JP2008266634A - 化合物、光電変換素子及び光電気化学電池 - Google Patents
化合物、光電変換素子及び光電気化学電池 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】可視光領域から長波長領域の広い領域での光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物及びその製造方法、該化合物を含む光電変換素子用色素、該色素を含む光電変換素子及び該素子を含む光電気化学電池を提供する。
【解決手段】ビス(2,2'-ビピリジル)誘導体を金属原子に配位させて得られる錯体化合物に関する。例示すれば、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)ビス-テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。これらの錯体化合物は、可視光領域から長波長領域において光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物である。中でも、750nm以上の長波長領域における光電変換効率に著しく優れる。さらに、かかる錯体化合物は製造が容易で、光電気化学電池用などの光電変換素子に好適に用いることができる。
【選択図】図1
【解決手段】ビス(2,2'-ビピリジル)誘導体を金属原子に配位させて得られる錯体化合物に関する。例示すれば、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)ビス-テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。これらの錯体化合物は、可視光領域から長波長領域において光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物である。中でも、750nm以上の長波長領域における光電変換効率に著しく優れる。さらに、かかる錯体化合物は製造が容易で、光電気化学電池用などの光電変換素子に好適に用いることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、化合物、該化合物を含む光増感色素、該色素を含む光電変換素子及び該光電変換素子を含む太陽電池などの光電気化学電池に関する。
近年、地球温暖化防止のために大気中に放出されるCO2の削減が求められている。
CO2の削減の有力な手段として、例えば、家屋の屋根にpn接合型のシリコン系太陽電池などの光電気化学電池を用いるソーラーシステムへの切り替えが提唱されている。しかしながら、上記シリコン系光電気化学電池に用いられる単結晶、多結晶及びアモルファスシリコンは、その製造過程において高温、高真空条件が必要なために高価であるという問題があった。
一方、特許文献1には、製造が容易な光増感色素を酸化チタンなどの半導体微粒子の表面に吸着させた光電変換素子を含む光電気化学電池が提案され、具体的には式(i)で表される化合物が優れた光電変換効率を示すことが報告されている。
CO2の削減の有力な手段として、例えば、家屋の屋根にpn接合型のシリコン系太陽電池などの光電気化学電池を用いるソーラーシステムへの切り替えが提唱されている。しかしながら、上記シリコン系光電気化学電池に用いられる単結晶、多結晶及びアモルファスシリコンは、その製造過程において高温、高真空条件が必要なために高価であるという問題があった。
一方、特許文献1には、製造が容易な光増感色素を酸化チタンなどの半導体微粒子の表面に吸着させた光電変換素子を含む光電気化学電池が提案され、具体的には式(i)で表される化合物が優れた光電変換効率を示すことが報告されている。
本発明者らが光増感色素(i)を含む光電気化学電池について検討したところ、可視光領域から長波長領域、特に750nm以上の長波長領域における光電変換効率が十分ではないことが明らかになった。
本発明の目的は、可視光領域から長波長領域の広い領域での光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物及びその製造方法、該化合物を含む光電変換素子用色素、該色素を含む光電変換素子及び該素子を含む光電気化学電池を提供することである。
本発明の目的は、可視光領域から長波長領域の広い領域での光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物及びその製造方法、該化合物を含む光電変換素子用色素、該色素を含む光電変換素子及び該素子を含む光電気化学電池を提供することである。
本発明は、下記式(II)で表される化合物[化合物(II)と略す。]及びその製造方法;化合物(II)を金属原子に配位させて得られる錯体化合物(I);該錯体化合物
(I)を含む光増感色素;該色素を含む光電変換素子;並びに該素子を含む光電気化学電池である。
式(II)
[式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立しており、R1〜R4のうち酸性基又はその塩が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(III)
から成り、少なくとも1つは式(III)においてa=1である。
(a及びbは、それぞれ独立しており、0又は1の整数を表す。R1〜R5は、酸性基又はその塩、水素原子又は置換基を表し、ここで、上記置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数2〜20のエステル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基もしくは炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基及びシアノ基からなる群から選ばれる1種の基である。Arは置換基を有していてもよいアリール基を表す。Lは下記式(IV)
又は下記式(V):
(式中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。)で表される基である。)]
(I)を含む光増感色素;該色素を含む光電変換素子;並びに該素子を含む光電気化学電池である。
式(II)
[式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立しており、R1〜R4のうち酸性基又はその塩が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(III)
から成り、少なくとも1つは式(III)においてa=1である。
(a及びbは、それぞれ独立しており、0又は1の整数を表す。R1〜R5は、酸性基又はその塩、水素原子又は置換基を表し、ここで、上記置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数2〜20のエステル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基もしくは炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基及びシアノ基からなる群から選ばれる1種の基である。Arは置換基を有していてもよいアリール基を表す。Lは下記式(IV)
又は下記式(V):
(式中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。)で表される基である。)]
本発明の化合物(II)の製造方法は、以下の工程(A)〜(C)又は工程(A)〜
(B)を包含する。
[工程(A)]
式(1)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(1)と略す)と、式(2):
(R6は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(2)と略す)反応させて式(3):
で表される化合物(以下、化合物(3)と略す)を得る工程、
[工程(B)]:
工程(A)で得られた化合物(3)と式(4)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(4)と略す)とを金属触媒存在下反応させて、式
(5)
で表される化合物(以下、化合物(5)と略す)を得る工程、
[式中、R1'、R2'、R3'及びR4'はそれぞれ独立しており、R1'〜R4'のうち保護基が導入された酸性基が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(IX)
から成り、少なくとも1つは式(VI)においてa=1である。
(式(VI)中、a、b、Ar及びLは、式(III)に記載した定義と同じ意味を表す。R1'〜R4'及びR7は、保護基が導入された酸性基、水素原子又は置換基を表し、上記において、置換基は式(III)に記載した定義と同じ意味を表す。)]
[工程(C)]:
溶媒中、工程(B)で得られた化合物(5)の保護基を除去して化合物(II)を得る工程。
(B)を包含する。
[工程(A)]
式(1)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(1)と略す)と、式(2):
(R6は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(2)と略す)反応させて式(3):
で表される化合物(以下、化合物(3)と略す)を得る工程、
[工程(B)]:
工程(A)で得られた化合物(3)と式(4)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(4)と略す)とを金属触媒存在下反応させて、式
(5)
で表される化合物(以下、化合物(5)と略す)を得る工程、
[式中、R1'、R2'、R3'及びR4'はそれぞれ独立しており、R1'〜R4'のうち保護基が導入された酸性基が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(IX)
から成り、少なくとも1つは式(VI)においてa=1である。
(式(VI)中、a、b、Ar及びLは、式(III)に記載した定義と同じ意味を表す。R1'〜R4'及びR7は、保護基が導入された酸性基、水素原子又は置換基を表し、上記において、置換基は式(III)に記載した定義と同じ意味を表す。)]
[工程(C)]:
溶媒中、工程(B)で得られた化合物(5)の保護基を除去して化合物(II)を得る工程。
本発明の錯体化合物(I)は、可視光領域から長波長領域において光電変換効率の高い光電変換素子を与える化合物である。中でも、750nm以上の長波長領域における光電変換効率に著しく優れる。さらに、かかる錯体化合物(I)は製造が容易で、光電気化学電池用などの光電変換素子に好適に用いることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は金属原子と、前記式(II)で表される化合物を含む錯体化合物(I)、化合物(II)、その製造法、該錯体化合物を含む光増感色素、該色素を含む光電変換素子及び該光電変換素子を含む太陽電池などの光電気化学電池に関する。
本発明は金属原子と、前記式(II)で表される化合物を含む錯体化合物(I)、化合物(II)、その製造法、該錯体化合物を含む光増感色素、該色素を含む光電変換素子及び該光電変換素子を含む太陽電池などの光電気化学電池に関する。
金属原子としては、第4族のTi、Zr、第8族のFe、Ru、Os、第9族のCo、Rh、Ir、第10族のNi、Pd、Pt、第11族のCu、第12族のZnなどが挙げられ、好ましくは第8族の金属原子、より好ましくはRuが挙げられる。
式(I)及び式(II)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立しており、R1〜R4のうち酸性基又はその塩が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは下記式
(III)
から成り、少なくとも1つは式(III)においてa=1である。a及びbはそれぞれ独立しており、0又は1の整数を表す。錯体化合物(I)及び化合物(II)において酸性基又はその塩の数としては2つ以上が望ましく、より好ましくは3つ以上である。
酸性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基(−SO3H)、スクアリン酸基、リン酸基(−PO3H2)、ホウ酸基(−B(OH)2)等が挙げられる。このうち特に合成のし易さの観点からカルボキシル基が好適である。
塩としては、有機塩基との塩が挙げられ、具体的にはテトラアルキルアンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩などが挙げられる。
(III)
から成り、少なくとも1つは式(III)においてa=1である。a及びbはそれぞれ独立しており、0又は1の整数を表す。錯体化合物(I)及び化合物(II)において酸性基又はその塩の数としては2つ以上が望ましく、より好ましくは3つ以上である。
酸性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基(−SO3H)、スクアリン酸基、リン酸基(−PO3H2)、ホウ酸基(−B(OH)2)等が挙げられる。このうち特に合成のし易さの観点からカルボキシル基が好適である。
塩としては、有機塩基との塩が挙げられ、具体的にはテトラアルキルアンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩などが挙げられる。
R1〜R5は、酸性基又はその塩、水素原子又は置換基を表し、ここで、該置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数2〜20のエステル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基もしくは炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基、及びシアノ基からなる群から選ばれる1種の基である。
アルキル基の炭素数は、1〜20、好ましくは1〜12である。具体例として、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基、n‐ヘキシル基、n‐ペンチル基、n‐オクチル基、n‐ノニル基などの直鎖状アルキル基;i‐プロピル基、t‐ブチル基、2‐エチル‐ヘキシル基などの分枝状アルキル基;シクロプロピル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基などが挙げられる。
アルコキシ基の炭素数は、1〜20、好ましくは1〜12である。具体例として、メトキシ基、エトキシ基、n‐プロポキシ基、i−プロポキシ基、n‐ブトキシ基、t‐ブトキシ基、デシロキシ基等が挙げられる。
アリール基の炭素数は、6〜20であり、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、置換基を有していてもよい。エステル基は、炭素数1〜20、好ましくは1〜5である。具体例として、メチルエステル基、エチルエステル基、n‐プロピルエステル基、n-ブチルエステル基、t-ブチルエステル基等が挙げられる。これらの中でも、経済的に合成が容易な、メチルエステル基、エチルエステル基が好ましい。
アルキル基又はアリール基に含まれる炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子に置換されていてもよい。
アリール基の炭素数は、6〜20であり、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、置換基を有していてもよい。エステル基は、炭素数1〜20、好ましくは1〜5である。具体例として、メチルエステル基、エチルエステル基、n‐プロピルエステル基、n-ブチルエステル基、t-ブチルエステル基等が挙げられる。これらの中でも、経済的に合成が容易な、メチルエステル基、エチルエステル基が好ましい。
アルキル基又はアリール基に含まれる炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子に置換されていてもよい。
アルキル基もしくはアリール基で2置換されたアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルヘキシルアミノ基、メチルオクチルアミノ基などの直鎖状又は分枝状のアルキル基を含むジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などのジアリールアミノ基などが挙げられる。
式(III)中、Lは下記式(IV)
又は下記式(V)
[式中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。]
を表す基である。
式(IV)又は式(V)中、pは1〜3の整数を表し、好ましくはp=1である。式
(IV)においては、E体、Z体のいずれでもよく、E体とZ体の混合物であってもよい。
又は下記式(V)
[式中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。]
を表す基である。
式(IV)又は式(V)中、pは1〜3の整数を表し、好ましくはp=1である。式
(IV)においては、E体、Z体のいずれでもよく、E体とZ体の混合物であってもよい。
式(III)に記載のArの具体例としては、以下の例が挙げられるが、これにより限定されるものではない。尚、下記例示中の印*、**は、結合部位を表し、*は式(III)記載のR5と結合する位置を示す。Lにおいて、不飽和脂肪族炭化水素のどちらか一方がピリジン環と結合しており、他方はArの結合部位**と結合している。Arとしては、式(A-1)あるいは(A-4)で表される基が好ましい。
Arの置換基の具体例としては、水酸基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜20のジアリールアミノ基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基、n‐ヘキシル基、n‐ペンチル基、n‐オクチル基、n‐ノニル基などの直鎖状アルキル基;i−プロピル基、t‐ブチル基、2‐エチル‐ヘキシル基などの分枝状アルキル基;シクロプロピル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
アルキル基は、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12である。具体例としては、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基、n‐ヘキシル基、n‐ペンチル基、n‐オクチル基、n‐ノニル基などの直鎖状アルキル基;i‐プロピル基、t‐ブチル基、2‐エチル‐ヘキシル基などの分枝状アルキル基;シクロプロピル基、シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基等が挙げられる。
アルコキシ基の具体例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n‐プロポキシ基、i−プロポキシ基、n‐ブトキシ基、t‐ブトキシ基、デシロキシ基等が挙げられる。
アリール基は、炭素数6〜20であり、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
また、アルキル基又はアリール基に含まれる炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子に置換されていてもよい。
アリール基は、炭素数6〜20であり、具体例としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
また、アルキル基又はアリール基に含まれる炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子に置換されていてもよい。
アルキル基もしくはアリール基で2置換されたアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルヘキシルアミノ基、メチルオクチルアミノ基などの直鎖状又は分枝状のアルキル基を含むジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などのジアリールアミノ基などが挙げられる。
以下、工程(A)、工程(B)及び工程(C)について詳細に説明する。
[工程(A)]
工程(A)は化合物(1)を化合物(2)と反応させて化合物(3)を得る工程である。
工程(A)において使用する化合物(1)に酸性基が含まれる場合、保護基を導入しておくことが好ましい。例えば、酸性基がカルボキシル基の場合、保護基を導入してメチルエステル、エチルエステル、n‐プロピルエステル、n‐ブチルエステル等に誘導しておくことが挙げられる。
経済性および合成の容易さの観点からメチルエステル、エチルエステルが特に好ましい。酸性基がリン酸基の場合、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基等の保護基を導入しておくことが挙げられ、経済性の観点からメチル基、エチル基が特に好ましい。
[工程(A)]
工程(A)は化合物(1)を化合物(2)と反応させて化合物(3)を得る工程である。
工程(A)において使用する化合物(1)に酸性基が含まれる場合、保護基を導入しておくことが好ましい。例えば、酸性基がカルボキシル基の場合、保護基を導入してメチルエステル、エチルエステル、n‐プロピルエステル、n‐ブチルエステル等に誘導しておくことが挙げられる。
経済性および合成の容易さの観点からメチルエステル、エチルエステルが特に好ましい。酸性基がリン酸基の場合、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基等の保護基を導入しておくことが挙げられ、経済性の観点からメチル基、エチル基が特に好ましい。
使用する反応溶媒としてはエチレングリコールジメチルエーテル(以下DMEと略す)、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、テトラヒドロフラン(以下、THFと略す)等の溶媒が挙げられ、反応性及び経済性の観点からDMEが特に好ましい。
使用する溶媒は化合物(1)1gに対して、通常、0.5ml〜500ml、好ましくは0.7ml〜400ml、より好ましくは1.0ml〜350mlである。
使用する溶媒は化合物(1)1gに対して、通常、0.5ml〜500ml、好ましくは0.7ml〜400ml、より好ましくは1.0ml〜350mlである。
反応温度として、通常、50℃〜100℃、好ましくは60℃〜90℃、より好ましくは65℃〜85℃ である。
化合物(2)としてはヘキサメチル二スズ、ヘキサブチル二スズ等が挙げられ、反応性の観点から特にヘキサメチル二スズが好ましい。これらの化合物は市販されており、そのまま用いてもよいし、使用前に、例えば、減圧蒸留により精製をしてもよい。
化合物(2)の使用量としては、化合物(1)1モルに対して通常、1.5モル〜6モル、好ましくは2モル〜5モル、より好ましくは2.5モル〜4.5モルである。
化合物(2)の使用量としては、化合物(1)1モルに対して通常、1.5モル〜6モル、好ましくは2モル〜5モル、より好ましくは2.5モル〜4.5モルである。
使用する金属触媒は第10族のNi、Pd、Pt等が挙げられ、反応性の観点からPdがこのましい。Pd金属触媒としては、例えばPd(PPh3)4(PPh3はトリフェニルフォスフィンを表す)、Pd(PPh3)2Cl2が挙げられ、経済性、取扱い易さの観点からPd(PPh3)4が好ましい。
金属触媒の使用量としては、化合物(1)1ミリモルに対して20マイクロモル〜100マイクロモル、好ましくは23マイクロモル〜90マイクロモル、より好ましくは25マイクロモル〜80マイクロモルである。
金属触媒の使用量としては、化合物(1)1ミリモルに対して20マイクロモル〜100マイクロモル、好ましくは23マイクロモル〜90マイクロモル、より好ましくは25マイクロモル〜80マイクロモルである。
工程(A)における仕込み方法は特に限定されないが、安全性、操作性の観点から、溶媒、化合物(1)、金属触媒を添加した後に、化合物(2)を添加し、加熱するのが好ましい。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜10時間、好ましくは1時間〜8時間、より好ましくは1.5時間〜7時間である。
反応の進行の程度はLC(液体クロマトグラフィー)によって確認することができる。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜10時間、好ましくは1時間〜8時間、より好ましくは1.5時間〜7時間である。
反応の進行の程度はLC(液体クロマトグラフィー)によって確認することができる。
反応が完結した後、一部保護基が除去された化合物も観測されるが、反応混合物を単離精製することなく、反応混合物を次工程に使用してもよい。また、通常の後処理により、室温まで冷却後、単離精製をしてもよい。
精製法としては、例えば、室温まで冷却後、減圧濃縮により溶媒を留去して、エーテル系の溶媒(例えばジエチルエーテル等)を加え、放置又は撹拌する。使用する溶媒として、特にジエチルエーテルが好ましい。
放置又は撹拌する時間として、使用する溶媒、温度によって変動するが、通常1時間〜48時間、好ましくは2時間〜36時間、より好ましくは3時間〜25時間放置するのが好ましい。
放置又は撹拌する温度として、通常−5℃〜20℃、好ましくは−2℃〜15℃、より好ましくは0℃〜10℃である。
その後、ろ過により不溶物を除去し、得られたろ液を減圧濃縮することにより、化合物(3)を精製することができる。
精製法としては、例えば、室温まで冷却後、減圧濃縮により溶媒を留去して、エーテル系の溶媒(例えばジエチルエーテル等)を加え、放置又は撹拌する。使用する溶媒として、特にジエチルエーテルが好ましい。
放置又は撹拌する時間として、使用する溶媒、温度によって変動するが、通常1時間〜48時間、好ましくは2時間〜36時間、より好ましくは3時間〜25時間放置するのが好ましい。
放置又は撹拌する温度として、通常−5℃〜20℃、好ましくは−2℃〜15℃、より好ましくは0℃〜10℃である。
その後、ろ過により不溶物を除去し、得られたろ液を減圧濃縮することにより、化合物(3)を精製することができる。
[(工程(B))
工程(B)は、化合物(3)と化合物(4)とを金属触媒存在下反応させ化合物(5)を得る工程である。
化合物(4)において、Xはハロゲン原子を表す。反応性の観点からヨウ素原子、臭素原子、塩素原子が好ましく、特に収率の面から臭素原子が好ましい。化合物(4)に酸性基が含まれる場合、保護基を導入しておくことが好ましい。例えば、酸性基がカルボキシル基の場合、酸性基がカルボキシル基の場合、保護基を導入してメチルエステル、エチルエステル、n‐プロピルエステル、n‐ブチルエステル等に誘導しておくことが挙げられる。経済性および合成のし易さの観点からメチルエステル、エチルエステルが特に好ましい。酸性基がリン酸基の場合、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基等の保護基を導入しておくことが挙げられ、経済性の観点からメチル基、エチル基が特に好ましい。
工程(B)は、化合物(3)と化合物(4)とを金属触媒存在下反応させ化合物(5)を得る工程である。
化合物(4)において、Xはハロゲン原子を表す。反応性の観点からヨウ素原子、臭素原子、塩素原子が好ましく、特に収率の面から臭素原子が好ましい。化合物(4)に酸性基が含まれる場合、保護基を導入しておくことが好ましい。例えば、酸性基がカルボキシル基の場合、酸性基がカルボキシル基の場合、保護基を導入してメチルエステル、エチルエステル、n‐プロピルエステル、n‐ブチルエステル等に誘導しておくことが挙げられる。経済性および合成のし易さの観点からメチルエステル、エチルエステルが特に好ましい。酸性基がリン酸基の場合、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、n‐ブチル基等の保護基を導入しておくことが挙げられ、経済性の観点からメチル基、エチル基が特に好ましい。
工程(A)において化合物(3)を単離せず、工程(B)に進むことがあるので、工程(B)で使用する試薬は全て化合物(1)を基準とし、化合物(3)の収率は算出せず、化合物(1)から化合物(5)の収率のみを算出することとする。
化合物(4)の使用量としては、通常、化合物(1)1モルに対して1モル〜2モル、好ましくは1.05モル〜1.75モル、より好ましくは1.05モル〜1.5モルである。
化合物(4)の使用量としては、通常、化合物(1)1モルに対して1モル〜2モル、好ましくは1.05モル〜1.75モル、より好ましくは1.05モル〜1.5モルである。
使用する反応溶媒としてはDME、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、THF等の溶媒が挙げられ、反応性及び経済性の観点からDME、トルエンが特に好ましい。
使用する溶媒は化合物(1)1gに対して、通常、0.5ml〜500ml、好ましくは0.7ml〜400ml、より好ましくは1ml〜350mlである。
使用する溶媒は化合物(1)1gに対して、通常、0.5ml〜500ml、好ましくは0.7ml〜400ml、より好ましくは1ml〜350mlである。
反応温度として、通常、50℃〜130℃、好ましくは60℃〜120℃、より好ましくは65℃〜110℃ である。
使用する金属触媒は、第10族のNi、Pd、Pt等が挙げられ、反応性の観点からPdがこのましい。Pd金属触媒としては、例えばPd(PPh3)4(PPh3はトリフェニルフォスフィンを表す)、Pd(PPh3)2Cl2が挙げられ、経済性、取扱い易さの観点からPd(PPh3)2Cl2が好ましい。
金属触媒の使用量としては、化合物(1)1ミリモルに対して20マイクロモル〜150マイクロモル、好ましくは23マイクロモル〜145マイクロモル、より好ましくは25マイクロモル〜130マイクロモルである。
金属触媒の使用量としては、化合物(1)1ミリモルに対して20マイクロモル〜150マイクロモル、好ましくは23マイクロモル〜145マイクロモル、より好ましくは25マイクロモル〜130マイクロモルである。
工程(B)における仕込み方法は特に限定されないが、安全性、操作性の観点から、溶媒、化合物(3)、化合物(4)を仕込んだ後に、金属触媒を添加して加熱するのが好ましい。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜10時間、好ましくは1時間〜8時間、より好ましくは1.5時間〜7時間である。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜10時間、好ましくは1時間〜8時間、より好ましくは1.5時間〜7時間である。
反応の進行の程度はLC(液体クロマトグラフィー)によって確認することができる。
通常の後処理により、室温まで冷却後、単離精製をしてもよい。
精製法として、例えば、カラムクロマトグラフィー及び結晶化の方法が挙げられる。カラムクロマトグラフィーは通常の方法に従い、精製できる。
結晶化の方法は、例えば溶媒にDMEを使用した場合、室温まで冷却後、放置又は撹拌する。放置又は撹拌する温度として、通常−5℃〜20℃、好ましくは−2℃〜15℃、より好ましくは0℃〜10℃である。
放置又は撹拌する時間として、使用する溶媒、温度によって変動するが、通常1時間〜48時間、好ましくは2時間〜36時間、より好ましくは3時間〜25時間放置するのが好ましい。
その後、ろ過することにより、工程(B)で目的とする化合物(5)を精製することができる。
通常の後処理により、室温まで冷却後、単離精製をしてもよい。
精製法として、例えば、カラムクロマトグラフィー及び結晶化の方法が挙げられる。カラムクロマトグラフィーは通常の方法に従い、精製できる。
結晶化の方法は、例えば溶媒にDMEを使用した場合、室温まで冷却後、放置又は撹拌する。放置又は撹拌する温度として、通常−5℃〜20℃、好ましくは−2℃〜15℃、より好ましくは0℃〜10℃である。
放置又は撹拌する時間として、使用する溶媒、温度によって変動するが、通常1時間〜48時間、好ましくは2時間〜36時間、より好ましくは3時間〜25時間放置するのが好ましい。
その後、ろ過することにより、工程(B)で目的とする化合物(5)を精製することができる。
[(工程(C))]
工程(C)は、化合物(5)の酸性基に導入された保護基を除去して化合物(II)を得る工程である。
工程(C)は、化合物(5)の酸性基に導入された保護基を除去して化合物(II)を得る工程である。
使用する塩基としては、有機塩基、無機塩基のどちらでもよく、有機塩基としては、アルキルアミンが挙げられ、具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン等が挙げられ、経済性の観点からトリエチルアミンが最もよい。無機塩基としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素塩、アルカリ金属のアルコキシド等が挙げられ、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化リチウム、ナトリウムメトキシド等の塩基が挙げられ、反応性の観点から、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムメトキシドがよく、取扱いの観点から水酸化リチウムが特に好ましい。
塩基の使用量としては、通常、化合物(5)1モルに対して1モル〜7モル、好ましくは1.1モル〜5.5モル、より好ましくは1.1モル〜5モルである。
使用する反応溶媒としてはメタノール、エタノール、i−プロピルアルコール、t−ブチルアルコール、n−ブタノール、THF、N,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略す)等の溶媒が挙げられ、反応性の観点からメタノール、エタノール及びi−プロピルアルコールが好ましく、経済性の観点からメタノール及びエタノールが特に好ましい。
使用する溶媒は化合物(5)1gに対して、通常、0.5ml〜1500ml、好ましくは0.7ml〜1400ml、より好ましくは1ml〜1300mlである。
使用する溶媒は化合物(5)1gに対して、通常、0.5ml〜1500ml、好ましくは0.7ml〜1400ml、より好ましくは1ml〜1300mlである。
反応温度は、通常、50℃〜100℃、好ましくは60℃〜95℃、より好ましくは65℃〜90℃ である。
工程(C)における仕込み方法は特に限定されないが、安全性、操作性の観点から、溶媒、化合物(5)、塩基を仕込み、加熱するのが好ましい。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜15時間、好ましくは1時間〜14時間、より好ましくは1.5時間〜13時間である。
反応の進行の程度はLC(液体クロマトグラフィー)によって確認することができる。
反応時間は、用いる試薬、反応温度によって異なるが、通常0.5時間〜15時間、好ましくは1時間〜14時間、より好ましくは1.5時間〜13時間である。
反応の進行の程度はLC(液体クロマトグラフィー)によって確認することができる。
反応混合物を単離精製することなく、溶媒を減圧か留去して反応混合物を次工程に使用してもよい。また、通常の後処理により、室温まで冷却後、単離精製をしてもよい。例えば、カラムクロマトグラフィーが挙げられる。カラムクロマトグラフィーは通常の方法に従って行うことにより、精製することができる。
取扱いが難しく、化合物(II)の精製が困難な場合、工程(C)を実施せず、金属を配位させた後に、保護基を除去してもよい。
取扱いが難しく、化合物(II)の精製が困難な場合、工程(C)を実施せず、金属を配位させた後に、保護基を除去してもよい。
本発明の錯体化合物(I)は、金属原子に、前記化合物(II)を配位させて得られる。
また、本発明の錯体化合物(I)は、中心原子が金属原子であり、配位子の1つが前記式(II)で表される化合物である。
前記式(II)で表される化合物以外の補助配位子が配位していてもよく、錯体化合物(I)に含まれる補助配位子としては、例えば、イソチオシアネート(−N=C=S、以下、NCSという場合がある)、チオシアネート(−S−C≡N、以下、SCNという場合がある)、ジケトナート、クロロ、ブロモ、ヨード、シアノ、水酸基等が挙げられ、好ましくはNCSもしくはSCNである。ハロゲンアニオンなどのカウンターアニオンを伴い、電荷を中和した形で存在する場合もある。
また、本発明の錯体化合物(I)は、中心原子が金属原子であり、配位子の1つが前記式(II)で表される化合物である。
前記式(II)で表される化合物以外の補助配位子が配位していてもよく、錯体化合物(I)に含まれる補助配位子としては、例えば、イソチオシアネート(−N=C=S、以下、NCSという場合がある)、チオシアネート(−S−C≡N、以下、SCNという場合がある)、ジケトナート、クロロ、ブロモ、ヨード、シアノ、水酸基等が挙げられ、好ましくはNCSもしくはSCNである。ハロゲンアニオンなどのカウンターアニオンを伴い、電荷を中和した形で存在する場合もある。
以下に、錯体化合物(I)の製造方法として、金属原子がRuである場合を例にとって説明する。
Ru試薬をDMFやアルコール溶媒に溶解し、化合物(II)を40〜180℃程度で混合させたのち、必要に応じて、補助配位子を与える塩を混合させ、得られた反応溶液から再結晶、クロマトグラフィーなどで精製して得る方法などが挙げられる。ここで、Ru試薬としては、2価及び3価のRu試薬が用いられ、具体的には、RuCl3 [RuCl2(P−cymene)]2やRuCl2(DMSO)4などが例示される。錯体化合物(I)の具体例としては、下式、表5〜表11で表される化合物(I−1)〜(I−258)が挙げられる。
Ru試薬をDMFやアルコール溶媒に溶解し、化合物(II)を40〜180℃程度で混合させたのち、必要に応じて、補助配位子を与える塩を混合させ、得られた反応溶液から再結晶、クロマトグラフィーなどで精製して得る方法などが挙げられる。ここで、Ru試薬としては、2価及び3価のRu試薬が用いられ、具体的には、RuCl3 [RuCl2(P−cymene)]2やRuCl2(DMSO)4などが例示される。錯体化合物(I)の具体例としては、下式、表5〜表11で表される化合物(I−1)〜(I−258)が挙げられる。
次に、本発明の光増感色素について説明する。光増感色素は、前記の錯体化合物(I)を含む色素である。色素としては、錯体化合物(I)のみであっても、さらに錯体化合物(I)とは異なる種類の化合物が含有されていてもよい。
錯体化合物(I)と混合してもよい色素としては、波長 300〜700nm付近に吸収を持つ金属錯体や有機色素などを挙げることができる。
混合してもよい金属錯体の具体例としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平1−220380号や特表平5−504023号に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体などが挙げられる。
ルテニウム錯体をさらに詳しく例示すれば、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス
(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II) ビス-テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)、トリス(イソチオシアネート)−ルテニウム
(II)-2,2':6',2"-テーピリジン-4,4',4"-トリカルボン酸トリス−テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジノニル)ルテニウム(II)などが挙げられる。
錯体化合物(I)と混合してもよい色素としては、波長 300〜700nm付近に吸収を持つ金属錯体や有機色素などを挙げることができる。
混合してもよい金属錯体の具体例としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平1−220380号や特表平5−504023号に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体などが挙げられる。
ルテニウム錯体をさらに詳しく例示すれば、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス
(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II) ビス-テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)-ルテニウム(II)、トリス(イソチオシアネート)−ルテニウム
(II)-2,2':6',2"-テーピリジン-4,4',4"-トリカルボン酸トリス−テトラブチルアンモニウム、cis-ビス(イソチオシアネート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシレート)(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジノニル)ルテニウム(II)などが挙げられる。
有機色素としては、例えば、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素、クマリン系色素、インドリン系等の有機色素、スクアリリウム系色素などが挙げられる。
シアニン系色素としては、具体的には、NK1194、NK3422(いずれも日本感光色素研究所製)などが例示される。
メロシアニン系色素としては、具体的には、NK2426、NK2501(いずれも日本感光色素研究所製)が挙げられる。
キサンテン系色素としては、例えば、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンB、ジブロムフルオレセインなどが挙げられる。
トリフェニルメタン色素としては、例えば、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。
クマリン系色素としては、NKX−2677(林原生物化学研究所製)等の以下に示した構造部位を含む化合物が挙げられる。
インドリン系等の有機色素としては、D149(三菱製紙社製)等の以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
スクアリリウム系等の有機色素として、具体的には以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
シアニン系色素としては、具体的には、NK1194、NK3422(いずれも日本感光色素研究所製)などが例示される。
メロシアニン系色素としては、具体的には、NK2426、NK2501(いずれも日本感光色素研究所製)が挙げられる。
キサンテン系色素としては、例えば、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンB、ジブロムフルオレセインなどが挙げられる。
トリフェニルメタン色素としては、例えば、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。
クマリン系色素としては、NKX−2677(林原生物化学研究所製)等の以下に示した構造部位を含む化合物が挙げられる。
インドリン系等の有機色素としては、D149(三菱製紙社製)等の以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
スクアリリウム系等の有機色素として、具体的には以下に示した構造部位を含む化合物などが例示される。
ここで、光電変換素子に用いられる半導体微粒子の一次粒径は、通常、1〜5000nm程度、好ましくは5〜300nm程度である。反射による光電変換効率の向上を目的として、一次粒径の異なる半導体微粒子を混入させてもよい。また、チューブや中空形状の微粒子を用いてもよい。
ここで、光電変換素子に用いられる半導体微粒子の一次粒径は、通常、1〜5000nm程度、好ましくは5〜300nm程度である。反射による光電変換効率の向上を目的として、一次粒径の異なる半導体粒子を混入させてもよい。また、チューブや中空形状の微粒子を用いてもよい。
半導体微粒子を構成する材料化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸ナトリウム等の金属酸化物;
ヨウ化銀、臭化銀、ヨウ化銅、臭化銅等の金属ハロゲン化物;
硫化亜鉛、硫化チタン、硫化インジウム、硫化ビスマス、硫化カドミウム、硫化ジルコニウム、硫化タンタル、硫化モリブデン、硫化銀、硫化銅、硫化スズ、硫化タングステン、硫化アンチモン等の金属硫化物;
セレン化カドミウム、セレン化ジルコニウム、セレン化亜鉛、セレン化チタン、セレン化インジウム、セレン化タングステン、セレン化モリブデン、セレン化ビスマス、セレン化鉛等の金属セレン化物;
テルル化カドミウム、テルル化タングステン、テルル化モリブデン、テルル化亜鉛、テルル化ビスマス等の金属テルル化物;
リン化亜鉛、リン化ガリウム、リン化インジウム、リン化カドミウム等の金属リン化物;
ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物、シリコン、ゲルマニウム等の材料化合物が挙げられる。
さらに、酸化亜鉛/酸化スズ、酸化スズ/酸化チタンのような二種以上の材料化合物の混合物であってもよい。
ヨウ化銀、臭化銀、ヨウ化銅、臭化銅等の金属ハロゲン化物;
硫化亜鉛、硫化チタン、硫化インジウム、硫化ビスマス、硫化カドミウム、硫化ジルコニウム、硫化タンタル、硫化モリブデン、硫化銀、硫化銅、硫化スズ、硫化タングステン、硫化アンチモン等の金属硫化物;
セレン化カドミウム、セレン化ジルコニウム、セレン化亜鉛、セレン化チタン、セレン化インジウム、セレン化タングステン、セレン化モリブデン、セレン化ビスマス、セレン化鉛等の金属セレン化物;
テルル化カドミウム、テルル化タングステン、テルル化モリブデン、テルル化亜鉛、テルル化ビスマス等の金属テルル化物;
リン化亜鉛、リン化ガリウム、リン化インジウム、リン化カドミウム等の金属リン化物;
ガリウム砒素、銅−インジウム−セレン化物、銅−インジウム−硫化物、シリコン、ゲルマニウム等の材料化合物が挙げられる。
さらに、酸化亜鉛/酸化スズ、酸化スズ/酸化チタンのような二種以上の材料化合物の混合物であってもよい。
中でも、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ストロンチウム、酸化インジウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ガリウム、酸化ニッケル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸ナトリウム、酸化亜鉛/酸化スズ、酸化スズ/酸化チタン等の金属酸化物が、比較的安価で入手しやすく、色素にも染色されやすいことから好ましく、特に、酸化チタンが好適である。
本発明の光電変換素子に用いられる導電性基板(図1における8及び9)としては、導電性物質そのもの、又は、基板に導電性物質を重ねたものなどを用いることができる。導電性物質としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウム、チタン、パラジウム又は鉄等の金属や、該金属のアロイ、或いはインジウム−スズ複合酸化物、酸化スズにフッ素をドープしたもの等の導電性金属酸化物、炭素、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン等の導電性高分子などが挙げられる。導電性高分子は、例えば、パラトルエンスルフォン酸等がドープされていてもよい。
入射した光を閉じ込め、有効に利用するために、導電性基板は、その表面にテクスチャー構造を有するものが好ましい。導電層(図1における2及び6)は抵抗が低いほどよく、高透過性(350nmより長波長側で、透過率が80%以上)であることが好ましい。導電性基板(図1における)8及び9としては、ガラス又はプラスチックに導電性の金属酸化物を塗布したものが好ましい。中でも、フッ素をドーピングした二酸化スズからなる導電層を積層した導電性ガラスが特に好ましい。プラスチック基板とする場合は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリアリレート(PAR);アートン(JSRの登録商標)、ゼオノア(日本ゼオンの登録商標)、アペル(三井化学の登録商標)やトーパス(Ticona社の登録商標)等の環状ポリオレフィン(COP);ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルフォン(PSF)、ポリアミド(PA)等が用いられる。
これらの中でも、インジウム−スズ複合酸化物からなる導電層を堆積した導電性PETが、抵抗が低く、透過性も良く、入手もしやすいことから特に好ましい。
入射した光を閉じ込め、有効に利用するために、導電性基板は、その表面にテクスチャー構造を有するものが好ましい。導電層(図1における2及び6)は抵抗が低いほどよく、高透過性(350nmより長波長側で、透過率が80%以上)であることが好ましい。導電性基板(図1における)8及び9としては、ガラス又はプラスチックに導電性の金属酸化物を塗布したものが好ましい。中でも、フッ素をドーピングした二酸化スズからなる導電層を積層した導電性ガラスが特に好ましい。プラスチック基板とする場合は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド(PI)、トリアセチルセルロース(TAC)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリアリレート(PAR);アートン(JSRの登録商標)、ゼオノア(日本ゼオンの登録商標)、アペル(三井化学の登録商標)やトーパス(Ticona社の登録商標)等の環状ポリオレフィン(COP);ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリスルフォン(PSF)、ポリアミド(PA)等が用いられる。
これらの中でも、インジウム−スズ複合酸化物からなる導電層を堆積した導電性PETが、抵抗が低く、透過性も良く、入手もしやすいことから特に好ましい。
導電性基板上に半導体微粒子層を形成する方法としては、半導体微粒子をスプレー噴霧等で直接、導電性基板上に薄膜として形成する方法;導電性基板を電極として電気的に半導体微粒子薄膜を析出させる方法;半導体微粒子のスラリーを導電性基板上に塗布した後、乾燥、硬化又は焼成することによって製造する方法などが例示される。
半導体微粒子のスラリーを導電性基板上に塗布する方法として、例えば、ドクターブレード、スキージ、スピンコート、ディップコートやスクリーン印刷等の手法が挙げられる。この方法の場合、スラリー中の半導体微粒子の分散状態における平均粒径は、0.01μm〜100μmであることが好ましい。スラリーを分散させる分散媒としては半導体微粒子を分散させ得るものであればよく、水、又はエタノール、イソプロパノール、t−ブタノールやテルピネオール等のアルコール溶媒;アセトン等のケトン溶媒等の有機溶媒が用いられる。これらの水や有機溶媒は混合物であってもよい。分散液には、ポリエチレングリコール等のポリマー;Triton−X等の界面活性剤;酢酸、蟻酸、硝酸や塩酸等の有機酸又は無機酸;アセチルアセトン等のキレート剤を含んでいてもよい。
スラリーを塗布した導電性基板は焼成されるが、該焼成温度は熱可塑性樹脂等の基材の融点(又は軟化点)未満であり、通常は、焼成温度の上限は900℃であり、好ましくは600℃以下である。また、焼成時間は、通常、10時間以内である。導電性基板上の半導体微粒子層の厚みは、通常は1〜200μmであり、好ましくは5〜50μmである。
半導体微粒子のスラリーを導電性基板上に塗布する方法として、例えば、ドクターブレード、スキージ、スピンコート、ディップコートやスクリーン印刷等の手法が挙げられる。この方法の場合、スラリー中の半導体微粒子の分散状態における平均粒径は、0.01μm〜100μmであることが好ましい。スラリーを分散させる分散媒としては半導体微粒子を分散させ得るものであればよく、水、又はエタノール、イソプロパノール、t−ブタノールやテルピネオール等のアルコール溶媒;アセトン等のケトン溶媒等の有機溶媒が用いられる。これらの水や有機溶媒は混合物であってもよい。分散液には、ポリエチレングリコール等のポリマー;Triton−X等の界面活性剤;酢酸、蟻酸、硝酸や塩酸等の有機酸又は無機酸;アセチルアセトン等のキレート剤を含んでいてもよい。
スラリーを塗布した導電性基板は焼成されるが、該焼成温度は熱可塑性樹脂等の基材の融点(又は軟化点)未満であり、通常は、焼成温度の上限は900℃であり、好ましくは600℃以下である。また、焼成時間は、通常、10時間以内である。導電性基板上の半導体微粒子層の厚みは、通常は1〜200μmであり、好ましくは5〜50μmである。
導電性基板上に比較的低温で半導体微粒子層を形成する方法としては、水熱処理を施してポーラスな半導体微粒子層を形成するHydrothermal法(実用化に向けた色素増感光電気化学電池、第2講(箕浦秀樹)第63〜65頁、NTS社発行(2003))、分散された半導体粒子の分散液を基板に電着する泳動電着法(T.Miyasaka et al.,Chem.Lett.,1250(2002))、半導体ペーストを基板に塗布、乾燥後にプレスするプレス法(実用化に向けた色素増感光電気化学電池、第12講(萬 雄彦)第312〜313頁、NTS社発行(2003))等が挙げられる。
半導体微粒子層の表面に、四塩化チタン水溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。このことにより、半導体微粒子の表面積を増大させたり、半導体微粒子近傍の純度を高めたり、半導体微粒子表面に存在する鉄等の不純物を覆い隠したり、又は、半導体微粒子の連結性、結合性を高めたりすることができる。
半導体微粒子は多くの光増感色素を吸着することができるように表面積の大きいものが好ましい。このため、半導体微粒子層を基板上に塗布した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、さらに100倍以上であることが好ましい。この上限は、通常、1000倍程度である。
半導体微粒子層は、微粒子1個の単層に限らず、粒径の異なる層等を複数重ねてもよい。
半導体微粒子は多くの光増感色素を吸着することができるように表面積の大きいものが好ましい。このため、半導体微粒子層を基板上に塗布した状態での表面積は、投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、さらに100倍以上であることが好ましい。この上限は、通常、1000倍程度である。
半導体微粒子層は、微粒子1個の単層に限らず、粒径の異なる層等を複数重ねてもよい。
半導体微粒子への本発明の光増感色素の吸着方法としては、本発明の光増感色素の溶液中に、よく乾燥した半導体微粒子を1分〜24時間程度、浸漬する方法が用いられる。光増感色素の吸着は室温で行ってもよいし、加熱還流下に行ってもよい。光増感色素の吸着は、半導体微粒子の塗布前に行ってもよく、塗布後に行ってもよく、半導体微粒子と光増感色素を同時に塗布して吸着させてもよいが、塗布後の半導体微粒子膜に光増感色素を吸着させるのがより好ましい。半導体微粒子層を加熱処理する場合の光増感色素吸着は加熱処理後に行うことが好ましく、加熱処理後、微粒子層表面に水が吸着する前に、すばやく光増感色素を吸着させる方法が特に好ましい。
半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制するため、未吸着の光増感色素は洗浄によって除去することが望ましい。
吸着する光増感色素は1種類でもよいし、数種混合して用いてもよい。用途が光電気化学電池である場合、太陽光などの照射光の光電変換の波長域をできるだけ広くするように、混合する光増感色素を選ぶことが好ましい。また、光増感色素の半導体微粒子に対する吸着量は、半導体微粒子1gに対して0.01〜1ミリモルが好ましい。このような色素量とすると、半導体微粒子における増感効果が十分に得られ、半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制する傾向にあることから好ましい。
半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制するため、未吸着の光増感色素は洗浄によって除去することが望ましい。
吸着する光増感色素は1種類でもよいし、数種混合して用いてもよい。用途が光電気化学電池である場合、太陽光などの照射光の光電変換の波長域をできるだけ広くするように、混合する光増感色素を選ぶことが好ましい。また、光増感色素の半導体微粒子に対する吸着量は、半導体微粒子1gに対して0.01〜1ミリモルが好ましい。このような色素量とすると、半導体微粒子における増感効果が十分に得られ、半導体微粒子に付着していない光増感色素が浮遊することによる増感効果の低減を抑制する傾向にあることから好ましい。
光増感色素同士が会合や凝集等の相互作用することを抑制する目的で、無色の化合物を共吸着させてもよい。共吸着させる疎水性化合物としてはカルボキシル基を有するステロイド化合物(例えばケノデオキシコール酸)等が挙げられる。また、余分な光増感色素の除去を促進する目的で、色素を吸着させた後、アミン類を用いて半導体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としては、ピリジン、4−tert−ブチルピリジンやポリビニルピリジン等が挙げられる。これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、固体の場合は有機溶媒に溶解して用いてもよい。
本発明の光電気化学電池とは、光電変換素子、電荷移動層及び対極を含み、光を電気に変換することができるものである。光電気化学電池は、光電変換素子、電荷移動層及び対極が順次、積層され、光電変換素子の導電性基板と対極とが連結されて、電荷が移動して、すなわち、発電する。
他の光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子及び電荷移動層からなる積層部が複数と1つの対極からなる光電気化学電池、例えば、複数の光電変換素子、1つの電荷移動層及び1つの対極が積層されてなる光電気化学電池などが例示される。
光電気化学電池は、湿式光電気化学電池及び乾式光電気化学電池に大別される。湿式光電気化学電池は、含まれる電荷移動層が電解液から構成される層であり、通常、電荷移動層は光電変換素子と対極の間に電解液が充填される。
乾式光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子と対極との間の電荷移動層が固体のホール輸送材料である電池などが挙げられる。
他の光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子及び電荷移動層からなる積層部が複数と1つの対極からなる光電気化学電池、例えば、複数の光電変換素子、1つの電荷移動層及び1つの対極が積層されてなる光電気化学電池などが例示される。
光電気化学電池は、湿式光電気化学電池及び乾式光電気化学電池に大別される。湿式光電気化学電池は、含まれる電荷移動層が電解液から構成される層であり、通常、電荷移動層は光電変換素子と対極の間に電解液が充填される。
乾式光電気化学電池としては、例えば、光電変換素子と対極との間の電荷移動層が固体のホール輸送材料である電池などが挙げられる。
光電気化学電池の一実施態様を図1に示した。導電性基板8と、該導電性基板8に対向する対極(導電性基板)9と、これらの間に、光電変換素子用色素4が吸着された半導体微粒子層3が存在する。湿式光電変換素子とする場合は、半導体粒子層3は電解液5で満たされ、封止材10で封止されている。
上記の導電性基板8は、上から順に基板1と導電層2で構成されている。対極9は、下から順に基板7と導電層6で構成されている。
上記の導電性基板8は、上から順に基板1と導電層2で構成されている。対極9は、下から順に基板7と導電層6で構成されている。
本発明の光電気化学電池が湿式光電気化学電池である場合、湿式光電気化学電池に含まれる電解液に用いられる電解質としては、例えば、I2と各種ヨウ化物との組合せ、
Br2と各種の臭化物との組合せ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩の金属錯体の組合せ、フェロセン−フェリシニウムイオンの金属錯体の組合せ、アルキルチオール−アルキルジスルフィドのイオウ化合物の組合せ、アルキルビオローゲンとその還元体の組合せ、ポリヒドロキシベンゼン類とその酸化体の組合せ等が挙げられる。
ここで、I2と組合せ得るヨウ化物としては、例えば、LiI、NaI、KI、CsIやCaI2等の金属ヨウ化物;1−プロピル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイドダイド等の4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩;4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩;テトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩等が挙げられる。
Br2と組合せ得る臭化物としては、例えば、LiBr、NaBr、KBr、CsBrやCaBr2等の金属臭化物;テトラアルキルアンモニウムブロマイドやピリジニウムブロマイド等の4価のアンモニウム化合物の臭素塩等が挙げられる。
アルキルビオローゲンとしては、例えば、メチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレートなどが挙げられ、ポリヒドロキシベンゼン類としては、例えばハイドロキノンやナフトハイドロキノン等が挙げられる。
電解質としては中でも、金属ヨウ化物、4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩や4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩、及びテトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のヨウ化物とI2との組合せが好ましい。
Br2と各種の臭化物との組合せ、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩の金属錯体の組合せ、フェロセン−フェリシニウムイオンの金属錯体の組合せ、アルキルチオール−アルキルジスルフィドのイオウ化合物の組合せ、アルキルビオローゲンとその還元体の組合せ、ポリヒドロキシベンゼン類とその酸化体の組合せ等が挙げられる。
ここで、I2と組合せ得るヨウ化物としては、例えば、LiI、NaI、KI、CsIやCaI2等の金属ヨウ化物;1−プロピル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイドダイド等の4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩;4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩;テトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩等が挙げられる。
Br2と組合せ得る臭化物としては、例えば、LiBr、NaBr、KBr、CsBrやCaBr2等の金属臭化物;テトラアルキルアンモニウムブロマイドやピリジニウムブロマイド等の4価のアンモニウム化合物の臭素塩等が挙げられる。
アルキルビオローゲンとしては、例えば、メチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレートなどが挙げられ、ポリヒドロキシベンゼン類としては、例えばハイドロキノンやナフトハイドロキノン等が挙げられる。
電解質としては中でも、金属ヨウ化物、4価のイミダゾリウム化合物のヨウ素塩や4価のピリジニウム化合物のヨウ素塩、及びテトラアルキルアンモニウム化合物のヨウ素塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のヨウ化物とI2との組合せが好ましい。
上記の電解液に用いる有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリルやプロピオニトリル等のニトリル系溶媒;エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドや1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムアイオダイド;1−エチル−3−メチルイミダゾリウム−ビス(トリフルオロメタンスルホン酸)イミド等のイオン性液体が挙げられる。また、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶媒;DMF等のアミド系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオライド、ポリ4−ビニルピリジンやChemistry Letters,1241(1998)に示される低分子ゲル化剤でゲル化されていてもよい。
本発明の光電気化学電池では、電解液の代わりに、固体のホール輸送材料を用いることができる。
ホール輸送材料としては、CuIやCuSCN等の一価の銅を含むp型無機半導体や、Synthetic Metal,89,215(1997)及びNature,395,583(1998)で示されるようなアリールアミン類;ポリチオフェン及びその誘導体;ポリピロール及びその誘導体;ポリアニリン及びその誘導体;ポリ(p−フェニレン)及びその誘導体;ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体等の導電性高分子等が挙げられる。
ホール輸送材料としては、CuIやCuSCN等の一価の銅を含むp型無機半導体や、Synthetic Metal,89,215(1997)及びNature,395,583(1998)で示されるようなアリールアミン類;ポリチオフェン及びその誘導体;ポリピロール及びその誘導体;ポリアニリン及びその誘導体;ポリ(p−フェニレン)及びその誘導体;ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体等の導電性高分子等が挙げられる。
本発明の光電変換素子を構成する対極とは、導電性を有する電極であり、強度を維持したり、密閉性を向上させるため前記導電性基板と同様の基板を用いてもよい。
光増感色素が吸着された半導体微粒子層に光が到達するために、前述の導電性基板と対極の少なくとも一方は通常、実質的に透明である。本発明の光電変換素子においては、半導体微粒子層を有する導電性基板が透明で、照射光を導電性基板の側から入射させるものが好ましい。この場合、対極9は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。
光電変換素子の対極9としては、例えば、金属、カーボン、導電性の酸化物などを蒸着したガラスやプラスチックを使用することができる。また、導電層を、1mm以下、好ましくは5nm〜100μmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成して作製することもできる。本発明では白金やカーボンを蒸着したガラス、又は、蒸着やスパッタリングによって導電層を形成した対極とすることが好ましい。
光増感色素が吸着された半導体微粒子層に光が到達するために、前述の導電性基板と対極の少なくとも一方は通常、実質的に透明である。本発明の光電変換素子においては、半導体微粒子層を有する導電性基板が透明で、照射光を導電性基板の側から入射させるものが好ましい。この場合、対極9は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。
光電変換素子の対極9としては、例えば、金属、カーボン、導電性の酸化物などを蒸着したガラスやプラスチックを使用することができる。また、導電層を、1mm以下、好ましくは5nm〜100μmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成して作製することもできる。本発明では白金やカーボンを蒸着したガラス、又は、蒸着やスパッタリングによって導電層を形成した対極とすることが好ましい。
電解液の漏洩や蒸散を防ぐため、封止材を使用して封止してもよい。該封止材としては、ハイミラン(三井デュポンポリケミカル製)等のアイオノマー樹脂;ガラスフリット;SX1170(Solaronix製)等のホットメルト接着剤;Amosil 4(Solaronix製)のような接着剤;BYNEL(デュポン製)を使用することができる。
本発明の錯体化合物は可視光のみならず750nm以上の長波長領域においても光電変換特性に優れ、光増感色素として好適に用いられる。また、該錯体化合物を含む光電変換素子は光電変換効率に優れることから、太陽光による太陽電池、トンネルや屋内での人工光による光電気化学電池に用いることができる。また、該光電変換素子は、光の照射を受けて電流が流れることから、光センサーとして用いることもできる。
次に、実施例等を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例により限定されるものではない。
(実施例1)
<製造例1:化合物(I-37)の製造例>
化合物(B-1)の合成
2Lの四ッ口フラスコにn‐ヘキサン250ml、ジメチルエタノールアミン50.6g
(0.57mol))を仕込み、−30℃に冷却した。窒素雰囲気下、n‐BuLiヘキサン溶液(1.6mol/L)710ml(1.14mol)を内温が−10℃〜−5℃の範囲で滴下した。滴下終了後、−20℃〜−10℃の範囲で30分間撹拌した。内温を−40℃に冷却し、2-クロロピコリン36.5g(0.29mol)を内温が−40℃〜−20℃の範囲で滴下して、その後、−40℃〜−30℃の範囲で1時間撹拌した。
−70℃に冷却し、内温が−30℃以下でn-Bu3SnCl 111.0g(0.34
mol)を滴下し、終夜撹拌した。内温を−5℃に冷却し、脱イオン水500mlを内温5℃以下で滴下した。水層を酢酸エチル400mlで抽出した。有機層を合わせて飽和食塩水1500mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル:トリエチルアミン=200:10:20)で精製し、目的化合物(B-1)66.0g(収率55%(収率は見かけ収率。以下同様)、HPLC純度89.5%)で得た。
化合物(B-1)ESI−MS(m/z)m/z= 417.1[M+H]+
<製造例1:化合物(I-37)の製造例>
化合物(B-1)の合成
2Lの四ッ口フラスコにn‐ヘキサン250ml、ジメチルエタノールアミン50.6g
(0.57mol))を仕込み、−30℃に冷却した。窒素雰囲気下、n‐BuLiヘキサン溶液(1.6mol/L)710ml(1.14mol)を内温が−10℃〜−5℃の範囲で滴下した。滴下終了後、−20℃〜−10℃の範囲で30分間撹拌した。内温を−40℃に冷却し、2-クロロピコリン36.5g(0.29mol)を内温が−40℃〜−20℃の範囲で滴下して、その後、−40℃〜−30℃の範囲で1時間撹拌した。
−70℃に冷却し、内温が−30℃以下でn-Bu3SnCl 111.0g(0.34
mol)を滴下し、終夜撹拌した。内温を−5℃に冷却し、脱イオン水500mlを内温5℃以下で滴下した。水層を酢酸エチル400mlで抽出した。有機層を合わせて飽和食塩水1500mlで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル:トリエチルアミン=200:10:20)で精製し、目的化合物(B-1)66.0g(収率55%(収率は見かけ収率。以下同様)、HPLC純度89.5%)で得た。
化合物(B-1)ESI−MS(m/z)m/z= 417.1[M+H]+
化合物(B-3)の合成
100mlの二ッ口フラスコに無水トルエン30ml、化合物(B-2)5.7g
(25mmol)、化合物(B-1)12.4g(30mmol)、LiCl1.0g
(24mmol)、Pd(PPh3)2Cl26.1mg(8.7μmol)を順次加え、窒素雰囲気下、5時間加熱還流させた。室温まで冷却後、酢酸エチル30ml、飽和塩化アンモニウム水溶液30mlを加え、分液した。水層を酢酸エチル30mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=15:1)で精製し、目的化合物5.7g(収率83.1%、HPLC純度97.5%)で得た。
化合物(B-3)ESI−MS(m/z)m/z=277.1[M+H]+
100mlの二ッ口フラスコに無水トルエン30ml、化合物(B-2)5.7g
(25mmol)、化合物(B-1)12.4g(30mmol)、LiCl1.0g
(24mmol)、Pd(PPh3)2Cl26.1mg(8.7μmol)を順次加え、窒素雰囲気下、5時間加熱還流させた。室温まで冷却後、酢酸エチル30ml、飽和塩化アンモニウム水溶液30mlを加え、分液した。水層を酢酸エチル30mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=15:1)で精製し、目的化合物5.7g(収率83.1%、HPLC純度97.5%)で得た。
化合物(B-3)ESI−MS(m/z)m/z=277.1[M+H]+
化合物(B-4)の合成
200mlの二ッ口フラスコに30%HBr−AcOH100ml、化合物(B-3)
5.5g(19.9mmol)を仕込み、10時間加熱還流した。常圧濃縮で溶媒を留去した後に30%HBr−AcOH100mlを再度仕込み、10時間加熱還流した。常圧濃縮して、室温まで冷却後、エタノール50ml、98%硫酸 5mlを加え、8時間加熱還流させた。減圧濃縮をして、酢酸エチル50mlを加え残さを溶解させた。この液を10%水酸化ナトリウム水溶液30ml中に滴下し、10%水酸化ナトリウム水溶液で
pH = 8〜9に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル30mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製し、目的化合物5.7g(収率89%、HPLC純度55.5%)で得た。
化合物(B-4)ESI−MS(m/z)m/z=321.0[M+H]+
200mlの二ッ口フラスコに30%HBr−AcOH100ml、化合物(B-3)
5.5g(19.9mmol)を仕込み、10時間加熱還流した。常圧濃縮で溶媒を留去した後に30%HBr−AcOH100mlを再度仕込み、10時間加熱還流した。常圧濃縮して、室温まで冷却後、エタノール50ml、98%硫酸 5mlを加え、8時間加熱還流させた。減圧濃縮をして、酢酸エチル50mlを加え残さを溶解させた。この液を10%水酸化ナトリウム水溶液30ml中に滴下し、10%水酸化ナトリウム水溶液で
pH = 8〜9に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル30mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製し、目的化合物5.7g(収率89%、HPLC純度55.5%)で得た。
化合物(B-4)ESI−MS(m/z)m/z=321.0[M+H]+
化合物(B-7)の合成
300mlの四ッ口フラスコにDMF100ml、化合物(B-4)1.7g(5.3
mmol)、p-メトキシベンズアルデヒド0.87g(6.4mmol)を順次仕込んだ。t-BuOK 1.3g(11.6mmol)を添加し、窒素雰囲気下、室温で13時間撹拌した。減圧濃縮により溶媒を留去して、酢酸エチル50ml、脱イオン水50mlを加えた。2N塩酸でpH=6〜7の範囲に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル50mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、エタノール70ml、98%硫酸 7mlを加え、窒素雰囲気下、8時間加熱還流させた。減圧濃縮をして溶媒を留去して、酢酸エチル50mlを加え、残さを溶解させた。この液を10%水酸化ナトリウム水溶液20ml中に滴下し、10%水酸化ナトリウム水溶液でpH = 8〜9に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル50mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=8:1)で精製し、目的化合物1.8g(収率77%、HPLC純度90.4%)で得た。
化合物(B-7)ESI−MS(m/z)m/z=439.1[M+H]+
300mlの四ッ口フラスコにDMF100ml、化合物(B-4)1.7g(5.3
mmol)、p-メトキシベンズアルデヒド0.87g(6.4mmol)を順次仕込んだ。t-BuOK 1.3g(11.6mmol)を添加し、窒素雰囲気下、室温で13時間撹拌した。減圧濃縮により溶媒を留去して、酢酸エチル50ml、脱イオン水50mlを加えた。2N塩酸でpH=6〜7の範囲に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル50mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、エタノール70ml、98%硫酸 7mlを加え、窒素雰囲気下、8時間加熱還流させた。減圧濃縮をして溶媒を留去して、酢酸エチル50mlを加え、残さを溶解させた。この液を10%水酸化ナトリウム水溶液20ml中に滴下し、10%水酸化ナトリウム水溶液でpH = 8〜9に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル50mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮し、残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=8:1)で精製し、目的化合物1.8g(収率77%、HPLC純度90.4%)で得た。
化合物(B-7)ESI−MS(m/z)m/z=439.1[M+H]+
化合物(B-8)の合成
50mlの二ッ口フラスコにDME30ml、化合物(B-7)350mg(0.80mmol)、Me3Sn-SnMe3783mg(2.4mmol)、Pd(PPh3)4
27.0mg(23.4μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。室温まで冷却後、減圧濃縮により溶媒を留去して、ジエチルエーテル50mlを加え、室温で
12時間撹拌した。ろ過をして、ろ液を減圧濃縮して次工程へと進んだ。
化合物(B-8)ESI−MS(m/z)m/z=525.1[M+H]+
50mlの二ッ口フラスコにDME30ml、化合物(B-7)350mg(0.80mmol)、Me3Sn-SnMe3783mg(2.4mmol)、Pd(PPh3)4
27.0mg(23.4μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。室温まで冷却後、減圧濃縮により溶媒を留去して、ジエチルエーテル50mlを加え、室温で
12時間撹拌した。ろ過をして、ろ液を減圧濃縮して次工程へと進んだ。
化合物(B-8)ESI−MS(m/z)m/z=525.1[M+H]+
化合物(B-9)の合成
50mlの二ッ口フラスコにDME30ml、前工程で合成した化合物(B-8)、化合物(B-7)385mg(0.88mmol)、Pd(PPh3)2Cl239mg
(55.6μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。10℃まで徐冷後、12時間、内温10〜15℃の範囲で撹拌して、ろ過、洗浄することにより目的物367mg(収率64%(化合物(B-7)からの収率))、HPLC純度87.7%)で得た。
化合物(B-9)ESI−MS(m/z)m/z=719.3[M+H]+
50mlの二ッ口フラスコにDME30ml、前工程で合成した化合物(B-8)、化合物(B-7)385mg(0.88mmol)、Pd(PPh3)2Cl239mg
(55.6μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。10℃まで徐冷後、12時間、内温10〜15℃の範囲で撹拌して、ろ過、洗浄することにより目的物367mg(収率64%(化合物(B-7)からの収率))、HPLC純度87.7%)で得た。
化合物(B-9)ESI−MS(m/z)m/z=719.3[M+H]+
化合物(I-37)の合成
50mlの二ッ口フラスコにエタノール20ml、化合物(B-9)22mg
(0.031mmol)、LiOH3.7mg(0.15mmol)、脱イオン水5mlを仕込み、10時間加熱還流した。2N塩酸でpH=6〜7に調整し、減圧濃縮した。残さにDMF20ml、RuCl317.0mg(0.082mmol)を加え、窒素雰囲気下、110〜120℃の範囲で10時間撹拌した。この反応マスにNH4SCN 44mg(0.58mmol)を脱イオン水5mlに溶解させた液を加え、更に加熱を10時間継続した。室温まで冷却後、減圧濃縮を行い、残さの主成分を高速液体クロマトグラフィーにより分取して、固形物を得た。
化合物(I-37)ESI−MS(m/z)m/z=880.0[M]+
50mlの二ッ口フラスコにエタノール20ml、化合物(B-9)22mg
(0.031mmol)、LiOH3.7mg(0.15mmol)、脱イオン水5mlを仕込み、10時間加熱還流した。2N塩酸でpH=6〜7に調整し、減圧濃縮した。残さにDMF20ml、RuCl317.0mg(0.082mmol)を加え、窒素雰囲気下、110〜120℃の範囲で10時間撹拌した。この反応マスにNH4SCN 44mg(0.58mmol)を脱イオン水5mlに溶解させた液を加え、更に加熱を10時間継続した。室温まで冷却後、減圧濃縮を行い、残さの主成分を高速液体クロマトグラフィーにより分取して、固形物を得た。
化合物(I-37)ESI−MS(m/z)m/z=880.0[M]+
<化合物(I-37)を含む光電気化学電池の調製>
導電性基板である、フッ素をドープした酸化スズ膜付き導電性ガラス(日本板硝子製、10Ω/□)の導電性面に、酸化チタン分散液であるTi−Nanoxide T/SP(商品名、Solaronix社製)をスクリーン印刷機を用いて塗布後、500℃で焼成し、ガラスを冷却して、導電性基板に半導体粒子層を積層させた。続いて、化合物(I-37)の溶液(濃度は0.0003モル/リットル、溶媒はN,N-ジメチルアセトアミド−エタノール(1:1(v/v))、ケノデオキシコール酸を0.40モル/リットル添加)に16時間浸漬し、溶液から取り出したのち、アセトニトリルで洗浄後、自然乾燥させ、導電性基板及び光増感色素を吸着させた半導体微粒子層の積層体(酸化チタン電極の面積は24mm2)を得た。次に、該層の周りに、スペーサーとして25μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを設置後、該層に電解液(溶媒はアセトニトリル;溶媒中の沃素濃度は0.05モル/リットル、同じくヨウ化リチウム濃度は0.1モル/リットル、同じく4−t−ブチルピリジン濃度は0.5モル/リットル、同じく1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイオダイド濃度は0.6モル/リットル)を含浸させた。最後に、対極である白金蒸着ガラスを重ね合わせ、導電性基板、光増感色素を吸着させた半導体微粒子層、並びに該導電性基板の対極が積層され、導電性基板と対極との間に電解液が含浸された、光電気化学電池を得た。このようにして作製した光電気化学電池について、IPCE(Incident photon-to-current efficiency)測定装置(分光計器製)を用いてIPCEを測定した。結果を表12に示した。
導電性基板である、フッ素をドープした酸化スズ膜付き導電性ガラス(日本板硝子製、10Ω/□)の導電性面に、酸化チタン分散液であるTi−Nanoxide T/SP(商品名、Solaronix社製)をスクリーン印刷機を用いて塗布後、500℃で焼成し、ガラスを冷却して、導電性基板に半導体粒子層を積層させた。続いて、化合物(I-37)の溶液(濃度は0.0003モル/リットル、溶媒はN,N-ジメチルアセトアミド−エタノール(1:1(v/v))、ケノデオキシコール酸を0.40モル/リットル添加)に16時間浸漬し、溶液から取り出したのち、アセトニトリルで洗浄後、自然乾燥させ、導電性基板及び光増感色素を吸着させた半導体微粒子層の積層体(酸化チタン電極の面積は24mm2)を得た。次に、該層の周りに、スペーサーとして25μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルムを設置後、該層に電解液(溶媒はアセトニトリル;溶媒中の沃素濃度は0.05モル/リットル、同じくヨウ化リチウム濃度は0.1モル/リットル、同じく4−t−ブチルピリジン濃度は0.5モル/リットル、同じく1−プロピル−2,3−ジメチルイミダゾリウムアイオダイド濃度は0.6モル/リットル)を含浸させた。最後に、対極である白金蒸着ガラスを重ね合わせ、導電性基板、光増感色素を吸着させた半導体微粒子層、並びに該導電性基板の対極が積層され、導電性基板と対極との間に電解液が含浸された、光電気化学電池を得た。このようにして作製した光電気化学電池について、IPCE(Incident photon-to-current efficiency)測定装置(分光計器製)を用いてIPCEを測定した。結果を表12に示した。
(実施例2)
<製造例2:化合物(I-1)の製造例>
化合物(B-11)の合成
実施例1記載の方法に従い、化合物(B-7)320mg(0.73mmol)から化合物(B-8)を合成した。2ッ口フラスコにDME30ml、合成した化合物(B-8)、化合物(B-10)307mg(0.81mmol)、Pd(PPh3)2Cl220mg(28.5μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。10℃まで徐冷後、12時間、内温10〜15℃の範囲で撹拌して、ろ過、洗浄することにより目的物216mg(収率45%(化合物(B-7)からの収率)、HPLC純度88.9%)で得た。
化合物(B-11)ESI−MS(m/z)m/z=659.2[M+H]+
<製造例2:化合物(I-1)の製造例>
化合物(B-11)の合成
実施例1記載の方法に従い、化合物(B-7)320mg(0.73mmol)から化合物(B-8)を合成した。2ッ口フラスコにDME30ml、合成した化合物(B-8)、化合物(B-10)307mg(0.81mmol)、Pd(PPh3)2Cl220mg(28.5μmol)を加え、窒素雰囲気下、6時間加熱還流した。10℃まで徐冷後、12時間、内温10〜15℃の範囲で撹拌して、ろ過、洗浄することにより目的物216mg(収率45%(化合物(B-7)からの収率)、HPLC純度88.9%)で得た。
化合物(B-11)ESI−MS(m/z)m/z=659.2[M+H]+
化合物(I-1)の合成
50mlの二ッ口フラスコにエタノール20ml、化合物(B-11)215mg
(0.33mmol)、LiOH40.3mg(1.68mmol)、脱イオン水5mlを仕込み、10時間加熱還流した。2N塩酸でpH=6〜7に調整し、減圧濃縮した。残さにDMF20ml、RuCl382.2mg(0.40mmol)を加え、窒素雰囲気下、110〜120℃の範囲で10時間撹拌した。この反応マスにNH4SCN378.2mg(4.97mmol)を脱イオン水10mlに溶解させた液を加え、更に加熱を10時間継続した。室温まで冷却後、減圧濃縮を行い、残さの主成分を高速液体クロマトグラフィーにより分取して、固形物を得た。
化合物(I-1)ESI−MS(m/z)m/z=792.2[M]+
溶媒にTHF、ケノデオキシコール酸を0.10モル/リットル添加した以外、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。実施例2で得た光電変換素子のIPCEを表12に示した。
50mlの二ッ口フラスコにエタノール20ml、化合物(B-11)215mg
(0.33mmol)、LiOH40.3mg(1.68mmol)、脱イオン水5mlを仕込み、10時間加熱還流した。2N塩酸でpH=6〜7に調整し、減圧濃縮した。残さにDMF20ml、RuCl382.2mg(0.40mmol)を加え、窒素雰囲気下、110〜120℃の範囲で10時間撹拌した。この反応マスにNH4SCN378.2mg(4.97mmol)を脱イオン水10mlに溶解させた液を加え、更に加熱を10時間継続した。室温まで冷却後、減圧濃縮を行い、残さの主成分を高速液体クロマトグラフィーにより分取して、固形物を得た。
化合物(I-1)ESI−MS(m/z)m/z=792.2[M]+
溶媒にTHF、ケノデオキシコール酸を0.10モル/リットル添加した以外、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。実施例2で得た光電変換素子のIPCEを表12に示した。
(実施例3)
<製造例3:化合物(I-31)の製造例>
化合物(B-12)の合成
300mlの四ッ口フラスコにDMF100ml、2-ブロモピコリン20.0g
(0.12mol)、p-メトキシベンズアルデヒド15.8g(0.12mol)を順次仕込んだ。t-BuOK16.2g(0.15mol)を添加し、窒素雰囲気下、室温で13時間撹拌した。減圧濃縮により溶媒を留去して、酢酸エチル100ml、脱イオン水100mlを加えた。2N塩酸でpH=6〜7の範囲に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル100mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮した。残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1→1:1→1:5)で精製し、目的化合物11.5g(収率69%、HPLC純度90.1%)で得た。
化合物(B-12)ESI−MS(m/z)m/z=290.0[M+H]+
<製造例3:化合物(I-31)の製造例>
化合物(B-12)の合成
300mlの四ッ口フラスコにDMF100ml、2-ブロモピコリン20.0g
(0.12mol)、p-メトキシベンズアルデヒド15.8g(0.12mol)を順次仕込んだ。t-BuOK16.2g(0.15mol)を添加し、窒素雰囲気下、室温で13時間撹拌した。減圧濃縮により溶媒を留去して、酢酸エチル100ml、脱イオン水100mlを加えた。2N塩酸でpH=6〜7の範囲に調整した。有機層と水層を分離した後に、水層を酢酸エチル100mlで2回抽出した。有機層を合わせて硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧濃縮した。残さをシリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1→1:1→1:5)で精製し、目的化合物11.5g(収率69%、HPLC純度90.1%)で得た。
化合物(B-12)ESI−MS(m/z)m/z=290.0[M+H]+
化合物(B-13)の合成
実施例1に記載の化合物(B-8)の合成において化合物(B-7)を化合物(B-12)に代えて同様に実施した。
化合物(B-13)ESI−MS(m/z)m/z=376.1[M+H]+
実施例1に記載の化合物(B-8)の合成において化合物(B-7)を化合物(B-12)に代えて同様に実施した。
化合物(B-13)ESI−MS(m/z)m/z=376.1[M+H]+
化合物(B-15)の合成
200mlの二ッ口フラスコにトルエン50ml、前工程で化合物(B-12)290mg(1.00mmol)から合成した化合物(B-13)、化合物(B-14)353.4mg(1.49mmol)、Pd(PPh3)2Cl278.6mg(112.0μmol)を加え、窒素雰囲気下、2時間、内温100℃〜105℃の範囲で加熱撹拌した。室温まで冷却後、濃縮を行い、シリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1→2:1)で精製し、目的化合物186.4mg(収率89%、HPLC純度55.5%)で得た。
(収率51%(化合物(B-12)からの収率))、HPLC純度98.7%)で得た。化合物(B-15)ESI−MS(m/z)m/z=367.1[M+H]+
200mlの二ッ口フラスコにトルエン50ml、前工程で化合物(B-12)290mg(1.00mmol)から合成した化合物(B-13)、化合物(B-14)353.4mg(1.49mmol)、Pd(PPh3)2Cl278.6mg(112.0μmol)を加え、窒素雰囲気下、2時間、内温100℃〜105℃の範囲で加熱撹拌した。室温まで冷却後、濃縮を行い、シリカカラムクロマトグラフィー(n-ヘキサン:酢酸エチル=10:1→2:1)で精製し、目的化合物186.4mg(収率89%、HPLC純度55.5%)で得た。
(収率51%(化合物(B-12)からの収率))、HPLC純度98.7%)で得た。化合物(B-15)ESI−MS(m/z)m/z=367.1[M+H]+
化合物(B-16)の合成
実施例1に記載の化合物(B-8)の合成において化合物(B-7)を化合物(B-15)に代えて同様に実施した。
化合物(B-16)ESI−MS(m/z)m/z=452.1[M+H]+
実施例1に記載の化合物(B-8)の合成において化合物(B-7)を化合物(B-15)に代えて同様に実施した。
化合物(B-16)ESI−MS(m/z)m/z=452.1[M+H]+
化合物(B-17)の合成
実施例3に記載の化合物(B-15)の合成において化合物(B-13)を化合物(B-16)に、化合物(B-14)を化合物(B-10)にそれぞれ代えて同様に実施した。
化合物(B-17)ESI−MS(m/z)m/z=587.2[M+H]+
実施例3に記載の化合物(B-15)の合成において化合物(B-13)を化合物(B-16)に、化合物(B-14)を化合物(B-10)にそれぞれ代えて同様に実施した。
化合物(B-17)ESI−MS(m/z)m/z=587.2[M+H]+
化合物(I-31)の合成
実施例1に記載の化合物(I-37)の合成において化合物(B-9)を化合物(B-17)に代えて同様に実施した。
化合物(I-31)ESI−MS(m/z)m/z=748.0[M]+
ケノデオキシコール酸を0.16モル/リットル添加した以外、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。実施例3で得た光電変換素子のIPCEを表12に示した。
実施例1に記載の化合物(I-37)の合成において化合物(B-9)を化合物(B-17)に代えて同様に実施した。
化合物(I-31)ESI−MS(m/z)m/z=748.0[M]+
ケノデオキシコール酸を0.16モル/リットル添加した以外、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。実施例3で得た光電変換素子のIPCEを表12に示した。
(比較例1)
光増感色素として、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2’-ビピリジル-4,4’-ジカルボキシレート)-ルテニウム(化合物(i))を用い、溶解溶媒にエタノールを用いた以外は実施例1と同様にして光電気化学電池を得た。次いで、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。結果を表12にまとめた。
光増感色素として、cis-ビス(イソチオシアネート)ビス(2,2’-ビピリジル-4,4’-ジカルボキシレート)-ルテニウム(化合物(i))を用い、溶解溶媒にエタノールを用いた以外は実施例1と同様にして光電気化学電池を得た。次いで、実施例1と同様にしてIPCEを測定した。結果を表12にまとめた。
1 基板
2 導電層
3 半導体粒子層
4 光増感色素
5 電解液
6 導電層
7 基板
8 導電性基板
9 対極(導電性基板)
10 封止剤
2 導電層
3 半導体粒子層
4 光増感色素
5 電解液
6 導電層
7 基板
8 導電性基板
9 対極(導電性基板)
10 封止剤
Claims (26)
- 下記式(II)で表される化合物[化合物(II)と略す。]を金属原子に配位させて得られる錯体化合物(I)。
式(II)
[式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立しており、R1〜R4のうち酸性基又はその塩が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(III)
から成り、少なくとも1つは式(III)においてa=1である。
(a及びbは、それぞれ独立しており、0又は1の整数を表す。R1〜R5は、酸性基又はその塩、水素原子又は置換基を表し、ここで、該置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数7〜20のアリールアルキルオキシ基、炭素数7〜20のアリールオキシアルキル基、炭素数2〜20のエステル基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルキルチオアルキル基、炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜20のアリールアルキルチオ基、炭素数7〜20のアリールチオアルキル基、炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、炭素数6〜20のアリールスルホニル基、炭素数1〜20のアルキル基もしくは炭素数6〜20のアリール基で2置換されたアミノ基及びシアノ基からなる群から選ばれる1種の基である。Arは置換基を有していてもよいアリール基を表す。Lは下記式(IV)
又は下記式(V)
(式中、Q1及びQ2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基又はシアノ基を表し、pは1〜3の整数を表す。)で表される基である。)] - 酸性基が、カルボキシル基、スルホン酸基、スクアリン酸基、リン酸基、ホウ酸基からなる群から選ばれる1種の基である請求項1に記載の錯体化合物(I)。
- 酸性基が、カルボキシル基である請求項1に記載の錯体化合物(I)。
- 酸性基の塩が、有機塩基との塩である請求項1〜3のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 酸性基又はその塩の数が2つ以上である請求項1〜4のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 式(III)において、b=1、R5がアルコシキ基である請求項1〜5のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 式(III)において、b=1、R5がカルボキシル基又はその塩である請求項1〜5のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 式(III)において、Lが式(IV)、Q1及びQ2が水素原子、p=1、b=1、Arがベンゼン環又は置換基を有するベンゼン環である請求項1〜7のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 式(III)において、Lが式(IV)、Q1及びQ2が水素原子、p=1、b=1、Arがチオフェン環又は置換基を有するチオフェン環である請求項1〜7のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 酸性基が、カルボキシル基、スルホン酸基、スクアリン酸基、リン酸基、ホウ酸基からなる群から選ばれる1種の基である請求項10に記載の化合物(II)。
- 酸性基が、カルボキシル基である請求項10に記載の化合物(II)。
- 酸性基の塩が、有機塩基との塩である請求項10〜12のいずれかに記載の化合物(II)。
- 酸性基又はその塩の数が2つ以上である請求項10〜13のいずれかに記載の化合物(II)。
- 式(III)において、b=1、R5がアルコシキ基である請求項10〜14のいずれかに記載の化合物(II)。
- 式(III)において、b=1、R5がカルボキシル基又はその塩である請求項10〜14のいずれかに記載の化合物(II)。
- 式(III)において、Lが式(IV)、Q1及びQ2が水素原子、p=1、b=1、Arがベンゼン環又は置換基を有するベンゼン環である請求項10〜16のいずれかに記載の化合物(II)。
- 式(III)において、Lが式(IV)、Q1及びQ2が水素原子、p=1、b=1、Arがチオフェン環又は置換基を有するチオフェン環である請求項10〜16のいずれかに記載の化合物(II)。
- 以下の工程(A)〜(C)又は工程(A)〜(B)を包含する請求項10〜18のいずれかに記載の化合物(II)の製造方法。
[工程(A)]:
式(1)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(1)と略す)と式(2)
(R6は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(2)と略す)とを反応させて、式(3)
で表される化合物(以下、化合物(3)と略す)を得る工程、
[工程(B)]: 工程(A)で得られた化合物(3)と式(4)
(Xはハロゲン原子を示す。)
で表される化合物(以下、化合物(4)と略す)とを金属触媒存在下反応させて、式
(5)
で表される化合物(以下、化合物(5)と略す)を得る工程、
[上記式中、R1'、R2'、R3'及びR4'はそれぞれ独立しており、R1'〜R4'のうち保護基が導入された酸性基が1つ以上含まれ、かつ、少なくとも1つは式(VI)
から成り、少なくとも1つは式(VI)においてa=1である。
(式(VI)中、a,b、Ar及びLは、請求項1と同じ意味を表す。R1'〜R4'及びR7は、保護基が導入された酸性基、水素原子又は置換基を表し、上記において、置換基は請求項1と同じ意味を表す。)]
[工程(C)]:
溶媒中、工程(B)で得られた化合物(5)の保護基を除去して化合物(II)を得る工程。 - Xが臭素原子、R6がメチル基又はn-ブチル基、保護された酸性基がメチルエステル又はエチルエステルである請求項19に記載の化合物(II)の製造方法。
- 金属触媒が、Pd(PPh3)4 又はPd(PPh3)2Cl2である請求項19又は20に記載の化合物(II)の製造方法。
- 導入された保護基を除去するにあたり、塩基を使用し、その塩基が水酸化リチウム、トリエチルアミンで、溶媒がメタノール又はエタノールである請求項19、20又は21に記載の化合物(II)の製造方法。
- 金属原子が、Fe、Ru又はOsである請求項1〜9のいずれかに記載の錯体化合物(I)。
- 請求項1〜9及び23のいずれかに記載の錯体化合物(I)を含む光増感色素。
- 導電性基板、及び請求項24に記載の光増感色素を吸着させた半導体微粒子層を含む光電変換素子。
- 請求項25に記載の光電変換素子、電荷移動層及び対極を含む光電気化学電池。
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