロゲン(原子)」の例は、フッ素(原子)、塩素(原子)、臭素(原子)、及びヨウ素(原子)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "halo" are
fluoro (group), chloro (group), bromo (group), and iodo (group)
can include
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "halogen (atom)" include fluorine (atom), chlorine (atom), bromine (atom), and iodine (atom)
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「有機基」とは、
1個以上の炭素原子を含有する基(又は有機化合物から1個の水素原子を除去して形成される基)
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
"Organic group" means
Groups containing one or more carbon atoms (or groups formed by removing one hydrogen atom from an organic compound)
can mean
本明細書中、特に限定の無い限り、
「ヘテロ原子」は、
水素及び炭素以外の原子
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
A "heteroatom" is
Atoms other than hydrogen and carbon can be meant.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「ヘテロ原子」の例は、
窒素(原子)、酸素(原子)、及び硫黄(原子)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "heteroatoms" are
nitrogen (atomic), oxygen (atomic), and sulfur (atomic)
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「有機基」は、
その構成原子として1個以上の炭素原子を含有する基
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
"Organic group" means
It may refer to a group containing one or more carbon atoms as its constituent atoms.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「有機基」の例は、
(1)炭化水素基(これは、1個以上の置換基を有していてもよい。)、
(2)1個以上のヘテロ原子が挿入された炭化水素基(これは、1個以上の置換基を有していてもよい。)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "organic groups" are
(1) a hydrocarbon group (which may have one or more substituents),
(2) a hydrocarbon group into which one or more heteroatoms are inserted (which may have one or more substituents);
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
当該置換基の例は、
ハロ、ニトロ、シアノ、オキソ、チオキソ、スルホ、スルファモイル、スルフィナモイル、スルフェナモイル、及び1個又は2個の置換基を有していてもよいアミノ
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of such substituents are
Halo, nitro, cyano, oxo, thioxo, sulfo, sulfamoyl, sulfinamoyl, sulfenamoyl, and amino optionally having one or two substituents may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「炭化水素基」(又はヒドロカルビル基)は、
その構成原子として、1個以上の炭素原子、及び1個以上の水素原子を含有する基
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
A "hydrocarbon group" (or hydrocarbyl group) is
It may refer to a group containing one or more carbon atoms and one or more hydrogen atoms as its constituent atoms.
本明細書中、特に限定の無い限り、
炭化水素基へのヘテロ原子等の「挿入」は、その内部又は母核との結合末端における挿入
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
"Insertion" of a heteroatom or the like into a hydrocarbon group can mean insertion within it or at its cohesive end to the mother nucleus.
本明細書中、特に限定の無い限り、
前記「(1)炭化水素基」の例は、
1個以上の芳香族炭化水素基で置換されていてもよい脂肪族炭化水素基(例:ベンジル基)、及び
1個以上の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい芳香族炭化水素基(アリール基)を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of the above "(1) hydrocarbon group" are
Aliphatic hydrocarbon groups optionally substituted with one or more aromatic hydrocarbon groups (e.g., benzyl group), and aromatic hydrocarbon groups optionally substituted with one or more aliphatic hydrocarbon groups (aryl group).
本明細書中、特に限定の無い限り、
前記「(2)1個以上のヘテロ原子が挿入された炭化水素基」の例は、
アルコキシ基、エーテル基、及び複素環基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of the above "(2) a hydrocarbon group into which one or more heteroatoms are inserted" are
Alkoxy groups, ether groups, and heterocyclic groups may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「脂肪族炭化水素基」の構造は、
直鎖状、分岐状、環状、又はそれらの組み合わせ
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
The structure of the "aliphatic hydrocarbon group" is
It may include linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「脂肪族炭化水素基」は、
飽和又は不飽和であることができる。
In this specification, unless otherwise specified,
"Aliphatic hydrocarbon group"
It can be saturated or unsaturated.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「脂肪族炭化水素基」の例は、
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルキル基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "aliphatic hydrocarbon groups" are
Alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, and cycloalkyl groups can be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アルキル基」の例は、
直鎖状又は分岐状の炭素数1~10のアルキル基(例:メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、及びヘキシル)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "alkyl groups" are
Linear or branched C 1-10 alkyl group (e.g. methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, and hexyl)
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アルケニル基」の例は、
直鎖状又は分岐状の炭素数1~10のアルケニル基(例:ビニル、1-プロペニル、イソプロペニル、2-メチル-1-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、2-エチル-1-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、4-ペンテニル、4-メチル-3-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、及び5-ヘキセニル等)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "alkenyl groups" are
Linear or branched alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms (e.g. vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 2-methyl-1-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 2-ethyl -1-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 4-methyl-3-pentenyl, 1-hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl, and 5-hexenyl, etc. )
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アルキニル基」の例は、
直鎖状又は分岐状の炭素数2~6のアルキニル基(例:エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル、1-ブチニル、2-ブチニル、3-ブチニル、1-ペンチニル、2-ペンチニル、3-ペンチニル、4-ペンチニル、1-ヘキシニル、2-ヘキシニル、3-ヘキシニル、4-ヘキシニル、及び5-ヘキシニル)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "alkynyl groups" are
A linear or branched alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms (e.g., ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, 1-pentynyl, 2-pentynyl, 3- pentynyl, 4-pentynyl, 1-hexynyl, 2-hexynyl, 3-hexynyl, 4-hexynyl, and 5-hexynyl)
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「シクロアルキル基」の例は、
炭素数3~8のシクロアルキル基(例:シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル)
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "cycloalkyl groups" are
cycloalkyl groups having 3 to 8 carbon atoms (eg, cyclopentyl, cyclohexyl, and cycloheptyl)
can include
本明細書中、特に限定の無い限り、
「芳香族炭化水素基(アリール基)」の例は、
フェニル基、ナフチル基、フェナンスリル基、アンスリル基、及びピレニル基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "aromatic hydrocarbon group (aryl group)" are
Phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, and pyrenyl groups can be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アルコキシ基」の例は、
RO-(当該式中、Rはアルキル基である。)で表される基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "alkoxy group" are
A group represented by RO-- (wherein R is an alkyl group) may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「エステル基」は、
エステル結合(すなわち、-C(=O)-O-、または-O-C(=O)-)を有する有機基
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
An "ester group" is
It can refer to an organic group having an ester bond (ie, -C(=O)-O-, or -O-C(=O)-).
本明細書中、特に限定の無い限り、
「エステル基」の例は、
(1)式:RCO2-(当該式中、Rはアルキル基である。)で表される基、及び
(2)式:Ra-CO2-Rb-(当該式中、Raはアルキル基であり、及びRbはアルキレン基である。)で表される基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "ester groups" are
(1) Formula: a group represented by RCO 2 — (wherein R is an alkyl group), and (2) Formula: R a —CO 2 —R b — (wherein R a is is an alkyl group, and R b is an alkylene group.).
本明細書中、特に限定の無い限り、
「エーテル基」は、
1個以上のエーテル結合(-O-)を有する基(好ましくは有機基)
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
An "ether group" is
A group (preferably an organic group) having one or more ether bonds (--O--)
can mean
すなわち、本明細書中、特に限定の無い限り、
「エーテル基」の例は、
ヒドロカルビル-O-ヒドロカルビル基、及び
ポリエーテル基
を包含し得る。
That is, unless otherwise specified in this specification,
Examples of "ether groups" are
Hydrocarbyl-O-hydrocarbyl groups, and polyether groups may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
ポリエーテル基は、2個以上のエーテル結合(-O-)を有する基(好ましくは有機基)を意味し、
及びその例は、
(1)1価である、式:Ra-(O-Rb)n-(当該式中、Raはアルキル基であり、Rbは各出現において同一又は異なって、アルキレン基であり、及びnは2以上の整数である。)で表される基、及び
(2)2価である、式:-Rb-(O-Rb)n-(当該式中、Rbは各出現において同一又は異なって、アルキレン基であり、及びnは2以上の整数である。)で表される基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Polyether group means a group (preferably an organic group) having two or more ether bonds (-O-),
and examples of which are
(1) monovalent, of the formula: R a —(O—R b ) n — (wherein R a is an alkyl group, R b is the same or different at each occurrence and is an alkylene group, and n is an integer of 2 or more.), and (2) a divalent group represented by the formula: —R b —(OR b ) n — (wherein R b is each occurrence are the same or different, are alkylene groups, and n is an integer of 2 or more.).
本明細書中、特に限定の無い限り、
アルキレン基は、
前記アルキル基から水素原子を1個除去して形成される2価の基
であり得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Alkylene groups are
It may be a divalent group formed by removing one hydrogen atom from the alkyl group.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「エーテル基」の例は、
また、ハイドロカルビルエーテル基を包含する。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "ether groups" are
It also includes hydrocarbyl ether groups.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「ハイドロカルビルエーテル基」は、
1個以上のエーテル結合を有する炭化水素基
を意味し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
A "hydrocarbyl ether group" is
It can refer to a hydrocarbon radical having one or more ether linkages.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「1個以上のエーテル結合を有するハイドロカルビル基」は、
1個以上のエーテル結合が挿入されているハイドロカルビル基であることができる。
In this specification, unless otherwise specified,
"Hydrocarbyl group having one or more ether bonds"
It can be a hydrocarbyl group into which one or more ether linkages are inserted.
本明細書中、特に限定の無い限り、
その例は、ベンジルオキシ基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples may include benzyloxy groups.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「1個以上のエーテル結合を有する炭化水素基」の例は、
1個以上のエーテル結合を有するアルキル基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "a hydrocarbon group having one or more ether bonds" are
Alkyl groups having one or more ether linkages may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「1個以上のエーテル結合を有するアルキル基」は、
1個以上のエーテル結合が挿入されているアルキル基
であり得る。
本明細書中、このような基をアルキルエーテル基と称する場合がある。
In this specification, unless otherwise specified,
"Alkyl group having one or more ether bonds"
It can be an alkyl group into which one or more ether linkages are inserted.
In this specification, such groups may be referred to as alkyl ether groups.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アシル基」の例は、
アルカノイル基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "acyl groups" are
Alkanoyl groups may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「アルカノイル基」の例は、
RCO-(当該式中、Rはアルキル基である。)で表される基
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of "alkanoyl group" are
A group represented by RCO- (wherein R is an alkyl group) may be included.
本明細書中、特に限定の無い限り、
「5員ヘテロアリール基」の例は、
環構成原子として、酸素、硫黄、及び窒素からなる群より選択される1個以上(例:1個、2個、又は3個)のヘテロ原子を有する5員ヘテロアリール基
[例:
ピロリル(例:1-ピロリル、2-ピロリル、3-ピロリル)、
フリル(例:2-フリル、3-フリル)、
チエニル(例:2-チエニル、3-チエニル)、
ピラゾリル(例:1-ピラゾリル、3-ピラゾリル、4-ピラゾリル)、
イミダゾリル(例:1-イミダゾリル、2-イミダゾリル、4-イミダゾリル)、
イソキサゾリル(例:3-イソキサゾリル、4-イソキサゾリル、5-イソキサゾリル)、
オキサゾリル(例:2-オキサゾリル、4-オキサゾリル、5-オキサゾリル)、
イソチアゾリル(例:3-イソチアゾリル、4-イソチアゾリル、5-イソチアゾリル)、
チアゾリル(例:2-チアゾリル、4-チアゾリル、5-チアゾリル)、
トリアゾリル(例:1,2,3-トリアゾール-4-イル、1,2,4-トリアゾール-3-イル)、
オキサジアゾリル(例:1,2,4-オキサジアゾール-3-イル、1,2,4-オキサジアゾール-5-イル)、
チアジアゾリル(例:1,2,4-チアジアゾール-3-イル、1,2,4-チアジアゾール-5-イル)]
を包含し得る。
In this specification, unless otherwise specified,
Examples of the "5-membered heteroaryl group" are
A 5-membered heteroaryl group having one or more (eg, 1, 2, or 3) heteroatoms selected from the group consisting of oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms [eg,
pyrrolyl (e.g. 1-pyrrolyl, 2-pyrrolyl, 3-pyrrolyl),
Furyl (e.g. 2-furyl, 3-furyl),
thienyl (e.g. 2-thienyl, 3-thienyl),
pyrazolyl (e.g. 1-pyrazolyl, 3-pyrazolyl, 4-pyrazolyl),
imidazolyl (e.g. 1-imidazolyl, 2-imidazolyl, 4-imidazolyl),
isoxazolyl (e.g. 3-isoxazolyl, 4-isoxazolyl, 5-isoxazolyl),
oxazolyl (e.g. 2-oxazolyl, 4-oxazolyl, 5-oxazolyl),
isothiazolyl (e.g. 3-isothiazolyl, 4-isothiazolyl, 5-isothiazolyl),
thiazolyl (e.g. 2-thiazolyl, 4-thiazolyl, 5-thiazolyl),
triazolyl (e.g. 1,2,3-triazol-4-yl, 1,2,4-triazol-3-yl),
oxadiazolyl (e.g. 1,2,4-oxadiazol-3-yl, 1,2,4-oxadiazol-5-yl),
Thiadiazolyl (e.g. 1,2,4-thiadiazol-3-yl, 1,2,4-thiadiazol-5-yl)]
can include
本明細書中、脂肪族基の例は、
(1)脂肪族炭化水素基、及び
(2)1個以上のヘテロ原子が挿入された脂肪族炭化水素基
を包含し得る。
Examples of aliphatic groups herein are:
(1) aliphatic hydrocarbon groups; and (2) aliphatic hydrocarbon groups with one or more heteroatoms inserted therein.
フラーレン誘導体
本発明のフラーレン誘導体は、
式(1):
R11は、1個以上の置換基を有していてもよいフェニル基であり、
R12は、各オルト位に、同一又は異なって、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよい、フェニル基であり、
R13は、
(1)水素、又は
(2)1個以上の置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の脂肪族基
であり、及び
環Aは、C60フラーレン環を表す。]
で表されるフラーレン誘導体
である。
Fullerene Derivative The fullerene derivative of the present invention is
Formula (1):
R 11 is a phenyl group optionally having one or more substituents,
R 12 is a phenyl group having the same or different C3-C12 alkyl group or C3-12 alkoxy group at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents; can be,
R13 is
(1) hydrogen, or (2) a linear or branched aliphatic group optionally having one or more substituents, and ring A represents a C60 fullerene ring. ]
is a fullerene derivative represented by
なお、本明細書中、C60フラーレン環を、当該技術分野において、しばしば行われるように、次のような構造式:
R11は、好ましくは
ハロ;
ニトロ;
シアノ;
オキソ;
チオキソ;
スルホ;
スルファモイル;
スルフィナモイル;
スルフェナモイル;及び
有機基
からなる群より選択される1個以上の置換基を有していてもよいフェニルである。
当該置換基の数は、1個、2個、3個、4個、又は5個であることができる。
当該1個以上の置換基の位置は、独立して、オルト位、メタ位、又はパラ位であることができる。
R 11 is preferably halo;
nitro;
Cyano;
Oxo;
Thioxo;
Sulfo;
sulfamoyl;
sulfinamoyl;
sulfenamoyl; and phenyl optionally having one or more substituents selected from the group consisting of organic groups.
The number of such substituents can be 1, 2, 3, 4, or 5.
The position of the one or more substituents can independently be ortho, meta, or para.
R11は、より好ましくはフェニル基である。 R 11 is more preferably a phenyl group.
R12は、好ましくは、各オルト位に、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよいフェニル基である。 R 12 is preferably a phenyl group having a C3-C12 alkyl group or a C3-12 alkoxy group at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents.
R12は、より好ましくは、各オルト位に、C6-C12アルキル基、又はC8-C12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよいフェニル基である。 R 12 is more preferably a phenyl group having a C6-C12 alkyl group or a C8-C12 alkoxy group at each ortho position and further optionally having 1 to 3 substituents.
R12は、好ましくは、オルト位以外には無置換を有さない。
すなわち、R12は、好ましくは、各オルト位に、C3-C12アルキル基、又はC3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有するフェニル基である。
R 12 preferably has no unsubstitutions other than at the ortho position.
That is, R 12 is preferably a phenyl group having a C3-C12 alkyl group or a C3-12 alkoxy group at each ortho position and further having 1 to 3 substituents.
R12は、好ましくは、各オルト位に、互いに同一の置換基を有するフェニル基である R 12 is preferably a phenyl group having mutually identical substituents at each ortho position
本発明のフラーレン誘導体は、好ましくは450~550nmの全波長領域にわたって2000以上の光吸収係数を有する。
本発明のフラーレン誘導体は、より好ましくは450~550nmの全波長領域にわたって2200以上の光吸収係数を有する。
The fullerene derivative of the present invention preferably has a light absorption coefficient of 2000 or more over the entire wavelength range of 450-550 nm.
The fullerene derivative of the present invention more preferably has a light absorption coefficient of 2200 or more over the entire wavelength range of 450-550 nm.
R13は、
(1)水素又は、又は
(2)1個以上の置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の脂肪族基
である。
当該置換基の好適な例は、ハロゲン原子、及びヒドロキシ基、エーテル基を包含する。
当該置換基の好適な数及び種類は、
例えば、
1~8個(好ましくは2~4個)のハロゲン原子、
1~4個(好ましくは0~1個)ヒドロキシ基、若しくは
1~4個(好ましくは1~2個)のエーテル基、又は
これらの組合せ
であることができる。
フラーレン誘導体の製造方法
本発明のフラーレン誘導体は、公知のフラーレン誘導体の製造方法、又はこれに準じた方法によって製造することができる。
本発明のフラーレン誘導体は、具体的には、例えば、後記のスキームの方法に従って、合成できる。
スキーム中の記号は前記と同意義を表し、及び、当業者に明らかなように、式(a)、及び式(b)における各記号は、式(1)における各記号に対応する。
R13 is
(1) hydrogen or (2) a linear or branched aliphatic group optionally having one or more substituents.
Preferred examples of such substituents include halogen atoms, hydroxy groups and ether groups.
A suitable number and type of the substituents are
for example,
1 to 8 (preferably 2 to 4) halogen atoms,
There can be 1-4 (preferably 0-1) hydroxy groups, or 1-4 (preferably 1-2) ether groups, or combinations thereof.
Method for producing fullerene derivative
The fullerene derivative of the present invention can be produced by a known fullerene derivative production method or a method based thereon.
Specifically, the fullerene derivative of the present invention can be synthesized, for example, according to the scheme shown below.
Symbols in the schemes have the same meanings as above, and as is obvious to those skilled in the art, each symbol in formulas (a) and (b) corresponds to each symbol in formula (1).
<工程A>
工程Aでは、グリシン誘導体[化合物(b)]をアルデヒド化合物[化合物(a)]及びC60フラーレン[化合物(c)]と反応させて、式(1)で表されるフラーレン誘導体(化合物(1))を得る。
<Process A>
In step A, a glycine derivative [compound (b)] is reacted with an aldehyde compound [compound (a)] and C60 fullerene [compound (c)] to obtain a fullerene derivative represented by formula (1) (compound (1) ).
アルデヒド化合物[化合物(a)]、グリシン誘導体[化合物(b)]及びフラーレン[化合物(c)]の量比は任意だが、収率を高くする観点から、通常、フラーレン[化合物(c)]1モルに対して、アルデヒド化合物[化合物(a)]及びグリシン誘導体[化合物(b)]をそれぞれ0.1~10モル、好ましくは0.5~2モルの量で用いる。 The amount ratio of the aldehyde compound [compound (a)], glycine derivative [compound (b)] and fullerene [compound (c)] is arbitrary, but from the viewpoint of increasing the yield, usually fullerene [compound (c)] 1 The aldehyde compound [compound (a)] and the glycine derivative [compound (b)] are each used in an amount of 0.1 to 10 mol, preferably 0.5 to 2 mol, per mol.
当該反応は、無溶媒又は溶媒中で行われる。
当該溶媒としては、例えば、二硫化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が例示される。なかでも、クロロホルム、トルエン、キシレン、及びクロロベンゼン等が好ましい。これらの溶媒は、適当な割合で混合して用いてもよい。
The reaction is carried out without solvent or in a solvent.
Examples of the solvent include carbon disulfide, chloroform, dichloroethane, toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene and the like. Among them, chloroform, toluene, xylene, chlorobenzene and the like are preferable. These solvents may be mixed in an appropriate ratio and used.
反応温度は、通常、室温~約150℃の範囲内であり、好ましくは約80~約120℃の範囲内である。ここで、室温は、好ましくは15~30℃の範囲内であることができる。 The reaction temperature is usually in the range of room temperature to about 150°C, preferably in the range of about 80 to about 120°C. The room temperature here can preferably be in the range from 15 to 30.degree.
反応時間は、通常約1時間~約4日間の範囲内であり、好ましくは約10~約48時間の範囲内である。 The reaction time is generally within the range of about 1 hour to about 4 days, preferably within the range of about 10 to about 48 hours.
得られた化合物(1)を、必要に応じて慣用の精製方法で精製できる。
例えば、得られた化合物(1)を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒としては、例えば、ヘキサン-クロロホルム、ヘキサン-トルエン、又はヘキサン-二硫化炭素が好ましい。)で精製し、その後、更にHPLC(分取GPC)(展開溶媒としては、例えば、クロロホルム、又はトルエンが好ましい。)で精製できる。
The obtained compound (1) can be purified by a conventional purification method, if necessary.
For example, the obtained compound (1) is purified by silica gel column chromatography (preferable developing solvent is, for example, hexane-chloroform, hexane-toluene, or hexane-carbon disulfide), and then further purified by HPLC ( Preparative GPC) (preferable developing solvent is, for example, chloroform or toluene).
当該工程Aで用いられる、アルデヒド化合物[化合物(a)]、グリシン誘導体[化合物(b)]及びフラーレン[化合物(c)]は、それぞれ公知の化合物であり、公知の方法、又はこれに準じた方法によって合成するか、商業的に入手可能である。 The aldehyde compound [compound (a)], glycine derivative [compound (b)] and fullerene [compound (c)] used in the step A are each known compounds, and are prepared by known methods or according to the same. method or commercially available.
<原料アルデヒド化合物[化合物(a)]の合成方法>
アルデヒド化合物[化合物(a)]は、具体的には、例えば、後記の方法(a1)、(a2)、又は(a3)で合成することができる。
これらの方法を示す反応式において、R12は前記式(1)におけるR12と同義であり、目的とするフラーレン誘導体のR12に対応する。
<Method for Synthesizing Raw Aldehyde Compound [Compound (a)]>
Specifically, the aldehyde compound [compound (a)] can be synthesized, for example, by methods (a1), (a2), or (a3) described below.
In the reaction formulas showing these methods, R 12 has the same definition as R 12 in the above formula (1) and corresponds to R 12 of the target fullerene derivative.
方法(a1):R 12 -CH 2 OHで表されるアルコールの酸化
この方法における酸化には、公知の方法、例えば、(i)酸化剤としてクロム酸、酸化マンガン等を用いる方法、(ii)ジメチルスルホキシドを酸化剤として用いるスワーン(swern)酸化、又は(iii)触媒共存下に過酸化水素、酸素、空気等を用いて酸化する方法などを適用できる。
Method (a1): Oxidation of Alcohol Represented by R 12 —CH 2 OH Oxidation in this method includes known methods such as (i) a method using chromic acid, manganese oxide, etc. as an oxidizing agent, and (ii) Swern oxidation using dimethylsulfoxide as an oxidizing agent, or (iii) a method of oxidation using hydrogen peroxide, oxygen, air, etc. in the presence of a catalyst, or the like can be applied.
方法(a2):R 12 -COOHで表されるカルボン酸、その酸ハライド、そのエステル、又はその酸アミドなどの還元
この方法における還元には、公知の方法、例えば、(i)還元剤として金属水素化物を用いる方法、(ii)触媒存在下に水素還元する方法、又は(iii)ヒドラジンを還元剤とする方法などを適用できる。
Method (a2): Reduction of a carboxylic acid represented by R 12 —COOH, its acid halide, its ester, or its acid amide. A method using a hydride, (ii) a method of hydrogen reduction in the presence of a catalyst, or (iii) a method using hydrazine as a reducing agent can be applied.
方法(a3):R 12 -X(Xは、ハロゲンを表す。)で表されるハロゲン化物のカルボニル化
この方法におけるカルボニル化には、例えば、n-BuLiを用いて前記ハロゲン化物からアニオンを形成させ、これにカルボニル基を導入化する方法を適用できる。ここでのカルボニル基導入試薬としては、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF);又はピペリジン、モルホリン、ピペラジン若しくはピロリジンのN-ホルミル誘導体等のアミド化合物が用いられる。
Method (a3): Carbonylation of a halide represented by R 12 -X (X represents a halogen). A method of introducing a carbonyl group into this can be applied. As the carbonyl group-introducing reagent here, N,N-dimethylformamide (DMF); or an amide compound such as an N-formyl derivative of piperidine, morpholine, piperazine or pyrrolidine is used.
特に、オルト位にアルコキシ基を有するベンズアルデヒド誘導体は、公知の方法(F. Diederich ら,Chem. Eur. J., 2009年, 15巻, 125頁)に従って、容易に合成できる。 In particular, a benzaldehyde derivative having an ortho-positioned alkoxy group can be easily synthesized according to a known method (F. Diederich et al., Chem. Eur. J., 2009, vol. 15, p. 125).
<原料グリシン誘導体[化合物(b)]の合成方法>
グリシン誘導体[化合物(b)]は、具体的には、例えば、後記の方法(b1)、方法(b2)、又は方法(b3)によって合成することができる。
これらの方法を示す反応式において、R11及びR13はそれぞれ前記式(1)におけるR11及びR13はと同義であり、目的とするフラーレン誘導体のR11及びR13はに対応する。
<Method for Synthesizing Raw Glycine Derivative [Compound (b)]>
Specifically, the glycine derivative [compound (b)] can be synthesized, for example, by method (b1), method (b2), or method (b3) described below.
In the reaction formulas showing these methods, R 11 and R 13 have the same meanings as R 11 and R 13 in formula (1) above, and R 11 and R 13 of the desired fullerene derivative correspond to .
方法(b1):アニリン誘導体とハロゲン化酢酸との反応
方法(b2):アニリン誘導体とハロゲン化酢酸エステルとの反応、及び当該反応で得られたグリシン誘導体エステルの加水分解
グリシン誘導体エステルの加水分解は、通常、水溶性アルカリの存在下に、室温で行うことができる。
Method (b2): Reaction of an aniline derivative with a halogenated acetic ester, and hydrolysis of the glycine derivative ester obtained by the reaction
Hydrolysis of the glycine derivative ester can usually be carried out at room temperature in the presence of a water-soluble alkali.
方法(b3):芳香族ハロゲン化物とグリシンとの反応
反応温度は、室温~100℃程度である。
Method (b3): Reaction of Aromatic Halide with Glycine
The reaction temperature is room temperature to about 100°C.
本発明のフラーレン誘導体は、このように、C60フラーレン、グリシン誘導体、及びアルデヒド化合物を原料として簡単な方法で合成できるので、低コストで製造可能である。 Since the fullerene derivative of the present invention can be synthesized by a simple method using C60 fullerene, a glycine derivative, and an aldehyde compound as raw materials, it can be produced at low cost.
本発明のフラーレン誘導体の用途
本発明のフラーレン誘導体は、n型半導体材料、特に有機薄膜太陽電池等の光電変換素子用のn型半導体材料として好適に使用できる。
本発明のフラーレン誘導体は、また、電子輸送材料として、トランジスタ、及びペロブスカイト太陽電池などにも用いることができる。
これらの使用は、技術常識に基づいて実施できる。
Uses of the Fullerene Derivative of the Present Invention The fullerene derivative of the present invention can be suitably used as an n-type semiconductor material, particularly as an n-type semiconductor material for photoelectric conversion elements such as organic thin-film solar cells.
The fullerene derivative of the present invention can also be used as an electron transport material in transistors, perovskite solar cells, and the like.
These uses can be implemented based on common technical knowledge.
本発明のフラーレン誘導体をn型半導体材料として使用する場合、通常、有機p型半導体材料(有機p型半導体化合物)と組み合わせて用いられる。 When using the fullerene derivative of the present invention as an n-type semiconductor material, it is usually used in combination with an organic p-type semiconductor material (organic p-type semiconductor compound).
当該有機p型半導体材料としては、例えば、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(P3HT)、ポリ-p-フェニレンビニレン、ポリ-アルコキシ-p-フェニレンビニレン、ポリ-9,9-ジアルキルフルオレン、ポリ-p-フェニレンビニレンなどが例示される。 Examples of the organic p-type semiconductor material include poly-3-hexylthiophene (P3HT), poly-p-phenylenevinylene, poly-alkoxy-p-phenylenevinylene, poly-9,9-dialkylfluorene, poly-p- Examples include phenylene vinylene.
これらは太陽電池としての検討例が多く、かつ入手が容易であるので、容易に安定した性能のデバイスを得ることができる。 Since these solar cells have been studied in many cases and are readily available, devices with stable performance can be easily obtained.
また、より高い変換効率を得るためには、バンドギャップを狭くすることで(ローバンドギャップ)長波長光の吸収を可能にした、ドナーアクセプター型π共役高分子が有効である。 In order to obtain a higher conversion efficiency, a donor-acceptor type π-conjugated polymer, which enables absorption of long-wavelength light by narrowing the bandgap (low bandgap), is effective.
これらドナーアクセプター型π共役高分子は、ドナーユニットとアクセプターユニットとを有し、これらが交互に配置された構造を有する。 These donor-acceptor type π-conjugated polymers have a structure in which donor units and acceptor units are alternately arranged.
ここで用いられるドナーユニットとしては、ベンゾジチオフェン、ジチエノシロール、N-アルキルカルバゾールが、またアクセプターユニットとしては、ベンゾチアジアゾール、チエノチオフェン、チオフェンピロールジオンなどが例示される。
具体的には、これらのユニットを組み合わせた、ポリ(チエノ[3,4-b]チオフェン-co-ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]チオフェン)(PTBxシリーズ)、ポリ(ジチエノ[1,2-b:4,5-b’][3,2-b:2’,3’-d]シロール-alt-(2,1,3-ベンゾチアジアゾール)類などの高分子化合物が例示される。
Examples of donor units used here include benzodithiophene, dithienosilol, and N-alkylcarbazole, and examples of acceptor units include benzothiadiazole, thienothiophene, thiophenepyrroledione, and the like.
Specifically, poly(thieno[3,4-b]thiophene-co-benzo[1,2-b:4,5-b′]thiophene) (PTBx series), poly( Polymer compounds such as dithieno[1,2-b:4,5-b′][3,2-b:2′,3′-d]silole-alt-(2,1,3-benzothiadiazole) are exemplified.
これらのうちでも、好ましいものとしては、
(1)ポリ({4,8-ビス[(2-エチルヘキシル)オキシ]ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン-2,6-ジイル}{3-フルオロ-2-[(2-エチルヘキシル)カルボニル]チエノ[3,4-b]チオフェンジイル})(PTB7、構造式を以下に示す)、
(2)ポリ[(4,8-ジ(2-エチルヘキシルオキシ)ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン)-2,6-ジイル-alt-((5-オクチルチエノ[3,4-c]ピロール-4,6-ジオン)-1,3-ジイル)(PBDTTPD、構造式を以下に示す)、
(3)ポリ[(4,4’-ビス(2-エチルヘキシル)ジチエノ[3,2-b:2’,3’-d]シロール)-2,6-ジイル-alt-(2,1,3-ベンゾチアジアゾール)-4,7-ジイル](PSBTBT、構造式を以下に示す)、
(4)ポリ[N-9’’-ヘプタデカニル-2,7-カルバゾール-アルト-5,5-(4’,7’-ジ-2-チエニル-2’,1’,3’-ベンゾチアジアゾール)](PCDTBT、構造式を以下に示す)、及び
(5)ポリ[1-(6-{4,8-ビス[(2-エチルヘキシル)オキシ]-6-メチルベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ジチオフェン-2-イル}{3-フルオロ-4-メチルチエノ[3,4-b]チオフェン-2-イル}-1-オクタノン)(PBDTTT-CF、構造式を以下に示す)
などが例示される。
Among these, the preferred ones are
(1) Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[ (2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7, structural formula shown below),
(2) poly[(4,8-di(2-ethylhexyloxy)benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene)-2,6-diyl-alt-((5-octylthieno[3 ,4-c]pyrrole-4,6-dione)-1,3-diyl) (PBDTTPD, structural formula shown below),
(3) poly[(4,4′-bis(2-ethylhexyl)dithieno[3,2-b:2′,3′-d]silole)-2,6-diyl-alt-(2,1,3 -benzothiadiazole)-4,7-diyl] (PSBTBT, structural formula shown below),
(4) Poly[N-9″-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4′,7′-di-2-thienyl-2′,1′,3′-benzothiadiazole) ] (PCDTBT, structural formula shown below), and (5) poly[1-(6-{4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]-6-methylbenzo[1,2-b:4, 5-b′]dithiophen-2-yl}{3-fluoro-4-methylthieno[3,4-b]thiophen-2-yl}-1-octanone) (PBDTTT-CF, structural formula shown below)
etc. are exemplified.
なかでも、より好ましい例としては、アクセプターユニットとしてチエノ[3,4-b]チオフェンの3位にフッ素原子を有するPTB系化合物が挙げられ、特に好ましい例としては、PBDTTT-CF及びPTB7が例示される。 Among them, more preferred examples include PTB compounds having a fluorine atom at the 3-position of thieno[3,4-b]thiophene as the acceptor unit, and particularly preferred examples include PBDTTT-CF and PTB7. be done.
本発明のフラーレン誘導体を、有機p型半導体材料との組み合わせにおいて、n型半導体材料として用いて調製された有機発電層は、高い変換効率を発現できる。
本発明のフラーレン誘導体は、各種の有機溶媒に対して良好な溶解性を示すので、これをn型半導体材料として使用した場合、塗布法による有機発電層の調製が可能であり、大面積の有機発電層の調製も容易である。
An organic power generation layer prepared by using the fullerene derivative of the present invention in combination with an organic p-type semiconductor material as an n-type semiconductor material can exhibit high conversion efficiency.
Since the fullerene derivative of the present invention exhibits good solubility in various organic solvents, when it is used as an n-type semiconductor material, it is possible to prepare an organic power generation layer by a coating method. Preparation of the power generation layer is also easy.
また、本発明のフラーレン誘導体は、有機p型半導体材料との相溶性が良好であって、且つ適度な自己凝集性を有する化合物である。このため、当該フラーレン誘導体をn型半導体材料(有機n型半導体材料)としてバルクジャンクション構造の有機発電層を容易に形成する。この有機発電層を用いることによって、高い変換効率を有する有機薄膜太陽電池、或いは光センサーを得ることができる。 In addition, the fullerene derivative of the present invention is a compound having good compatibility with organic p-type semiconductor materials and moderate self-aggregating properties. Therefore, an organic power generation layer having a bulk junction structure is easily formed using the fullerene derivative as an n-type semiconductor material (organic n-type semiconductor material). By using this organic power generation layer, an organic thin-film solar cell or a photosensor with high conversion efficiency can be obtained.
よって、本発明のフラーレン誘導体をn型半導体材料として用いることによって、低コストで優れた性能を有する有機薄膜太陽電池を作製することが可能となる。 Therefore, by using the fullerene derivative of the present invention as an n-type semiconductor material, it becomes possible to produce an organic thin-film solar cell having excellent performance at low cost.
また、本発明のn型半導体材料を含有する(又は、からなる)有機発電層の別の応用として、デジタルカメラ用イメージセンサーがある。 Another application of the organic power-generating layer containing (or consisting of) the n-type semiconductor material of the present invention is an image sensor for a digital camera.
デジタルカメラの高機能化(高精細化)の要求に対して、既存のシリコン半導体からなるイメージセンサーには、感度低下の課題が指摘されている。これに対して、光感度の高い有機材料からなるイメージセンサーにより、高感度と高精細化が可能になると期待されている。 In response to the demand for higher functionality (higher definition) of digital cameras, it has been pointed out that existing image sensors made of silicon semiconductors have a problem of reduced sensitivity. In contrast, image sensors made of organic materials with high photosensitivity are expected to enable high sensitivity and high definition.
このようなセンサーの受光部を構築する材料には、光を感度良く吸収し、ここから電気信号を高効率で発生させることが求められる。 The materials that make up the light-receiving part of such sensors are required to absorb light with high sensitivity and generate electrical signals from it with high efficiency.
このような要求に対して、本発明のn型半導体材料を含有する(又は、からなる)有機発電層は、可視光を効率良く電気エネルギーに変換できるので、前記イメージセンサー受光部材料としても、高い機能を発現できる。 In response to such demands, the organic power generation layer containing (or consisting of) the n-type semiconductor material of the present invention can efficiently convert visible light into electrical energy. High function can be expressed.
n型半導体材料
本発明のn型半導体材料は、本発明のフラーレン誘導体を含有する。
本発明のn型半導体材料は、好適に本発明のフラーレン誘導体からなることができる。
N-Type Semiconductor Material The n-type semiconductor material of the present invention contains the fullerene derivative of the present invention.
The n-type semiconductor material of the present invention can preferably consist of the fullerene derivative of the present invention.
本発明のn型半導体材料及びその用途は、本明細書の記載、及び技術常識から理解可能である。
本発明のn型半導体材料は、好適に光電変換用であることができる。
The n-type semiconductor material of the present invention and its use can be understood from the description of this specification and common general technical knowledge.
The n-type semiconductor material of the present invention can be suitably used for photoelectric conversion.
光電変換層
本発明はまた、光電変換層も提供する。
本発明の光電変換層は、n型半導体材料(n型半導体化合物)として、本発明のフラーレン誘導体を含有する。
本発明の光電変換層は、好適に有機発電層であることができる。
Photovoltaic Conversion Layer The present invention also provides a photovoltaic conversion layer.
The photoelectric conversion layer of the present invention contains the fullerene derivative of the present invention as an n-type semiconductor material (n-type semiconductor compound).
The photoelectric conversion layer of the present invention can preferably be an organic power generation layer.
また、本発明の光電変換層は、通常、本発明のフラーレン誘導体、すなわち本発明のn型半導体材料との組み合わせにおいて、前記有機p型半導体材料(有機p型半導体化合物)を含有する。 Moreover, the photoelectric conversion layer of the present invention usually contains the organic p-type semiconductor material (organic p-type semiconductor compound) in combination with the fullerene derivative of the present invention, that is, the n-type semiconductor material of the present invention.
また、本発明の光電変換層は、通常、本発明のn型半導体材料及び前記有機p型半導体からなる。 Moreover, the photoelectric conversion layer of the present invention usually comprises the n-type semiconductor material of the present invention and the organic p-type semiconductor.
本発明の光電変換層においては、好ましくは、本発明のn型半導体材料と前記有機p型半導体材料とがバルクヘテロジャンクション構造を形成している。 Preferably, in the photoelectric conversion layer of the present invention, the n-type semiconductor material of the present invention and the organic p-type semiconductor material form a bulk heterojunction structure.
本発明の光電変換層は、例えば、本発明のn型半導体材料及び前記有機p型半導体材料を有機溶媒に溶解させ、得られた溶液から、スピンコート法、キャスト法、ディッピング法、インクジェット法、ドクターブレード法、及びスクリーン印刷法等の公知の薄膜形成方法を採用して、基板上に薄膜を形成することにより、調製できる。 The photoelectric conversion layer of the present invention can be produced, for example, by dissolving the n-type semiconductor material and the organic p-type semiconductor material of the present invention in an organic solvent, and applying the resulting solution by spin coating, casting, dipping, ink jet, It can be prepared by forming a thin film on a substrate using a known thin film forming method such as a doctor blade method and a screen printing method.
当該光電変換層の薄膜形成において、本発明のフラーレン誘導体は、有機p型半導体材料(好ましくは、P3HT、又はPTB7)との相溶性が良好であって、且つ適度な自己凝集性を有するので、n型半導体材料としての本発明のフラーレン誘導体及び有機p型半導体材料を含有し、かつバルクヘテロジャンクション構造を有する光電変換層を容易に得ることができる。 In the thin film formation of the photoelectric conversion layer, the fullerene derivative of the present invention has good compatibility with an organic p-type semiconductor material (preferably P3HT or PTB7) and has an appropriate self-aggregating property. A photoelectric conversion layer containing the fullerene derivative of the present invention as an n-type semiconductor material and an organic p-type semiconductor material and having a bulk heterojunction structure can be easily obtained.
光電変換素子
本発明は、また光電変換素子を提供する。
本発明の光電変換素子は、本発明の光電変換層を含有する。
Photoelectric Conversion Device The present invention also provides a photoelectric conversion device.
The photoelectric conversion element of the invention contains the photoelectric conversion layer of the invention.
当該光電変換素子は、前記フラーレン誘導体についての説明を含む本明細書の説明、及び技術常識から理解可能である The photoelectric conversion device can be understood from the description of the present specification including the description of the fullerene derivative and common general technical knowledge.
有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池は、前記で説明した本発明の光電変換層(又は、有機発電層)を含有する。
これから理解される通り、本発明の有機薄膜太陽電池は、本発明の光電変換素子を含有してもよい。
これに基づき、本発明の有機薄膜太陽電池は、高い変換効率を有することができる。
Organic Thin Film Solar Cell The organic thin film solar cell of the present invention contains the photoelectric conversion layer (or organic power generation layer) of the present invention described above.
As understood from this, the organic thin film solar cell of the present invention may contain the photoelectric conversion element of the present invention.
Based on this, the organic thin film solar cell of the present invention can have high conversion efficiency.
当該有機薄膜太陽電池の構造は、特に限定されず、公知の有機薄膜太陽電池と同様の構造であることができ、及び本発明の有機薄膜太陽電池は、公知の有機薄膜太陽電池の製造方法に従って製造できる。 The structure of the organic thin-film solar cell is not particularly limited, and may have the same structure as a known organic thin-film solar cell. can be manufactured.
当該有機薄膜太陽電池の一例としては、例えば、基板上に、透明電極(陰極)、陰極側電荷輸送層、有機発電層、陽極側電荷輸送層及び対極(陽極)が順次積層された構造の太陽電池を例示できる。当該有機発電層は、好ましくは、有機p型半導体材料、及びn型半導体材料としての本発明のフラーレン誘導体を含有し、バルクヘテロジャンクション構造を有する半導体薄膜層[すなわち、光電変換層(有機発電層)]である。 As an example of the organic thin-film solar cell, for example, a solar cell having a structure in which a transparent electrode (cathode), a cathode-side charge transport layer, an organic power generation layer, an anode-side charge transport layer and a counter electrode (anode) are sequentially laminated on a substrate. A battery can be exemplified. The organic power generation layer preferably contains the fullerene derivative of the present invention as an organic p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material, and is a semiconductor thin film layer having a bulk heterojunction structure [that is, a photoelectric conversion layer (organic power generation layer) ].
このような構造の太陽電池において、有機発電層以外の各層の材料としては、公知の材料を適宜使用できる。具体的には、電極の材料としては、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、及び酸化インジウム(ITO)等が例示される。電荷輸送層の材料としては、例えば、PFN(ポリ[9,9-ビス(3’-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル-2,7-フルオレン)-alt-2,7-(9,9-ジオクチルフルオレン)])及びMoO3(酸化モリブデン)等が例示される。 In the solar cell having such a structure, known materials can be appropriately used as materials for each layer other than the organic power generation layer. Specifically, examples of electrode materials include aluminum, gold, silver, copper, and indium oxide (ITO). Materials for the charge transport layer include, for example, PFN (poly[9,9-bis(3′-(N,N-dimethylamino)propyl-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9 -dioctylfluorene)]) and MoO 3 (molybdenum oxide).
光センサー
本発明の光センサーは、前記で説明した本発明の光電変換層(又は、有機発電層)を含有する。
これから理解される通り、本発明の光センサーは、本発明の光電変換素子を含有してもよい。
本発明の光センサーは、当該光電変換層に電気的に連結した電極を有することができる。
Photosensor The photosensor of the present invention contains the photoelectric conversion layer (or organic power generation layer) of the present invention described above.
As understood from this, the optical sensor of the present invention may contain the photoelectric conversion element of the present invention.
The photosensor of the present invention can have an electrode electrically connected to the photoelectric conversion layer.
前記のように、本発明で得られる光電変換層は、デジタルカメラの高機能製品における、イメージセンサー用受光部として有効に機能する。従来のシリコンフォトダイオードを用いた光センサーに比較して、明るいところで白トビが起こらず、また暗いところでもはっきりした映像を得ることができる。このため、従来のカメラより高品位の映像を得ることができる。 As described above, the photoelectric conversion layer obtained by the present invention effectively functions as a light-receiving part for image sensors in high-performance products of digital cameras. Compared to photosensors using conventional silicon photodiodes, overexposure does not occur in bright areas, and clear images can be obtained even in dark areas. Therefore, it is possible to obtain a higher quality image than the conventional camera.
本発明の光センサーは、シリコン基板、電極、及び光電変換層からなる光受光部、カラーフィルター、並びにマイクロレンズから構築され得る。
当該受光部の厚さは数100nm程度であることができ、従来のシリコンフォトダイオードの数分の1の厚さで構成され得る。
The optical sensor of the present invention can be constructed from a silicon substrate, an electrode, a light-receiving section composed of a photoelectric conversion layer, a color filter, and a microlens.
The thickness of the light-receiving part can be about several hundred nm, which is a fraction of the thickness of a conventional silicon photodiode.
ペロブスカイト太陽電池
本発明は、またペロブスカイト太陽電池を提供する。
本発明のペロブスカイト太陽電池は、本発明のフラーレン誘導体を含有する。
本発明のペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイト層を含有でき、これとの組合せにおいて、本発明のフラーレン誘導体を電子輸送層用に使用できる。
Perovskite Solar Cells The present invention also provides perovskite solar cells.
The perovskite solar cell of the invention contains the fullerene derivative of the invention.
The perovskite solar cell of the invention can contain a perovskite layer, in combination with which the fullerene derivative of the invention can be used for the electron transport layer.
組成物
本発明の組成物は、本発明のフラーレン誘導体を含有する。
本発明の組成物は、その用途に応じて、本発明の目的を著しく損なわない限りにおいて、他の成分(例:溶媒、添加剤)を含有できる。
当該組成物は、前記フラーレン誘導体についての説明を含む本明細書の説明を参照して理解可能である。
Composition The composition of the present invention contains the fullerene derivative of the present invention.
The composition of the present invention can contain other components (eg, solvents, additives) depending on its use as long as the object of the present invention is not significantly impaired.
The composition can be understood with reference to the description herein, including the description of the fullerene derivative.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例中の記号及び略号の意味を以下に示す。
EH: 2-ethylhexyl
Me:methyl
n-Bu:n-Butyl
n-Pr:n-Propyl
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The meanings of the symbols and abbreviations in the examples are shown below.
EH: 2-ethylhexyl
Me: methyl
n-Bu: n-Butyl
n-Pr: n-Propyl
実施例中、吸光度は、以下の装置、及び条件を用いて測定した。
装置:Shimadzu UV-3600紫外可視分光光度計(島津製作所)
測定セル:セル長原子(石英);
測定溶媒:トルエン
In the examples, the absorbance was measured using the following equipment and conditions.
Equipment: Shimadzu UV-3600 UV-visible spectrophotometer (Shimadzu Corporation)
Measuring cell: cell length atom (quartz);
Measurement solvent: Toluene
1.1wt%トルエン溶液を調製し、前記紫外可視吸光光度計にて吸光度測定を実施した。
各合成例に、測定した、吸光波長500nm及び550nmの各吸光係数を示した。
A 1.1 wt % toluene solution was prepared, and the absorbance was measured using the UV-visible spectrophotometer.
The measured absorption coefficients at absorption wavelengths of 500 nm and 550 nm are shown for each synthesis example.
合成例1Synthesis example 1
N-フェニルグリシン(151mg, 1.0mmol), 2,6-ジ(n-プロポキシ)ベンツアルデヒド(447mg, 1.9mmol), フラーレン(720mg, 1.0mmol)のクロロベンゼン溶液(200mL)を、120℃で48時間加熱撹拌した。
反応生成液を減圧下に濃縮し、反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, ヘキサン-トルエン=10:1~4:1)
さらにHPLC(Buckyprep: トルエン)で精製し、目的物を220mg(21%)得た。
N-phenylglycine (151 mg, 1.0 mmol), 2,6-di(n-propoxy)benzaldehyde (447 mg, 1.9 mmol), fullerene (720 mg, 1.0 mmol) in chlorobenzene (200 mL) at 120°C for 48 hours. It was heated and stirred.
The reaction product solution was concentrated under reduced pressure, and the reactant was subjected to column chromatography (SiO2, hexane-toluene = 10:1 to 4:1).
Further purification by HPLC (Buckyprep: toluene) gave 220 mg (21%) of the desired product.
1H-NMR (CDCl3)δ: 0.89 (6H, t, J=7.2 Hz), 1.70 - 1.90 (4H, m), 3.85 - 3.95 (2H, m), 4.05 - 4.15 (2H, m), 5.40 (1H, d, J=9.6 Hz), 5.77 (1H, d, J=9.6 Hz), 6.48 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.57 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.81 (1H, t, J=8.7 Hz), 7.00 (2H, d, J=8.2 Hz), 7.14 (1H, t, J=8.2 Hz), 7.30 (2H, t, J = 8.2 Hz), 7.63 (1H, s).
MS (FAB) m/z 1031 (M-1). HRMS calcd for C80H25NO2 1031.1885; found 1031.1858.
1 H-NMR (CDCl 3 )δ: 0.89 (6H, t, J=7.2 Hz), 1.70 - 1.90 (4H, m), 3.85 - 3.95 (2H, m), 4.05 - 4.15 (2H, m), 5.40 (1H, d, J=9.6 Hz), 5.77 (1H, d, J=9.6 Hz), 6.48 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.57 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.81 (1H , t, J=8.7 Hz), 7.00 (2H, d, J=8.2 Hz), 7.14 (1H, t, J=8.2 Hz), 7.30 (2H, t, J=8.2 Hz), 7.63 (1H, s ).
MS (FAB) m/z 1031 (M-1). HRMS calcd for C80H25NO2 1031.1885 ; found 1031.1858 .
合成例2Synthesis example 2
N-フェニルグリシン(76mg, 0.5mmol), 2,6-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)ベンツアルデヒド(427mg, 1.0mmol), フラーレン(360mg, 0.5mmol)のクロロベンゼン溶液(200mL)を、120℃で48時間加熱撹拌した。
反応生成液を減圧下に濃縮し、反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, ヘキサン-トルエン=50:1~10:1)
さらにHPLC(Buckyprep: トルエン)で精製し、目的物を266mg(45%)得た。
A solution of N-phenylglycine (76 mg, 0.5 mmol), 2,6-bis(2-ethylhexyloxy)benzaldehyde (427 mg, 1.0 mmol), and fullerene (360 mg, 0.5 mmol) in chlorobenzene (200 mL) was heated at 120°C to 48°C. Heated and stirred for hours.
The reaction product solution was concentrated under reduced pressure, and the reactant was subjected to column chromatography (SiO2, hexane-toluene = 50:1 to 10:1).
Further purification by HPLC (Buckyprep: toluene) gave 266 mg (45%) of the desired product.
1H-NMR (CDCl3)δ: 0.78 - 1.01 (12H, m), 1.16 - 1.73 (17H, m), 2.00 - 2.12 (1H, m), 3.85 - 4.07 (4H, m), 5.37 (1H, d, J=9.6 Hz), 5.76 (1H, d, J=9.6 Hz), 6.52 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.59 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.81 (1H, t, J=8.7 Hz), 7.02 (2H, d, J=7.8 Hz), 7.16 (1H, t, J=7.8 Hz), 7.29 (2H, t, J = 7.8 Hz), 7.54 (1H, s).
MS (FAB) m/z 1172 (M+). HRMS calcd for C90H45NO2 1171.3450; found 1171.3426.
1 H-NMR (CDCl 3 )δ: 0.78 - 1.01 (12H, m), 1.16 - 1.73 (17H, m), 2.00 - 2.12 (1H, m), 3.85 - 4.07 (4H, m), 5.37 (1H, d, J=9.6 Hz), 5.76 (1H, d, J=9.6 Hz), 6.52 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.59 (1H, d, J=8.7 Hz), 6.81 (1H, t, J=8.7 Hz), 7.02 (2H, d, J=7.8 Hz), 7.16 (1H, t, J=7.8 Hz), 7.29 (2H, t, J=7.8 Hz), 7.54 (1H, s).
MS (FAB) m/z 1172 (M+). HRMS calcd for C90H45NO2 1171.3450 ; found 1171.3426 .
合成例3(比較例)Synthesis Example 3 (Comparative Example)
N-フェニルグリシン(151mg, 1.0mmol), 2-ブトキシベンツアルデヒド(2mL, 過剰量), フラーレン(720mg, 1.0mmol)のクロロベンゼン溶液(300mL)を、120℃で48時間加熱撹拌した。
反応生成液を減圧下に濃縮し、反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, ヘキサン-トルエン=20:1~5:1)で精製し、さらにHPLC(Buckyprep: トルエン)で精製し、目的物を407mg(41%)得た。
A chlorobenzene solution (300 mL) of N-phenylglycine (151 mg, 1.0 mmol), 2-butoxybenzaldehyde (2 mL, excess), and fullerene (720 mg, 1.0 mmol) was heated and stirred at 120° C. for 48 hours.
The reaction product was concentrated under reduced pressure, and the reaction product was purified by column chromatography (SiO2, hexane-toluene = 20:1 to 5:1), and further purified by HPLC (Buckyprep: toluene) to obtain 407 mg of the desired product. (41%) obtained.
1H-NMR (CDCl3)δ: 0.93 (3H, t, J=7.3 Hz), 1.40 - 1.53 (2H, m), 1.55 - 1.80 (2H, m), 3.74 - 3.85 (1H, m), 4.05 - 4.14 (1H, m), 5.07 (1H, d, J=10.1 Hz), 5.67 (1H, d, J=10.1 Hz), 6.73 (1H, s), 6.89 (2H, d, J=7.8 Hz), 7.15 - 7.40 (6H, m), 7.77 (1H, d, J=7.8 Hz).
MS (FAB) m/z 988 (M+). HRMS calcd for C78H21NO 987.1623; found 987.1611.
1 H-NMR (CDCl 3 )δ: 0.93 (3H, t, J=7.3 Hz), 1.40 - 1.53 (2H, m), 1.55 - 1.80 (2H, m), 3.74 - 3.85 (1H, m), 4.05 - 4.14 (1H, m), 5.07 (1H, d, J=10.1Hz), 5.67 (1H, d, J=10.1Hz), 6.73 (1H, s), 6.89 (2H, d, J=7.8Hz) , 7.15 - 7.40 (6H, m), 7.77 (1H, d, J=7.8 Hz).
MS (FAB) m/z 988 (M+). HRMS calcd for C78H21NO 987.1623 ; found 987.1611.
合成例4(比較例)Synthesis Example 4 (Comparative Example)
N-フェニルグリシン(151mg, 1.0mmol), 2-エトキシベンツアルデヒド(1mL, 過剰量), フラーレン(720mg, 1.0mmol)のクロロベンゼン溶液(200mL)を、120℃で48時間加熱撹拌した。
反応生成液を減圧下に濃縮し、反応物をカラムクロマトグラフィー(SiO2, ヘキサン-トルエン=10:1~3:1)で精製し、さらにHPLC(Buckyprep: トルエン)で精製し、目的物を326mg(34%)得た。
A chlorobenzene solution (200 mL) of N-phenylglycine (151 mg, 1.0 mmol), 2-ethoxybenzaldehyde (1 mL, excess), and fullerene (720 mg, 1.0 mmol) was heated and stirred at 120° C. for 48 hours.
The reaction product was concentrated under reduced pressure, and the reaction product was purified by column chromatography (SiO2, hexane-toluene = 10:1 to 3:1), and further purified by HPLC (Buckyprep: toluene) to obtain 326 mg of the desired product. (34%) obtained.
1H-NMR (CDCl3)δ: 1.29 (3H, t, J=6.9 Hz), 3.70 - 3.89 (1H, m), 4.12 - 4.24 (1H, m), 5.09 (1H, d, J=10.1 Hz), 5.66 (1H, d, J=10.1 Hz), 6.76 (1H, s), 6.80 - 6.95 (2H, m), 7.10 - 7.40 (6H, m), 7.74 (1H, d, J=7.3 Hz).
MS (FAB) m/z 959 (M-1). HRMS calcd for C76H17NO 959.1310; found 987.1311.
1 H-NMR (CDCl 3 ) δ: 1.29 (3H, t, J=6.9 Hz), 3.70 - 3.89 (1H, m), 4.12 - 4.24 (1H, m), 5.09 (1H, d, J=10.1 Hz ), 5.66 (1H, d, J=10.1 Hz), 6.76 (1H, s), 6.80 - 6.95 (2H, m), 7.10 - 7.40 (6H, m), 7.74 (1H, d, J=7.3 Hz) .
MS (FAB) m/z 959 (M-1). HRMS calcd for C76H17NO 959.1310 ; found 987.1311.
実施例1
以下の方法により、各合成例のフラーレン誘導体の紫外可視吸収スペクトルチャートを取得した。チャートを図に示した。更に、各合成例のフラーレン誘導体のモル吸光係数(500nm、及び550nm。トルエン溶液)を得た。これは、後記に示した。
<方法>
一定量の化合物をメスフラスコ中に秤量し、トルエンを溶媒として均一溶液を調製した。前記トルエン溶液を、石英製セル(セル長10mm)を用いて吸光度を測定した。
モル吸光係数は濃度と吸光度より、下式で算出して求めた。
モル吸光係数(ε)=吸光度(abs)/モル濃度×セル長(mm)
各図に当該チャートを示した。縦軸の数字は、吸光度の値である。
比較例の化合物の吸光スペクトルデータと見くらべれば、2位のフェニル基のオルト位に2つの置換基を有するフラーレン誘導体は、450nm~550nm領域の吸収が有意に大きくなっていることが判る。
Example 1
An ultraviolet-visible absorption spectrum chart of the fullerene derivative of each synthesis example was obtained by the following method. A chart is shown in the figure. Furthermore, the molar absorption coefficients (500 nm and 550 nm, toluene solution) of the fullerene derivative of each synthesis example were obtained. This is shown below.
<Method>
A certain amount of the compound was weighed into a volumetric flask, and a homogeneous solution was prepared using toluene as a solvent. The absorbance of the toluene solution was measured using a quartz cell (cell length: 10 mm).
The molar extinction coefficient was calculated from the concentration and the absorbance by the following formula.
Molar extinction coefficient (ε) = absorbance (abs)/molar concentration × cell length (mm)
The chart is shown in each figure. The numbers on the vertical axis are absorbance values.
A comparison with the absorption spectrum data of the compound of the comparative example shows that the fullerene derivative having two substituents at the ortho-position to the phenyl group at the 2-position has significantly increased absorption in the region of 450 nm to 550 nm.
<モル吸光係数>
合成例1のフラーレン誘導体
500nm:2430
550nm:2260
合成例2のフラーレン誘導体
500nm:2400
550nm:2200
合成例3(比較例)のフラーレン誘導体
500nm:1650
550nm:1120
合成例4(比較例)のフラーレン誘導体
500nm:1650
550nm:1110
<Molar extinction coefficient>
Fullerene derivative of Synthesis Example 1
500 nm: 2430
550 nm: 2260
Fullerene derivative of Synthesis Example 2
500 nm: 2400
550 nm: 2200
Fullerene derivative of Synthesis Example 3 (Comparative Example)
500 nm: 1650
550 nm: 1120
Fullerene derivative of Synthesis Example 4 (Comparative Example)
500 nm: 1650
550 nm: 1110
Claims (13)
R11は、フェニル基であり、
R12は、各オルト位に、同一又は異なって、C3-12アルコキシ基を有し、及び更に1~3個の置換基を有していてもよい、フェニル基であり、
R13は、
(1)水素、又は
(2)1個以上の置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐状の脂肪族基であり、及び環Aは、C60フラーレン環を表す。]
で表されるフラーレン誘導体を含有する、フラーレン誘導体。 Formula (1):
R 11 is a phenyl group,
R 12 is a phenyl group having the same or different C 3-12 alkoxy groups at each ortho position and optionally having 1 to 3 substituents;
R13 is
(1) hydrogen, or (2) a linear or branched aliphatic group optionally having one or more substituents, and ring A represents a C60 fullerene ring. ]
A fullerene derivative containing a fullerene derivative represented by
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