JP2002193935A - ピリジン誘導体およびその錯体 - Google Patents
ピリジン誘導体およびその錯体Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】光電変換作用をもつピリジン誘導体の提供。
【解決手段】一般式(I)で表されるピリジン誘導体及
びそれを配位子とする一般式(II)で示されるRu又
はOsの錯体。 (R1〜R4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)) (X1〜X4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)、Z:Cl、Br、C
N、NCS又はNCO、M:Ru又はOs)
びそれを配位子とする一般式(II)で示されるRu又
はOsの錯体。 (R1〜R4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)) (X1〜X4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)、Z:Cl、Br、C
N、NCS又はNCO、M:Ru又はOs)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規ピリジン誘導
体およびその錯体に関する。
体およびその錯体に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池の一方式として光電変換作用を
もつ化合物を用いた色素増感型太陽電池がある。このよ
うな色素増感型太陽電池に用いることができる化合物と
しては、米国特許第5463057号公報に、ビピリジ
ン、テルピリジン誘導体のルテニウム錯体が開示されて
いる。
もつ化合物を用いた色素増感型太陽電池がある。このよ
うな色素増感型太陽電池に用いることができる化合物と
しては、米国特許第5463057号公報に、ビピリジ
ン、テルピリジン誘導体のルテニウム錯体が開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新規ピリジ
ン誘導体およびその錯体を提供することを解決すべき課
題とする。
ン誘導体およびその錯体を提供することを解決すべき課
題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、ピリジン4
量体の誘導体として一般式(I)で表される新規なピリ
ジン誘導体から誘導される一般式(II)で表されるピ
リジン誘導体の錯体が、米国特許第5463057号公
報に開示された化合物に比べて、吸収スペクトルが長波
長側にシフトして太陽光を効率よく吸収できるという知
見に基づいてなされたものである。
量体の誘導体として一般式(I)で表される新規なピリ
ジン誘導体から誘導される一般式(II)で表されるピ
リジン誘導体の錯体が、米国特許第5463057号公
報に開示された化合物に比べて、吸収スペクトルが長波
長側にシフトして太陽光を効率よく吸収できるという知
見に基づいてなされたものである。
【0005】なお、従来のピリジンの多量体の合成方法
における本発明のピリジン誘導体の収率は著しく低いの
で、従来はその収率の低さから存在が検出されることお
よびその存在が推測されることなかった。本発明者ら
は、ピリジン4量体の誘導体が高性能をもつという確信
から反応条件として大量の原料および長時間にわたる反
応時間を採用し、鋭意精査を行った結果、ピリジン4量
体誘導体の存在を発見した。本発明はこの発見に基づい
て完成した。
における本発明のピリジン誘導体の収率は著しく低いの
で、従来はその収率の低さから存在が検出されることお
よびその存在が推測されることなかった。本発明者ら
は、ピリジン4量体の誘導体が高性能をもつという確信
から反応条件として大量の原料および長時間にわたる反
応時間を採用し、鋭意精査を行った結果、ピリジン4量
体誘導体の存在を発見した。本発明はこの発見に基づい
て完成した。
【0006】すなわち、本発明のピリジン誘導体は、一
般式(I)で表される化合物であることを特徴とする。
般式(I)で表される化合物であることを特徴とする。
【0007】
【化1】
【0008】(R1〜R4:−OR’、−COOR’、−
CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素
数1〜20のアルキル基又は−COONR’4(R’
は、水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基)) そして、本発明のピリジン誘導体の錯体は、一般式(I
I)で表される化合物であることを特徴とする。
CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素
数1〜20のアルキル基又は−COONR’4(R’
は、水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基)) そして、本発明のピリジン誘導体の錯体は、一般式(I
I)で表される化合物であることを特徴とする。
【0009】
【化2】
【0010】(X1〜X4:−OR’、−COOR’、−
CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素
数1〜20のアルキル基又は−COONR’4(R’
は、水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基)、Z:C
l、Br、CN、NCS又はNCO、M:Ru又はO
s)
CONR’、−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素
数1〜20のアルキル基又は−COONR’4(R’
は、水素もしくは炭素数1〜4のアルキル基)、Z:C
l、Br、CN、NCS又はNCO、M:Ru又はO
s)
【0011】
【発明の実施の形態】一般式(I)において、R1〜R4
の炭素数1〜20のアルキル基としてはメチル、エチ
ル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブ
チル、t−ブチル、n−ペンチルなどが例示できる。こ
れらのうち、エチル、イソプロピルが好ましい。
の炭素数1〜20のアルキル基としてはメチル、エチ
ル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブ
チル、t−ブチル、n−ペンチルなどが例示できる。こ
れらのうち、エチル、イソプロピルが好ましい。
【0012】そして、R’として表される炭素数1〜4
のアルキル基としてはメチル、エチル、n−プロピル、
イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチルな
どが挙げられる。
のアルキル基としてはメチル、エチル、n−プロピル、
イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチルな
どが挙げられる。
【0013】一般式(I)で表されるピリジン誘導体と
しては、式中R1〜R4がすべてエチル基、イソプロピル
基である化合物が好ましく、そして式中R1〜R4がすべ
てカルボキシル基又はそのエステルである化合物も好ま
しい。
しては、式中R1〜R4がすべてエチル基、イソプロピル
基である化合物が好ましく、そして式中R1〜R4がすべ
てカルボキシル基又はそのエステルである化合物も好ま
しい。
【0014】具体的には、4,4’,4’’,4’’’
−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’]クアテルピリジン、4,4’,4’’,
4’’’−テトライソプロピル−[2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’]クアテルピリジン、[2,
2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテルピリ
ジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカルボン
酸、[2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]ク
アテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラ
カルボン酸テトラメチルエステルが好ましい。
−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’]クアテルピリジン、4,4’,4’’,
4’’’−テトライソプロピル−[2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’]クアテルピリジン、[2,
2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテルピリ
ジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカルボン
酸、[2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]ク
アテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラ
カルボン酸テトラメチルエステルが好ましい。
【0015】一般式(II)において、X1〜X4の炭素
数1〜20のアルキル基としてはメチル、エチル、n−
プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t
−ブチル、n−ペンチルなどが例示できる。これらのう
ち、エチル、イソプロピルが好ましい。
数1〜20のアルキル基としてはメチル、エチル、n−
プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t
−ブチル、n−ペンチルなどが例示できる。これらのう
ち、エチル、イソプロピルが好ましい。
【0016】そして、R’として表される炭素数1〜4
のアルキル基としてはメチル、エチル、n−プロピル、
イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチルな
どが挙げられる。
のアルキル基としてはメチル、エチル、n−プロピル、
イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチルな
どが挙げられる。
【0017】一般式(II)で表されるピリジン誘導体
の錯体としては、式中X1とX4とが同一であり、X2と
X3とが同一である化合物が好ましく、さらに式中X1〜
X4とがすべてカルボキシル基又はそのエステルもしく
はアミドである化合物が好ましい。そしてZとしてはN
CSであり、Mがルテニウムである化合物が好ましい。
の錯体としては、式中X1とX4とが同一であり、X2と
X3とが同一である化合物が好ましく、さらに式中X1〜
X4とがすべてカルボキシル基又はそのエステルもしく
はアミドである化合物が好ましい。そしてZとしてはN
CSであり、Mがルテニウムである化合物が好ましい。
【0018】具体的には、Ru(2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸テトラメチ
ルエステル)(NCS)2、((C2H5)3NH)4[R
u(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−クア
テルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカ
ルボキシレート)(NCS)2]、((C4H9)3N)n
H4-n[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’−クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボキシレート)(NCS)2]、
[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸)(NCS)2]が好ましい。
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸テトラメチ
ルエステル)(NCS)2、((C2H5)3NH)4[R
u(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−クア
テルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカ
ルボキシレート)(NCS)2]、((C4H9)3N)n
H4-n[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’−クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボキシレート)(NCS)2]、
[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸)(NCS)2]が好ましい。
【0019】本発明の化合物はそれ自体公知の類似方法
によって製造できる。
によって製造できる。
【0020】本発明のピリジン誘導体は対応するピリジ
ン単量体又はピリジン2量体を重合させることによって
得られる(単量体から合成する方法としては、たとえ
ば、米国特許第5463057号公報、J.Am.Ch
em.Soc.,99,4947(1977)、Ino
rg.Chem.,24,4543(1985)に記載
の方法。)。この場合に本発明のピリジン誘導体の収率
は著しく低いので注意が必要である。これらの合成法で
はピリジン4量体誘導体の他に多量の副生成物としてピ
リジン2量体、3量体の誘導体が生成する。これらの混
合物からピリジン4量体の誘導体を単離するには蒸留、
カラム等の公知の分離方法で達成できる。そして本発明
のピリジン誘導体の錯体は得られた本発明のピリジン誘
導体に対して公知の方法(たとえば、前述の文献の方
法。)を類推適用することで製造可能である。
ン単量体又はピリジン2量体を重合させることによって
得られる(単量体から合成する方法としては、たとえ
ば、米国特許第5463057号公報、J.Am.Ch
em.Soc.,99,4947(1977)、Ino
rg.Chem.,24,4543(1985)に記載
の方法。)。この場合に本発明のピリジン誘導体の収率
は著しく低いので注意が必要である。これらの合成法で
はピリジン4量体誘導体の他に多量の副生成物としてピ
リジン2量体、3量体の誘導体が生成する。これらの混
合物からピリジン4量体の誘導体を単離するには蒸留、
カラム等の公知の分離方法で達成できる。そして本発明
のピリジン誘導体の錯体は得られた本発明のピリジン誘
導体に対して公知の方法(たとえば、前述の文献の方
法。)を類推適用することで製造可能である。
【0021】本発明の一般式(I)で表されるピリジン
誘導体は一般式(II)で表されるピリジン誘導体の錯
体を製造する原料となる中間体として用いることができ
るほか、キレート化剤、導電性ポリマー(原料)に用い
ることも可能である。
誘導体は一般式(II)で表されるピリジン誘導体の錯
体を製造する原料となる中間体として用いることができ
るほか、キレート化剤、導電性ポリマー(原料)に用い
ることも可能である。
【0022】本発明の一般式(II)で表されるピリジ
ン誘導体の錯体は光電変換活性が高く色素増感型太陽電
池等に用いることができる光増感色素に好適に使用可能
である。たとえば、色素増感型太陽電池としては、透明
導電膜を備えた透明基板と、その透明基板と対極をなす
導電性基板との間に増感色素を担持させた半導体電極と
電解質層とを有するものが例示できる。これは光電変換
によって前記した透明導電膜と前記した導電性基板との
間に電気エネルギーを発生する。この増感色素として、
一般式(II)で表されるピリジン誘導体錯体を含むこ
とができる。具体的には導電性基板上に、アルミニウム
をドープした半導体基板としての酸化チタン層を形成
し、その酸化チタン層の表面上に増感色素として本発明
のピリジン誘導体の錯体の層を設けた電極と、導電性ガ
ラス等からなる透明電極と、その間に満たされたヨウ素
等を含む電解質溶液とを公知の方法で組み合わせること
で色素増感型太陽電池が得られる。本発明のピリジン誘
導体の錯体はピリジンの2量体および3量体と比較する
とより電子が非局在化しており最大吸収波長が長波長側
に移動しているので、太陽光のスペクトル(エネルギ
ー)を効率よく電力に変換することができる。
ン誘導体の錯体は光電変換活性が高く色素増感型太陽電
池等に用いることができる光増感色素に好適に使用可能
である。たとえば、色素増感型太陽電池としては、透明
導電膜を備えた透明基板と、その透明基板と対極をなす
導電性基板との間に増感色素を担持させた半導体電極と
電解質層とを有するものが例示できる。これは光電変換
によって前記した透明導電膜と前記した導電性基板との
間に電気エネルギーを発生する。この増感色素として、
一般式(II)で表されるピリジン誘導体錯体を含むこ
とができる。具体的には導電性基板上に、アルミニウム
をドープした半導体基板としての酸化チタン層を形成
し、その酸化チタン層の表面上に増感色素として本発明
のピリジン誘導体の錯体の層を設けた電極と、導電性ガ
ラス等からなる透明電極と、その間に満たされたヨウ素
等を含む電解質溶液とを公知の方法で組み合わせること
で色素増感型太陽電池が得られる。本発明のピリジン誘
導体の錯体はピリジンの2量体および3量体と比較する
とより電子が非局在化しており最大吸収波長が長波長側
に移動しているので、太陽光のスペクトル(エネルギ
ー)を効率よく電力に変換することができる。
【0023】また、本発明のピリジン誘導体の錯体は新
規な色素として、一般的な色素が利用されるその他の利
用方法が適用できる。
規な色素として、一般的な色素が利用されるその他の利
用方法が適用できる。
【0024】
【実施例】以下に本発明のピリジン誘導体およびその錯
体について例を挙げてその合成方法および諸性質につい
て説明する。なお、本発明のピリジン誘導体およびその
錯体は以下の例示によってその構造式を限定されるもの
でないことはいうまでもない。
体について例を挙げてその合成方法および諸性質につい
て説明する。なお、本発明のピリジン誘導体およびその
錯体は以下の例示によってその構造式を限定されるもの
でないことはいうまでもない。
【0025】(合成例1) 4,4’,4’’,4’’’−テトラエチル−[2,
2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテルピリ
ジンの合成 フラスコ内で市販されている4−エチルピリジンを50
0mLとパラジウム含量が重量基準で5%であるパラジ
ウムカーボンを20gとを混合した。攪拌しながら4日
間還流を行った後に、反応混合物をろ過してパラジウム
カーボンを除去した。得られた反応生成物を減圧蒸留し
て目的物を得た。なお、本合成例では4,4’−ジエチ
ル−[2,2’]ビピリジン、4,4’,4’’−トリ
エチル−[2,2’;6’,2’’]テルピリジンも併
せて合成され、前述の蒸留操作によって分離された。
2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテルピリ
ジンの合成 フラスコ内で市販されている4−エチルピリジンを50
0mLとパラジウム含量が重量基準で5%であるパラジ
ウムカーボンを20gとを混合した。攪拌しながら4日
間還流を行った後に、反応混合物をろ過してパラジウム
カーボンを除去した。得られた反応生成物を減圧蒸留し
て目的物を得た。なお、本合成例では4,4’−ジエチ
ル−[2,2’]ビピリジン、4,4’,4’’−トリ
エチル−[2,2’;6’,2’’]テルピリジンも併
せて合成され、前述の蒸留操作によって分離された。
【0026】
【化3】
【0027】(合成例2) [2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテ
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボン酸の合成 フラスコ内に合成例1で合成した4,4’,4’’,
4’’’−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;
6’’,2’’’]クアテルピリジンを3.00g
(7.10mmol)入れた。そして硫酸90mLを加
え溶解するまで攪拌した。これに二クロム酸カリウム1
6.70g(56.80mmol)を反応液温が30℃
から60℃になるように6時間かけて加える。一晩反応
させた後に反応溶液を3Lの氷水中に加え一晩5℃で静
置し結晶を析出させた後に反応液から結晶をろ過して取
り出した。その結晶を良く水洗した後に真空下で乾燥し
た。得られた粗生成物と50%硝酸10mLとをフラス
コ内で60℃に加熱し、5時間攪拌した。攪拌後2Lの
氷水中に反応溶液を加え一晩5℃で静置し結晶を析出さ
せた後に結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を
良く水洗した後に真空下で乾燥して目的物(白色結晶)
を得た。
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボン酸の合成 フラスコ内に合成例1で合成した4,4’,4’’,
4’’’−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;
6’’,2’’’]クアテルピリジンを3.00g
(7.10mmol)入れた。そして硫酸90mLを加
え溶解するまで攪拌した。これに二クロム酸カリウム1
6.70g(56.80mmol)を反応液温が30℃
から60℃になるように6時間かけて加える。一晩反応
させた後に反応溶液を3Lの氷水中に加え一晩5℃で静
置し結晶を析出させた後に反応液から結晶をろ過して取
り出した。その結晶を良く水洗した後に真空下で乾燥し
た。得られた粗生成物と50%硝酸10mLとをフラス
コ内で60℃に加熱し、5時間攪拌した。攪拌後2Lの
氷水中に反応溶液を加え一晩5℃で静置し結晶を析出さ
せた後に結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を
良く水洗した後に真空下で乾燥して目的物(白色結晶)
を得た。
【0028】
【化4】
【0029】(合成例3−1) [2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]クアテ
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボン酸テトラメチルエステルの合成 フラスコ内に合成例2で合成した[2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’]クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸を3.30
g(6.79mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、乾
燥メタノール300mL、硫酸6mLと共に2日間攪拌
しながら還流した。反応液温を室温まで冷却した後に反
応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液に加えた。減圧下
反応溶液中のメタノールを除去した後に結晶をろ過して
取り出した。取り出した結晶を良く水洗した後に真空下
で乾燥し目的物(白色結晶)を得た。
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボン酸テトラメチルエステルの合成 フラスコ内に合成例2で合成した[2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’]クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸を3.30
g(6.79mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、乾
燥メタノール300mL、硫酸6mLと共に2日間攪拌
しながら還流した。反応液温を室温まで冷却した後に反
応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液に加えた。減圧下
反応溶液中のメタノールを除去した後に結晶をろ過して
取り出した。取り出した結晶を良く水洗した後に真空下
で乾燥し目的物(白色結晶)を得た。
【0030】
【化5】
【0031】(合成例3−2) [Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸テトラメチルエステル)(NCS)2]の
合成 フラスコ内にジメチルホルムアミド(DMF)を200
mL入れた。アルゴン雰囲気下でRuCl3・nH2O1
74mgを加え、80℃で1時間半攪拌した後に合成例
3−1で合成した[2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’]クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボン酸テトラメチルエステルを5
00mg(0.922mmol)加え、160℃で5時
間反応させた。その後、反応溶液にチオシアン酸アンモ
ニウム水溶液1.913g(25.1mmol)/2m
Lを加えて、140℃で一晩攪拌した。反応液温を室温
まで冷却した後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去
し、水約100mLを加え、5℃で一晩静置して結晶を
析出させた。ろ過にて結晶を取り出した後に結晶を水洗
し、真空下で乾燥して目的物(白色結晶)を得た。
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸テトラメチルエステル)(NCS)2]の
合成 フラスコ内にジメチルホルムアミド(DMF)を200
mL入れた。アルゴン雰囲気下でRuCl3・nH2O1
74mgを加え、80℃で1時間半攪拌した後に合成例
3−1で合成した[2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’]クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボン酸テトラメチルエステルを5
00mg(0.922mmol)加え、160℃で5時
間反応させた。その後、反応溶液にチオシアン酸アンモ
ニウム水溶液1.913g(25.1mmol)/2m
Lを加えて、140℃で一晩攪拌した。反応液温を室温
まで冷却した後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去
し、水約100mLを加え、5℃で一晩静置して結晶を
析出させた。ろ過にて結晶を取り出した後に結晶を水洗
し、真空下で乾燥して目的物(白色結晶)を得た。
【0032】
【化6】
【0033】(合成例3−3) ((C2H5)3NH)4[Ru(2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボキシレート)
(NCS)2]の合成 フラスコ内に合成例3−2で合成したRu(2,2’;
6’,2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−
4,4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸テトラ
メチルエステル)(NCS)2を700mg(0.92
1mmol)入れた。アルゴン雰囲気下、DMF53m
L、チオシアン酸アンモニウム水溶液701mg(9.
21mmol)/21mL、トリエチルアミン6mLを
加えて130℃で2日間攪拌した。反応液温を室温まで
冷却した後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去し、水
約100mLを加え、5℃で一晩静置し結晶を析出させ
た後に結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を水
洗した後に減圧下で乾燥した。得られた粗生成物をフラ
スコに入れ、アルゴン雰囲気下、DMF53mL、チオ
シアン酸アンモニウム水溶液701mg(9.21mm
ol)/21mL、トリエチルアミン6mLを加えて1
10℃で2日間攪拌した。反応液温を室温まで冷却した
後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去し、水約100
mLを加え、5℃で一晩静置して結晶を析出させた。ろ
過にて結晶を取り出した後に結晶を水洗し、真空下で乾
燥して目的物(黒色結晶)を得た。
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボキシレート)
(NCS)2]の合成 フラスコ内に合成例3−2で合成したRu(2,2’;
6’,2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−
4,4’,4’’,4’’’−テトラカルボン酸テトラ
メチルエステル)(NCS)2を700mg(0.92
1mmol)入れた。アルゴン雰囲気下、DMF53m
L、チオシアン酸アンモニウム水溶液701mg(9.
21mmol)/21mL、トリエチルアミン6mLを
加えて130℃で2日間攪拌した。反応液温を室温まで
冷却した後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去し、水
約100mLを加え、5℃で一晩静置し結晶を析出させ
た後に結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を水
洗した後に減圧下で乾燥した。得られた粗生成物をフラ
スコに入れ、アルゴン雰囲気下、DMF53mL、チオ
シアン酸アンモニウム水溶液701mg(9.21mm
ol)/21mL、トリエチルアミン6mLを加えて1
10℃で2日間攪拌した。反応液温を室温まで冷却した
後に減圧下で溶媒を約10mLまで除去し、水約100
mLを加え、5℃で一晩静置して結晶を析出させた。ろ
過にて結晶を取り出した後に結晶を水洗し、真空下で乾
燥して目的物(黒色結晶)を得た。
【0034】
【化7】
【0035】(合成例3−4) ((C4H9)3N)nH4-n[Ru(2,2’;6’,
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボキシレート)
(NCS)2]の合成 合成例3−3で合成した((C2H5)3NH)4[Ru
(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−クアテ
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボキシレート)(NCS)2]を2.0g、テトラ−n
−ブチルアンモニウムチオシアナート2.4g、水30
mLをビーカーに入れ攪拌した後に10%テトラ−n−
ブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を溶液のpHが
9〜10になるまで加えた。しばらく攪拌して沈殿物が
溶解した後に、溶液をろ過し不純物を取り除いた。その
後、1N・0.1N・0.01Nの硝酸でpHを4.8
0に調整した。5℃で一晩静置し結晶を析出させた後に
結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を減圧下で
乾燥した。得られた粗生成物をゲルカラムにて精製し
た。得られた溶液を減圧下で約10mLまで濃縮した後
に10%テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液を溶液のpHが9〜10になるまで加えた。しば
らく攪拌して沈殿物が溶解した後に、溶液をろ過し不純
物を取り除いた。その後、再度硝酸でpHを5.20〜
1.50に調整し、nの異なる(n=0〜4)目的物を
得た。
2’’;6’’,2’’’−クアテルピリジン−4,
4’,4’’,4’’’−テトラカルボキシレート)
(NCS)2]の合成 合成例3−3で合成した((C2H5)3NH)4[Ru
(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−クアテ
ルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テトラカル
ボキシレート)(NCS)2]を2.0g、テトラ−n
−ブチルアンモニウムチオシアナート2.4g、水30
mLをビーカーに入れ攪拌した後に10%テトラ−n−
ブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を溶液のpHが
9〜10になるまで加えた。しばらく攪拌して沈殿物が
溶解した後に、溶液をろ過し不純物を取り除いた。その
後、1N・0.1N・0.01Nの硝酸でpHを4.8
0に調整した。5℃で一晩静置し結晶を析出させた後に
結晶をろ過して取り出した。取り出した結晶を減圧下で
乾燥した。得られた粗生成物をゲルカラムにて精製し
た。得られた溶液を減圧下で約10mLまで濃縮した後
に10%テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液を溶液のpHが9〜10になるまで加えた。しば
らく攪拌して沈殿物が溶解した後に、溶液をろ過し不純
物を取り除いた。その後、再度硝酸でpHを5.20〜
1.50に調整し、nの異なる(n=0〜4)目的物を
得た。
【0036】
【化8】
【0037】(合成例4−1) [RuCl2(DMSO)4]の合成 フラスコにジメチルスルホキシド10mLを入れ、80
℃に加熱した後に[RuCl3・nH2O]4gを加え1
0分間攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後にアセ
トン50mLを加えて5℃で1時間静置して結晶を析出
させた。結晶をろ過にて取り出して真空下で乾燥させて
目的物(赤褐色結晶)を得た。
℃に加熱した後に[RuCl3・nH2O]4gを加え1
0分間攪拌した。反応溶液を室温まで冷却した後にアセ
トン50mLを加えて5℃で1時間静置して結晶を析出
させた。結晶をろ過にて取り出して真空下で乾燥させて
目的物(赤褐色結晶)を得た。
【0038】(合成例4−2) [Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’−
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸)(NCS)2]の合成 フラスコ内に合成例4−1で合成した[RuCl2(D
MSO)4]を2g(4.1mmol)、合成例2で合
成した[2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸を2g(4.1mmol)を入れ、アルゴ
ン雰囲気下、DMF500mLを加えて140℃で4時
間攪拌した。そして、反応液温を120℃まで下げチオ
シアン酸アンモニウム水溶液3.1g(41mmol)
/100mLを加えて2時間攪拌した。その後反応液温
を室温まで冷却した後に析出した結晶をろ過によって取
り出し水洗した後に真空下で乾燥した。得られた粗生成
物2gをテトラ−n−ブチルアンモニウムチオシアナー
ト2.4g、水30mLをビーカーに入れ攪拌した後に
10%テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液を溶液のpHが9〜10となるまで加えた。しばら
く攪拌して沈殿物が溶解した後に溶液をろ過して不純物
を取り除いた。その後、1N・0.1N・0.01Nの
硝酸でpHを4.80に調整した。5℃で一晩静置し結
晶を析出させた後に結晶をろ過して取り出した。取り出
した結晶を減圧下で乾燥した。得られた粗生成物を溶解
させゲルカラムにて精製した。得られた溶液を減圧下で
約10mLまで濃縮した後に10%テトラ−n−ブチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液を溶液のpHが9〜1
0になるまで加えた。しばらく攪拌して沈殿物が溶解し
た後に、溶液をろ過し不純物を取り除いた。その後、再
度硝酸でpHを5.20〜1.50に調整し、目的物
(黒色結晶)を得た。
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸)(NCS)2]の合成 フラスコ内に合成例4−1で合成した[RuCl2(D
MSO)4]を2g(4.1mmol)、合成例2で合
成した[2,2’;6’,2’’;6’’,2’’’]
クアテルピリジン−4,4’,4’’,4’’’−テト
ラカルボン酸を2g(4.1mmol)を入れ、アルゴ
ン雰囲気下、DMF500mLを加えて140℃で4時
間攪拌した。そして、反応液温を120℃まで下げチオ
シアン酸アンモニウム水溶液3.1g(41mmol)
/100mLを加えて2時間攪拌した。その後反応液温
を室温まで冷却した後に析出した結晶をろ過によって取
り出し水洗した後に真空下で乾燥した。得られた粗生成
物2gをテトラ−n−ブチルアンモニウムチオシアナー
ト2.4g、水30mLをビーカーに入れ攪拌した後に
10%テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液を溶液のpHが9〜10となるまで加えた。しばら
く攪拌して沈殿物が溶解した後に溶液をろ過して不純物
を取り除いた。その後、1N・0.1N・0.01Nの
硝酸でpHを4.80に調整した。5℃で一晩静置し結
晶を析出させた後に結晶をろ過して取り出した。取り出
した結晶を減圧下で乾燥した。得られた粗生成物を溶解
させゲルカラムにて精製した。得られた溶液を減圧下で
約10mLまで濃縮した後に10%テトラ−n−ブチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液を溶液のpHが9〜1
0になるまで加えた。しばらく攪拌して沈殿物が溶解し
た後に、溶液をろ過し不純物を取り除いた。その後、再
度硝酸でpHを5.20〜1.50に調整し、目的物
(黒色結晶)を得た。
【0039】
【化9】
【0040】(合成例5)4,4’−ジエチル−[2,
2’]ビピリジンおよび4,4’,4’’−トリエチル
−[2,2’;6’,2’’]テルピリジンについても
合成例2〜4と同様の操作を行って、ルテニウム錯体を
合成した。4,4’−ジエチル−[2,2’]ビピリジ
ンから合成されたルテニウム錯体は赤色結晶であった。
そして4,4’,4’’−トリエチル−[2,2’;
6’,2’’]テルピリジンから合成されたルテニウム
錯体は緑色結晶であった。
2’]ビピリジンおよび4,4’,4’’−トリエチル
−[2,2’;6’,2’’]テルピリジンについても
合成例2〜4と同様の操作を行って、ルテニウム錯体を
合成した。4,4’−ジエチル−[2,2’]ビピリジ
ンから合成されたルテニウム錯体は赤色結晶であった。
そして4,4’,4’’−トリエチル−[2,2’;
6’,2’’]テルピリジンから合成されたルテニウム
錯体は緑色結晶であった。
【0041】
【化10】
【0042】(生成物の同定)目的物の構造は核磁気共
鳴吸収法(NMR)、赤外分光法(IR)、紫外・可視
分光法(UV−VIS)、高速液体クロマトグラフィ
ー、質量分析、元素分析にて確認した。
鳴吸収法(NMR)、赤外分光法(IR)、紫外・可視
分光法(UV−VIS)、高速液体クロマトグラフィ
ー、質量分析、元素分析にて確認した。
【0043】合成例1で合成した4,4’,4’’,
4’’’−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;
6’’,2’’’]クアテルピリジンについて、NMR
スペクトルを図1に、IRスペクトルを図2にそれぞれ
示す。図1より明らかなように、化学シフトδ8.58
ppm(2H、d、J=4.9)のピークが6位と
6’’’位の水素に、化学シフトδ8.46ppm(4
H、s)のピークが5’位と3’’位と3’位と5’’
位の水素に、化学シフトδ8.31ppm(2H、d、
J=1.6)のピークが3位と3’’’位の水素に、化
学シフトδ7.17ppm(2H、dd、J=5.0;
1.7)のピークが5位と5’’’位の水素にそれぞれ
対応できる。
4’’’−テトラエチル−[2,2’;6’,2’’;
6’’,2’’’]クアテルピリジンについて、NMR
スペクトルを図1に、IRスペクトルを図2にそれぞれ
示す。図1より明らかなように、化学シフトδ8.58
ppm(2H、d、J=4.9)のピークが6位と
6’’’位の水素に、化学シフトδ8.46ppm(4
H、s)のピークが5’位と3’’位と3’位と5’’
位の水素に、化学シフトδ8.31ppm(2H、d、
J=1.6)のピークが3位と3’’’位の水素に、化
学シフトδ7.17ppm(2H、dd、J=5.0;
1.7)のピークが5位と5’’’位の水素にそれぞれ
対応できる。
【0044】そして、図2から明らかなように、305
0cm-1(w)のピークがピリジンに、3000〜28
00cm-1(m)のピークが−CH2CH3にそれぞれ対
応できる。したがってNMRスペクトルおよびIRスペ
クトルから本化合物が推定できた。
0cm-1(w)のピークがピリジンに、3000〜28
00cm-1(m)のピークが−CH2CH3にそれぞれ対
応できる。したがってNMRスペクトルおよびIRスペ
クトルから本化合物が推定できた。
【0045】また、質量分析および元素分析からも本化
合物が推定できた。
合物が推定できた。
【0046】合成例3−4で合成した((C4H9)3
N)nH4-n[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’−クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボキシレート)(NCS)2]に
ついて、NMRスペクトルを図3に、IRスペクトルを
図4にそれぞれ示す。
N)nH4-n[Ru(2,2’;6’,2’’;6’’,
2’’’−クアテルピリジン−4,4’,4’’,
4’’’−テトラカルボキシレート)(NCS)2]に
ついて、NMRスペクトルを図3に、IRスペクトルを
図4にそれぞれ示す。
【0047】図3より明らかなように、化学シフトδ
9.57ppm(2H、d、J=5.5)のピークが6
位と6’’’位の水素に、化学シフトδ8.92ppm
(2H、d、J=0.9)のピークが5’位と3’’位
の水素に、化学シフトδ8.88ppm(2H、d、J
=0.9)のピークが3’位と5’’位の水素に、化学
シフトδ8.77ppm(2H、d、J=0.9)のピ
ークが3位と3’’’位の水素に、化学シフトδ8.2
5ppm(2H、dd、J=5.5;1.6)のピーク
が5位と5’’’位の水素にそれぞれ対応できる。
9.57ppm(2H、d、J=5.5)のピークが6
位と6’’’位の水素に、化学シフトδ8.92ppm
(2H、d、J=0.9)のピークが5’位と3’’位
の水素に、化学シフトδ8.88ppm(2H、d、J
=0.9)のピークが3’位と5’’位の水素に、化学
シフトδ8.77ppm(2H、d、J=0.9)のピ
ークが3位と3’’’位の水素に、化学シフトδ8.2
5ppm(2H、dd、J=5.5;1.6)のピーク
が5位と5’’’位の水素にそれぞれ対応できる。
【0048】そして、図4から明らかなように、360
0〜2500cm-1(b)のピークがOHに、3073
cm-1(w)のピークがピリジン骨格に、3000〜2
900cm-1(m)のピークがTBAに、2101cm
-1(s)のピークがNCSに、1711cm-1(m)の
ピークがCOに、1605cm-1(m)のピークもCO
にそれぞれ対応できる。したがってNMRスペクトルお
よびIRスペクトルから本化合物が推定できた。
0〜2500cm-1(b)のピークがOHに、3073
cm-1(w)のピークがピリジン骨格に、3000〜2
900cm-1(m)のピークがTBAに、2101cm
-1(s)のピークがNCSに、1711cm-1(m)の
ピークがCOに、1605cm-1(m)のピークもCO
にそれぞれ対応できる。したがってNMRスペクトルお
よびIRスペクトルから本化合物が推定できた。
【0049】また、質量分析および元素分析からも本化
合物が推定できた。
合物が推定できた。
【0050】参考までに4,4’−ジエチル−[2,
2’]ビピリジン、4,4’,4’’−トリエチル−
[2,2’;6’,2’’]テルピリジンのピリジン誘
導体のNMRスペクトルをそれぞれ図5、図6に示す。
2’]ビピリジン、4,4’,4’’−トリエチル−
[2,2’;6’,2’’]テルピリジンのピリジン誘
導体のNMRスペクトルをそれぞれ図5、図6に示す。
【0051】(それぞれのピリジン誘導体錯体のUV−
VIS吸光スペクトル:光電変換特性について)図7に
ピリジン2量体、3量体、4量体のカルボン酸誘導体か
ら合成したルテニウム錯体のUV−VIS吸光スペクト
ルを示す。吸光スペクトルの測定は、各化合物をエタノ
ール溶液として測定した。それぞれのカルボン酸誘導体
錯体の溶液の色は、ピリジン2量体(赤色)、3量体
(緑色)、4量体(青紫色)であった。図7から明らか
なように、ピリジンの重合度が上がる毎にその吸収波長
が長波長側に移動していることが解る。その結果、本発
明の化合物(ピリジン4量体誘導体錯体)の吸収スペク
トルは太陽光のスペクトルとの重なりが大きく、光電変
換色素として用いた場合に2量体および3量体誘導体の
錯体よりも太陽エネルギーの吸収効率が向上する。
VIS吸光スペクトル:光電変換特性について)図7に
ピリジン2量体、3量体、4量体のカルボン酸誘導体か
ら合成したルテニウム錯体のUV−VIS吸光スペクト
ルを示す。吸光スペクトルの測定は、各化合物をエタノ
ール溶液として測定した。それぞれのカルボン酸誘導体
錯体の溶液の色は、ピリジン2量体(赤色)、3量体
(緑色)、4量体(青紫色)であった。図7から明らか
なように、ピリジンの重合度が上がる毎にその吸収波長
が長波長側に移動していることが解る。その結果、本発
明の化合物(ピリジン4量体誘導体錯体)の吸収スペク
トルは太陽光のスペクトルとの重なりが大きく、光電変
換色素として用いた場合に2量体および3量体誘導体の
錯体よりも太陽エネルギーの吸収効率が向上する。
【図1】実施例のピリジン誘導体(合成例1)のNMR
スペクトルを示した図である。
スペクトルを示した図である。
【図2】実施例のピリジン誘導体(合成例1)のIRス
ペクトルを示した図である。
ペクトルを示した図である。
【図3】実施例のピリジン誘導体の錯体(合成例3−
4)のNMRスペクトルを示した図である。
4)のNMRスペクトルを示した図である。
【図4】実施例のピリジン誘導体の錯体(合成例3−
4)のIRスペクトルを示した図である。
4)のIRスペクトルを示した図である。
【図5】ピリジン2量体誘導体(合成例5)のNMRス
ペクトルを示した図である。
ペクトルを示した図である。
【図6】ピリジン3量体誘導体(合成例5)のNMRス
ペクトルを示した図である。
ペクトルを示した図である。
【図7】実施例の各ピリジン誘導体(2量体、3量体、
4量体)の各錯体のUV−VIS吸光スペクトルを示し
た図である。
4量体)の各錯体のUV−VIS吸光スペクトルを示し
た図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C055 AA01 BA02 BA03 BA25 BB19 CA01 DA33 DB02 EA03 FA03 FA11 FA34 GA02 5F051 AA14 5H032 AA06 AS16 EE16 EE17
Claims (7)
- 【請求項1】 一般式(I)で表されるピリジン誘導
体。 【化1】 (R1〜R4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)) - 【請求項2】 前記式中、R1〜R4がエチル基又はイソ
プロピル基である請求項1に記載のピリジン誘導体。 - 【請求項3】 前記式中、R1〜R4がカルボキシル基又
はそのエステルである請求項1に記載のピリジン誘導
体。 - 【請求項4】 一般式(II)で表されるピリジン誘導
体錯体。 【化2】 (X1〜X4:−OR’、−COOR’、−CONR’、
−CHO、−CH2OR’、−CN、炭素数1〜20の
アルキル基又は−COONR’4(R’は、水素もしく
は炭素数1〜4のアルキル基)、Z:Cl、Br、C
N、NCS又はNCO、M:Ru又はOs) - 【請求項5】 前記式中X1とX4とが同一であり、X2
とX3とが同一である請求項4に記載のピリジン誘導体
錯体。 - 【請求項6】 前記式中、ZがNCSであり、MがRu
である請求項4又は5に記載のピリジン誘導体錯体。 - 【請求項7】 前記式中、X1〜X4がすべてカルボキシ
ル基またはそのアミドである請求項4から6のいずれか
に記載のピリジン誘導体錯体。
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JP2000389181A JP4691779B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | ピリジン誘導体およびその錯体 |
GB0130463A GB2372035B (en) | 2000-12-21 | 2001-12-20 | Pyridine derivatives and complexes thereof |
DE10163359A DE10163359B4 (de) | 2000-12-21 | 2001-12-21 | Pyridinderivat und dessen Komplex |
US10/024,378 US6437130B1 (en) | 2000-12-21 | 2001-12-21 | Pyridine derivative and its complex |
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DE (1) | DE10163359B4 (ja) |
GB (1) | GB2372035B (ja) |
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JP2006057014A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 金属錯体色素、光電極及び光増感型太陽電池 |
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WO2008120810A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 化合物、光電変換素子及び光電気化学電池 |
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JP2012017314A (ja) * | 2009-10-30 | 2012-01-26 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 含窒素芳香族化合物及び金属錯体 |
JP2012033444A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-16 | Fujifilm Corp | 光電変換素子及びこれを用いた光電気化学電池、光電変換素子用組成物 |
WO2015002081A1 (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、色素増感太陽電池、金属錯体色素、配位子、色素溶液、色素吸着電極および色素増感太陽電池の製造方法 |
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KR101146668B1 (ko) * | 2006-11-15 | 2012-05-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광전 소자용 염료 및 이를 포함하는 광전 소자 |
KR100844871B1 (ko) * | 2007-04-06 | 2008-07-09 | 경북대학교 산학협력단 | 염료감응형 태양전지용 염료 및 이를 이용한 태양전지 |
KR20110095307A (ko) * | 2008-11-11 | 2011-08-24 | 에꼴 뽈리떼끄닉 뻬데랄 드 로잔느 (으뻬에프엘) | 염료-감응형 태양광 소자의 감응제를 위한 신규한 고정 리간드 |
EP2301932A1 (en) * | 2009-09-29 | 2011-03-30 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | Novel ligands for sensitizing dyes of dye-sensitized solar cells |
JP6297891B2 (ja) * | 2014-04-01 | 2018-03-20 | 株式会社リコー | 有機材料及び光電変換素子 |
CN112094300A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-18 | 荆楚理工学院 | 二氰基四叔丁基吡啶钌金属有机化合物及制备方法和应用 |
CN112079878A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-15 | 荆楚理工学院 | 二氯四(二甲基亚砜)钌金属有机化合物的制备方法 |
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JPH07500630A (ja) * | 1992-08-21 | 1995-01-19 | エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ (エーペーエフエル) | 有機化合物 |
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2000
- 2000-12-21 JP JP2000389181A patent/JP4691779B2/ja not_active Expired - Fee Related
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