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JPH0723361B2 - Novel viologen derivative and its use - Google Patents
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JPH0723361B2 - Novel viologen derivative and its use - Google Patents

Novel viologen derivative and its use

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JPH0723361B2
JPH0723361B2 JP28148190A JP28148190A JPH0723361B2 JP H0723361 B2 JPH0723361 B2 JP H0723361B2 JP 28148190 A JP28148190 A JP 28148190A JP 28148190 A JP28148190 A JP 28148190A JP H0723361 B2 JPH0723361 B2 JP H0723361B2
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智一 彌田
剛夫 清水
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は新規ビオロゲン誘導体とその製法およびその製
造用中間体と上記ビオロゲン誘導体を発色種とするエレ
クトロクロミック組成物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel viologen derivative, a method for producing the same, an intermediate for producing the same, and an electrochromic composition using the above viologen derivative as a coloring species.

(従来の技術) ビオロゲンは下記一般式(X)で表わされる4,4′−ジ
ピリジルのN−置換四級化合物の総称である。
(Prior Art) Viologen is a general term for N-substituted quaternary compounds of 4,4'-dipyridyl represented by the following general formula (X).

上記一般式(X)中、Rは有機基、X-は対アニオンを表
わす。
In the above general formula (X), R represents an organic group and X represents a counter anion.

従来公知のビオロゲンは、上記一般式(X)で示される
如くジピリジル環の窒素原子に置換基が入ったものであ
る。上記化合物以外に置換基の入った例は極めて少な
く、R.D.Balanson,M.E.Oxsen及びY.Y.ChengらがJ.Chem.
Soc.Perkin Trans.I,2704(1979)に報告した2,2′−ジ
メチルジピリジニウム塩,2,2′−ジエチルジピリジニウ
ム塩,2,2′−ビス(4−クロロブチル)ジピリジニウム
塩やJ.A.BarltropとA.C.JacksonらがJ.Chem.Soc.Perkin
Trans.II,367(1984年)に示した2−メチルジピリジ
ニウム塩,2′−エチルジピリジニウム塩などが知られて
いるにすぎない。
The conventionally known viologen has a substituent in the nitrogen atom of the dipyridyl ring as shown in the above general formula (X). Very few examples have substituents other than the above compounds, RD Balanson, MEOxsen and YY Cheng et al. J. Chem.
Soc. Perkin Trans.I, 2704 (1979), 2,2'-dimethyldipyridinium salt, 2,2'-diethyldipyridinium salt, 2,2'-bis (4-chlorobutyl) dipyridinium salt and JA Barltrop AC Jackson et al. J. Chem. Soc. Perkin
The 2-methyldipyridinium salt and 2'-ethyldipyridinium salt shown in Trans.II, 367 (1984) are only known.

これらビオロゲン誘導体は、下記に示すような二段階の
酸化還元反応を示すことを特徴としている。
These viologen derivatives are characterized by showing a two-stage redox reaction as shown below.

上記反応において、特に一段目のジカチオンとカチオン
ラジカルの酸化還元は可逆性に優れ、カチオンラジカル
は強い着色を示す。この反応は電気化学的に又は光化学
的に行えるので、この性質を利用してエレクトロミック
ディスプレイ,湿式太陽電池,二次電池,銀塩もしくは
非銀塩写真,酸化還元指示薬,ホトクロミック材料など
幅広い応用が研究されている。さらに生体内での酸化還
元に関与して生体反応の研究やその応用として除草剤な
どの農薬としての研究がされており、上記一般式(X)
においてR1=R2=CH3であるジメチルビオロゲンは農薬
パラコートとして実用化されている。
In the above reaction, the redox of the cation and the cation radical in the first step is excellent in reversibility, and the cation radical exhibits strong coloring. Since this reaction can be performed electrochemically or photochemically, this property can be used for a wide range of applications such as electronic displays, wet solar cells, secondary batteries, silver salt or non-silver salt photographs, redox indicators, and photochromic materials. Is being studied. Furthermore, studies on biological reactions involved in redox in vivo and studies on pesticides such as herbicides have been conducted as its application.
In, dimethyl viologen with R 1 = R 2 = CH 3 has been put to practical use as a pesticide paraquat.

(発明が解決しようとする課題) 従来公知のビオロゲン誘導体のジカチオンとカチオンラ
ジカル間の酸化還元電位(第1酸化還元電位)は卑であ
り、通常−0.5〜1.0V(SCE)の範囲にあって、しかもカ
チオンラジカルは空気中の酸素で容易にジカチオンに酸
化され安定性に欠けるといった問題がある。特にエレク
トロクロミックディスプレイに用いる場合にはこの欠点
は着色安定性の上で大きな障害となっている。第1酸化
還元電位についてはジピリジン環のN置換基のRを電子
吸収性の置換基とすることである程度貴にすることがで
きるが未だ十分とは云い難い。
(Problems to be Solved by the Invention) The redox potential (first redox potential) between the dication and the cation radical of the conventionally known viologen derivative is base, and is usually in the range of -0.5 to 1.0 V (SCE). Moreover, there is a problem that cation radicals are easily oxidized by oxygen in the air into dications and lack in stability. Especially when used in electrochromic displays, this drawback is a major obstacle to coloring stability. The first redox potential can be made noble to some extent by making R of the N substituent of the dipyridine ring an electron absorbing substituent, but it is still not sufficient.

(課題を解決するための手段) 本発明者らは、ビオロゲン誘導体のジピリジン環の2位
にシアノ基を置換することによって上記問題を解決しう
ることを見出したものである。
(Means for Solving the Problem) The present inventors have found that the above problem can be solved by substituting a cyano group at the 2-position of the dipyridine ring of the viologen derivative.

本発明は、下記一般式(I) (上記一般式(I)中、R1,R2は、炭素数1〜18のアル
キル基,置換基を有していてもよいベンジル基及び置換
基を有していてもよいフェニル基から選ばれた基を表わ
し、R1とR2は互いに同じ基であってもよい。X-は対アニ
オンを表わす) で表わされるビオロゲン誘導体とそれを製造する方法を
提供するものであり、また上記ビオロゲン誘導体を製造
するための中間体及び上記ビオロゲン誘導体を発色種と
して含むエレクトロクロミック組成物を提供するもので
ある。
The present invention has the following general formula (I) (In the general formula (I), R 1 and R 2 are selected from an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a benzyl group which may have a substituent and a phenyl group which may have a substituent. R 1 and R 2 may be the same as each other. X represents a counter anion) and a method for producing the same. The present invention provides an electrochromic composition containing an intermediate for producing a derivative and the above viologen derivative as a coloring species.

本発明において、上記一般式(I)中のR1,R2は従来の
ビオロゲン誘導体として知られているN置換基であり、
例えばメチル,エチル,プロピル,イソプロピル,ブチ
ル,イソブチル,ペンチル,イソペンチル,ヘキシル,2
−ヘキシル,ヘプチル,2−ヘプチル,オクチル,2−オク
チル,ノニル,2−ノニル,デシル,2−デシル,ウンデシ
ル,2−ウンデシル,ドデシル,トリデシル,テトラデシ
ル,ペンタデシル,ヘキサデシル,ヘプタデシル,オク
タデシルなどの炭素数1〜18のアルキル基,好ましくは
炭素数1〜8のアルキル基、ベンジル,ニトロベンジ
ル,シアノベンジル,ハロゲン置換ベンジル,メチルベ
ンジル,メトキシベンジル,ジニトロベンジルなどのベ
ンジル基もしくは置換ベンジル基、が挙げられる。また
X-は対アニオンであり、本発明においては発明の性質上
限定されないが、代表的なものを挙げるならば、Cl-,B
r-,I-などのハロゲンアニオン、ClO4 -,BF4 -,NO3 -,S
O4 2-,PO5 2-などの無機アニオン、トルエンスルホン酸
などの有機スルホン酸アニオン、ポリビニルスルホン
酸,ポリスチレンスルホン酸,ポリパーフルオロスルホ
ン酸などの高分子アニオンがある。
In the present invention, R 1 and R 2 in the general formula (I) are N substituents known as conventional viologen derivatives,
For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, pentyl, isopentyl, hexyl, 2
-Hexyl, heptyl, 2-heptyl, octyl, 2-octyl, nonyl, 2-nonyl, decyl, 2-decyl, undecyl, 2-undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, etc. And alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, preferably alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, benzyl, nitrobenzyl, cyanobenzyl, halogen-substituted benzyl, benzyl groups such as methylbenzyl, methoxybenzyl and dinitrobenzyl, or substituted benzyl groups. . Also
X is a counter anion, and is not limited in the present invention due to the nature of the invention, but representative ones include Cl and B.
r -, I - halogen anion such as, ClO 4 -, BF 4 - , NO 3 -, S
There are inorganic anions such as O 4 2− and PO 5 2− , organic sulfonate anions such as toluene sulfonic acid, and polymer anions such as polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, and polyperfluorosulfonic acid.

本発明のビオロゲン誘導体は、下記一般式(II)で表わ
されるN−置換4−(4′−(2′−シアノピリジ
ル))−ピリジニウム塩に、下記一般式(III)で表わ
される化合物を作用させ、他方のピリジンの窒素を四級
化することにより製造される。
The viologen derivative of the present invention acts a compound represented by the following general formula (III) on an N-substituted 4- (4 ′-(2′-cyanopyridyl))-pyridinium salt represented by the following general formula (II). And quaternizing the nitrogen of the other pyridine.

(上記一般式(II)中、R1及びX-は一般式(I)のR1
びX-と同様の意味を表わす) R2X1 (III) (上記一般式(III)中、R2は一般式(I)のR2と同様
の意味を表わし、X1はCl,Br,Iなどのハロゲン原子,p−
フルオロスルホン酸基,トルエンスルホン酸基,トリフ
ルオロトルエンスルホン酸基及びメチルスルホン酸基か
ら選ばれた基である) 上記反応は、通常極性溶媒、例えばアセトニトリル,ジ
メチルホルムアミド,ヂメチルスルホキサイド,テトラ
ヒドロフラン,ジクロルメタン,クロロホルムなどの溶
液中あるいはスラリー中で常圧又は加圧下で加温(40〜
160℃)して行われる。上記一般式(III)の化合物が液
体である場合には無溶媒で反応させることもできる。一
般式(III)化合物がハロゲン化アルキルの場合は、い
わゆるメンシュトキン反応(Menschutkin reaction)と
して知られる反応である(以下において、ハロゲン化ア
ルキル以外のものを用いた場合も含めてメンシュトキン
反応と称することがある)。生成したビオロゲン誘導体
(I)は、一般に有機溶剤に不溶性であり、反応液から
沈澱してくる。沈澱性が良くない場合には、水又はアル
コール溶液から対アニオンを過塩素酸イオンに交換して
沈澱及び精製を行うことができる。
(In the general formula (II), R 1 and X - is R 1 and X of the general Formulas (I) - represents the same as the meaning) in R 2 X 1 (III) (the general formula (III), R 2 has the same meaning as R 2 in formula (I), X 1 is a halogen atom such as Cl, Br, I, p-
It is a group selected from a fluorosulfonic acid group, a toluenesulfonic acid group, a trifluorotoluenesulfonic acid group and a methylsulfonic acid group.) The above reaction is usually carried out in a polar solvent such as acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran. , Dichloromethane, Chloroform, etc. in a solution or slurry under normal pressure or pressure (40 ~
160 ℃). When the compound of the general formula (III) is a liquid, it can be reacted without a solvent. When the compound of the general formula (III) is an alkyl halide, it is a reaction known as a so-called Menschutkin reaction (hereinafter, referred to as a Menschutkin reaction including a case where a compound other than the alkyl halide is used). is there). The produced viologen derivative (I) is generally insoluble in an organic solvent and precipitates from the reaction solution. When the precipitation property is not good, the counter anion can be exchanged for perchlorate ion from a water or alcohol solution for precipitation and purification.

上記反応において、一般式(III)化合物のX1は四級化
後は一般式(I)化合物の対アニオンとなる。これら対
アニオンは通常のイオン交換法により簡単に希望するア
ニオンと交換することができる。
In the above reaction, X 1 of the general formula (III) compound becomes a counter anion of the general formula (I) compound after quaternization. These counter anions can be easily exchanged with desired anions by a conventional ion exchange method.

上記一般式(III)化合物の具体例としては、メチルブ
ロマイド,エチルブロマイド,プロピルブロマイド,ブ
チルブロマイド,イソブチルブロマイド,ヘプタンブロ
マイド,ヘキサンブロマイド,ヘプチルブロマイド,ヘ
プチルクロライド,オクチルブロマイド,ノナンクロラ
イド,デカンブロマイド,オレイルブロマイド,ステア
リルブロマイド,ベンジルブロマイド,ベンジルクロラ
イド,4−シアノベンジルブロマイド,4−ニトロベンジル
ブロマイド,メチルベンジルブロマイド,ジメチル硫
酸,p−トルエンスルホン酸メチル,p−フルオロスルホン
酸メチル,トリフルオロトルエンスルホン酸メチルなど
が挙げられる。
Specific examples of the general formula (III) compound include methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, butyl bromide, isobutyl bromide, heptane bromide, hexane bromide, heptyl bromide, heptyl chloride, octyl bromide, nonane chloride, decane bromide, oleyl. Bromide, stearyl bromide, benzyl bromide, benzyl chloride, 4-cyanobenzyl bromide, 4-nitrobenzyl bromide, methylbenzyl bromide, dimethylsulfate, methyl p-toluenesulfonate, methyl p-fluorosulfonate, methyl trifluorotoluenesulfonate And so on.

本発明の一般式(I)で表わされるビオロゲン誘導体を
製造する他の方法は、下記式(IV) で表わされる2−シアノ−4,4′−ジピリジンに、下記
一般式(V)で表わされる化合物を作用させ、ジピリジ
ンの窒素を四級化することにより得られる。
Another method for producing the viologen derivative represented by the general formula (I) of the present invention is represented by the following formula (IV) It can be obtained by reacting 2-cyano-4,4'-dipyridine represented by with a compound represented by the following general formula (V) to quaternize the nitrogen of dipyridine.

上記反応は、通常極性溶媒中で常圧又加圧下、40〜160
℃で行われるが、2−シアノ−4,4′−ジピリジンが下
記一般式(V)化合物に可溶である場合には無溶媒で反
応させることができる。
The above reaction is usually carried out in a polar solvent under normal pressure or pressure at 40 to 160
The reaction is carried out at 0 ° C., but when 2-cyano-4,4′-dipyridine is soluble in the compound of the following general formula (V), it can be reacted without a solvent.

R′X1 (V) (上記一般式(V)中、R′は一般式(I)のR1又はR2
と同様の基を表わし、X1はCl,Br,Iなどのハロゲン原子,
p−フルオロスルホン酸基,トルエンスルホン酸基,ト
リフルオロトルエンスルホン酸基及びメチルスルホン酸
基から選ばれた基である) 本発明において反応は二段階で進行する。
R'X 1 (V) (In the general formula (V), R'is R 1 or R 2 in the general formula (I).
Represents a group similar to, X 1 is a halogen atom such as Cl, Br, I,
It is a group selected from a p-fluorosulfonic acid group, a toluenesulfonic acid group, a trifluorotoluenesulfonic acid group and a methylsulfonic acid group.) In the present invention, the reaction proceeds in two steps.

上記反応においてR1X1,R2X1のR1,R2は一般式(I)に
おけるN置換基R1,R2となる基である。X1は四級化後は
対アニオンとなる。対アニオンは通常のイオン交換法に
より簡単に希望するアニオンと交換することができる。
R 1, R 2 of R 1 X 1, R 2 X 1 in the above reaction is an N-substituted group R 1, R 2 and becomes group in the general formula (I). X 1 becomes a counter anion after quaternization. The counter anion can be easily exchanged with a desired anion by a conventional ion exchange method.

上記反応において、反応を第一段で停止すれば、本発明
のビオロゲン誘導体の合成原料である一般式(II)の化
合物を得ることができる。また第二段の反応で一般式
(V)の化合物の種類を変えれば一般式(I)のR1とR2
の異なるビオロゲン誘導体を得ることができる。
In the above reaction, if the reaction is stopped in the first step, the compound of the general formula (II), which is a raw material for synthesizing the viologen derivative of the present invention, can be obtained. If the kind of the compound of the general formula (V) is changed in the reaction of the second step, R 1 and R 2 of the general formula (I) are changed.
Different viologen derivatives can be obtained.

上記反応における反応溶媒としてはジメチルホルムアミ
ド,アセトニトリル,ニトロメタン,ニトロプロパン,
スルホラン,クロロホルム,塩化メチレンなどが挙げら
れる。
As the reaction solvent in the above reaction, dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, nitropropane,
Examples include sulfolane, chloroform and methylene chloride.

一般式(V)で表わされる化合物の具体例としては、前
記一般式(III)で挙げた化合物群を挙げることができ
る。
Specific examples of the compound represented by the general formula (V) include the compounds listed in the general formula (III).

本発明において、上記式(IV)で表わされる2−シアノ
−4,4′−ジピリジンはN−メトキシ−4(4′−ピリ
ジル)ピリジニウム塩より誘導される。また、N−メト
キシ−4(4′−ピリジル)ピリジニウム塩は、例えば
R.FieldenとL.A.SummersらがJ.Heterocyclic Chem.11,2
99(1974)に報告したN,N−ジメトキシ−4,4′−ジピリ
ジニウム塩を半分解する方法などによって得ることがで
きる。
In the present invention, 2-cyano-4,4'-dipyridine represented by the above formula (IV) is derived from N-methoxy-4 (4'-pyridyl) pyridinium salt. Further, the N-methoxy-4 (4′-pyridyl) pyridinium salt is, for example,
R. Fielden and LA Summers et al. J. Heterocyclic Chem. 11 , 2
It can be obtained by the method of semi-decomposing the N, N-dimethoxy-4,4'-dipyridinium salt reported in 99 (1974).

式(IV)化合物を合成する方法は以下のとおりである。The method for synthesizing the compound of formula (IV) is as follows.

式(IV)化合物は、N−メトキシ−4(4′−ピリジ
ル)ピリジニウム塩にシアン化カリウム又はシアン化ナ
トリウムを作用させることによって得られる。原料のN
−メトキシ−4(4′−ピリジル)ピリジニウム塩は、
過塩素酸塩、メチル硫酸塩又はハロゲン化物塩が望まし
いが、これらに限定されない。
The compound of formula (IV) is obtained by reacting N-methoxy-4 (4'-pyridyl) pyridinium salt with potassium cyanide or sodium cyanide. Raw material N
-Methoxy-4 (4'-pyridyl) pyridinium salt is
Perchlorates, methylsulfates or halide salts are preferred, but not limited to.

本発明のビオロゲン誘導体は、これを水系又は炭酸プロ
ピレンやジメチルホルムアミドの如き有機系溶媒中で適
当な支持電解質との組合せにおいて電圧印加を行うこと
によりエレクトロクロミズム(発色)を示す。この現象
を利用して本発明のビオロゲン誘導体は各種のディスプ
レイ機器に応用することができる。
The viologen derivative of the present invention exhibits electrochromism (coloring) by applying a voltage thereto in combination with a suitable supporting electrolyte in an aqueous solvent or an organic solvent such as propylene carbonate or dimethylformamide. Utilizing this phenomenon, the viologen derivative of the present invention can be applied to various display devices.

上記支持電解質としては、水系では塩化ナトリウム,硫
酸ナトリウム,リン酸水素ナトリウムなどのアルカリ金
属と無機酸の塩が好ましく、有機系では過塩素酸リチウ
ム,過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム,テトラ
フルオロホウ酸テトラ−n−ブチルアンモニウムなどリ
チウム,四級アンモニウムと過塩素酸,テトラフルオロ
ホウ酸の塩が好ましく、これらによって良好なエレクト
ロクロミズムが得られる。
As the supporting electrolyte, salts of alkali metals and inorganic acids such as sodium chloride, sodium sulfate, and sodium hydrogen phosphate are preferable in an aqueous system, and lithium perchlorate, tetra-n-butylammonium perchlorate, tetrafluoro in an organic system. Salts of perchloric acid and tetrafluoroboric acid with lithium, quaternary ammonium such as tetra-n-butylammonium borate are preferred, and good electrochromism is obtained by these.

(実施例) 実施例1 N−メトキシ−4(4′−ピリジル)ピリジニウム過塩
素酸塩200mgをシアン化カリウム200mgの水10ml溶液に撹
拌しながら加え、温度を0℃に保持して1時間反応させ
た。生成した白色沈澱を吸引濾過して集め、乾燥後シリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して白色結
晶の2−シアノ−4,4′−ジピリジン76mgを得た。
(Example) Example 1 N-methoxy-4 (4'-pyridyl) pyridinium perchlorate (200 mg) was added to a solution of potassium cyanide (200 mg) in water (10 ml) with stirring, and the temperature was maintained at 0 ° C for reaction for 1 hour. . The white precipitate formed was collected by suction filtration, dried, and purified by silica gel column chromatography to obtain 76 mg of white crystals of 2-cyano-4,4'-dipyridine.

m. p. 208℃(decomposition) 元素分析 C11H7N3 C H N 計算値(%) 72.91 3.90 23.19 実測値(%) 72.85 3.72 23.47 1H−NMR(CDCl3) δppm:7.86(2H,dd), 8.12(1H,dd), 8.37(1H,dd), 8.78(2H,dd), 8.88(1H,dd) 13C−NMR(CDCl3) δppm:122.29,125.85, 127.43,135.57, 144.04,147.90, 151.82,151.88, 152.93 IR(KBr)1/λcm-1 3040,2230,1588, 1396,986,819 実施例2 実施例1によって得られた2−シアノ−4,4′−ジピリ
ジン181mgとヨウ化メチル568mgをアセトニトリル5mlに
溶かし1週間還流して反応させた。過剰のヨウ化メチル
とアセトニトリルを減圧下で留去し、残渣をイオン交換
樹脂(ダウエックス2×8:ダウケミカル社製)で処理し
てヨウ素イオンを塩素イオンと交換し、N,N′−ジメチ
ル−2−シアノ−4,4′−ジピリジニウムジクロライド2
20mgを得た。
mp 208 ° C (decomposition) Elemental analysis C 11 H 7 N 3 C H N Calculated value (%) 72.91 3.90 23.19 Measured value (%) 72.85 3.72 23.47 1 H-NMR (CDCl 3 ) δppm: 7.86 (2H, dd), 8.12 (1H, dd), 8.37 (1H, dd), 8.78 (2H, dd), 8.88 (1H, dd) 13 C-NMR (CDCl 3 ) δppm: 122.29,125.85, 127.43,135.57, 144.04,147.90, 151.82 , 151.88, 152.93 IR (KBr) 1 / λcm -1 3040, 2230, 1588, 1396, 986, 819 Example 2 181 mg of 2-cyano-4,4'-dipyridine obtained in Example 1 and 568 mg of methyl iodide were dissolved in 5 ml of acetonitrile and refluxed for 1 week to react. Excess methyl iodide and acetonitrile were distilled off under reduced pressure, and the residue was treated with an ion exchange resin (Dowex 2 × 8: manufactured by Dow Chemical Co.) to exchange iodine ion with chlorine ion, and N, N′- Dimethyl-2-cyano-4,4'-dipyridinium dichloride 2
20 mg was obtained.

1H−NMR(D2O) δppm:4.56(3H,s), 4.72(3H,s), 8.60(2H,d), 8.89(1H,dd), 9.14(2H,d), 9.26(1H,d), 9.44(1H,d) 酸化還元電位 E1 1/2=−390mV,E2 1/2=−720 mV(1MKCl,SCE) 実施例3 実施例2によって得られたN,N′−ジメチル−2−シア
ノ−4,4′−ジピリジニウムジクロライド20mgを0.1MKCl
水溶液5mlに溶かし、インジウム−スズ酸化物コーティ
ング透明ガラス電極(ITO電極)を作用極とし、対向電
極として白金板、参照電極として飽和カロメル電極(SC
E)を用いて作製した電気化学的セルに上記水溶液を脱
気して封入した。ITO電極に−400mVの負電圧を印加した
ところ青色に着色した。酸化還元電位はE1 1/2=−390m
V,E2 1/2=−720mV(vsSCE)であった。
1 H-NMR (D 2 O) δppm: 4.56 (3H, s), 4.72 (3H, s), 8.60 (2H, d), 8.89 (1H, dd), 9.14 (2H, d), 9.26 (1H, d), 9.44 (1H, d ) the redox potential E 1 1/2 = -390mV, E 2 1/2 = -720 mV (1MKCl, SCE) N obtained by example 3 example 2, N'Dimethyl-2-cyano-4,4'-dipyridinium dichloride 20 mg was added to 0.1 M KCl
Dissolve in 5 ml of aqueous solution and use indium-tin oxide coated transparent glass electrode (ITO electrode) as working electrode, platinum plate as counter electrode, saturated calomel electrode (SC) as reference electrode.
The above aqueous solution was degassed and enclosed in an electrochemical cell prepared using E). When a negative voltage of -400 mV was applied to the ITO electrode, it was colored blue. Redox potential is E 1 1/2 = -390m
V, E 2 1/2 = −720 mV (vsSCE).

実施例4 実施例2によって得られたN,N′−ジメチル−2−シア
ノ−4,4′−ジピリジニウムジクロライド20mgを水1mlに
溶かし、濃過塩素酸を5ml滴下した。反応液は直ちに白
濁し、1時間後に白色の結晶性沈澱を得た。沈澱を吸引
濾過して集め、乾燥後22mgのN,N′−ジメチル−2−シ
アノ−4,4′−ジピリジニウム過塩素酸を得た。
Example 4 20 mg of N, N'-dimethyl-2-cyano-4,4'-dipyridinium dichloride obtained in Example 2 was dissolved in 1 ml of water, and 5 ml of concentrated perchloric acid was added dropwise. The reaction solution immediately became cloudy and a white crystalline precipitate was obtained after 1 hour. The precipitate was collected by suction filtration and, after drying, 22 mg of N, N'-dimethyl-2-cyano-4,4'-dipyridinium perchloric acid was obtained.

1H−NMR(DMF) δppm:4.52(3H,s), 4.71(3H,s), 8.80(2H,d), 9.09(1H,dd), 9.35(2H,d), 9.52(1H,d), 9.70(1H,d) 元素分析 C13H13Cl2N3O8 C H Cl N 計算値(%) 38.1 3.2 17.3 10.3 実測値(%) 38.0 3.1 17.2 10.3 実施例5 実施例1によって得られた2−シアノ−4,4′−ジピリ
ジン181mgとヨウ化メチル156mgをアセトニトリル5mlに
溶かし、1日間還流して反応させた。アセトニトリルを
減圧下で留去し、残渣を水5mlに溶かし、これに濃過塩
素酸0.5mlを加えると白色の沈澱を生じた。この沈澱を
濾取し、乾燥してN−メチル−4−(4′−(2′−シ
アノピリジル))−ピリジニウム過塩素酸510mgを得
た。
1 H-NMR (DMF) δppm: 4.52 (3H, s), 4.71 (3H, s), 8.80 (2H, d), 9.09 (1H, dd), 9.35 (2H, d), 9.52 (1H, d) , 9.70 (1H, d) Elemental analysis C 13 H 13 Cl 2 N 3 O 8 C H Cl N Calculated value (%) 38.1 3.2 17.3 10.3 Measured value (%) 38.0 3.1 17.2 10.3 Example 5 2-Cyano-4,4'-dipyridine (181 mg) obtained in Example 1 and methyl iodide (156 mg) were dissolved in acetonitrile (5 ml), and the mixture was refluxed for 1 day for reaction. Acetonitrile was distilled off under reduced pressure, the residue was dissolved in 5 ml of water, and 0.5 ml of concentrated perchloric acid was added thereto, whereby a white precipitate was produced. This precipitate was collected by filtration and dried to obtain 510 mg of N-methyl-4- (4 '-(2'-cyanopyridyl))-pyridinium perchloric acid.

1H−NMR(aceton−d6) δppm:4.70(3H,s), 8.36(1H,dd), 8.60(1H,dd), 8.74(2H,dd), 9.02(1H,dd), 9.29(2H,d) 上記得られたN−メチル−4−(4′−(2′−シアノ
ピリジル))−ピリジニウム過塩素酸塩510mgをアセト
ニトリル5mlに溶かし、ヨウ化メチル312mgを加えて1週
間還流して反応させた。過剰のヨウ化メチルとアセトニ
トリルを減圧下で留去し、残渣をイオン交換樹脂(ダウ
エックス2×8:ダウケミカル社製)で処理してヨウ素イ
オンと過塩素酸イオンを塩素イオンと交換してN,N′−
ジメチル−2−シアノ−4,4′−ジピリジニウムクロラ
イド220mgを得た。このものの1H−NMRデーターは実施例
2の生成物と同じであった。
1 H-NMR (aceton-d 6 ) δppm: 4.70 (3H, s), 8.36 (1H, dd), 8.60 (1H, dd), 8.74 (2H, dd), 9.02 (1H, dd), 9.29 (2H) , d) 510 mg of the above-obtained N-methyl-4- (4 '-(2'-cyanopyridyl))-pyridinium perchlorate was dissolved in 5 ml of acetonitrile, 312 mg of methyl iodide was added, and the mixture was refluxed for 1 week for reaction. . Excess methyl iodide and acetonitrile are distilled off under reduced pressure, and the residue is treated with an ion exchange resin (Dowex 2x8: Dow Chemical Co.) to exchange iodine ion and perchlorate ion with chlorine ion. N, N′−
220 mg of dimethyl-2-cyano-4,4'-dipyridinium chloride was obtained. The 1 H-NMR data of this product was the same as the product of Example 2.

実施例6 実施例1によって得られた2−シアノ−4,4′−ジピリ
ジン181mgとヘプチルブロマイド197mgの20mlアセトニト
リル溶液を1週間還流して反応させ、N−ヘプチル−4
−(4′−(2′−シアノピリジル))−ピリジニウム
ブロマイド47mgを得た。
Example 6 A solution of 181 mg of 2-cyano-4,4'-dipyridine obtained in Example 1 and 197 mg of heptyl bromide in 20 ml of acetonitrile was refluxed for 1 week to react with N-heptyl-4.
47 mg of-(4 '-(2'-cyanopyridyl))-pyridinium bromide was obtained.

1H−NMR(D2O) δppm:0.65(7H,b), 1.12(4H,m), 1.93(2H,m), 4.81(2H,t), 8.35(1H,dd), 8.61(1H,dd), 8.74(2H,dd), 9.00(1H,dd), 9.22(2H,dd) 上記得られたN−ヘプチル−4−(4′−(2′−シア
ノピリジン))−ピリジニウムブロマイド47mgを1ml硫
酸ジメチルに溶かし、120℃で15分間反応させた。反応
後これを冷却し10mlエタノールを加え濃過塩素酸0.5ml
を加えるとN′−ヘプチル−N−メチル−2−シアノ−
4,4′−ジピリジニウム過塩素酸塩32mgが白色沈澱とし
て得られた。
1 H-NMR (D 2 O) δppm: 0.65 (7H, b), 1.12 (4H, m), 1.93 (2H, m), 4.81 (2H, t), 8.35 (1H, dd), 8.61 (1H, dd), 8.74 (2H, dd), 9.00 (1H, dd), 9.22 (2H, dd) 47 mg of the N-heptyl-4- (4 '-(2'-cyanopyridine))-pyridinium bromide obtained above was dissolved in 1 ml of dimethyl sulfate and reacted at 120 ° C for 15 minutes. After the reaction, this was cooled, 10 ml of ethanol was added, and concentrated perchloric acid was 0.5 ml.
Is added to N'-heptyl-N-methyl-2-cyano-
32 mg of 4,4'-dipyridinium perchlorate was obtained as a white precipitate.

1H−NMR(DMSO−d6) δppm:0.6 (7H,b), 1.09(4H,m), 1.90(2H,m), 4.60(3H,s), 4.72(2H,t), 8.80(2H,d), 9.05(1H,dd), 9.30(2H,d), 9.54(1H,d), 9.62(1H,d), 実施例7,比較例1 実施例4で得られたN,N′−ジメチル−2−シアノ−4,
4′−ジピリジニウムジ過塩素酸塩20.5mgを5mlのジメチ
ルホルムアミドに溶かして10mmol/l溶液を調製し、これ
に支持電解質としてテトラ−n−ブチルアンモニウム過
塩素酸塩171mgをそれぞれ加えて0.1mol/l溶液とした。
1 H-NMR (DMSO-d 6 ) δppm: 0.6 (7H, b), 1.09 (4H, m), 1.90 (2H, m), 4.60 (3H, s), 4.72 (2H, t), 8.80 (2H) , d), 9.05 (1H, dd), 9.30 (2H, d), 9.54 (1H, d), 9.62 (1H, d), Example 7, Comparative Example 1 N, N ′ obtained in Example 4 -Dimethyl-2-cyano-4,
20.5 mg of 4'-dipyridinium diperchlorate was dissolved in 5 ml of dimethylformamide to prepare a 10 mmol / l solution, and 171 mg of tetra-n-butylammonium perchlorate as a supporting electrolyte was added thereto to obtain 0.1 mol. / l solution.

この溶液をITO電極を作用極とし、対向電極として白金
板、参照電極としてSECを用いて作製した電気化学的セ
ルに封入した。次いで、これら電気化学的セルについて
サイクリックボルタモグラムを測定し、第1酸化還元電
位を求め表1に示した。さらに、ITO電極に第1酸化還
元電位より負の電圧を印加した場合には、ITO電極は還
元により生成したビオロゲンカチオンラジカルによって
強く着色した。これら発色についても表1に示した。
This solution was enclosed in an electrochemical cell prepared by using a ITO plate as a working electrode, a platinum plate as a counter electrode, and SEC as a reference electrode. Next, cyclic voltammograms of these electrochemical cells were measured, and the first redox potential was determined and shown in Table 1. Furthermore, when a voltage more negative than the first redox potential was applied to the ITO electrode, the ITO electrode was strongly colored by the viologen cation radical generated by the reduction. These colors are also shown in Table 1.

また、比較例として、実施例4のビオロゲン誘導体の2
−位置にシアノ基を有しない化合物についても同様にし
て測定を行った。
In addition, as a comparative example, 2 of the viologen derivative of Example 4 was used.
The same measurement was performed for a compound having no cyano group at the -position.

なお、上記実施例,比較例のサンプル封入セルは、負電
圧印加前はいずれも無色透明であった。
The sample-enclosed cells of the above-mentioned Examples and Comparative Examples were both colorless and transparent before applying a negative voltage.

表1より明らかなように、本発明の実施例のビオロゲン
誘導体は、これに対応する2−位置にシアノ基を有しな
い比較例1の化合物に較べて第1酸化還元電位が200〜3
00mV貴である。従って、電気化学的に生成したカチオン
ラジカルは空気中の酸素により酸化され難く、より安定
なエレクトロクロミック表示が行われる。
As is clear from Table 1, the viologen derivatives of Examples of the present invention have a first redox potential of 200 to 3 as compared with the corresponding compound of Comparative Example 1 having no cyano group at the 2-position.
00mV is precious. Therefore, the cation radicals produced electrochemically are not easily oxidized by oxygen in the air, and more stable electrochromic display is performed.

(発明の効果) 本発明のシアノ置換ビオロゲン誘導体は、対応する従来
の無置換又はアルキル置換ビオロゲン誘導体に較べて貴
な酸化還元電位を有し、従って、空気中の酸素に対して
酸化され難く、より安定したエレクトロクロミック表示
を与える。
(Effects of the Invention) The cyano-substituted viologen derivative of the present invention has a noble redox potential as compared with the corresponding conventional unsubstituted or alkyl-substituted viologen derivative, and therefore is less likely to be oxidized by oxygen in the air, Gives a more stable electrochromic display.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記一般式(I)で表わされるビオロゲン
誘導体。 上記一般式(I)中、R1,R2は、炭素数1〜18のアルキ
ル基、ベンジル基又はニトロ基,シアノ基,ハロゲン原
子,メチル基及びメトキシ基から選ばれた置換基もしく
は置換原子を有するベンジル基を表わし、R1とR2は互い
に同じ基であってもよい。X-は対アニオンを表わす。
1. A viologen derivative represented by the following general formula (I). In the general formula (I), R 1 and R 2 are each a substituent or a substituent selected from an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a benzyl group or a nitro group, a cyano group, a halogen atom, a methyl group and a methoxy group. And R 1 and R 2 may be the same group. X - represents a counter anion.
【請求項2】請求項1記載の一般式(I)で表わされる
ビオロゲン誘導体を製造するにあたり、下記一般式(I
I) (上記一般式(II)中、R1及びX-は一般式(I)のR1
びX-と同様の意味を表わす) で表わされるN−置換4−(4′−(2′−シアノピリ
ジル))−ピリジニウム塩に、下記一般式(III) R2X1 (III) (上記一般式(III)中、R2は一般式(I)のR2と同様
の意味を表わし、X1はハロゲン原子,p−フルオロスルホ
ン酸基,トルエンスルホン酸基,トリフルオロトルエン
スルホン酸基及びメチルスルホン酸基から選ばれた基で
ある) で表わされる化合物を作用させることを特徴とする製
法。
2. In producing the viologen derivative represented by the general formula (I) according to claim 1, the following general formula (I
I) (In the general formula (II), R 1 and X - R 1 and X of the general Formulas (I) - represents the same meaning as) N- substituted represented by 4- (4 '- (2'-cyano pyridyl)) - pyridinium salt, in the following general formula (III) R 2 X 1 ( III) ( the general formula (III), R 2 represents the same meaning as R 2 in formula (I), X 1 Is a group selected from a halogen atom, a p-fluorosulfonic acid group, a toluenesulfonic acid group, a trifluorotoluenesulfonic acid group and a methylsulfonic acid group).
【請求項3】請求項1記載の一般式(I)で表わされる
ビオロゲン誘導体を製造するにあたり、下記式(IV) で表わされる2−シアノ−4,4′−ジピリジンに、下記
一般式(V) R′X1 (V) (上記一般式(V)中、R′は一般式(I)のR1又はR2
と同様の基を表わし、X1はハロゲン原子,p−フルオロス
ルホン酸基,トルエンスルホン酸基,トリフルオロトル
エンスルホン酸基及びメチルスルホン酸基から選ばれた
基である) で表わされる化合物を作用させることを特徴とする製
法。
3. In producing the viologen derivative represented by the general formula (I) according to claim 1, the following formula (IV) 2-cyano-4,4'-dipyridine represented by the following general formula (V) R'X 1 (V) (in the above general formula (V), R'is R 1 or R in the general formula (I)). 2
X 1 is a group selected from a halogen atom, a p-fluorosulfonic acid group, a toluenesulfonic acid group, a trifluorotoluenesulfonic acid group, and a methylsulfonic acid group). A manufacturing method characterized by:
【請求項4】下記一般式(II)で表わされるN−置換4
−(4′−(2′−シアノピリジル))−ピリジニウム
塩。 (上記一般式(II)中、R1は一般式(I)のR1と同様の
意味を表わし、X-は対アニオンを表わす)
4. N-substituted 4 represented by the following general formula (II):
-(4 '-(2'-cyanopyridyl))-pyridinium salt. (In the general formula (II), R 1 represents the same meaning as R 1 in the general formula (I), X - represents a counter anion)
【請求項5】下記式(IX)で表わされる2−シアノ−4,
4′−ジピリジン。
5. 2-Cyano-4 represented by the following formula (IX):
4'-dipyridine.
【請求項6】請求項1記載の一般式(I)で表わされる
ビオロゲン誘導体を発色種とすることを特徴とするエレ
クトロクロミック組成物。
6. An electrochromic composition comprising a viologen derivative represented by the general formula (I) according to claim 1 as a coloring species.
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