CN105143234A - 新型化合物和使用所述新型化合物的光电转换元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由式(1)表示的化合物和一种光电转换元件，在所述光电转换元件中将所述化合物负载在设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄层内(在式(1)中，m1表示1～4的整数；M表示半金属原子；Y1、Y2和Y3各自独立地表示氢原子或芳族残基；Z1和Z2各自独立地表示卤素原子；Ar1和Ar2各自独立地表示芳环；且X1是芳环Ar1和/或Ar2上的取代基，并表示选自式(2)、(3)和(4)中的一种或多种取代基)。

Description

新型化合物和使用所述新型化合物的光电转换元件
技术领域
本发明涉及一种具有特定结构的新型化合物、使用所述化合物的光电转换元件以及包含所述光电转换元件的太阳能电池。
背景技术
利用太阳光的太阳能电池作为化石燃料如油和煤的替代能源已经引起了关注。目前，已经对使用晶体硅或无定形硅的硅太阳能电池或使用镓、砷等的化合物半导体太阳能电池进行了积极研究和开发。然而，其制造需要大量能量。因此，其存在的问题是，其制造成本仍很高。另一方面，使用利用染料敏化的半导体微粒的光电转换元件和使用所述元件的太阳能电池是已知的，且已经公开了其制造原料和方法(参见专利文献1、非专利文献1和非专利文献2)。利用相对廉价的氧化物半导体如氧化钛制造染料敏化的光电转换元件。结果，可能以比使用硅等的常规太阳能电池更低的成本制造光电转换元件。另外，所述元件使得可得到彩色太阳能电池。鉴于上述，所述元件已经引起了关注。然而，为了得到具有高转换效率的元件，将钌络合物用作敏化染料，且这种染料昂贵并在稳定供应方面也存在问题。已经尝试使用有机染料作为敏化剂，但存在诸如转换效率低、稳定性低且耐久性低的问题。因此期望在诸如转换效率的特性方面做进一步改进(参见专利文献2～4)。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP01-220380A
专利文献2：WO2002/011213
专利文献3：JP2010-184880A
专利文献4：JP2010/199541A
非专利文献
非专利文献1：B.O'ReganandM.GraetzelNature,Vol.353,p.737(1991)
非专利文献2：M.K.Nazeeruddin,A.Kay,I.Rodicio,R.Humphry-Baker,E.Muller,P.Liska,N.Vlachopoulos,M.Graetzel,J.Am.Chem.Soc.,Vol.115,p.6382(1993)
非专利文献3：YujiKubo,KazukiWatanabe,RyuheiNishiyabu,ReikoHata,AkinoriMurakami,TakayukiShoda,andHitoshiOta,Org.Lett.,Vol.13,No.17,2011
非专利文献4：W.Kubo,K.Murakoshi,T.Kitamura,K.Hanabusa,H.Shirai,andS.Yanagida,Chem.Lett.,p.1241(1998)
发明内容
技术问题
期望开发一种使用利用染料敏化的氧化物半导体微粒的光电转换元件，其中所述元件具有稳定性和高转换效率并因此具有高实用性。
解决问题的方案
作为深入研究以解决所述问题的结果，本发明人已经发现，使用具有特定结构的新型化合物将半导体微粒的薄膜敏化，能够制造具有稳定性和高转换效率的光电转换元件，由此完成了本发明。
因此，本发明涉及：
(1)一种由式(1)表示的化合物：
其中m1表示1～4的整数；M表示半金属原子；Y1、Y2和Y3各自独立地表示氢原子或芳族残基；Z1和Z2各自独立地表示卤素原子；Ar1和Ar2各自独立地表示芳环；且X1表示芳环Ar1和/或Ar2上的选自式(2)、(3)和(4)中的一种或多种取代基：
在式(2)中，n1表示0～5的整数；A1和A2各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A1和A2可以相互连接而形成环；A3表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；且A4和A5各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n1为2以上使得A4的数目和A5的数目各自为2以上时，A4取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A5取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A4和A5可以相互连接而形成环；
在式(3)中，n2表示1～5的整数；A6和A7各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A6和A7可以相互连接而形成环；A8表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基烷基；A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n2为2以上使得A9的数目和A10的数目各自为2以上时，A9取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A10取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A9和A10可以相互连接而形成环；且Q1表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n2为2以上使得Q1的数目为2以上时，Q1原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；
在式(4)中，n3表示0～5的整数；A11和A12各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n3为2以上使得A11的数目和A12的数目各自为2以上时，A11取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A12取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A11和A12可以相互连接而形成环；Q2表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n3为2以上使得Q2的数目为2以上时，Q2原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且
在式(2)～(4)中，标记*表示与芳环Ar1和/或Ar2的结合位点；
(2)根据(1)的化合物，其中式(1)中的Ar1和Ar2各自为苯环；
(3)根据(1)或(2)的化合物，其中式(1)中的Y1和Y2各自独立地为芳族残基，且Y3是氢原子；
(4)根据(1)～(3)中任一项的化合物，其中式(1)中的M是硼原子；
(5)根据(1)的化合物，由下式(5)表示：
其中Z3和Z4各自独立地表示卤素原子；n4表示0～5的整数；Q3表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n4为2以上使得Q3的数目为2以上时，Q3原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A13和A14各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A13和A14可以相互连接而形成环；A15表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A16和A17各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n4为2以上使得A16的数目和A17的数目各自为2以上时，A16取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A17取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A16和A17可以相互连接而形成环；n5表示0～5的整数；Q4表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n5为2以上使得Q4的数目为2以上时，Q4原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A18和A19各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A18和A19可以相互连接而形成环；A20表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A21和A22各自独立地表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；当n5为2以上使得A21的数目和A22的数目各自为2以上时，A21取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A22取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A21和A22可以相互连接而形成环；且A23和A24各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基；
(6)根据(5)的化合物，其中在式(5)中，Z3和Z4各自为氟原子，n4和n5各自为整数1，Q3和Q4各自为硫原子，A13和A14中一者为羧基且另一者为氰基，A18和A19中的一个为羧基且另一个为氰基，A15和A20各自为氢原子，A16和A21各自为氢原子，A17和A22各自为正己基，且A23和A24各自为甲氧基；
(7)根据(1)的化合物，由下式(6)表示：
其中Z5和Z6各自独立地表示卤素原子；n6表示0～5的整数；n7表示0～5的整数；Q5表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n6为2以上使得Q5的数目为2以上时，Q5原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q6表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n7为2以上使得Q6的数目为2以上时，Q6原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A25和A26各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n6为2以上使得A25的数目和A26的数目各自为2以上时，A25取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A26取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A25和A26可以相互连接而形成环；A27和A28各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A27和A28可以相互连接而形成环；A29表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A30和A31各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n7为2以上使得A30的数目和A31的数目各自为2以上时，A30取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A31取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A30和A31可以相互连接而形成环；且A32和A33各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基；
(8)根据(7)的化合物，其中在式(6)中，Z5和Z6各自为氟原子，n6和n7各自为整数1，Q5和Q6各自为硫原子，A25、A29和A30各自为氢原子，A26和A31各自为正己基，A27和A28中一者为羧基且另一者为氰基，且A32和A33各自为甲氧基；
(9)根据(1)的化合物，由下式(9)表示：
其中Z11和Z12各自独立地表示卤素原子；n12表示0～5的整数；Q11表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n12为2以上使得Q11的数目为2以上时，Q11原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且A55和A56各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A55和A56可以相互连接而形成环；A57表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A58和A59各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n12为2以上使得A58的数目和A59的数目各自为2以上时，A58取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A59取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A58和A59可以相互连接而形成环；n13为0～5的整数；Q12表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n13为2以上使得Q12的数目为2以上时，Q12原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A60和A61各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A60和A61可以相互连接而形成环；A62表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A63和A64各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；当n13为2以上使得A63的数目和A64的数目各自为2以上时，A63取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A64取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A63和A64可以相互连接而形成环；且A65和A66各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基；
(10)根据(9)的化合物，其中在式(9)中，Z11和Z12各自为氟原子，n12和n13各自为整数1，Q11和Q12各自为硫原子，A55和A56中一者为羧基且另一者为氰基，A60和A61中一者为羧基且另一者为氰基，A57和A62各自为氢原子，A58和A63各自为氢原子，A59和A64各自为正己基，且A65和A66各自为甲氧基；
(11)根据(1)的化合物，由下式(10)表示：
其中Z13和Z14各自独立地表示卤素原子；n14表示0～5的整数；n15表示0～5的整数；Q13表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n14为2以上使得Q13的数目为2以上时，Q13原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q14表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n15为2以上使得Q14的数目为2以上时，Q14原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A67和A68各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n14为2以上使得A67的数目和A68的数目各自为2以上时，A67取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A68取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A67和A68可以相互连接而形成环；A69和A70各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A69和A70可以相互连接而形成环；A71表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A72和A73各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n15为2以上使得A72的数目和A73的数目各自为2以上时，A72取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A73取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A72和A73可以相互连接而形成环；且A74和A75各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基；
(12)根据(11)的化合物，其中在式(10)中，Z13和Z14各自为氟原子，n14和n15各自为整数1，Q13和Q14各自为硫原子，A67、A71和A72各自为氢原子，A68和A73各自为正己基，A69和A70中一者为羧基且另一者为氰基，且A74和A75各自为甲氧基；
(13)一种制造根据(1)的由式(1)表示的化合物的方法，包括通过交叉偶联反应引入取代基X1；
(14)一种光电转换元件，所述光电转换元件包含根据(1)的由式(1)表示的化合物，所述化合物负载在设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜上；
(15)一种光电转换元件，所述光电转换元件包含根据(1)的由式(1)表示的一种或多种化合物和具有与式(1)不同结构的敏化染料化合物，所述敏化染料化合物由设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜承载；
(16)根据(14)或(15)的光电转换元件，其中所述氧化物半导体微粒包含二氧化钛、氧化锌或氧化锡；以及
(17)一种太阳能电池，所述太阳能电池包含根据(14)～(16)中任一项的光电转换元件。
有益效果
在本文中可以简称为“发明化合物”的具有由式(1)表示的特定结构的本发明的化合物能够用作敏化染料以提供具有高转换效率和高稳定性的染料敏化的太阳能电池。
具体实施方式
如下对本发明进行详细说明。本发明的化合物具有由式(1)表示的结构：
在式(1)中，m1表示1～4、优选1～2、更优选2的整数。M表示半金属。如本文中所使用的，半金属是指具有在金属与非金属之间的中间性质的物质。其实例包括硼原子、硅原子、锗原子和锑原子；且优选硼原子。Y1、Y2和Y3各自独立地表示氢原子或芳族残基。所述芳族残基可以具有取代基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基是指其中从芳环除去一个氢原子的残基。芳环的实例包括芳族烃环、杂芳环和缩合芳环。其具体实例包括苯环、萘环、蒽环、菲环、芘环、二萘嵌苯环、涤纶环、茚环、薁环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吡唑环、吡唑烷环、噻唑烷环、噁唑烷环、吡喃环、苯并吡喃环、吡咯环、吡咯烷环、苯并咪唑环、咪唑啉环、咪唑烷环、咪唑环、吡唑环、三唑环、三嗪环、二唑环、二氢吲哚环、噻吩环、噻吩并噻吩环、呋喃环、噁唑环、噁二唑环、噻嗪环、噻唑环、吲哚环、苯并噻唑环、苯并噻二唑环、萘噻唑环、苯并噁唑环、萘噁唑环、假吲哚环、苯并假吲哚环、吡嗪环、喹啉环、喹唑啉环、芴环和咔唑环。芳族烃环、杂芳环或具有5～16个碳原子的缩合芳环是优选的。
式(1)中Y1和Y2优选各自独立地为芳族残基，更优选各自独立地为其中从苯环、萘环或噻吩环除去一个氢原子的残基，还更优选其中从苯环除去一个氢原子的残基。式(1)中的Y3优选为氢原子。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例包括但不特别限于磺酸基、氨磺酰基、氰基、异氰基、硫氰酸基、异硫氰酸基、硝基、亚硝酰基、卤素原子、羟基、磷酸基、磷酸酯基、氨基、巯基、酰胺基、烷氧基、芳氧基、羧基、氨基甲酰基、酰基、醛基、羰基、芳族残基和脂族烃残基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子包括氟原子、氯原子、溴原子和碘原子；且氟原子、溴原子或氯原子是优选的。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的磷酸酯基包括具有1～4个碳原子的磷酸烷基酯基。其具体实例包括磷酸甲酯基、磷酸乙酯基、磷酸正丙酯基和磷酸正丁酯基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的氨基包括：未取代的氨基；被烷基(具有1～4个碳原子)取代的氨基如单-或二甲基氨基、单-或二乙基氨基和单-或二正丙基氨基；被芳环取代的氨基如单-或二苯基氨基和单-或二奈基氨基；被一个烷基(具有1～4个碳原子)和一个芳族残基取代的氨基如单烷基单苯基氨基和苄基氨基、乙酰基氨基和苯基乙酰基氨基。本文中，芳环和芳族残基是指如上所述的基团。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的巯基包括：未取代的巯基；具有1～4个碳原子的烷基巯基如甲基巯基、乙基巯基、正丙基巯基、异丙基巯基、正丁基巯基、异丁基巯基、仲丁基巯基和叔丁基巯基；以及苯基巯基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的酰胺基包括未取代的酰胺基、乙酰胺基、N-甲基酰胺基、N-乙基酰胺基、N-正丙基酰胺基、N-正丁基酰胺基、N-异丁基酰胺基、N-(仲丁基酰胺)基、N-叔丁基酰胺基、N,N-二甲基酰胺基、N,N-二乙基酰胺基、N,N-二正丙基酰胺基、N,N-二正丁基酰胺、N,N-二异丁基酰胺基、N-甲基乙酰胺基、N-乙基乙酰胺基、N-正丙基乙酰胺基、N-正丁基乙酰胺基、N-异丁基乙酰胺基、N-仲丁基乙酰胺基、N-叔丁基乙酰胺基、N,N-二甲基乙酰胺基、N,N-二乙基乙酰胺基、N,N-二正丙基乙酰胺基、N,N-二正丁基乙酰胺基、N,N-二异丁基乙酰胺基、苯酰胺基、萘酰胺基、苯乙酰胺基和萘乙酰胺基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的烷氧基包括具有1～4个碳原子的烷氧基如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的芳氧基包括具有5～16个碳原子的单环、双环或三环芳氧基如苯氧基和萘氧基，其可以具有苯基或甲基作为取代基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的酰基包括具有1～10个碳原子的烷基羰基和芳基羰基；优选具有1～4个碳原子的烷基羰基。其具体实例包括乙酰基、丙酰基、三氟甲基羰基、五氟乙基羰基、苯甲酰基和萘甲酰基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的羰基包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基、异丁氧基羰基、仲丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、正戊氧基羰基、正己氧基羰基、正庚氧基羰基、正壬氧基羰基和正癸氧基羰基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的芳族残基包括与由Y1、Y2和Y3表示的芳族残基相同的芳族残基。所述芳族残基可以具有取代基。所述取代基包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基相同的取代基。
由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基包括饱和或不饱和直链或支链烷基和环烷基。所述直链或支链烷基优选具有1～36个碳原子，更优选3～18个碳原子。所述环烷基包括具有3～8个碳原子的环烷基。脂族烃残基的具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、环己基、乙烯基、丙烯基、戊炔(pentynyl)基、丁烯基、己烯基、己二烯基、异丙烯基、异己烯基、环己烯基、环戊二烯基、乙炔基、丙炔基、戊炔基、己炔基、异己炔基和环己炔基。特别地，具有3～18个碳原子的直链烷基是优选的。
这些脂族烃残基可以具有取代基。所述取代基包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基相同的取代基。
在式(1)中，Z1和Z2各自独立地表示卤素原子。所述卤素原子包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子相同的卤素原子；优选氟原子。
在式(1)中，Z1和Y1、或Z2和Y2可以连接而形成环。当Y1或Y2为芳族残基时，Z1和在由Y1表示的芳族残基上的取代基、或Z2和在由Y2表示的芳族残基上的取代基可以连接而形成环。
在式(1)中，Ar1和Ar2各自独立地表示芳环。芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。Ar1和Ar2优选各自独立地表示苯环、萘环或噻吩环，更优选苯环。
在式(1)中，X1表示芳环Ar1和/或Ar2上的选自式(2)、(3)和(4)中的一种或多种取代基：
在式(2)中，n1表示0～5、优选0～4且更优选为0的整数。
在式(2)中，A1和A2各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基。或者，A1和A2可以相互连接而形成环。
由A1或A2表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A1或A2表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选由式(1001)～(1033)中的任一者表示的基团。
由A1和A2形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A1和A2形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。且由A1和A2形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A1和A2形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。
在式(2001)～(2017)中，标记*表示在式(2)中A1和A2两者都结合的碳原子。
在式(2)中，优选A1和A2各自独立地为羧基或氰基，更优选A1和A2中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A1和A2中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(2)中，A3表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A3表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(2)中，A3优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(2)中，A4和A5各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n1为2以上使得A4的数目和A5的数目各自为2以上时，A4取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A5取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A4或A5表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
此外，相邻的A4和A4、相邻的A5和A5、或A4和A5可以连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(2)中，A4和A5优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(3)中，n2表示1～5、优选1～4、还更优选为1的整数。
在式(3)中，A6和A7各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A6和A7可以相互连接而形成环。
由A6或A7表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A6或A7表示的芳族残基优选包括具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选如上所述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A6和A7形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A6和A7形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。此外，由A6和A7形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A6和A7形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)中任一者表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A6和A7形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(3)中A6和A7两者都结合的碳原子。
在式(3)中，优选A6和A7各自独立地为羧基或氰基，更优选A6和A7中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A6和A7中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(3)中，A8各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A8表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(3)中，A8优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(3)中，A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子和烷氧基。当n2为2以上使得A9的数目和A10的数目各自为2以上时，A9取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A10取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A9或A10表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A9和A10可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(3)中，A9和A10优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A9为氢原子且A10为脂族烃残基，还更优选A9为氢原子且A10为正己基。
在式(3)中，Q1表示氧原子、硫原子或硒原子。当n2为2以上使得Q1的数目为2以上时，Q1原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(3)中，Q1优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(4)中，n3表示0～5、优选1～4、还更优选为1的整数。
在式(4)中，A11和A12各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n3为2以上使得A11的数目和A12的数目各自为2以上时，A11取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A12取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A11或A12表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A11和A12可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(4)中，A11和A12优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A11为氢原子且A12为脂族烃残基，还更优选A11为氢原子且A12为正己基。
在式(4)中，Q2表示氧原子、硫原子或硒原子。当n3为2以上使得Q2的数目为2以上时，Q2原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(4)中，Q2优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(2)～(4)中，标记*表示与芳环Ar1和/或Ar2的结合位点
在式(1)和式(2)～(4)中，m1、M、Y1～Y3、Z1和Z2、Ar1和Ar2、X1、n1～n3、A1～R11以及Q1和Q2的优选组合是以上各个优选的那些的组合，其更优选的组合是以上各个还更优选的那些的组合。
本发明的化合物优选具有由下式(5)表示的结构：
在式(5)中，Z3和Z4各自独立地表示卤素原子，且卤素原子的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子的实例相同的实例。
在式(5)中，Z3和Z4各自优选为氟原子。
在式(5)中，n4表示0～5、优选1～4、还更优选为1的整数。
在式(5)中，Q3表示氧原子、硫原子或硒原子。当n4为2以上使得Q3的数目为2以上时，Q3原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(5)中，Q3优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(5)中，A13和A14各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基。或者，A13和A14可以相互连接而形成环。
由A13或A14表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A13或A14表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A13和A14形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A13和A14形成的芳环包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A13和A14形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A13和A14形成的杂环优选包括含杂原子的4-～7-元杂环，更优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A13和A14形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(5)中A13和A14两者都结合的碳原子。
在式(5)中，优选A13和A14各自独立地为羧基或氰基，更优选A13和A14中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A13和A14中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(5)中，A15表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A15表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(5)中，A15优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(5)中，A16和A17各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子和烷氧基。当n4为2以上使得A16的数目和A17的数目各自为2以上时，A16取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A17取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A16或A17表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A16和A17可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(5)中，A16和A17优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A16为氢原子且A17为脂族烃残基，还更优选A16为氢原子且A17为正己基。
在式(5)中，n5表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(5)中，Q4表示氧原子、硫原子或硒原子。当n5为2以上使得Q4的数目为2以上时，Q4原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(5)中，Q4优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(5)中，A18和A19各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A18和A19可以相互连接而形成环。
由A18或A19表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A18或A19表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A18和A19形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A18和A19形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A18和A19形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A18和A19形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A18和A19形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(5)中A18和A19两者都结合的碳原子。
在式(5)中，优选A18和A19各自独立地为羧基或氰基，更优选A18和A19中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A18和A19中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(5)中，A20表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A20表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(5)中，A20优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(5)中，A21和A22各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n5为2以上使得A21的数目和A22的数目各自为2以上时，A21取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A22取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A21或A22表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A21和A22可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(5)中，A21和A22优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A21为氢原子且A22为脂族烃残基，还更优选A21为氢原子且A22为正己基。
在式(5)中，A23和A24各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。由A23或A24表示的卤素原子、脂族烃残基和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(5)中，A23和A24优选各自独立地为氢原子、脂族烃残基或烷氧基，更优选烷氧基，还更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，尤其优选甲氧基。
在由式(5)表示的化合物中，优选如下式的化合物：Z3和Z4各自为氟原子，n4和n5各自为整数1，Q3和Q4各自为硫原子，A13和A14中一者为羧基且另一者为氰基，A18和A19中一者为羧基且另一者为氰基，A15和A20各自为氢原子，A16和A21各自为氢原子，A17和A22各自为正己基，且A23和A24各自为甲氧基。
同时，由式(5)表示的化合物在式(5)中的两个吲哚环的各个吲哚环的第五位置处具有由式(3)表示的取代基，但本发明的化合物能够优选在各个吲哚环的第六位置处具有由式(3)表示的取代基。
本发明的化合物还优选具有由下式(6)表示的结构：
在式(6)中，Z5和Z6各自独立地表示卤素原子。卤素原子的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子的实例相同的实例。
在式(6)中，Z5和Z6各自优选为氟原子。
在式(6)中，n6表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(6)中，Q5表示氧原子、硫原子或硒原子。当n6为2以上使得Q5的数目为2以上时，Q5原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(6)中，Q5优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(6)中，A25和A26各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n6为2以上使得A25的数目和A26的数目各自为2以上时，A25取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A26取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A25或A26表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A25和A26可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(6)中，A25和A26优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A25为氢原子且A26为脂族烃残基，还更优选A25为氢原子且A26为正己基。
在式(6)中，n7表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(6)中，Q6表示氧原子、硫原子或硒原子。当n7为2以上使得Q6的数目为2以上时，Q6原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(6)中，Q6优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(6)中，A27和A28各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A27和A28可以相互连接而形成环。
由A27或A28表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A27或A28表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A27和A28形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A27和A28形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A27和A28形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A27和A28形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A27和A28形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(6)中A27和A28两者都连接的碳原子。
在式(6)中，优选A27和A28各自独立地为羧基或氰基，更优选A27和A28中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A27和A28中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(6)中，A29表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A29表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(6)中，A29优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(6)中，A30和A31各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n7为2以上使得A30的数目和A31的数目各自为2以上时，A30取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A31取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A30或A31表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A30和A31可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(6)中，A30和A31优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A30为氢原子且A31为脂族烃残基，还更优选A30为氢原子且A31为正己基。
在式(6)中，A32和A33各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。由A32或A33表示的卤素原子、脂族烃残基和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(6)中，A32和A33优选各自独立地为氢原子、脂族烃残基或烷氧基，更优选烷氧基，还更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，尤其优选甲氧基。
在由式(6)表示的化合物中，优选如下式的化合物：Z5和Z6各自为氟原子，n6和n7各自为整数1，Q5和Q6各自为硫原子，A25、A29和A30各自为氢原子，A26和A31各自为正己基，A27和A28中一者为羧基且另一者为氰基，且A32和A33各自为甲氧基；
同时，由式(6)表示的化合物在式(6)中的两个吲哚环的各个第五位置处分别具有由式(3)和(4)表示的取代基，但本发明的化合物能够还优选在吲哚环的各个第六位置处具有由式(3)和(4)表示的取代基。
本发明的化合物还优选具有由式(9)表示的结构：
在式(9)中，Z11和Z12各自独立地表示卤素原子。卤素原子的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子的实例相同的实例。
在式(9)中，Z11和Z12各自优选为氟原子。
在式(9)中，n12表示0～5、优选1～4且更优选1的整数。
在式(9)中，Q11表示氧原子、硫原子或硒原子。当n12为2以上使得Q11的数目为2以上时，Q11原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(9)中，Q11优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(9)中，A55和A56各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A55和A56可以相互连接而形成环。
由A55或A56表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A55或A56表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A55和A56形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A55和A56形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A55和A56形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A55和A56形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A55和A56形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(9)中A55和A56两者都连接的碳原子。
在式(9)中，优选A55和A56各自独立地为羧基或氰基，更优选A55和A56中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A55和A56中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(9)中，A57表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A57表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(9)中，A57优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(9)中，A58和A59各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n12为2以上使得A58的数目和A59的数目各自为2以上时，A58取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A59取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A58或A59表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A58和A59可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(9)中，A58和A59优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A58为氢原子且A59为脂族烃残基，还更优选A58为氢原子且A59为正己基。
在式(9)中，n13表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(9)中，Q12表示氧原子、硫原子或硒原子。当n13为2以上使得Q12的数目为2以上时，Q12原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(9)中，Q12优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(9)中，A60和A61各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A60和A61可以相互连接而形成环。
由A60或A61表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A60或A61表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A60和A61形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A60和A61形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A60和A61形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A60和A61形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A60和A61形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(9)中A60和A61两者都连接的碳原子。
在式(9)中，优选A60和A61各自独立地为羧基或氰基，更优选A60和A61中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A60和A61中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(9)中，A62表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A62表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(9)中，A62优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(9)中，A63和A64各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n13为2以上使得A63的数目和A64的数目各自为2以上时，A63取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A64取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A63或A64表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A63和A64可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(9)中，A63和A64优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A63为氢原子且A64为脂族烃残基，还更优选A63为氢原子且A64为正己基。
在式(9)中，A65和A66各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。由A65或A66表示的卤素原子、脂族烃残基和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(9)中，A65和A66优选各自独立地为氢原子、脂族烃残基或烷氧基，更优选烷氧基，还更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，尤其优选甲氧基。
在由式(9)表示的化合物中，优选如下式的化合物：Z11和Z12各自为氟原子，n12和n13各自为整数1，Q11和Q12各自为硫原子，A55和A56中一者为羧基且另一者为氰基，A60和A61中一者为羧基且另一者为氰基，A57和A62各自为氢原子，A58和A63各自为氢原子，A59和A64各自为正己基，且A65和A66各自为甲氧基。
本发明的化合物还优选具有由式(10)表示的结构：
在式(10)中，Z13和Z14各自独立地表示卤素原子。卤素原子的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的卤素原子的实例相同的实例。
在式(10)中，Z13和Z14各自优选为氟原子。
在式(10)中，n14表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(10)中，Q13表示氧原子、硫原子或硒原子。当n14为2以上使得Q13的数目为2以上时，Q13原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(10)中，Q13优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(10)中，A67和A68各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n14为2以上使得A67的数目和A68的数目各自为2以上时，A67取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A68取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A67或A68表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A67和A68可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(10)中，A67和A68优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A67为氢原子且A68为脂族烃残基，还更优选A67为氢原子且A68为正己基。
在式(10)中，n15表示0～5、优选1～4且更优选为1的整数。
在式(10)中，Q14表示氧原子、硫原子或硒原子。当n15为2以上使得Q14的数目为2以上时，Q14原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同。
在式(10)中，Q14优选为氧原子或硫原子，更优选硫原子。
在式(10)中，A69和A70各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基、磺酸基或芳族残基，或A69和A70可以相互连接而形成环。
由A69或A70表示的芳族残基的具体实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。芳族残基可以具有取代基，且所述取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A69或A70表示的芳族残基优选为具有选自如下取代基中的至少一种取代基的芳族残基：羧基、羟基、磷酸基、磺酸基及其盐，更优选上述由式(1001)～(1033)中任一者表示的基团。
由A69和A70形成的环包括芳环和杂环，其可以具有取代基。
由A69和A70形成的芳环的具体实例包括与用于说明由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基的具体实例相同的具体实例。由A69和A70形成的环可以具有的取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
由A69和A70形成的杂环包括含杂原子如S、N和O的4-～7-元杂环，优选由式(2001)～(2017)中任一者表示的环，更优选由式(2007)或(2012)表示的环，还更优选由式(2007)表示的环。当由A69和A70形成的杂环由式(2001)～(2017)中任一者表示时，在式(2001)～(2017)中的标记*表示在式(10)中A69和A70两者都连接的碳原子。
在式(10)中，优选A69和A70各自独立地为羧基或氰基，更优选A69和A70中一者为羧基且另一者为羧基或氰基，还更优选A69和A70中一者为羧基且另一者为氰基。
在式(10)中，A71表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。由A71表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(10)中，A71优选为氢原子或脂族烃残基，更优选氢原子。
在式(10)中，A72和A73各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基。当n15为2以上使得A72的数目和A73的数目各自为2以上时，A72取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A73取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同。由A72或A73表示的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
或者，A72和A73可以相互连接而形成环。形成的环的实例包括与由A1和A2形成的环的实例相同的实例，且形成的环可以具有取代基。取代基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以具有的取代基的实例相同的实例。
在式(10)中，A72和A73优选各自独立地为氢原子或脂族烃残基，更优选A72为氢原子且A73为脂族烃残基，还更优选A72为氢原子且A73为正己基。
在式(10)中，A74和A75各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。由A74或A75表示的卤素原子、脂族烃残基和烷氧基的实例包括与由Y1、Y2或Y3表示的芳族残基可以作为取代基具有的脂族烃残基、卤素原子和烷氧基的实例相同的实例。
在式(10)中，A74和A75优选各自独立地为氢原子、脂族烃残基或烷氧基，更优选烷氧基，还更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，尤其优选甲氧基。
在由式(10)表示的化合物中，优选如下式的化合物：Z13和Z14各自为氟原子，n14和n15各自为整数1，Q13和Q14各自为硫原子，A67、A71和A72各自为氢原子，A68和A73各自为正己基，A69和A70中一者为羧基且另一者为氰基，且A74和A75各自为甲氧基
通过例如根据非专利文献3的方案1中所述的合成2号化合物的方法合成中间体化合物并通过甲酰化、交叉偶联等将由X1表示的取代基引入所述中间体化合物中，能够得到本发明的由式(1)表示的化合物。
将具体反应机理描述如下。使原料化合物a和b在适当溶剂如醇中反应，从而制造化合物c。然后在适当溶剂如四氢呋喃中利用四乙酸铅对化合物c进行处理，从而制造化合物d(当芳环Ar1和Ar2不同时，使原料化合物e和f反应以制造化合物g，然后以与上述相同的方式制造化合物h)。随后，将氨水添加到醇和含化合物d的乙酸的适当混合溶剂中以在室温下使得化合物d反应，由此制造化合物i。当芳环Ar1和Ar2不同时，化合物d和化合物h可能进行反应。随后，使化合物i与三氟化硼反应以制造化合物j。此外，通过交叉偶联等使化合物j与化合物k的连接以制造由式(1)表示的化合物。根据需要，Y3能够为通过经Grignard反应等取代氢原子进行的氢原子之外的取代基。
由式(7)表示的化合物的具体实例如下。
由式(8)表示的化合物的具体实例如下。
[表4]
化合物 n10 n11 Z9 Z10 Q9 Q10 A46 A47 A48 A49 A50 A51 A52 A53 A54
85 0 0 F F － － － － COOH CN H － － H H
86 0 0 Cl Cl － － － － COOH CN H － － H H
87 0 0 Br Br － － － － COOH CN H － － H H
88 0 0 I I － － － － COOH CN H － － OCH3 OCH3
89 0 0 F F － － － － COOH CN H － － OC2H5 OC2H5
90 0 0 F F － － － － COOH COOH H － － OCH3 OCH3
91 1 1 F F O O H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
92 1 1 F F O O H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
93 1 1 F F O O C6H13 H COOH CN H C6H13 H OCH3 OCH3
94 1 1 F F O O C6H13 H COOH CN H C6H13 H H H
95 1 1 F F O O H H COOH CN H H H H H
96 1 1 F F S S H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
97 1 1 F F Se Se H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
98 1 1 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
99 2 2 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
100 3 3 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
101 4 4 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
102 5 5 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
103 1 1 F F S S H C2H5 COOH CN H H C2H5 OCH3 OCH3
104 1 1 F F S S H C8H17 COOH CN H H C8H17 OCH3 OCH3
105 1 1 F F S S H C18H37 COOH CN H H C18H37 OCH3 OCH3
106 1 1 F F S S H C(CH3)3 COOH CN H H C(CH3)3 OCH3 OCH3
107 1 1 F F S S H CH(CH3)2 COOH CN H H CH(CH3)2 OCH3 OCH3
108 1 1 F F S S H OCH3 COOH CN H H OCH3 OCH3 OCH3
109 1 1 F F S S OCH3 OCH3 COOH CN H OCH3 OCH3 OCH3 OCH3
110 1 1 F F S S Cl Cl COOH CN H Cl Cl OCH3 OCH3
111 1 1 F F S S CH3 CH3 COOH CN H CH3 CH3 OCH3 OCH3
112 1 1 F F S S H C6H13 COOH CN CH3 H C6H13 OCH3 OCH3
113 1 1 F F S S H H COOH CN H H H C6H13 C6H13
114 1 1 F F S S H H COOH CN H H H C2H5 C2H5
115 1 1 F F S S H C6H13 COONa CN H H C6H13 OCH3 OCH3
[表5]
化合物 n10 n11 Z9 Z10 Q9 Q10 A46 A47 A48 A49 A50 A51 A52 A53 A54
116 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1001) H H H C6H13 OCH3 OCH3
117 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1002) H H H C6H13 OCH3 OCH3
118 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1003) H H H C6H13 OCH3 OCH3
119 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1004) H H H C6H13 OCH3 OCH3
120 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1005) H H H C6H13 OCH3 OCH3
121 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1006) H H H C6H13 OCH3 OCH3
122 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1007) H H H C6H13 OCH3 OCH3
123 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1008) H H H C6H13 OCH3 OCH3
124 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1009) H H H C6H13 OCH3 OCH3
125 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1010) H H H C6H13 OCH3 OCH3
126 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1011) H H H C6H13 OCH3 OCH3
127 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1012) H H H C6H13 OCH3 OCH3
128 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1013) H H H C6H13 OCH3 OCH3
129 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1014) H H H C6H13 OCH3 OCH3
130 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1015) H H H C6H13 OCH3 OCH3
131 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1016) H H H C6H13 OCH3 OCH3
132 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1017) H H H C6H13 OCH3 OCH3
133 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1018) H H H C6H13 OCH3 OCH3
134 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1019) H H H C6H13 OCH3 OCH3
135 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1020) H H H C6H13 OCH3 OCH3
136 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1021) H H H C6H13 OCH3 OCH3
137 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1022) H H H C6H13 OCH3 OCH3
138 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1023) H H H C6H13 OCH3 OCH3
139 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1024) H H H C6H13 OCH3 OCH3
140 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1025) H H H C6H13 OCH3 OCH3
141 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1026) H H H C6H13 OCH3 OCH3
142 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1027) H H H C6H13 OCH3 OCH3
143 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1028) H H H C6H13 OCH3 OCH3
144 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1029) H H H C6H13 OCH3 OCH3
145 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1030) H H H C6H13 OCH3 OCH3
146 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1031) H H H C6H13 OCH3 OCH3
147 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1032) H H H C6H13 OCH3 OCH3
148 1 1 F F S S OCH3 OCH3 芳香环(1033) H H H C6H13 OCH3 OCH3
[表6]
由式(1)表示而非由式(7)或(8)表示的化合物的具体实例如下。
由式(11)表示的化合物的具体实例如下。
由式(12)表示的化合物的具体实例如下。
[表10]
化合物 n18 n19 Z17 Z18 Q17 Q18 A88 A89 A90 A91 A92 A93 A94 A95 A96
266 0 0 F F － － － － COOH CN H － － H H
267 0 0 Cl Cl － － － － COOH CN H － － H H
268 0 0 Br Br － － － － COOH CN H － － H H
269 0 0 I I － － － － COOH CN H － － OCH3 OCH3
270 0 0 F F － － － － COOH CN H － － OC2H5 OC2H5
271 0 0 F F － － － － COOH COOH H － － OCH3 OCH3
272 1 1 F F O O H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
273 1 1 F F O O H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
274 1 1 F F O O C6H13 H COOH CN H C6H13 H OCH3 OCH3
275 1 1 F F O O C6H13 H COOH CN H C6H13 H H H
276 1 1 F F O O H H COOH CN H H H H H
277 1 1 F F S S H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
278 1 1 F F Se Se H H COOH CN H H H OCH3 OCH3
279 1 1 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
280 2 2 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
281 3 3 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
282 4 4 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
283 5 5 F F S S H C6H13 COOH CN H H C6H13 OCH3 OCH3
284 1 1 F F S S H C2H5 COOH CN H H C2H5 OCH3 OCH3
285 1 1 F F S S H C8H17 COOH CN H H C8H17 OCH3 OCH3
286 1 1 F F S S H C18H37 COOH CN H H C18H37 OCH3 OCH3
287 1 1 F F S S H C(CH3)3 COOH CN H H C(CH3)3 OCH3 OCH3
288 1 1 F F S S H CH(CH3)2 COOH CN H H CH(CH3)2 OCH3 OCH3
289 1 1 F F S S H OCH3 COOH CN H H OCH3 OCH3 OCH3
290 1 1 F F S S OCH3 OCH3 COOH CN H OCH3 OCH3 OCH3 OCH3
291 1 1 F F S S Cl Cl COOH CN H Cl Cl OCH3 OCH3
292 1 1 F F S S CH3 CH3 COOH CN H CH3 CH3 OCH3 OCH3
293 1 1 F F S S H C6H13 COOH CN CH3 H C6H13 OCH3 OCH3
294 1 1 F F S S H H COOH CN H H H C6H13 C6H13
295 1 1 F F S S H H COOH CN H H H C2H5 C2H5
296 1 1 F F S S H C6H13 COONa CN H H C6H13 OCH3 OCH3
[表11]
[表12]
由式(1)表示而非由式(11)或(12)表示的化合物的具体实例如下。
本发明的由式(1)表示的化合物能够由在基板上形成的氧化物半导体微粒的薄膜承载，从而制备光电转换元件。
在本发明中，在其上形成氧化物半导体微粒的薄膜的基板优选具有导电表面，且这种基板在市场上易于得到。例如，能够使用在表面上具有导电金属氧化物如掺杂有铟、氟或锑的氧化锡的薄膜或金属如铜、银和金的薄膜的玻璃或透明聚合物材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚醚砜的基板。电导率典型地为1000Ω以下，尤其优选100Ω以下。
对于氧化物半导体微粒，金属氧化物是优选的，其具体实例包括钛、锡、锌、钨、锆、镓、铟、钇、铌、钽、钒等的氧化物。其中，钛、锡、锌、铌、铟等的氧化物是更优选的，且氧化钛、氧化锌和氧化锡是最优选的。这些氧化物半导体可以单独使用，或可以混合或施加到要涂布的半导体的表面。氧化物半导体微粒具有典型地1～500nm且优选1～100nm的平均粒径。具有大粒径的氧化物半导体微粒与具有小粒径的氧化物半导体微粒可以是混合的、或是多层的。
通过如下方法能够制造氧化物半导体微粒的薄膜：将氧化物半导体微粒直接喷涂到基板上以形成半导体微粒薄膜的方法；将半导体微粒以薄膜形式电沉积到充当电极的基板上的方法；以及将半导体微粒的浆料或包含通过对半导体微粒前体如半导体醇盐进行水解而得到的微粒的糊料施加到基板上，然后对浆料或糊料进行干燥、固化或烧制的方法。由于电极使用氧化物半导体的特性，所以优选使用浆料的方法。在该方法中，通过常规方法将二次聚集的氧化物半导体微粒分散在分散介质中以具有1～200nm的平均原始粒径而得到浆料。
用于分散浆料的分散介质可以为任意介质，只要能够分散半导体微粒即可。能够使用：水；醇如乙醇；酮如丙酮和乙酰丙酮；以及烃如己烷。这些分散介质可以混合使用，且从降低浆料的粘度变化考虑，优选使用水。为了使得氧化物半导体微粒的分散状态稳定，可以使用分散稳定剂。使用的分散稳定剂的实例包括：酸如乙酸、盐酸和硝酸；或有机溶剂如乙酰丙酮、丙烯酸、聚乙二醇和聚乙烯醇。
涂布有浆料的基板可以在典型的100℃以上、优选200℃以上并同时在约基板熔点(软化点)以下的上限下，典型地900℃、优选在600℃以下的烧成温度下进行烧制。优选地，烧成时间为约4小时以下，但不特别地限制于此。在基板上的薄膜的厚度典型地为1～200μm，优选1～50μm。
可以对氧化物半导体微粒的薄膜进行二次处理。例如，可以将具有基板的整个薄膜直接浸入与半导体相同金属的醇盐、氯化物、氮化物或硫化物的溶液中，然后干燥或重新烧制(re-fired)以提高半导体微粒的薄膜的性能。金属醇盐的实例包括乙醇钛、异丙醇钛、叔丁醇钛和正二丁基二乙酰基锡，并使用其醇溶液。氯化物的实例包括四氯化钛、四氯化锡和氯化锌，并使用其水溶液。由此得到的氧化物半导体薄膜包括氧化物半导体微粒。
随后，将本发明的化合物负载在氧化物半导体微粒的薄膜上的方法描述如下。负载方法的实例包括将具有氧化物半导体微粒薄膜的基板浸入溶于能够溶解所述化合物的溶剂中的化合物溶液、或在所述化合物的溶解度低时通过分散所述化合物而得到的分散液体中。可以根据要负载的本发明的化合物的薄膜适当地确定在溶液中或在分散液中的浓度。将在基板上形成的半导体微粒的薄膜浸入溶液中，浸渍温度为约从室温到溶剂的沸点，浸渍时间为约从1分钟到48小时。能够用于溶解或分散本发明化合物的溶剂的具体实例包括：甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃(THF)、乙腈、二甲亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、正丙醇、正丁醇、叔丁醇、水、正己烷、氯仿、二氯甲烷和甲苯，其可以根据本发明化合物的溶解度等而单独使用或以其多种混合的方式使用。在溶液中化合物的浓度可以典型地为1×10-6M～1M，优选1×10-5M～1×10-1M。在浸渍之后，通过空气干燥或基于需要通过加热将溶剂除去。由此得到具有被本发明的化合物敏化的氧化物半导体微粒薄膜的光电转换元件。
本发明要负载的一种敏化染料化合物可以单独使用或将其多种进行混合。在混合的情况下，可以将本发明的敏化染料化合物相互混合，或可以将本发明的敏化染料化合物与本发明的化合物之外的敏化染料化合物进行混合。特别地，将具有不同吸收波长的敏化染料化合物进行混合允许利用宽范围的吸收波长，使得能够得到具有高转换效率的太阳能电池。本发明的化合物之外的能够混合的敏化染料化合物的实例包括：在非专利文献2中描述的钌络合物及其季铵盐化合物、酞菁、卟啉、不含金属的酞菁、卟啉、菁、部花青、氧杂菁(oxonol)和三苯甲烷；以及在专利文献2中所述的丙烯酸染料、氧杂蒽、偶氮、蒽醌、二萘嵌苯等；但不限制于此。其中，钌络合物、部花青、丙烯酸敏化染料化合物等是优选的；钌络合物和丙烯酸敏化染料化合物是更优选的；且氰乙酸敏化染料化合物是尤其优选的。当使用包含本发明的化合物的多种化合物时，可以将各种化合物依次负载在半导体微粒的薄膜上，或可以负载其溶解的混合物。
当对包含本发明的化合物的多种敏化染料化合物进行混合时，化合物的比例没有特别限制，使得可以适当选择最佳条件。通常，优选使用各自以10摩尔％以上的量包含敏化染料化合物的等摩尔混合物。当将溶解或分散的多种敏化染料化合物的溶液吸附在氧化物半导体微粒的薄膜上时，敏化染料化合物在溶液中的总浓度可以与仅负载一种的情况下的相同。当混合使用多种敏化染料化合物时，可以使用上述溶剂。在所述情况下，可以使用一种溶剂或可以对各种化合物使用不同的溶剂。
可以在包合物共存的条件下将本发明的化合物负载在氧化物半导体微粒的薄膜上以有效防止化合物之间的缔合。包合物的实例包括甾族化合物如胆酸、冠醚、环糊精、杯芳烃以及聚环氧乙烷。其具体优选实例包括：胆酸如脱氧胆酸、脱氢脱氧胆酸、鹅去氧胆酸、熊去氧胆酸、石胆酸、猪脱氧胆酸、胆酸甲酯和胆酸钠；和聚环氧乙烷。此外，在负载化合物和染料之后，可以利用胺化合物如4-叔丁基吡啶或酸如乙酸和丙酸对半导体微粒的薄膜进行处理。处理方法的实例包括将具有负载敏化染料化合物的半导体微粒薄膜的基板浸入包含胺化合物或酸的乙醇溶液中。
使用负载本发明的化合物的光电转换元件的一个电极、对电极、氧化还原电解质或空穴传输材料或p型半导体等，由氧化物半导体微粒的薄膜能够制造太阳能电池。所使用的氧化还原电解质、空穴传输材料、p型半导体等可以是液态、凝结态(凝胶和凝胶状状态)、固态等的已知材料。其液态实例包括：各自溶于溶剂中的氧化还原电解质、熔盐、空穴传输材料、p型半导体等，以及常温熔盐；其凝结态(凝胶和凝胶状状态)的实例包括包含在聚合物基质、低分子量胶凝剂等中的所述物质。所使用的其固态实例包括氧化还原电解质、熔盐、空穴传输材料和p型半导体。空穴传输材料的实例包括胺衍生物和导电聚合物如聚乙炔、聚苯胺和聚噻吩以及三亚苯化合物。p型半导体的实例包括CuI和CuSCN。优选地，对电极具有导电性并催化氧化还原电解质的还原反应。例如，可以使用：在其上沉积了铂、碳、铑、钌等的玻璃或聚合物膜；或涂布有导电微粒的玻璃或聚合物膜。
用于太阳能电池中的氧化还原电解质的实例包括：卤素氧化还原电解质，其包含具有卤素抗衡离子和卤素分子的卤素化合物；金属氧化还原电解质如亚铁氰酸盐-铁氰酸盐、二茂铁-二茂铁离子和金属络合物如钴络合物；以及有机氧化还原电解质如烷基硫醇-烷基二硫化物、紫罗碱染料和氢醌-醌；其中，卤素氧化还原电解质是优选的。包含卤素化合物-卤素分子的卤素氧化还原电解质的卤素分子的实例包括碘分子和溴分子，且碘分子是优选的。具有卤素抗衡离子的卤素化合物的实例包括：金属卤化物盐如LiBr、NaBr、KBr、LiI、NaI、KI、CsI、CaI2、MgI2和CuI或卤素有机季铵盐如四烷基碘化铵、碘化咪唑碘化吡啶且具有碘抗衡离子的盐是优选的。除碘离子之外，还优选使用具有酰亚胺抗衡离子如双(三氟甲烷磺酰)亚胺离子和二氰基酰亚胺离子的电解质。
当溶液中包含氧化还原电解质时，将电化学惰性溶剂用于所述溶剂。其实例包括乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、γ-丁内酯、二甲氧基乙烷、碳酸二乙酯、二乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、1,3-二氧戊环、甲酸甲酯、2-甲基四氢呋喃、3-甲基-噁唑烷-2-酮、环丁砜、四氢呋喃和水。其中，乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、3-甲氧基丙腈、甲氧基乙腈、乙二醇、3-甲基-噁唑烷-2-酮、γ-丁内酯等是尤其优选的。这些物质可以单独使用或以两种以上组合的方式使用。凝胶状电解质的实例包括：包含在低聚物或聚合物基体中的电解质或电解液；和非专利文献4中所述的还包含在低分子量胶凝剂等中的电解质或电解液。氧化还原电解质的浓度典型地为0.01～99质量％，优选约0.1～90质量％。
太阳能电池包含光电转换元件的电极，所述光电转换元件在基板上的氧化物半导体微粒薄膜上负载化合物，所述基板夹在对电极之间。将包含氧化还原电解质的溶液填充在电极之间。
实施例
接下来，将参考实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明不限制于此。在实施例中，份数表示质量份，除非另有规定。M表示用摩尔/升表示的溶液浓度。化合物编号对应上述具体实例的化合物。通过分光光度计UV-3100PC(由日本岛津制作所制造)测量了最大吸收波长，并使用三甲基硅烷作为内标物通过核磁共振设备BRUKERAVANCE500(500MHz)测量了核磁共振。此外，利用质谱仪JEOLJMS-700(由日本电子株式会社制造)实施质谱分析，并利用分析仪CE-440F(由ExeterAnalytical,Inc.制造)实施元素分析。
实施例1(合成由式(5a)表示的化合物)
(步骤1)
在75mlTHF和10ml水的混合溶剂中，溶解1.5023g(2.2689mmol)由式(101)表示的化合物、2.7828g(6.8139mmol)由式(102)表示的化合物和6.2805g(45.4351mmol)K2CO3。向制造的溶液添加0.80g(0.69mmol)Pd(PPh3)4，并在N2气氛下将混合物回流过夜。在反应完成之后，在减压下蒸馏除去THF，并使用150mlCH2Cl2实施萃取。用150ml水对制造的有机相进行洗涤，然后用Na2SO4干燥。在减压下将溶剂蒸馏掉之后，通过柱色谱(正相SiO2，CH2Cl2/己烷＝1/1(体积比))对制得的残渣进行提纯，使得作为深蓝色固体得到0.9843g由式(103)表示的化合物(收率：41％)。
对于由式(103)表示的化合物，通过核磁共振和质谱分析测定的值如下。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):0.79(s,6H,CH3ax),0.83(t,6H,J＝6.92Hz,Hq),1.18-1.22(m,12H,Hn-p),1.28(s,6H,CH3eq),1.47-1.53(m,4H,Hm),2.56(t,4H,J＝7.82Hz,Hl),3.64(d,4H,J＝10.95Hz,Hax),3.69(s,3H,Hg),3.75(d,4H,J＝9.75Hz,Heq),3.76(s,3H,Hg'),5.59(s,2H,He),6.95(d,1H,J＝8.35Hz,Hh),6.99(s,2H,Hd),6.99-7.01(m,2H,Hk',j),7.06(t,1H,J＝7.33Hz,Hj'),7.36(s,1H,Hf),7.37(s,1H,Hf'),7.38-7.42(m,2H,Hi),7.49(d,2H,J＝8.35Hz,Hc),7.54(d,1H,J＝7.55Hz,Hk),7.66(d,1H,J＝7.30Hz,Hk'),7.81和7.82(s,1H,Ha),7.89(d,2H,J＝8.45Hz,Hb),7.90(d,1H,J＝8.55Hz,Hb')。
FABMS:m/z1064[M+H]+
(步骤2)
在120mlTHF中，溶解980.0mg(0.9200mmol)在步骤1中得到的由式(103)表示的化合物。向制造的溶液添加包含溶解在20ml水中的270.4mg(1.4215mmol)对甲苯磺酸的溶液，并在40℃下在屏蔽光的条件下搅拌过夜。在反应完成之后，在减压下蒸馏除去THF，并使用100mlCH2Cl2实施萃取。用100ml水将制造的有机相洗涤两次，然后用Na2SO4干燥。在减压下将溶剂蒸馏掉之后，实施再沉淀(CH2Cl2:己烷＝10ml:80ml)，使得作为深蓝色固体得到723.0mg由式(104)表示的化合物。
对于由式(104)表示的化合物，通过核磁共振、质谱分析、元素分析以及紫外和可见光吸收光谱测定的值如下。
1HNMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm)0.84(t,6H,J＝6.95HzHq),1.21-1.25(m,12H,Hn-p),1.57-1.64(m,4H,Hm),2.66(t,4H,J＝7.80Hz,Hl),3.72(s,3H,Hg),3.80(s,3H,Hg'),6.99(d,1H,J＝8.65Hz,Hh),7.03(t,1H,J＝8.00Hz,Hj),7.08(t,1H,J＝7.15Hz,Hj'),7.41-7.43(m,3H,Hh',i),7.45(s,1H,Hf),7.46(s,1H,Hf'),7.52-7.54(m,2H,Hc),7.56(d,1H,J＝7.65Hz,Hk),7.63(s,2H,Hd),7.69(d,1H,J＝7.55Hz,Hk'),7.88和7.89(s,1H,Ha),7.96(d,1H,J＝8.45Hz,Hb),7.97(d,1H,J＝8.05Hz,Hb'),9.84(s,2H,He)。
FABMS:m/z892[M+]
元素分析：关于C53H51BF2N4O6S2的计算值：C，71.29；H，5.76；N，3.14；发现：C，71.39；H，6.12；N，2.98
UV/Vis；λmax＝641nm(ε＝1.38×105M-1cm-1)
(步骤3)
在N2气氛下，在14mlTHF中，溶解500.9mg(0.5610mmol)由式(104)表示的化合物。向制造的溶液添加0.28ml(2.83mmol)哌啶，将混合物回流1小时并返回至室温。向混合物添加通过将241.5mg(2.8392mmol)氰乙酸和0.28ml(2.83mmol)哌啶溶解在14mlTHF中并将混合物回流1小时而得到的溶液，将混合物回流5小时。在反应完成之后，用100ml水对混合物进行急冷并利用100mlCH2Cl2进行液体分离处理。利用100ml饱和盐水和100ml水对制造的有机相A进行洗涤。通过过滤将析出的绿色固体分离并进行液体分离处理(1％盐酸水溶液:CH2Cl2＝100ml:400ml)。然后在减压下将CH2Cl2相蒸馏掉，使得得到246.2mg根据本发明的由式(5a)表示的化合物13(收率：43％)。
对于化合物13，通过核磁共振、质谱分析、元素分析以及紫外和可见光吸收光谱测定的值如下。
FABMS:m/z1026[M+]
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm):0.79(t,6H,J＝6.77Hz,Hr),1.14-1.18(m,12H,Ho-q),1.50-1.58(m,4H,Hn),2.61-2.65(m,4H,Hm),3.69(s,3H,Hh),3.76(s,3H,Hh'),7.03(t,1H,J＝7.53Hz,Hk),7.10(t,1H,J＝7.47Hz,Hk'),7.20(d,1H,J＝8.30Hz,Hi),7.24(d,1H,J＝8.45Hz,Hi'),7.37(s,1H,Hg),7.39(s,1H,Hg'),7.45(d,1H,J＝7.50Hz,Hl),7.51(t,3H,J＝8.18Hz,Hj.l'),7.71(d,2H,J＝8.45Hz,Hc),7.94(s,2H,Hd),8.30(d,1H,J＝8.30Hb),8.31(d,1H,J＝8.20Hz,Hb'),8.43(s,2H,He),8.84和8.85(s,1H,Ha),13.75(宽信号,2H,Hf)
元素分析：关于C59H53BF2N4O6S2·H2O的计算值：C，67.81；H，5.30；N，5.36；发现：C，67.70；H，5.15；N，5.34
UV/Vis；λmax＝647nm(ε＝1.58×105M-1cm-1)
实施例2(合成由式(5b)表示的化合物98)
(步骤4)
用Na2SO4对在步骤3的过程中得到的有机相A进行干燥，使得将蒸馏掉溶剂。然后，通过柱色谱(正相SiO2，CH2Cl2→CH2Cl2/EtOH＝9/1(体积比))对产物进行提纯，使得作为绿色固体得到213.0mg根据本发明的由式(5b)表示的化合物98(收率：40％)。
对于化合物98，通过核磁共振、质谱分析、元素分析以及紫外和可见光吸收光谱测定的值如下。
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm):0.79(t,6H,J＝6.90Hz,Hr, H),1.14-1.19(m,12H,Ho-q,E-G),1.48-1.58(m,4H,Hn,D),2.61-2.65(m,4H,Hm,C),3.69(s,3H,Hh,X),3.75和3.76(s,3H,Hh',X'),7.03(t,1H,J＝7.45Hz,Hk,A),7.10(t,1H,J＝7.53Hz,Hk',A'),7.19(dd,1H,J＝2.73和8.47Hz,Hi,y),7.23(dd,1H,J＝2.25和8.55Hz,Hi',y'),7.35-7.38(m,2H,Hg,w),7.44(t,1H,J＝6.05Hz,Hj,Z),7.51(t,3H,J＝8.15Hz,Hj',z',B,l),7.68-7.72(m,2H,Hc,t),7.90(s,1H,Hu),7.97和7.98(d,1H,Hd),8.29(d,1H,J＝8.35Hz,Hb,s),8.30(d,1H,J＝8.45Hz,Hb',s'),8.38(s,1H,He),8.83和8.84(s,1H,Ha),9.87(s,1H,Hv),13.77(宽信号,1H,Hf)
FABMS:m/z959[M+]
元素分析：关于C56H52BF2N3O5S2·0.5H2O的计算值：C，69.41；H，5.51；N，4.34；发现：C，69.08；H，5.43；N，4.33
UV/Vis；λmax＝644nm(ε＝1.44×105M-1cm-1)
实施例3(合成由式(5c)表示的化合物194)
(步骤5)
将424.5mg(0.4267mmol)根据非专利文献3中所述的方法由5-溴-2-羟基苯乙酮合成的由式(105)表示的化合物和655.1mg(1.604mmol)由式(102)表示的化合物溶于32.7mlTHF中，向所述THF添加了6.5ml2M的K2CO3水溶液。通过冻干法对混合物进行脱气。在冷冻之后，添加0.16g(0.1385mmol)Pd(PPh3)4，然后实施N2置换。将溶液返回至室温，并在N2气氛下在70℃下回流过夜。在反应完成之后，利用20ml水对产物进行急冷，并利用100ml乙酸乙酯进行液体分离处理。用230ml水对有机层进行洗涤，并用Na2SO4干燥。在减压下将溶剂蒸馏掉。然后通过柱色谱(正相SiO2，CH2Cl2/己烷＝3/2(体积比))对制造的残渣进行提纯，使得作为深绿色固体得到445.5mg由式(106)表示的化合物(收率：65％)。
对于由式(106)表示的化合物，通过核磁共振测定的值如下。
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm)0.76(t,6H,J＝6.93Hz,Hp),1.19(s,12H,Hs),1.20-1.25(m,12H,Hm-o),1.57(五重峰,4H,J＝7.32Hz,Hl),2.70(t,4H,J＝7.70Hz,Hk),3.67(s,8H,Hr),3.69(s,3H,Hi),3.75(s,3H,Hi'),5.70(s,2H,Hq),7.02(td,1H,J＝7.50,0.63Hz,Hf),7.08(td,1H,J＝7.58,0.73Hz,Hf'),7.10(s,2H,Hj),7.19(d,1H,J＝8.35Hz,Hh),7.22(d,1H,J＝8.10Hz,Hh'),7.31(d,1H,J＝8.50Hz,Hd),7.31(d,1H,J＝8.35Hz,Hd'),7.37(d,2H,J＝8.45Hz,Hc),7.41(d,1H,J＝7.50Hz,He),7.48(dd,1H,J＝1.73和7.90Hz,He'),7.50(td,2H,J＝7.98,1.42Hz,Hg),8.20(s,2H,Hb),8.78(s,1H,Ha)
(步骤6)
在54mlTHF中，溶解445.4mg(0.4261mmol)在步骤5中得到的由式(106)表示的化合物。向制造的溶液添加包含溶解在8.5ml水中的121.6mg(0.6392mmol)对甲苯磺酸水合物的溶液，并加热至40℃。在反应完成之后，利用50ml乙酸乙酯实施液体分离处理。用150ml水对有机层进行洗涤，并用Na2SO4干燥。在减压下将溶剂蒸馏掉。然后通过柱色谱(正相SiO2，CH2Cl2/己烷＝2/1(体积比))对制造的残渣进行提纯，使得作为深绿色固体得到282.5mg由式(107)表示的化合物(收率：61％)。
对于由式(107)表示的化合物，通过核磁共振测定的值如下。
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm):0.76(t,6H,J＝7.00Hz,Hp),1.19-1.27(m,12H,Hm-o),1.62(五重峰,4H,J＝7.37Hz,Hl),2.78(t,4H,J＝7.67Hz,Hk),3.70(s,3H,Hi),3.75(s,3H,Hi'),7.03(t,1H,J＝7.78Hz,Hf),7.09(t,1H,J＝7.47Hz,Hf'),7.20(d,1H,J＝8.20Hz,Hh),7.23(1H,J＝8.05Hz,Hh'),7.38-7.45(m,5H,Hc,d,e),7.49(d,1H,J＝8.25Hz,He'),7.51(app.t,2H,J＝8.00Hz,Hg),8.06(s,2H,Hj),8.29和8.30(s,1H,Hb,b'),8.84(s,1H,Ha),8.85(s,1H,Ha'),9.93(s,2H,Hq)
(步骤7)
在30ml的两口茄形烧瓶中，放置265.8mg(0.2976mmol)在步骤6中得到的由式(107)表示的化合物并进行三次冷冻干燥。然后添加7.84ml的THF以溶解化合物，进一步添加0.2ml(2.025mmol)哌啶并回流1小时。在另一个两口茄形烧瓶中放置158.9mg(1.868mmol)的氰乙酸并进行三次冷冻干燥，然后向其添加7.84ml的THF以溶解化合物。此外，向其添加0.2ml(2.025mmol)哌啶并将混合物回流1小时。在两个两口茄形烧瓶都返回至室温之后，将其中溶解了氰乙酸和哌啶的THF溶液添加到其中溶解了由式(107)表示的化合物和哌啶的THF溶液中，并将混合物回流两天。在反应完成之后，向其添加30molCH2Cl2以进行沉淀并通过Kiriyama过滤收集沉淀的固体。用100ml1N的盐酸和100mlCH2Cl2对收集的固体进行液体分离处理，然后用Na2SO4对有机相进行干燥。在减压下将溶剂蒸馏掉，并实施再沉淀(CH2Cl2:己烷＝10ml:100ml)，使得作为深绿色固体得到209.2mg根据本发明的由式(5c)表示的化合物194(收率：65％)。
对于化合物194，通过核磁共振、质谱分析、元素分析以及紫外和可见光吸收光谱测定的值如下。
1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ(ppm)0.76(t,6H,J＝6.95Hz,Hp),1.19-1.26(m,12H,Hm-o),1.60(五重峰,4H,J＝7.28Hz,Hl),2.78(t,6H,J＝7.50Hz,Hk),3.70(s,3H,Hi),3.76(s,3H,Hi'),7.03(t,1H,J＝7.80Hz,Hf),7.10(t,1H,J＝7.53Hz,Hf'),7.20(d,1H,J＝8.35Hz,Hh),7.24(d,1H,J＝8.30Hz,Hh'),7.38-7.46(m,5H,Hc.e,d),7.49(app.d,1H,J＝7.25Hz,He'),7.51(t,1H,J＝8.00Hz,Hg,g'),8.03(s,2H,Hj),8.32(s,1H,Hb)和8.33(s,1H,Hb'),8.51(s,2H,Hq),8.91(s,1H,Ha,a'),13.8(s,2H,Hr)
FAB质量:m/z1026[M]+
元素分析：关于C59H53BF2N4O6S2·0.5H2O的计算值：C，68.40；H，5.25；N，5.41；发现：C，68.24；H，5.08；N，5.33
UV/Vis(THF)；λmax＝660nm(ε＝1.09×105M-1cm-1)
实施例4～10
以1.6×10-4M的浓度将在实施例1和2中得到的式5a、5b和5c的化合物分别溶解在丙酮中，并向其添加10mM作为包合物的脱氧胆酸以使所述包合物承载所述化合物。在各种溶液中，将多孔基板(在透明导电玻璃电极上于500℃下烧结1小时的多孔氧化钛的半导体薄膜)在室温(20℃)下浸渍12小时。在浸渍完成之后，将多孔基板分别从溶液中取出，用丙酮洗涤并干燥，使得得到根据本发明的光电转换元件，所述光电转换元件各自包含承载任意一种化合物的半导体微粒薄膜。对得到的基板各自进行布置并固定，使得其薄膜侧面对利用铂溅射的导电玻璃的溅射表面并形成20μm的空隙，所述基板具有承载任意一种化合物的半导体微粒的薄膜。将含电解质的溶液(电解液)引入所述空隙中以进行填充。使用三种电解液，其包括：电解液A(溶解在甲氧基丙腈中的0.1M的碘、0.1M的碘化锂、0.1M的二甲基丙基碘化咪唑和1M的叔丁基吡啶)、电解液B(溶解在混合溶剂中的0.05M的碘和0.5M的四丙基碘化铵，所述混合溶剂以乙腈:碳酸亚乙酯＝4:6的比例制备)和电解液C(溶解在甲氧基丙腈中的0.1M的碘、0.1M的碘化锂和0.6M的二甲基丙基碘化咪唑)。
要测量的电池具有尺寸为0.25cm2的有效部分。将500W的氙灯用作光源，通过AM(穿过大气的空气质量)1.5滤光器将所述光源设定为100mW/cm2。利用太阳模拟器WXS-155S-10，AM1.5G(由WacomelectricCo.,Ltd.制造)对短路电流、开路电压和转换效率进行了测量。
将发电性能的评价结果示于表13中。
[表13]
根据表13中所述的结果发现，即使使用不同类型的电解质，使用通过本发明的化合物敏化的光电转换元件仍可将人造太阳光有效地转化成电力。
工业应用性
本发明的具有特定结构的化合物能够用作敏化染料以提供具有高转换效率和高稳定性的染料敏化的太阳能电池。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种由式(1)表示的化合物：
其中m1表示1～4的整数；M表示半金属原子；Y1、Y2和Y3各自独立地表示氢原子或芳族残基；Z1和Z2各自独立地表示卤素原子；Ar1和Ar2各自独立地表示芳环；且X1表示芳环Ar1和/或Ar2上的选自式(2)、(3)和(4)中的一种或多种取代基：
在式(2)中，n1表示0～5的整数；A1和A2中一者表示羧基且另一者表示羧基或氰基，或A1和A2可以相互连接而形成环；A3表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；且A4和A5各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n1为2以上使得A4的数目和A5的数目各自为2以上时，A4取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A5取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A4和A5可以相互连接而形成环；
在式(3)中，n2表示1～5的整数；A6和A7各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A6和A7可以相互连接而形成环；A8表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基烷基；A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n2为2以上使得A9的数目和A10的数目各自为2以上时，A9取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A10取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A9和A10可以相互连接而形成环；且Q1表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n2为2以上使得Q1的数目为2以上时，Q1原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；
在式(4)中，n3表示1～4的整数；A11和A12各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n3为2以上使得A11的数目和A12的数目各自为2以上时，A11取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A12取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A11和A12可以相互连接而形成环；Q2表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n3为2以上使得Q2的数目为2以上时，Q2原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且
在式(2)～(4)中，标记*表示与所述芳环Ar1和/或Ar2的结合位点。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中式(1)中的Ar1和Ar2各自为苯环。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中式(1)中的Y1和Y2各自独立地为芳族残基，且Y3是氢原子。
4.根据权利要求1或2所述的化合物，其中式(1)中的M是硼原子。
5.根据权利要求1所述的化合物，其由式(5)表示：
其中Z3和Z4各自独立地表示卤素原子；n4表示1～4的整数；Q3表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n4为2以上使得Q3的数目为2以上时，Q3原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A13和A14各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A13和A14可以相互连接而形成环；A15表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A16和A17各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n4为2以上使得A16的数目和A17的数目各自为2以上时，A16取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A17取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A16和A17可以相互连接而形成环；n5表示1～4的整数；Q4表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n5为2以上使得Q4的数目为2以上时，Q4原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A18和A19各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A18和A19可以相互连接而形成环；A20表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A21和A22各自独立地表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；当n5为2以上使得A21的数目和A22的数目各自为2以上时，A21取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A22取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A21和A22可以相互连接而形成环；且A23和A24各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基.
6.根据权利要求5所述的化合物，其中在式(5)中，Z3和Z4各自为氟原子，n4和n5各自为整数1，Q3和Q4各自为硫原子，A13和A14中一者为羧基且另一者为氰基，A18和A19中一者为羧基且另一者为氰基，A15和A20各自为氢原子，A16和A21各自为氢原子，A17和A22各自为正己基，且A23和A24各自为甲氧基。
7.根据权利要求1所述的化合物，其由式(6)表示：
其中Z5和Z6各自独立地表示卤素原子；n6表示1～4的整数；n7表示1～4的整数；Q5表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n6为2以上使得Q5的数目为2以上时，Q5原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q6表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n7为2以上使得Q6的数目为2以上时，Q6原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A25和A26各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n6为2以上使得A25的数目和A26的数目各自为2以上时，A25取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A26取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A25和A26可以相互连接而形成环；A27和A28各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A27和A28可以相互连接而形成环；A29表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A30和A31各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n7为2以上使得A30的数目和A31的数目各自为2以上时，A30取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A31取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A30和A31可以相互连接而形成环；且A32和A33各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中在式(6)中，Z5和Z6各自为氟原子，n6和n7各自为整数1，Q5和Q6各自为硫原子，A25、A29和A30各自为氢原子，A26和A31各自为正己基，A27和A28中一者为羧基且另一者为氰基，且A32和A33各自为甲氧基。
9.根据权利要求1所述的化合物，其由式(9)表示：
其中Z11和Z12各自独立地表示卤素原子；n12表示1～5的整数；Q11表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n12为2以上使得Q11的数目为2以上时，Q11原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且A55和A56各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A55和A56可以相互连接而形成环；A57表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A58和A59各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n12为2以上使得A58的数目和A59的数目各自为2以上时，A58取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A59取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A58和A59可以相互连接而形成环；n13为1～5的整数；Q12表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n13为2以上使得Q12的数目为2以上时，Q12原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A60和A61各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A60和A61可以相互连接而形成环；A62表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A63和A64各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；当n13为2以上使得A63的数目和A64的数目各自为2以上时，A63取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A64取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A63和A64可以相互连接而形成环；且A65和A66各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中在式(9)中，Z11和Z12各自为氟原子，n12和n13各自为整数1，Q11和Q12各自为硫原子，A55和A56中一者为羧基且另一者为氰基，A60和A61中一者为羧基且另一者为氰基，A57和A62各自为氢原子，A58和A63各自为氢原子，A59和A64各自为正己基，且A65和A66各自为甲氧基。
11.根据权利要求1所述的化合物，其由式(10)表示：
其中Z13和Z14各自独立地表示卤素原子；n14表示1～4的整数；n15表示1～5的整数；Q13表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n14为2以上使得Q13的数目为2以上时，Q13原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q14表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n15为2以上使得Q14的数目为2以上时，Q14原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A67和A68各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n14为2以上使得A67的数目和A68的数目各自为2以上时，A67取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A68取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A67和A68可以相互连接而形成环；A69和A70各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A69和A70可以相互连接而形成环；A71表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A72和A73各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n15为2以上使得A72的数目和A73的数目各自为2以上时，A72取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A73取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A72和A73可以相互连接而形成环；且A74和A75各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
12.根据权利要求11所述的化合物，其中在式(10)中，Z13和Z14各自为氟原子，n14和n15各自为整数1，Q13和Q14各自为硫原子，A67、A71和A72各自为氢原子，A68和A73各自为正己基，A69和A70中一者为羧基且另一者为氰基，且A74和A75各自为甲氧基。
13.一种制造权利要求1的由式(1)表示的化合物的方法，包括通过交叉偶联反应引入取代基X1。
14.一种光电转换元件，所述光电转换元件包含权利要求1的由式(1)表示的化合物，所述化合物由设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜承载。
15.一种光电转换元件，所述光电转换元件包含一种或多种权利要求1的由式(1)表示的化合物和具有与式(1)不同的结构的敏化染料化合物，所述由式(1)表示的化合物和所述敏化染料化合物由设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜承载。
16.根据权利要求14所述的光电转换元件，其中所述氧化物半导体微粒包含二氧化钛、氧化锌或氧化锡。
17.一种太阳能电池，所述太阳能电池包含权利要求14～16中任一项的光电转换元件。

Claims (17)

1.一种由式(1)表示的化合物：
其中m1表示1～4的整数；M表示半金属原子；Y1、Y2和Y3各自独立地表示氢原子或芳族残基；Z1和Z2各自独立地表示卤素原子；Ar1和Ar2各自独立地表示芳环；且X1表示芳环Ar1和/或Ar2上的选自式(2)、(3)和(4)中的一种或多种取代基：
在式(2)中，n1表示0～5的整数；A1和A2各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A1和A2可以相互连接而形成环；A3表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；且A4和A5各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n1为2以上使得A4的数目和A5的数目各自为2以上时，A4取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A5取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A4和A5可以相互连接而形成环；
在式(3)中，n2表示1～5的整数；A6和A7各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A6和A7可以相互连接而形成环；A8表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基烷基；A9和A10各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n2为2以上使得A9的数目和A10的数目各自为2以上时，A9取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A10取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A9和A10可以相互连接而形成环；且Q1表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n2为2以上使得Q1的数目为2以上时，Q1原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；
在式(4)中，n3表示0～5的整数；A11和A12各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n3为2以上使得A11的数目和A12的数目各自为2以上时，A11取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A12取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A11和A12可以相互连接而形成环；Q2表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n3为2以上使得Q2的数目为2以上时，Q2原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且
在式(2)～(4)中，标记*表示与所述芳环Ar1和/或Ar2的结合位点。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中式(1)中的Ar1和Ar2各自为苯环。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中式(1)中的Y1和Y2各自独立地为芳族残基，且Y3是氢原子。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的化合物，其中式(1)中的M是硼原子。
5.根据权利要求1所述的化合物，其由式(5)表示：
其中Z3和Z4各自独立地表示卤素原子；n4表示0～5的整数；Q3表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n4为2以上使得Q3的数目为2以上时，Q3原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A13和A14各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A13和A14可以相互连接而形成环；A15表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A16和A17各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n4为2以上使得A16的数目和A17的数目各自为2以上时，A16取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A17取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A16和A17可以相互连接而形成环；n5表示0～5的整数；Q4表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n5为2以上使得Q4的数目为2以上时，Q4原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A18和A19各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A18和A19可以相互连接而形成环；A20表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A21和A22各自独立地表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；当n5为2以上使得A21的数目和A22的数目各自为2以上时，A21取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A22取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A21和A22可以相互连接而形成环；且A23和A24各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基.
6.根据权利要求5所述的化合物，其中在式(5)中，Z3和Z4各自为氟原子，n4和n5各自为整数1，Q3和Q4各自为硫原子，A13和A14中一者为羧基且另一者为氰基，A18和A19中一者为羧基且另一者为氰基，A15和A20各自为氢原子，A16和A21各自为氢原子，A17和A22各自为正己基，且A23和A24各自为甲氧基。
7.根据权利要求1所述的化合物，其由式(6)表示：
其中Z5和Z6各自独立地表示卤素原子；n6表示0～5的整数；n7表示0～5的整数；Q5表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n6为2以上使得Q5的数目为2以上时，Q5原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q6表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n7为2以上使得Q6的数目为2以上时，Q6原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A25和A26各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n6为2以上使得A25的数目和A26的数目各自为2以上时，A25取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A26取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A25和A26可以相互连接而形成环；A27和A28各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A27和A28可以相互连接而形成环；A29表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A30和A31各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n7为2以上使得A30的数目和A31的数目各自为2以上时，A30取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A31取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A30和A31可以相互连接而形成环；且A32和A33各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
8.根据权利要求7所述的化合物，其中在式(6)中，Z5和Z6各自为氟原子，n6和n7各自为整数1，Q5和Q6各自为硫原子，A25、A29和A30各自为氢原子，A26和A31各自为正己基，A27和A28中一者为羧基且另一者为氰基，且A32和A33各自为甲氧基。
9.根据权利要求1所述的化合物，其由式(9)表示：
其中Z11和Z12各自独立地表示卤素原子；n12表示0～5的整数；Q11表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n12为2以上使得Q11的数目为2以上时，Q11原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；且A55和A56各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A55和A56可以相互连接而形成环；A57表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A58和A59各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n12为2以上使得A58的数目和A59的数目各自为2以上时，A58取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A59取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A58和A59可以相互连接而形成环；n13为0～5的整数；Q12表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n13为2以上使得Q12的数目为2以上时，Q12原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A60和A61各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A60和A61可以相互连接而形成环；A62表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A63和A64各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基；当n13为2以上使得A63的数目和A64的数目各自为2以上时，A63取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A64取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A63和A64可以相互连接而形成环；且A65和A66各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
10.根据权利要求9所述的化合物，其中在式(9)中，Z11和Z12各自为氟原子，n12和n13各自为整数1，Q11和Q12各自为硫原子，A55和A56中一者为羧基且另一者为氰基，A60和A61中一者为羧基且另一者为氰基，A57和A62各自为氢原子，A58和A63各自为氢原子，A59和A64各自为正己基，且A65和A66各自为甲氧基。
11.根据权利要求1所述的化合物，其由式(10)表示：
其中Z13和Z14各自独立地表示卤素原子；n14表示0～5的整数；n15表示0～5的整数；Q13表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n14为2以上使得Q13的数目为2以上时，Q13原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；Q14表示氧原子、硫原子或硒原子，且当n15为2以上使得Q14的数目为2以上时，Q14原子中的一个原子可以与其另一个原子相同或不同；A67和A68各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n14为2以上使得A67的数目和A68的数目各自为2以上时，A67取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A68取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A67和A68可以相互连接而形成环；A69和A70各自独立地表示氢原子、羧基、氰基、磷酸基或磺酸基，或A69和A70可以相互连接而形成环；A71表示氢原子、脂族烃残基或烷氧基；A72和A73各自独立地表示氢原子、脂族烃残基、卤素原子或烷氧基，且当n15为2以上使得A72的数目和A73的数目各自为2以上时，A72取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同且A73取代基中的一个取代基可以与其另一个取代基相同或不同，或A72和A73可以相互连接而形成环；且A74和A75各自独立地表示氢原子、卤素原子、脂族烃残基或烷氧基。
12.根据权利要求11所述的化合物，其中在式(10)中，Z13和Z14各自为氟原子，n14和n15各自为整数1，Q13和Q14各自为硫原子，A67、A71和A72各自为氢原子，A68和A73各自为正己基，A69和A70中一者为羧基且另一者为氰基，且A74和A75各自为甲氧基。
13.一种制造权利要求1的由式(1)表示的化合物的方法，包括通过交叉偶联反应引入取代基X1。
14.一种光电转换元件，所述光电转换元件包含权利要求1的由式(1)表示的化合物，所述化合物由设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜承载。
15.一种光电转换元件，所述光电转换元件包含一种或多种权利要求1的由式(1)表示的化合物和具有与式(1)不同的结构的敏化染料化合物，所述由式(1)表示的化合物和所述敏化染料化合物由设置在基板上的氧化物半导体微粒的薄膜承载。
16.根据权利要求14或15所述的光电转换元件，其中所述氧化物半导体微粒包含二氧化钛、氧化锌或氧化锡。
17.一种太阳能电池，所述太阳能电池包含权利要求14～16中任一项的光电转换元件。
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