JP2015071640A - Fullerene derivative solution and fullerene derivative film - Google Patents

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寛幸 林
Hiroyuki Hayashi
寛幸 林
川上 公徳
Kimitoku Kawakami
公徳 川上
昌彦 橋口
Masahiko Hashiguchi
昌彦 橋口
研 小久保
Ken Kokubo
研 小久保
直彦 伊熊
Naohiko Ikuma
直彦 伊熊
宮人 柏原
Miyato Kashiwabara
宮人 柏原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fullerene derivative having solubility to an alkaline solvent in addition to high solubility to an ester solvent and capable of simply being manufactured only with inexpensive raw material, a solution thereof and a film thereof.SOLUTION: There is provided a fullerene derivative represented by the formula (I). (I), where Rrepresents a hydrocarbon group which contains 1 to 3 hydroxyl group(s), may have a substituent other than the hydroxyl group and has aromaticity with 6 to 18 carbon atoms, a represents an average addition number of Rof 1 to 15, b represents the average addition number of hydrogen atom (H) of 0 to 4 while satisfying a>b, and a structure represented by a circle represents a fullerene skeleton.

Description

本発明は、新規のフラーレン誘導体並びにその溶液、及びその膜に関する。   The present invention relates to a novel fullerene derivative, a solution thereof, and a membrane thereof.

1990年にC60の大量合成法が確立されて以来、フラーレンに関する研究が精力的に展開されている。その結果、溶解性や電子受容性、光吸収特性などを制御した数多くのフラーレン誘導体が合成され、その多様な機能が明らかにされてきた。それに伴い、有機半導体等の電子材料、機能性光学材料、従来のアモルファス系炭化水素膜に代わるコーティング材料等、様々な用途向けに開発が進められている。 Since the mass synthesis of C 60 has been established in 1990, studies on fullerene has been energetically developed. As a result, many fullerene derivatives with controlled solubility, electron acceptability, light absorption properties, etc. have been synthesized and their various functions have been clarified. Along with this, developments are being made for various applications such as electronic materials such as organic semiconductors, functional optical materials, and coating materials that replace conventional amorphous hydrocarbon films.

ところで、フラーレン誘導体を電子材料や光学材料、金属錯体の配位子等に利用したり、他のフラーレン誘導体の中間体として使用するためには、フラーレン誘導体が有機溶媒に対して高溶解性を示すことが好ましい。
フラーレンに溶解性を付与するために、炭化水素類などの有機基を付加する反応がいくつか報告されている。例えば、非特許文献1には、フラーレン骨格にアリール基を付加する反応として、グリニャール(Grignard)試薬等の有機金属試薬と銅錯体とを用いる方法が提案されている。
By the way, in order to use fullerene derivatives as electronic materials, optical materials, metal complex ligands, or as intermediates of other fullerene derivatives, fullerene derivatives exhibit high solubility in organic solvents. It is preferable.
In order to impart solubility to fullerenes, several reactions for adding organic groups such as hydrocarbons have been reported. For example, Non-Patent Document 1 proposes a method of using an organometallic reagent such as a Grignard reagent and a copper complex as a reaction for adding an aryl group to a fullerene skeleton.

また、非特許文献1記載の反応を応用して、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒等に溶解性を示すフラーレン誘導体が開発されている。
さらには、安全面や揮発性等の観点から、取扱が容易で、一般に工業用途で使用されている、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(以下適宜「PGMEA」という場合がある。)等に代表されるエステル溶媒に高い溶解性を示すフラーレン誘導体も開発されている(特許文献1参照)。
In addition, fullerene derivatives that are soluble in aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, halogen solvents such as chloroform, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, etc. have been developed by applying the reaction described in Non-Patent Document 1. Has been.
Furthermore, from the viewpoints of safety and volatility, propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (hereinafter sometimes referred to as “PGMEA” as appropriate) is easy to handle and is generally used in industrial applications. Fullerene derivatives exhibiting high solubility in ester solvents represented by the above have also been developed (see Patent Document 1).

また、安価な試薬のみを用いたフラーレン誘導体の合成方法として、ベンゼン溶液中で塩化アルミニウムを作用させることにより、フラーレン骨格に複数のフェニル基を付加させることができる手法がオラー等によって報告され(非特許文献2)、中村等によってその反応の改良及び構造決定が為されている(非特許文献3)。さらに、この反応を改良することで、PGMEA等のエステル溶媒に対する高い溶解性に加えて、アルカリ溶媒への溶解性を有しているとともに、安価な原料のみで簡便に製造できるフラーレン誘導体並びにその溶液、及びその膜を提供することを可能とした(特許文献2)。   Also, as a method for synthesizing fullerene derivatives using only inexpensive reagents, a method by which a plurality of phenyl groups can be added to the fullerene skeleton by the action of aluminum chloride in a benzene solution has been reported by Orar et al. Patent Document 2), Nakamura et al. Improve the reaction and determine the structure (Non-Patent Document 3). Furthermore, by improving this reaction, in addition to high solubility in ester solvents such as PGMEA, it has solubility in alkaline solvents, and fullerene derivatives that can be easily produced only with inexpensive raw materials and solutions thereof And a film thereof can be provided (Patent Document 2).

また、他の安価な試薬のみを用いたフラーレン合成法として、塩化鉄(III)を作用させることにより、フラーレン骨格にハロゲン化アリールを付加させることができる手法が報告されている(特許文献3)。   Further, as a fullerene synthesis method using only other inexpensive reagents, there has been reported a method capable of adding an aryl halide to a fullerene skeleton by acting iron (III) chloride (Patent Document 3). .

特開2006−56878号公報JP 2006-56878 A 特開2010−59110号公報JP 2010-59110 A 特開2009−132680号公報JP 2009-132680 A

J.Am.Chem.Soc.,1996, 118, 12850−12851J. et al. Am. Chem. Soc. , 1996, 118, 12850-12551 J.Am.Chem.Soc.,1991, 113, 9387−9388J. et al. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 9387-9388. Angew.Chem.Int.Ed,2007, 46, 3513Angew. Chem. Int. Ed, 2007, 46, 3513

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、グリニャール(Grignard)試薬の調製を含めた煩雑な工程があり、また高価な原料を大量に使用するため、製造コストの観点で十分ではなかった。また、特許文献2に記載の方法では、エステル溶媒やアルカリ溶媒に高い溶解性を示すものの、フラーレン誘導体に付加したプロトンが酸化されやすいという性質を有するため、空気下での安定性に問題がある。また、特許文献3の記載の方法では、フラーレン誘導体にハロゲン原子が導入されるが、有機半導体等の電子材料分野の応用においてはハロゲン原子の存在が化学的汚染(コンタミネーション)の原因となりうるため、ハロゲン原子を含まないフラーレン誘導体の開発が望まれている。更に、特許文献3記載の方法を用いて、ハロゲン置換されていない芳香族炭化水素を導入する場合には、後述する金属化合物との相互作用があり、生成物の精製・単離が困難であった。   However, in the method described in Patent Document 1, there are complicated steps including preparation of a Grignard reagent, and a large amount of expensive raw materials are used, which is not sufficient from the viewpoint of production cost. Moreover, although the method described in Patent Document 2 shows high solubility in an ester solvent or an alkaline solvent, it has a property that protons added to the fullerene derivative are easily oxidized, and thus there is a problem in stability under air. . In the method described in Patent Document 3, a halogen atom is introduced into the fullerene derivative. However, the presence of the halogen atom may cause chemical contamination in applications in the field of electronic materials such as organic semiconductors. Development of fullerene derivatives containing no halogen atom is desired. Furthermore, when an aromatic hydrocarbon which is not halogen-substituted is introduced using the method described in Patent Document 3, there is an interaction with a metal compound described later, and it is difficult to purify and isolate the product. It was.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、PGMEAなどのエステル溶媒、アルカリ溶媒中でも高い酸化耐性を示すとともに、ハロゲン置換されていない芳香族炭化水素においても適用可能であり、かつ、安価な原料のみで簡便に製造できるフラーレン誘導体並びにその溶液、及びその膜を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, fullerene derivatives that exhibit high oxidation resistance in ester solvents such as PGMEA and alkaline solvents, are applicable to aromatic hydrocarbons that are not halogen-substituted, and can be easily produced using only inexpensive raw materials, and solutions thereof And a membrane thereof.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、特定の金属化合物と、ハロゲン置換されておらず、水酸基もしくは水酸基保護体を有する芳香族炭化水素を作用させ、酸化耐性の低いプロトンの導入を低減化させることに成功した。本発明のフラーレン誘導体は、ハロゲン原子が導入されず、PGMEA等のエステル溶媒、アルカリ溶媒に対して高い溶解性を示すだけでなく、高い酸化耐性を有している。さらに、このフラーレン誘導体は、安価な原料のみで、簡便に製造でき、反応後にキレート剤を用いることでハロゲンに置換されてない芳香族炭化水素にも適用できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention acted on a specific metal compound and an aromatic hydrocarbon which is not substituted with a halogen and has a hydroxyl group or a hydroxyl group protector, and has a low oxidation resistance proton. Succeeded in reducing the introduction of. The fullerene derivative of the present invention is not introduced with a halogen atom, and not only exhibits high solubility in ester solvents such as PGMEA and alkaline solvents, but also has high oxidation resistance. Furthermore, the present inventors have found that this fullerene derivative can be easily produced with only inexpensive raw materials and can be applied to aromatic hydrocarbons not substituted with halogen by using a chelating agent after the reaction, thus completing the present invention.

即ち、本発明の要旨は、下記式(I)で表わされることを特徴とするフラーレン誘導体に存する(請求項1)。   That is, the gist of the present invention resides in a fullerene derivative represented by the following formula (I) (claim 1).

Figure 2015071640
Figure 2015071640

(式(I)において、
は1以上3以下の水酸基を含み、且つ水酸基以外の置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、
aは1以上15以下のRの平均付加数を表し、
bは0以上4以下のH(水素原子)の平均付加数を表し、
かつa>bを満たし、
丸で示される構造はフラーレン骨格を表す。)
前記式(I)中の各Rが、1以上2以下の置換基を有することが好ましい(請求項2)
前記式(I)中の各Rに含まれる置換基が、炭素数1以上20以下の有機基を有することが好ましい(請求項3)
前記式(I)中の各Rにおける芳香族性を有する炭化水素基が、フェニル基であることが好ましい(請求項4)
前記式(I)中の、aが4以上12以下であることが好ましい(請求項5)
前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であることが好ましい(請求項6)
前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であるフラーレン誘導体と、前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレンであるフラーレン誘導体とを含むことが好ましい(請求項7)
本発明の別の要旨は、上述したフラーレン誘導体が溶媒に溶解してなることを特徴とする、フラーレン誘導体溶液に存する(請求項8)。
(In the formula (I),
R 1 represents a hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms which contains 1 to 3 hydroxyl groups and may have a substituent other than hydroxyl groups,
a represents an average addition number of R 1 of 1 to 15,
b represents an average addition number of H (hydrogen atom) of 0 or more and 4 or less,
And a> b is satisfied,
A structure indicated by a circle represents a fullerene skeleton. )
Each R 1 in the formula (I) preferably has 1 or more and 2 or less substituents (Claim 2).
The substituent contained in each R 1 in the formula (I) preferably has an organic group having 1 to 20 carbon atoms (Claim 3).
The hydrocarbon group having aromaticity in each R 1 in the formula (I) is preferably a phenyl group (Claim 4).
In the formula (I), a is preferably 4 or more and 12 or less (Claim 5).
The fullerene skeleton in the formula (I) is preferably fullerene C 60 and / or fullerene C 70 (Claim 6).
The fullerene derivative in which the fullerene skeleton in the formula (I) is fullerene C 60 and / or fullerene C 70 , and the fullerene in which the fullerene skeleton in the formula (I) is a fullerene other than fullerene C 60 and fullerene C 70 And a derivative thereof (Claim 7).
Another gist of the present invention resides in a fullerene derivative solution, wherein the above-mentioned fullerene derivative is dissolved in a solvent (claim 8).

このとき、該溶媒が、エステル溶媒であることが好ましい(請求項9)
また、本発明の別の要旨は、上述したフラーレン誘導体を含むことを特徴とする、フラーレン誘導体膜に存する(請求項10)。
また、本発明の別の要旨は、フラーレン類と、周期律表8、9又は10族中の少なくとも1種の金属化合物と、H−R1で表される化合物を作用させた後、反応溶液に、アミノ基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有するキレート剤を添加することにより、作用させた金属化合物を除去することを特徴とする請求項1〜7記載のフラーレン誘導体の製造方法に存する(請求項11)。
At this time, the solvent is preferably an ester solvent.
Further, another gist of the present invention resides in a fullerene derivative film comprising the above-mentioned fullerene derivative (claim 10).
Another aspect of the present invention is to react a fullerene, at least one metal compound in Group 8, 9, or 10 of the periodic table and a compound represented by HR 1 , and then react the reaction solution. The method for producing a fullerene derivative according to claim 1, wherein the metal compound is removed by adding a chelating agent having at least one amino group or carboxyl group. Item 11).

本発明によれば、PGMEA等のエステル溶媒、アルカリ溶媒に対して高い溶解性を示すだけでなく、高い酸化耐性を有すると共に、安価な原料のみで簡便に製造できるフラーレン誘導体並びにその溶液及びその膜を提供することができる。   According to the present invention, a fullerene derivative that exhibits not only high solubility in an ester solvent such as PGMEA and an alkaline solvent, but also high oxidation resistance, and that can be easily produced using only inexpensive raw materials, a solution thereof, and a membrane thereof Can be provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。
[1.フラーレン誘導体]
[1−1.フラーレン誘導体の構造]
(フラーレン骨格)
本発明のフラーレン誘導体は、式(1)で表される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the scope of the invention.
[1. Fullerene derivative]
[1-1. Fullerene Derivative Structure]
(Fullerene skeleton)
The fullerene derivative of the present invention is represented by the formula (1).

Figure 2015071640
Figure 2015071640

ここで、式(1)中において丸で表される「フラーレン骨格」とは、閉殻構造を有する炭素クラスターである。フラーレン骨格の炭素数は、通常60以上、130以下の偶数である。
フラーレン骨格の具体例としては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスター等が挙げられる。
Here, the “fullerene skeleton” represented by a circle in the formula (1) is a carbon cluster having a closed shell structure. The carbon number of the fullerene skeleton is usually an even number of 60 or more and 130 or less.
Specific examples of the fullerene skeleton include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbon clusters having more carbon than these. Can be mentioned.

なお、本明細書では、炭素数i(ここでiは任意の自然数を表わす。)のフラーレン骨格を適宜、一般式「C」で表わす。
また、「フラーレン誘導体」とは、フラーレン骨格を有する化合物又は組成物の総称である。即ち、フラーレン誘導体には、フラーレン骨格上に置換基を有したものの他、フラーレン骨格の内部に金属や化合物等を内包するもの及び他の金属原子や化合物と錯体を形成したもの等も含まれる。また、フラーレン誘導体中には、上記式(1)で表される化合物が1種のみ含まれていてもよく、また上記(1)で表される化合物が2種以上、任意の比率及び組み合わせで含まれていてもよい。
In the present specification, a fullerene skeleton having i carbon atoms (where i represents an arbitrary natural number) is appropriately represented by a general formula “C i ”.
The “fullerene derivative” is a general term for compounds or compositions having a fullerene skeleton. That is, fullerene derivatives include those having a substituent on the fullerene skeleton, those containing a metal or a compound in the fullerene skeleton, and those having a complex formed with another metal atom or compound. Further, the fullerene derivative may contain only one compound represented by the above formula (1), and two or more compounds represented by the above (1) may be used in any ratio and combination. It may be included.

本発明のフラーレン誘導体が有するフラーレン骨格は制限されないが、中でもフラーレンC60又はフラーレンC70が好ましく、フラーレンC60がより好ましい。フラーレンC60及びフラーレンC70はフラーレンの製造時に主生成物として得られるので、入手が容易であるという利点がある。即ち、本発明のフラーレン誘導体は、フラーレンC60又はフラーレンC70の誘導体であることが好ましく、フラーレンC60の誘導体であることがより好ましい。 Although the fullerene skeleton which the fullerene derivative of the present invention has is not limited, fullerene C 60 or fullerene C 70 is preferable, and fullerene C 60 is more preferable. Since fullerene C 60 and fullerene C 70 are obtained as main products during the production of fullerene, there is an advantage that they are easily available. That is, the fullerene derivative of the present invention is preferably a derivative of fullerene C 60 or fullerene C 70, and more preferably a derivative of fullerene C 60.

また、フラーレン誘導体の製造コストの観点から、本発明のフラーレン誘導体は、式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であるフラーレン誘導体と、式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60又はフラーレンC70以外であるフラーレン誘導体との組成物であることが好ましい。この場合、フラーレンC60誘導体、フラーレンC70誘導体、及びフラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレン骨格の誘導体の混合比は任意であり、本発明のフラーレン誘導体の用途に応じて決定すれば良い。 Moreover, from the viewpoint of the production cost of the fullerene derivative, the fullerene derivative of the present invention includes a fullerene derivative in which the fullerene skeleton in the formula (I) is a fullerene C 60 and / or fullerene C 70 , and a fullerene in the formula (I). skeleton is preferably a composition of the fullerene derivative is other than fullerene C 60 or fullerene C 70. In this case, the mixing ratio of the fullerene C 60 derivative, fullerene C 70 derivative, and fullerene skeleton derivatives other than fullerene C 60 and fullerene C 70 is arbitrary, and may be determined according to the use of the fullerene derivative of the present invention.

フラーレン誘導体が上記組成物である場合の、前記式(I)におけるフラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレン骨格としては、例えばC76、C78、C82、C84、C90、C94、C96等が挙げられる。フラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレン骨格の誘導体は、本発明のフラーレン誘導体中に、1種のみ含有されていてもよく、また2種以上が任意の比率及び組み合わせで含有されていてもよい。 In the case where the fullerene derivative is the above composition, the fullerene skeleton other than the fullerene C 60 and the fullerene C 70 in the formula (I) is, for example, C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C96 etc. are mentioned. The fullerene skeleton derivatives other than fullerene C 60 and fullerene C 70 may be contained alone in the fullerene derivative of the present invention, or two or more may be contained in any ratio and combination. .

(炭化水素基R及びその平均付加数a)
式(I)において、Rは1以上3以下の水酸基を含み、且つ水酸基以外の置換基を有していてもよい炭素数6以上、18以下の芳香族性を有する炭化水素基を表す。このRはフラーレン骨格に結合している。R内でのフラーレン骨格との結合位置は、特に制限がなく、用いる原料の反応性によって好ましい結合位置を各々決めることができる。例えば、R導入のための原料として2,6−ジメチルフェノールを用いた場合は、水酸基のパラ位の位置でフラーレン骨格と結合するもの等とすることができる。
(Hydrocarbon group R 1 and its average addition number a)
In the formula (I), R 1 represents a hydrocarbon group having an aromaticity of 6 to 18 carbon atoms which contains a hydroxyl group of 1 to 3 and may have a substituent other than the hydroxyl group. This R 1 is bonded to the fullerene skeleton. The bonding position with the fullerene skeleton in R 1 is not particularly limited, and preferable bonding positions can be determined depending on the reactivity of the raw materials used. For example, when 2,6-dimethylphenol is used as a raw material for introducing R 1 , it can be bonded to the fullerene skeleton at the para-position of the hydroxyl group.

上記、芳香族性を有する炭化水素基の炭素数としては、通常6以上であれば良く、また通常18以下、好ましくは16以下、より好ましくは12以下である。
芳香族性を有する炭化水素基の具体的な例としては、フェニル基;ビニルフェニル基、ジビニルフェニル基、トリビニルフェニル基等のビニルフェニル基;ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、as−インダセニル基、s−インダセニル基、アセナフチレニル基、フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオラセニル基、アセフェナンチレニル基、アセアンチレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、テトラセニル基等の縮合多環炭化水素基が挙げられる。
The number of carbon atoms of the aromatic hydrocarbon group is usually 6 or more, and is usually 18 or less, preferably 16 or less, more preferably 12 or less.
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include phenyl group; vinylphenyl group such as vinylphenyl group, divinylphenyl group, and trivinylphenyl group; pentarenyl group, indenyl group, naphthyl group, azulenyl group, and heptaenyl. Group, biphenylenyl group, as-indacenyl group, s-indacenyl group, acenaphthylenyl group, fluorenyl group, phenalenyl group, phenanthrenyl group, anthracenyl group, fluoracenyl group, acephenanthrylenyl group, aceantienylenyl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, chrysenyl group A condensed polycyclic hydrocarbon group such as a group and a tetracenyl group.

これらの中で、原料調達の観点から、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナレニル基、ピレニル基が好ましく、合成の容易さから、フェニル基及びナフチル基が特に好ましい。
また上記芳香族性を有する炭化水素基と結合している水酸基の数は1以上3以下の整数である。中でも、更なる反応を行う際の反応制御が容易である観点ならびに、合成の容易さから水酸基の数は1であることが好ましい。
Among these, a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenalenyl group, and a pyrenyl group are preferable from the viewpoint of raw material procurement, and a phenyl group and a naphthyl group are particularly preferable from the viewpoint of ease of synthesis.
The number of hydroxyl groups bonded to the aromatic hydrocarbon group is an integer of 1 to 3. Among them, the number of hydroxyl groups is preferably 1 from the viewpoint of easy reaction control when performing further reactions and the ease of synthesis.

水酸基は、上記芳香族性を有する炭化水素基のいずれの位置に結合していてもよく、通常、結合位置は原料等に応じて適宜決定される。
また、本発明のフラーレン誘導体を安価に、より簡便に製造するためには、製造の際に後述する脱保護工程を省略することが好ましい。したがって、原料となる塩化鉄(III)と水酸基との相互作用が低いことが好ましく、上記水酸基に加えて、水酸基以外の置換基を有していることが好ましい。
The hydroxyl group may be bonded to any position of the aromatic hydrocarbon group. Usually, the bonding position is appropriately determined according to the raw material and the like.
Moreover, in order to produce the fullerene derivative of the present invention at a low cost and more simply, it is preferable to omit the deprotection step described later in the production. Therefore, the interaction between iron (III) chloride as a raw material and a hydroxyl group is preferably low, and it preferably has a substituent other than the hydroxyl group in addition to the hydroxyl group.

この置換基の種類としては、本発明に係るフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損なうものでなければ特に制限はないが、通常、有機基であることが好ましい。また芳香族性を有する炭化水素基に対する置換基の結合位置については特に制限はないが、特に、芳香族性を有する炭化水素基中において、水酸基と置換基との位置関係が、オルト位であることが好ましい。また、2種類以上の置換基がある場合は、水酸基の両オルト位にそれぞれ置換基が結合していることが好ましい。   The type of the substituent is not particularly limited as long as it does not significantly impair the excellent physical properties of the fullerene derivative according to the present invention, but an organic group is usually preferable. In addition, there is no particular limitation on the bonding position of the substituent to the aromatic hydrocarbon group, but in particular, the positional relationship between the hydroxyl group and the substituent in the aromatic hydrocarbon group is the ortho position. It is preferable. Moreover, when there are two or more types of substituents, it is preferable that the substituents are respectively bonded to both ortho positions of the hydroxyl group.

置換基が有機基である場合、その炭素数は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1以上であればよく、またその上限は、通常20以下、好ましくは10以下である。炭素数が多すぎる場合、原料入手が困難となる可能性がある。
また、置換基である有機基は、直鎖であってもよく、分岐を有していてもよい。また、該有機基は鎖状であっても環状であってもよい。さらに、該有機基は飽和結合のみを有していても良く、不飽和結合を有していてもよい。
When the substituent is an organic group, the carbon number thereof is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but it is usually 1 or more, and the upper limit is usually 20 or less, preferably 10 or less. . When there are too many carbon atoms, acquisition of raw materials may become difficult.
Moreover, the organic group which is a substituent may be linear, and may have a branch. The organic group may be a chain or a ring. Furthermore, the organic group may have only a saturated bond or may have an unsaturated bond.

置換基が有機基である場合の置換基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基等の直鎖又は分岐状の鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基,シクロヘプチル基、ノルボニル基、トリシクロデカニル基、アダマンチル基等の環状アルキル基;アリル基、クロチル基、シンナミル基等のアルケニル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリーロキシ基等が挙げられる。   Specific examples of the substituent when the substituent is an organic group include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, isopropyl, linear or branched chain alkyl groups such as sec-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group; cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl Group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, norbornyl group, tricyclodecanyl group, adamantyl group and other cyclic alkyl groups; allyl group, crotyl group, cinnamyl group and other alkenyl groups; phenyl group, biphenyl group, naphthyl group and other aryl groups Group, alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, and aryloxy group such as phenoxy group It is.

また、上記置換基が有機基である場合、上記置換基はさらに置換基を有していてもよい。ただし、上記置換基がさらに置換基を有する場合、置換基を含んだ上記置換基における全ての炭素数の合計が、上記条件を満たすことが好ましい。また、これらの置換基が更に一以上の置換基によって多重に置換されていてもよい。
これらの中でも、原料調達の観点及び環境負荷の観点から、上記置換基は直鎖又は分岐鎖状のアルキル基、環状アルキル基、アリール基であることが好ましく、特に、メチル基が好ましい。
Moreover, when the said substituent is an organic group, the said substituent may have a substituent further. However, when the said substituent further has a substituent, it is preferable that the sum total of all the carbon number in the said substituent containing a substituent satisfy | fills the said conditions. In addition, these substituents may be further substituted in multiple by one or more substituents.
Among these, from the viewpoint of raw material procurement and environmental load, the substituent is preferably a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, or an aryl group, and particularly preferably a methyl group.

各Rにおける置換基の数、すなわち芳香族性を有する炭化水素基に結合している置換基の数は任意であるが、原料調達の観点から通常1以上2以下であることが好ましい。なお、2以上の置換基を有する場合は、置換基の種類は1種類でもよく、また2種類以上の置換基が任意の組み合わせ及び比率で置換していてもよい。
の具体的な例としては、ヒドロキシフェニル基;メチルヒドロキシフェニル基、エチルヒドロキシフェニル基、プロピルヒドロキシフェニル基、ブチルヒドロキシフェニル基、イソプロピルヒドロキシフェニル基、tert-ブチルヒドロキシフェニル基等のアルキルヒドロキシフェニル基;シクロヘキシルヒドロキシフェニル基、ノルボニルヒドロキシフェニル基、アダマンチルヒドロキシフェニル基等の環状アルキルヒドロキシフェニル基;ジメチルヒドロキシフェニル基、ジエチルヒドロキシフェニル基、ジプロピルヒドロキシフェニル基、ジブチルヒドロキシフェニル基、ジイソプロピルヒドロキシフェニル基、ジtert-ブチルヒドロキシフェニル基等のジアルキルヒドロキシフェニル基;ジシクロヘキシルヒドロキシフェニル基、ジノルボニルヒドロキシフェニル基、ジアダマンチルヒドロキシフェニル基等の環状ジアルキルヒドロキシフェニル基;フェニルヒドロキシフェニル基、ナフチルヒドロキシフェニル基、ジフェニルヒドロキシフェニル基、ジナフチルヒドロキシフェニル基等のアリールヒドロキシフェニル基;メトキシヒドロキシフェニル基、エトキシヒドロキシフェニル基、ジメトキシヒドロキシフェニル基、ジエトキシヒドロキシフェニル基等のアルコキシヒドロキシフェニル基;フェノキシヒドロキシフェニル基、ジフェノキシヒドロキシフェニル基等のアリーロキシヒドロキシフェニル基等が挙げられる。
The number of substituents in each R 1 , that is, the number of substituents bonded to an aromatic hydrocarbon group is arbitrary, but is usually preferably 1 or more and 2 or less from the viewpoint of raw material procurement. In addition, when it has two or more substituents, the kind of substituent may be one kind, and two or more kinds of substituents may be substituted in any combination and ratio.
Specific examples of R 1 include hydroxyphenyl group; alkylhydroxyphenyl such as methylhydroxyphenyl group, ethylhydroxyphenyl group, propylhydroxyphenyl group, butylhydroxyphenyl group, isopropylhydroxyphenyl group, and tert-butylhydroxyphenyl group. Groups: Cyclic alkylhydroxyphenyl groups such as cyclohexylhydroxyphenyl group, norbornylhydroxyphenyl group, adamantylhydroxyphenyl group; dimethylhydroxyphenyl group, diethylhydroxyphenyl group, dipropylhydroxyphenyl group, dibutylhydroxyphenyl group, diisopropylhydroxyphenyl group A dialkylhydroxyphenyl group such as ditert-butylhydroxyphenyl group; dicyclohexylhydroxypheny Groups, cyclic dialkylhydroxyphenyl groups such as dinorbornylhydroxyphenyl group, diadamantylhydroxyphenyl group; arylhydroxyphenyl groups such as phenylhydroxyphenyl group, naphthylhydroxyphenyl group, diphenylhydroxyphenyl group, dinaphthylhydroxyphenyl group; methoxyhydroxy Examples thereof include alkoxyhydroxyphenyl groups such as phenyl group, ethoxyhydroxyphenyl group, dimethoxyhydroxyphenyl group and diethoxyhydroxyphenyl group; aryloxyhydroxyphenyl groups such as phenoxyhydroxyphenyl group and diphenoxyhydroxyphenyl group.

また、ヒドロキシナフチル基;メチルヒドロキシナフチル基、エチルヒドロキシナフチル基、プロピルヒドロキシナフチル基、ブチルヒドロキシナフチル基、イソプロピルヒドロキシナフチル基、tert−ブチルヒドロキシナフチル基等のアルキルヒドロキシナフチル基;シクロヘキシルヒドロキシナフチル基、ノルボニルヒドロキシナフチル基、アダマンチルヒドロキシナフチル基等の環状アルキルヒドロキシナフチル基;フェニルヒドロキシナフチル基、ナフチルヒドロキシナフチル基等のアリールヒドロキシナフチル基;メトキシヒドロキシナフチル基、エトキシヒドロキシナフチル基等のアルコキシヒドロキシナフチル基;フェノキシヒドロキシナフチル基等のアリーロキシヒドロキシナフチル基等も挙げられる。   In addition, hydroxy naphthyl group; alkyl hydroxy naphthyl group such as methyl hydroxy naphthyl group, ethyl hydroxy naphthyl group, propyl hydroxy naphthyl group, butyl hydroxy naphthyl group, isopropyl hydroxy naphthyl group, tert-butyl hydroxy naphthyl group; cyclohexyl hydroxy naphthyl group, Cyclic alkylhydroxynaphthyl groups such as rubonylhydroxynaphthyl group and adamantylhydroxynaphthyl group; arylhydroxynaphthyl groups such as phenylhydroxynaphthyl group and naphthylhydroxynaphthyl group; alkoxyhydroxynaphthyl groups such as methoxyhydroxynaphthyl group and ethoxyhydroxynaphthyl group; phenoxy Examples also include aryloxyhydroxynaphthyl groups such as hydroxynaphthyl group.

上記の中でも、原料調達の観点から、ヒドロキシフェニル基、アルキルヒドロキシフェニル基、ジアルキルヒドロキシフェニル基、環状アルキルヒドロキシフェニル基、アリールヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基、アルキルヒドロキシナフチル基が好ましい。
なお、Rがフラーレン骨格に2個以上結合している場合には、各Rは同一でもよくまた異なっていてもよい。
Among these, from the viewpoint of raw material procurement, a hydroxyphenyl group, an alkylhydroxyphenyl group, a dialkylhydroxyphenyl group, a cyclic alkylhydroxyphenyl group, an arylhydroxyphenyl group, a hydroxynaphthyl group, and an alkylhydroxynaphthyl group are preferable.
When two or more R 1 are bonded to the fullerene skeleton, each R 1 may be the same or different.

式(I)において、aはRの平均付加数を表す。エステル溶媒への溶解性の観点から、aは通常1以上、好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、またフラーレン本来の性質を維持する観点から、通常15以下、好ましくは12以下の数を表す。
ここで、平均付加数aとは、ある系に存在するフラーレン誘導体が有するフラーレン骨格1つに対するRの付加数の平均値のことを表す。本発明のフラーレン誘導体の分子組成式を元素分析等によって測定し、MS、LC−MS等のデータから導きだすことができる。
は、フラーレン骨格にランダムに付加する場合があり、フラーレン誘導体において同じ付加数でも付加位置の異なる異性体として得られることがある。
In the formula (I), a represents the average addition number of R 1 . From the viewpoint of solubility in an ester solvent, a is usually 1 or more, preferably 4 or more, more preferably 6 or more, and from the viewpoint of maintaining the original properties of fullerene, it is usually 15 or less, preferably 12 or less. Represents.
Here, the average addition number a represents an average value of the addition number of R 1 with respect to one fullerene skeleton of a fullerene derivative existing in a certain system. The molecular composition formula of the fullerene derivative of the present invention can be measured by elemental analysis or the like, and can be derived from data such as MS and LC-MS.
R 1 may be randomly added to the fullerene skeleton, and may be obtained as isomers having different addition positions even in the same addition number in the fullerene derivative.

(水素原子H及びその平均付加数b)
式(I)において、水素原子(即ち水素基もしくはヒドロ基)Hはフラーレン骨格に結合している。この際、水素原子がフラーレンと結合する位置は限定されず、任意である。
(Hydrogen atom H and its average addition number b)
In the formula (I), a hydrogen atom (that is, a hydrogen group or a hydro group) H is bonded to the fullerene skeleton. At this time, the position at which the hydrogen atom is bonded to the fullerene is not limited and is arbitrary.

式(I)において、bはH(水素原子)の平均付加数を表す。平均付加数bとは、ある系に存在するフラーレン誘導体が有するフラーレン骨格1つに対するHの付加数の平均値のことを表す。平均付加数bは、平均付加数aと同様にして算出することができる。
溶液中での耐酸化性の観点から、aとbの数はa>bの関係であり、bは通常4以下、好ましくは3以下であり、2以下であることがより好ましい。水素基(プロトン)の存在は安定性を低下させるため、bの数が少ないほど、耐酸化性が向上する。また、水素基(プロトン)は各種塩基を作用させた後、別の置換基に変換することが可能であることから、更なる誘導体製造の中間体という観点では、耐酸化性を有する範囲において水素基があることが好ましい。
なお、フラーレン誘導体が単一化合物である場合は、平均付加数a及びbはその単一化合物の各付加数を示す。
In formula (I), b represents the average addition number of H (hydrogen atom). The average addition number b represents the average value of the addition number of H with respect to one fullerene skeleton possessed by a fullerene derivative existing in a certain system. The average addition number b can be calculated in the same manner as the average addition number a.
From the viewpoint of oxidation resistance in the solution, the number of a and b is a relationship of a> b, and b is usually 4 or less, preferably 3 or less, and more preferably 2 or less. Since the presence of a hydrogen group (proton) decreases the stability, the smaller the number of b, the better the oxidation resistance. In addition, since a hydrogen group (proton) can be converted into another substituent after allowing various bases to act on it, from the viewpoint of a further intermediate for producing a derivative, hydrogen can be used within a range having oxidation resistance. Preferably there is a group.
In addition, when a fullerene derivative is a single compound, average addition number a and b show each addition number of the single compound.

[1−2.フラーレン誘導体の性質]
本発明のフラーレン誘導体は、エステル溶媒に可溶、即ち、エステル溶媒に対する溶解性が高い。
[1-2. Properties of fullerene derivatives]
The fullerene derivative of the present invention is soluble in an ester solvent, that is, has high solubility in an ester solvent.

なお、本明細書において、フラーレン誘導体が「エステル溶媒に可溶」であるとは、フラーレン誘導体をエステル溶媒に混合し、超音波照射を10分かけた後、目視で沈殿物や不溶分が検出されないことを意味する。具体的には、25℃、常圧(通常は1気圧)下において、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(即ち、PGMEA)又は乳酸エチルの何れかのエステル溶媒に対して、エステル溶媒の単位体積(1mL)あたり、フラーレン誘導体が通常10mg以上溶解する場合に、そのフラーレン誘導体はエステル溶媒に対して可溶、即ち、エステル溶媒に対する溶解性が高いと判断する。   In this specification, a fullerene derivative is “soluble in an ester solvent” means that a fullerene derivative is mixed with an ester solvent, subjected to ultrasonic irradiation for 10 minutes, and then a precipitate or an insoluble matter is detected visually. Means not. Specifically, at 25 ° C. and normal pressure (usually 1 atm), an ester solvent with respect to an ester solvent of either propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (ie, PGMEA) or ethyl lactate When the fullerene derivative is usually dissolved in an amount of 10 mg or more per unit volume (1 mL), it is judged that the fullerene derivative is soluble in the ester solvent, that is, highly soluble in the ester solvent.

本発明のフラーレン誘導体をエステル溶媒に溶解させて用いる場合、エステル溶媒の種類は、本発明のフラーレン誘導体が溶解するものであれば制限されない。エステル溶媒の例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸フェニル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸フェニル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、乳酸メチル、乳酸エチル等の直鎖状のエステル類;γ―ブチロラクトン、カプロラクトン等の環状エステル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール−1−モノエチルエーテルアセテート等のエーテルエステル類等が挙げられる。   When the fullerene derivative of the present invention is used after being dissolved in an ester solvent, the type of the ester solvent is not limited as long as the fullerene derivative of the present invention is dissolved. Examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, phenyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, phenyl propionate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, lactic acid Linear esters such as methyl and ethyl lactate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and caprolactone; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol-1-monomethyl ether Examples thereof include ether esters such as acetate and propylene glycol-1-monoethyl ether acetate.

中でも、直鎖状のエステル類やエーテルエステル類が好ましく、具体的にはプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(即ち、PGMEA)、乳酸エチルが好ましい。
なお、エステル溶媒は、何れか1種のみを用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても構わない。
Among these, linear esters and ether esters are preferable, and specifically, propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (that is, PGMEA) and ethyl lactate are preferable.
In addition, any 1 type may be used for an ester solvent, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

これらのエステル溶媒は、DVD、CD等の光ディスク材料の製造、半導体集積回路の作製、半導体集積回路作製用マスクの製造、液晶用集積回路の作製、液晶画面製造用レジスト材料用等の溶媒として一般的に使用されているエステル溶媒である。また、前記のエステル溶媒は、特に、従来開発されているKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーに加えて、EUV(極端紫外光)やEB(電子ビーム)などの光源短波長化に適応したフォトレジスト、反射防止膜の機能を有した下層膜材料としてのフォトレジスト、ナノインプリント及び層間絶縁膜用として好適に用いられる溶媒である。   These ester solvents are generally used as solvents for manufacturing optical disk materials such as DVD and CD, manufacturing semiconductor integrated circuits, manufacturing masks for manufacturing semiconductor integrated circuits, manufacturing integrated circuits for liquid crystals, and resist materials for manufacturing liquid crystal screens. It is an ester solvent that is commonly used. In addition to the KrF excimer laser and ArF excimer laser that have been developed in the past, the ester solvent is a photoresist that is suitable for shortening the wavelength of light sources such as EUV (extreme ultraviolet light) and EB (electron beam), It is a solvent suitably used for a photoresist, nanoimprint, and interlayer insulating film as a lower layer film material having a function of an antireflection film.

したがって、前記のエステル溶媒に可溶であること、即ち、前記のエステル溶媒に対する溶解性が高いことは、本発明のフラーレン誘導体を、上記のような産業上広く使用されている溶媒に溶解することが可能であることを示している。また、フラーレン誘導体が前記のエステル溶媒に溶解する場合、そのフラーレン誘導体は同様に他の有機溶媒に可溶である場合が多い。   Therefore, being soluble in the above ester solvent, that is, having high solubility in the above ester solvent means that the fullerene derivative of the present invention is dissolved in the above-mentioned widely used solvents in the industry. Indicates that it is possible. When the fullerene derivative is dissolved in the ester solvent, the fullerene derivative is often soluble in other organic solvents as well.

従って、本発明のフラーレン誘導体のエステル溶媒に対する溶解性が高いことは、本発明のフラーレン誘導体を、例えば、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機太陽電池、有機トランジスタ・ダイオード、有機電界発光素子(有機EL素子)、非線形光学材等の有機デバイス全般;樹脂添加剤;潤滑剤;絶縁膜、Li2次電池・燃料電池・キャパシター等の電池における電池基材及びその添加剤・表面修飾等のコーティング材、その他セパレータ等の部材を構成する材料及び添加剤;金属・セラミクス添加剤;固体潤滑剤及び潤滑油添加剤等摺動用途への添加剤、触媒用、更には塗料・インク・医薬・化粧品・診断薬など、多方面での産業分野に適用可能であることを示している。   Accordingly, the high solubility of the fullerene derivative of the present invention in an ester solvent means that the fullerene derivative of the present invention can be obtained by, for example, organic solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic thin film solar cells, organic transistors and diodes, organic electric fields General organic devices such as light-emitting elements (organic EL elements) and nonlinear optical materials; resin additives; lubricants; battery substrates in batteries such as insulating films, Li secondary batteries, fuel cells, capacitors, and additives, surface modifications, etc. Coating materials, other materials and additives that constitute members such as separators; metal / ceramics additives; additives for sliding applications such as solid lubricants and lubricant additives, catalysts, and paints, inks, and pharmaceuticals・ It shows that it can be applied to various industrial fields such as cosmetics and diagnostics.

また、上述のエステル溶媒に対するフラーレン誘導体の好ましい溶解度の値は、フラーレン誘導体の用途によって異なる。例えば、半導体集積回路作製、半導体集積回路作製用マスクの製造、液晶用集積回路作製及び液晶画面製造用レジスト材料用途の塗膜を本発明のフラーレン誘導体を用いて形成するためには、本発明のフラーレン誘導体はエステル溶媒に対して、通常10mg/mL以上、好ましくは50mg/mL以上、より好ましくは100mg/mL以上の溶解度を有することが望ましい。   Moreover, the preferable solubility value of the fullerene derivative with respect to the ester solvent described above varies depending on the use of the fullerene derivative. For example, in order to form a coating film for use as a resist material for semiconductor integrated circuit fabrication, semiconductor integrated circuit fabrication mask fabrication, liquid crystal integrated circuit fabrication, and liquid crystal screen fabrication using the fullerene derivative of the present invention, It is desirable that the fullerene derivative has a solubility of usually 10 mg / mL or more, preferably 50 mg / mL or more, more preferably 100 mg / mL or more with respect to the ester solvent.

本発明のフラーレン誘導体がエステル溶媒に対する高い溶解性を有する理由は定かでは無いが、本発明者が推察するところによると、Rが有する水酸基の酸性度に加え、Rのフラーレン骨格への付加による分子の対称性低下による非結晶化効果との相乗効果が生じているものと推察される。したがって、これらの要因により、本発明のフラーレン誘導体は予想を上回るエステル溶媒への高い溶解性を発現しているものと考えられる。 Although fullerene derivative of the present invention is not clear why having high solubility in ester solvents, according to the place be inferred by the present inventors, in addition to the acidity of the hydroxyl groups of R 1, added to the R 1 fullerene skeleton It is presumed that there is a synergistic effect with the non-crystallization effect due to the decrease in the symmetry of the molecule. Therefore, it is considered that due to these factors, the fullerene derivative of the present invention expresses higher solubility in the ester solvent than expected.

また、本発明のフラーレン誘導体は、通常、アルカリ溶媒に可溶、即ち、アルカリ溶媒に対する溶解性が高い。
なお、本明細書において、フラーレン誘導体が「アルカリ溶媒に可溶」であるとは、フラーレン誘導体をアルカリ溶媒に混合し、超音波照射を10分かけた後、目視で沈殿物や不溶分が検出されないことを意味する。具体的には、25℃、常圧下において、1Nの水酸化ナトリウム水溶液に対して、水酸化ナトリウム水溶液の単位体積(1mL)あたり、フラーレン誘導体が50mg以上溶解する場合には、そのフラーレン誘導体はアルカリ溶媒に対して可溶、即ち、アルカリ溶媒に対する溶解性が高いと判断する。
In addition, the fullerene derivative of the present invention is usually soluble in an alkaline solvent, that is, has high solubility in an alkaline solvent.
In this specification, a fullerene derivative is “soluble in an alkaline solvent” means that a fullerene derivative is mixed with an alkaline solvent and subjected to ultrasonic irradiation for 10 minutes, and then a precipitate or an insoluble matter is detected visually. Means not. Specifically, when 50 mg or more of a fullerene derivative is dissolved per unit volume (1 mL) of an aqueous sodium hydroxide solution with respect to a 1N aqueous sodium hydroxide solution at 25 ° C. and normal pressure, the fullerene derivative is alkaline. It is judged that it is soluble in a solvent, that is, has high solubility in an alkaline solvent.

本発明のフラーレン誘導体をアルカリ溶媒に溶解させて用いる場合、アルカリ溶媒の種類は、本発明のフラーレン誘導体が溶解するものであれば制限されない。アルカリ溶媒の例としては、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、メチルジエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ−(5,4,0)−7−ウンデセン、ジメチルエタノールアミン等のアルカリ有機溶媒や、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸リチウム水溶液、炭酸カルシウム水溶液、アンモニア水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ水溶液等が挙げられる。また、アルカリ水溶液の場合、その溶質の濃度は任意である。   When the fullerene derivative of the present invention is dissolved in an alkali solvent and used, the type of the alkali solvent is not limited as long as the fullerene derivative of the present invention is dissolved. Examples of the alkaline solvent include alkaline organic solvents such as pyridine, piperidine, triethylamine, tri-n-propylamine, methyldiethylamine, 1,8-diazabicyclo- (5,4,0) -7-undecene, dimethylethanolamine, and the like. Sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, calcium hydroxide aqueous solution, sodium carbonate aqueous solution, lithium carbonate aqueous solution, calcium carbonate aqueous solution, ammonia aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and the like. In the case of an alkaline aqueous solution, the concentration of the solute is arbitrary.

中でもアルカリ溶媒としては、アルカリ水溶液が好ましく、製品への金属混入を避けることが望ましい用途に関しては、非金属系のアルカリ水溶液であるアンモニア水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の水溶液が好ましい。
なお、これらのアルカリ溶媒は、何れか1種のみを用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても構わない。
Among them, an alkaline aqueous solution is preferable as the alkaline solvent, and an aqueous solution such as an aqueous ammonia solution or an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, which is a nonmetallic alkaline aqueous solution, is preferable for applications where it is desirable to avoid metal contamination in the product.
In addition, any 1 type may be used for these alkaline solvents, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

また、上述のアルカリ溶媒に対するフラーレン誘導体の好ましい溶解度の値は、フラーレン誘導体の用途によって異なるが、アルカリ溶媒に対して、通常50mg/mL以上、好ましくは100mg/mL以上、より好ましくは200mg/mL以上の溶解度を有することが望ましい。
本発明のフラーレン誘導体がアルカリ溶媒に対する高い溶解性を有する理由は定かではないが、本発明者が推察するところによると、Rがフラーレン骨格への付加による分子の対称性低下による非結晶化効果とフェノール性の水酸基を含む基であるRがフラーレン骨格に結合していることとの相乗効果により、疎水性のフラーレン骨格を有していながらアルカリ溶媒に対する親和性が上がっているためと考えられる。
Further, the preferred solubility value of the fullerene derivative in the alkali solvent described above varies depending on the use of the fullerene derivative, but is usually 50 mg / mL or more, preferably 100 mg / mL or more, more preferably 200 mg / mL or more with respect to the alkali solvent. It is desirable to have a solubility of
The reason why the fullerene derivative of the present invention has high solubility in an alkaline solvent is not clear, but according to the inventor's inference, the non-crystallizing effect due to the decrease in the symmetry of the molecule due to the addition of R 1 to the fullerene skeleton. And R 1 which is a group containing a phenolic hydroxyl group is considered to have increased affinity for an alkaline solvent while having a hydrophobic fullerene skeleton due to a synergistic effect with R 1 bonded to the fullerene skeleton. .

また、本発明のフラーレン誘導体は、熱的安定性が非常に高い。これは、本発明のフラーレン誘導体がフラーレン骨格のπ電子共役を大量に保持しているうえ、炭素−炭素結合で上記芳香族性を有する炭化水素基が結合しているためであり、通常の有機物では熱分解が始まる温度においても、分解することなく安定に存在することができる。そのため、通常の有機物では分解して用いることができない耐熱性を要する用途に関しても、本発明のフラーレン誘導体を好適に用いることができる。   Moreover, the fullerene derivative of the present invention has very high thermal stability. This is because the fullerene derivative of the present invention retains a large amount of π-electron conjugation of the fullerene skeleton and is bonded to the hydrocarbon group having the above aromaticity by a carbon-carbon bond. Then, even at the temperature at which thermal decomposition begins, it can exist stably without decomposition. Therefore, the fullerene derivative of the present invention can also be suitably used for applications requiring heat resistance that cannot be decomposed and used with ordinary organic substances.

なお、本発明のフラーレン誘導体の熱安定性に関する評価は、高温による耐熱性試験を行ってもよいし、迅速に測定できるTG−DTA(示差熱熱重量同時測定)を用いて評価してもかまわない。なお、TG−DTAで評価する場合、流通させるガスの種類や量、パンの種類、昇温速度や測定上限温度、サンプル量などは測定したい物性に併せて、任意に選択することができる。   The thermal stability of the fullerene derivative of the present invention may be evaluated by a heat resistance test at a high temperature or by using TG-DTA (simultaneous differential thermothermal gravimetric measurement) that can be measured quickly. Absent. In addition, when evaluating by TG-DTA, the kind and quantity of gas to be circulated, the kind of bread, the heating rate, the measurement upper limit temperature, the amount of sample and the like can be arbitrarily selected according to the physical properties to be measured.

[2.フラーレン誘導体の製造方法]
本発明のフラーレン誘導体を製造する方法には制限は無く、任意の方法により製造することができる。
従来、フラーレン骨格に芳香族性を有する炭化水素基及び水素を有するフラーレン誘導体の一般的な製造方法は既に確立されていた。例えば、特許文献3に記載されている方法等を参照することができる。
[2. Method for producing fullerene derivative]
There is no restriction | limiting in the method to manufacture the fullerene derivative of this invention, It can manufacture by arbitrary methods.
Conventionally, a general method for producing a fullerene derivative having an aromatic hydrocarbon group and hydrogen in a fullerene skeleton has already been established. For example, the method described in Patent Document 3 can be referred to.

しかしながら、フラーレン骨格に、式(I)において本発明のRで表される基を結合させる場合、後述する金属化合物との相互作用があり、生成物を精製、単離することができない場合がある。金属化合物との反応後にキレート剤を用いることで、金属化合物と水酸基との相互作用を弱め、ハロゲン置換されてない芳香族炭化水素でも上記文献記載の方法で製造すること等も可能である。また、水酸基をメチル基等で保護した原料を用いてフラーレン骨格へと付加した後、脱保護して本発明のフラーレン誘導体を製造することもできる。 However, when the group represented by R 1 of the present invention is bonded to the fullerene skeleton, there is an interaction with the metal compound described later, and the product may not be purified and isolated. is there. By using a chelating agent after the reaction with the metal compound, it is possible to weaken the interaction between the metal compound and the hydroxyl group, and to produce an aromatic hydrocarbon which is not halogen-substituted by the method described in the above document. In addition, the fullerene derivative of the present invention can be produced by adding a fullerene skeleton using a raw material in which a hydroxyl group is protected with a methyl group or the like and then deprotecting the fullerene skeleton.

その場合の反応温度、溶媒の種類、試薬の混合順序、反応時間等の諸条件としては、上記文献に記載の条件を採用することもできる。
本発明に係るフラーレン誘導体は、以下に例示する製造方法により製造することが好ましい。ただし、以下に例示する製造方法は、本発明のフラーレン誘導体の製造方法の一例であり、以下の例に限定されるものではない。
In this case, the conditions described in the above literature can be adopted as various conditions such as reaction temperature, solvent type, reagent mixing order, and reaction time.
The fullerene derivative according to the present invention is preferably produced by the production method exemplified below. However, the manufacturing method illustrated below is an example of the manufacturing method of the fullerene derivative of this invention, and is not limited to the following examples.

本発明に係るフラーレン誘導体の製造方法においては、フラーレン;金属化合物;及びH−Rで表される水酸基を有し、炭素数6以上18以下の、少なくとも1つの水素基を含む芳香族性を有する炭化水素化合物(以下、適宜「原料炭化水素化合物」という。)を用意する。この原料炭化水素化合物とフラーレンとを反応させた後、キレート剤を用いることで、金属化合物と水酸基との相互作用を弱め、本発明のフラーレン誘導体を得ることができる。なお、キレート剤を用いてもこのフラーレン誘導体の精製が困難である場合は、水酸基を保護した、炭素数6以上18以下の少なくとも1つの水素基を含む芳香族性を有する炭化水素化合物(以下、適宜「保護化した原料炭化水素化合物」という。)を原料炭化水素化合物のかわりに反応させた後、脱保護剤と反応させて、本発明のフラーレン誘導体を得る。なお、この際、反応溶媒を別途用いることもできるが、原料炭化水素化合物、もしくは保護化した原料炭化水素化合物を上記反応溶媒の代替として用い、反応を進行させることもできる。 In the method for producing a fullerene derivative according to the present invention, fullerene; a metal compound; and a hydroxyl group represented by HR 1 , having an aromaticity containing at least one hydrogen group having 6 to 18 carbon atoms. And a hydrocarbon compound (hereinafter referred to as “raw hydrocarbon compound” as appropriate). After reacting the raw material hydrocarbon compound and fullerene, by using a chelating agent, the interaction between the metal compound and the hydroxyl group is weakened, and the fullerene derivative of the present invention can be obtained. When purification of this fullerene derivative is difficult even if a chelating agent is used, a hydrocarbon compound having an aromaticity and containing at least one hydrogen group having 6 to 18 carbon atoms and protecting the hydroxyl group (hereinafter, An appropriate “protected raw material hydrocarbon compound”) is reacted instead of the raw material hydrocarbon compound and then reacted with a deprotecting agent to obtain the fullerene derivative of the present invention. At this time, a reaction solvent can be used separately, but the reaction can also proceed by using a raw material hydrocarbon compound or a protected raw material hydrocarbon compound as an alternative to the reaction solvent.

[2−1.フラーレン]
フラーレンとしては、上記[1.フラーレン誘導体]の欄でフラーレン骨格の例として挙げた各種のフラーレンを用いることができる。なお、フラーレンは何れか1種のみを使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[2-1. Fullerene]
As the fullerene, [1. Various fullerenes listed as examples of the fullerene skeleton in the “fullerene derivative” column can be used. In addition, any 1 type may be used for fullerene, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

[2−2.金属化合物]
ここで使用する金属化合物は、周期律表の8、9又は10族に属する遷移金属(具体的には、Fe、Co、Ni、Ru、Pd)を、少なくとも1つ含む(以下、これらを単に「金属化合物」という)。
該金属化合物として、好ましくは入手の容易さとコスト面で有利である第4周期の金属化合物、例えば、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)などに代表される酸化剤として用いられる金属化合物であるのが好ましい。より好ましくは塩化鉄(III)、臭化鉄(III)といった鉄のハロゲン化物を使用するのがよい。
また、この金属化合物は、周期律表の8、9又は10族に属する遷移金属とハロゲンからなる構造に限定されない。例えば、酸化鉄(III)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(III)、硫化鉄(III)、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムなどを用いることもできる。また、アルキル基やアリール基を1つあるいは複数有していてもよいし、二種類以上の金属を含む錯体を用いてもよい。又は、これらを混合して用いても良い。これらの金属化合物として、好ましくはハロゲン原子を含むもの、より好ましくは入手のし易さとコスト面から金属ハロゲン化物を用いるのがよい。
[2-2. Metal compound]
The metal compound used here contains at least one transition metal (specifically, Fe, Co, Ni, Ru, Pd) belonging to group 8, 9 or 10 of the periodic table (hereinafter, these are simply referred to as “metal”). "Metal compound").
The metal compound is preferably a metal compound of the fourth period which is advantageous in terms of availability and cost, for example, a metal compound used as an oxidizing agent typified by iron (III) chloride, iron (III) bromide, etc. Is preferred. More preferably, iron halides such as iron (III) chloride and iron (III) bromide are used.
Moreover, this metal compound is not limited to the structure which consists of the transition metal and halogen which belong to the 8th, 9th, or 10th group of a periodic table. For example, iron (III) oxide, iron (III) nitrate, iron (III) sulfate, iron (III) sulfide, potassium hexacyanoferrate (III), or the like can be used. One or more alkyl groups or aryl groups may be included, or a complex containing two or more kinds of metals may be used. Or you may mix and use these. As these metal compounds, those containing a halogen atom are preferable, and metal halides are more preferably used from the viewpoint of availability and cost.

反応系中の金属化合物の含有量は、前記の反応が進行する限り任意であるが、フラーレンに対する比率で、通常1倍モル以上、好ましくは3倍モル以上、より好ましくは10倍モル以上、また、通常200倍モル以下、好ましくは100倍モル以下、より好ましくは50倍モル以下とすることが望ましい。金属化合物の含有量が多過ぎると製造上コストが増大するうえ、フラーレン誘導体との分離が困難となる場合があり、少な過ぎると反応が完結しない場合がある。なお、二種以上の金属化合物を併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。   The content of the metal compound in the reaction system is arbitrary as long as the above reaction proceeds. However, the ratio to the fullerene is usually at least 1 mol, preferably at least 3 mol, more preferably at least 10 mol, Usually, it is desirable that the amount be 200 times or less, preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less. If the content of the metal compound is too large, the production cost increases, and separation from the fullerene derivative may be difficult. If the content is too small, the reaction may not be completed. In addition, when using 2 or more types of metal compounds together, it is desirable for those total amount to satisfy | fill the said range.

[2−3.原料炭化水素化合物]
本例の製造方法では、反応系に水酸基を有する、炭素数6〜18の、少なくとも1つの水素基を含む、芳香族性を有する炭化水素化合物H−R(即ち、原料炭化水素化合物)を存在させる。原料炭化水素化合物の種類は、製造しようとするフラーレン誘導体の構造に応じて適切なものを任意に選択すればよい。
[2-3. Raw material hydrocarbon compound]
In the manufacturing method of this embodiment, it has a hydroxyl group in the reaction system, having 6 to 18 carbon atoms, containing at least one hydrogen group, a hydrocarbon compound having an aromatic H-R 1 (i.e., the raw material hydrocarbon compound) Make it exist. The kind of the raw material hydrocarbon compound may be arbitrarily selected according to the structure of the fullerene derivative to be produced.

なお、反応系に存在させる原料炭化水素化合物としては、何れか1種類のみを使用しても良く、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
原料炭化水素化合物H−Rの例としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、イソプロピルフェノール、tert−ブチルフェノール等のアルキルフェノール類;シクロヘキシルフェノール、ノルボニルフェノール、アダマンチルフェノール等の環状アルキルフェノール類;ジメチルフェノール、ジエチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、ジイソプロピルフェノール、ジtert-ブチルフェノール等のジアルキルフェノール類;ジシクロヘキシルフェノール、ジノルボニルフェノール、ジアダマンチルフェノール等の環状ジアルキルフェノール類;フェニルフェノール、ナフチルフェノール、ジフェニルフェノール、ジナフチルフェノール等のアリールフェノール類;メトキシフェノール、エトキシフェノール、ジメトキシフェノール、ジエトキシフェノール等のアルコキシフェノール類;フェノキシフェノール、ジフェノキシフェノール等のアリーロキシフェノール類;メチルジヒドロキシベンゼン等のアルキルジヒドロキシベンゼン等が挙げられる。
As the raw material hydrocarbon compound to be present in the reaction system, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.
Examples of feedstock hydrocarbon compounds H-R 1 is phenol, cresol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, isopropyl phenol, tert- alkylphenols such as butylphenol, cyclohexylphenol, norbornyl Le phenol, cyclic alkyl phenols such as adamantyl phenol Dialkylphenols such as dimethylphenol, diethylphenol, dipropylphenol, dibutylphenol, diisopropylphenol and ditert-butylphenol; cyclic dialkylphenols such as dicyclohexylphenol, dinorbornylphenol and diadamantylphenol; phenylphenol, naphthylphenol, Arylphenols such as diphenylphenol and dinaphthylphenol Lumpur like; methoxyphenol, ethoxyphenol, dimethoxy phenol, alkoxy phenols such as diethoxy phenol; phenoxyphenol, aryloxy phenols diphenoxylate phenol, alkyl dihydroxybenzenes such as methyl dihydroxy benzene.

また、メチルナフトール、エチルナフトール、プロピルナフトール、ブチルナフトール、イソプロピルナフトール、tert−ブチルナフトール等のアルキルナフトール類;シクロヘキシルナフトール、ノルボニルナフトール、アダマンチルナフトール等の環状アルキルナフトール類;フェニルナフトール、ナフチルナフトール等のアリールナフトール類;メトキシナフトール、エトキシナフトール等のアルコキシナフトール類;フェノキシナフトール等のアリーロキシナフトール類;メチルジヒドロキシナフタレン等のアルキルジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。   In addition, alkyl naphthols such as methyl naphthol, ethyl naphthol, propyl naphthol, butyl naphthol, isopropyl naphthol, tert-butyl naphthol; cyclic alkyl naphthols such as cyclohexyl naphthol, norbornyl naphthol, adamantyl naphthol; phenyl naphthol, naphthyl naphthol, etc. Aryl naphthols; alkoxy naphthols such as methoxy naphthol and ethoxy naphthol; aryloxy naphthols such as phenoxy naphthol; and alkyl dihydroxy naphthalenes such as methyl dihydroxy naphthalene.

なかでも、原料調達の観点から、フェノール、アルキルフェノール類、ジアルキルフェノール類、環状アルキルフェノール類、アリールフェノール類、アルキルナフトール類が好ましい。具体的にはフェノール、オルトクレゾール、2,6−ジメチルフェノールが特に好ましい。
原料炭化水素化合物の含有量は、前記の反応が進行する限り任意であるが、フラーレンに対する比率で、通常10倍モル以上、好ましくは20倍モル以上、また通常4000倍モル以下、好ましくは1000倍モル以下、さらに好ましくは100倍モル以下とすることが好ましい。原料炭化水素化合物の含有量が多過ぎると製造コストが増大するうえ、フラーレン誘導体のとの分離が困難となる場合があり、少なすぎると反応が完結しない場合がある。
Among these, from the viewpoint of raw material procurement, phenol, alkylphenols, dialkylphenols, cyclic alkylphenols, arylphenols, and alkylnaphthols are preferable. Specifically, phenol, orthocresol, and 2,6-dimethylphenol are particularly preferable.
The content of the raw material hydrocarbon compound is arbitrary as long as the above reaction proceeds, but is usually 10 times mol or more, preferably 20 times mol or more, and usually 4000 times mol or less, preferably 1000 times in terms of the ratio to fullerene. It is preferable that the amount is not more than mol, more preferably not more than 100 times mol. If the content of the raw material hydrocarbon compound is too large, the production cost increases, and separation from the fullerene derivative may be difficult. If the content is too small, the reaction may not be completed.

[2−4.保護化した原料炭化水素化合物]
本例の製造方法では、製造コストの観点から、直接原料炭化水素化合物とフラーレンとを反応させることが好ましいが、上記反応の進行が著しく阻害される場合やキレート剤を用いても精製、単離が困難な場合は、原料炭化水素化合物中の水酸基を塩化鉄等の金属化合物に耐性のある保護基(例えばメチル基)等で保護した原料(即ち、保護化した原料炭化水素化合物)を用いればよい。
[2-4. Protected raw material hydrocarbon compound]
In the production method of this example, it is preferable to directly react the raw material hydrocarbon compound and fullerene from the viewpoint of production cost. However, the purification and isolation can be performed even when the progress of the reaction is significantly inhibited or a chelating agent is used. If a raw material (that is, a protected raw material hydrocarbon compound) in which a hydroxyl group in the raw material hydrocarbon compound is protected with a protective group (for example, a methyl group) resistant to a metal compound such as iron chloride is used. Good.

なお、反応系に存在させる保護化した原料炭化水素化合物としては、何れか1種類のみを使用しても良く、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
具体的な保護化した原料炭化水素化合物の例としては、アニソール、メトキシナフタレン、メトキシアントラセン、メトキシピレン等に加え、前述の原料炭化水素化合物中の水酸基を保護基で保護した化合物等が挙げられる。なかでも、反応性の観点から、アニソール、メトキシナフタレンが好ましい。
In addition, as the protected raw material hydrocarbon compound to be present in the reaction system, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.
Specific examples of the protected raw material hydrocarbon compound include compounds in which the hydroxyl group in the above-mentioned raw material hydrocarbon compound is protected with a protecting group in addition to anisole, methoxynaphthalene, methoxyanthracene, methoxypyrene, and the like. Of these, anisole and methoxynaphthalene are preferable from the viewpoint of reactivity.

保護化した原料炭化水素化合物の含有量は、前記の反応が進行する限り任意であるが、フラーレンに対する比率で、通常10倍モル以上、好ましくは20倍モル以上、また通常4000倍モル以下、好ましくは1000倍モル以下、さらに好ましくは100倍モル以下とすることが好ましい。保護化した原料炭化水素化合物の含有量が多過ぎると製造コストが増大するうえ、フラーレン誘導体のとの分離が困難となる場合があり、少なすぎると反応が完結しない場合がある。
なお、反応系には、原料炭化水素化合物と保護化した原料炭化水素化合物との両方を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The content of the protected raw material hydrocarbon compound is arbitrary as long as the above reaction proceeds, but is usually at least 10 times mol, preferably at least 20 times mol, and usually at most 4000 times mol, preferably in terms of the ratio to fullerene. Is preferably 1000 times mol or less, more preferably 100 times mol or less. If the content of the protected raw material hydrocarbon compound is too large, the production cost increases, and separation from the fullerene derivative may be difficult. If the content is too small, the reaction may not be completed.
In the reaction system, both the raw material hydrocarbon compound and the protected raw material hydrocarbon compound may be used in any combination and ratio.

[2−5.反応溶媒]
本例の製造方法では、例えば原料炭化水素化合物並びに保護化した原料炭化水素化合物が常温で固体状態の場合等においては、反応溶媒を使用してもよい。反応溶媒を使用する場合、上述のフラーレン、金属化合物、及び原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を好適に溶解及び/又は分散させることが可能な溶媒であれば、その種類は任意である。
[2-5. Reaction solvent]
In the production method of this example, for example, when the raw material hydrocarbon compound and the protected raw material hydrocarbon compound are in a solid state at room temperature, a reaction solvent may be used. When a reaction solvent is used, the type thereof is arbitrary as long as it can dissolve and / or disperse the above-mentioned fullerene, metal compound, and raw material hydrocarbon compound or protected raw material hydrocarbon compound suitably. is there.

溶媒の例を挙げると有機溶媒が挙げられる。なかでも、フラーレン誘導体が可溶である溶媒が好ましい。その例をあげると、ハロゲン置換芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素等が挙げられる。なお、これらは環状式でもよく、また非環状式でもよい。
ハロゲン置換芳香族炭化水素としては、例えば、オルトジクロロベンゼン(ODCB)、トリクロロベンゼン等が挙げられる。
Examples of the solvent include organic solvents. Of these, a solvent in which the fullerene derivative is soluble is preferable. Examples thereof include halogen-substituted aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, and the like. These may be cyclic or acyclic.
Examples of the halogen-substituted aromatic hydrocarbon include orthodichlorobenzene (ODCB) and trichlorobenzene.

脂肪族炭化水素としては、環状式、非環状式のいずれも使用できる。環状式脂肪族炭化水素としては、例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の単環状式脂肪族炭化水素;その誘導体であるメチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、1,2−ジメチルシクロヘキサン、1,3−ジメチルシクロヘキサン、1,4−ジメチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、n−プロピルシクロヘキサン、tert−ブチルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、イソブチルシクロヘキサン、1,2,4−トリメチルシクロヘキサン、1,3,5−トリメチルシクロヘキサン等;デカリン等の多環状式脂肪族炭化水素;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ドデカン、n−テトラデカン等の非環状式脂肪族炭化水素が挙げられる。   As the aliphatic hydrocarbon, either cyclic or non-cyclic can be used. Examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon include monocyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; derivatives thereof such as methylcyclopentane, ethylcyclopentane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, 1, 2-dimethylcyclohexane, 1,3-dimethylcyclohexane, 1,4-dimethylcyclohexane, isopropylcyclohexane, n-propylcyclohexane, tert-butylcyclohexane, n-butylcyclohexane, isobutylcyclohexane, 1,2,4-trimethylcyclohexane, 1 , 3,5-trimethylcyclohexane, etc .; polycyclic aliphatic hydrocarbons such as decalin; n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, isooctane, n-nonane, n- Kang, n- dodecane, include acyclic aliphatic hydrocarbons n- tetradecane.

塩素化炭化水素としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン(TCE)等が挙げられる。
その他の溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、メチルシクロペンチルエーテル等のエーテル類が挙げられる。
Examples of the chlorinated hydrocarbon include dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE), and the like.
Examples of other solvents include ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and methylcyclopentyl ether.

なかでも、フラーレンを好適に溶解させることができる観点から、ハロゲン置換芳香族炭化水素及び塩素化炭化水素が好ましく、またTCEが特に好ましい。
なお、反応溶媒は、何れか1種のみを使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
反応溶媒を使用する場合、その使用量は、フラーレンに対する比率で、通常1mg/mL以上、好ましくは5mg/mL以上、また、通常100mg/mL以下、好ましくは50mg/mL以下とすることが望ましい。反応溶媒の使用量が多過ぎると原料濃度が薄くなり、反応速度が遅くなる場合があり、少な過ぎると原料並びに生成物が溶解できず、反応が完全に進行しない場合がある。
Of these, halogen-substituted aromatic hydrocarbons and chlorinated hydrocarbons are preferred, and TCE is particularly preferred from the viewpoint that fullerene can be suitably dissolved.
In addition, any 1 type may be used for the reaction solvent, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
When a reaction solvent is used, the amount used is usually 1 mg / mL or more, preferably 5 mg / mL or more, and usually 100 mg / mL or less, preferably 50 mg / mL or less, as a ratio to fullerene. If the amount of the reaction solvent used is too large, the concentration of the raw material becomes thin and the reaction rate may be slow. If the amount is too small, the raw material and the product cannot be dissolved, and the reaction may not proceed completely.

なお、2種以上の反応溶媒を併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。
なお、本例の製造方法では少なくとも、上述のフラーレン、金属化合物及び原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を反応させることができればよい。したがって、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物が反応温度、圧力において液体であれば、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を反応溶媒として用いることができる。
In addition, when using together 2 or more types of reaction solvent, it is desirable to make those total amount satisfy | fill the said range.
In the production method of this example, it is sufficient that at least the above-mentioned fullerene, metal compound and raw material hydrocarbon compound or protected raw material hydrocarbon compound can be reacted. Therefore, if the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound is liquid at the reaction temperature and pressure, the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound can be used as the reaction solvent.

[2−6.キレート剤]
本例の製造方法では、金属化合物を用いて原料炭化水素化合物とフラーレンとを反応させた後に、フラーレン誘導体の水酸基と金属化合物の相互作用があり、精製が困難である場合においては、キレート剤を用いて金属化合物の除去を行ってもよい。キレート剤を使用する場合、金属化合物を好適に除去することが可能なキレート剤であれば、その種類は任意であるが、アミノ基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有するキレート剤が好ましい。
[2-6. Chelating agent]
In the production method of this example, after reacting the raw material hydrocarbon compound and fullerene using a metal compound, if there is an interaction between the hydroxyl group of the fullerene derivative and the metal compound and purification is difficult, a chelating agent is used. It may be used to remove the metal compound. In the case of using a chelating agent, the type is arbitrary as long as it is a chelating agent capable of suitably removing the metal compound, but a chelating agent having at least one amino group or carboxyl group is preferable.

具体的なキレート剤の例としては、ピリジン、トリフェニルホスフィン、アンモニア、エチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、ビピリジン、フェナントロリン、アセチルアセトン(acac)、ヘキサフルオロアセチルアセトン(hfac)、カテコール、ターピリジン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)とその塩類、ジエチエントリアミン五酢酸(DTPA)とその塩類、テトラアザシクロドデカン四酢酸(DOTAとその塩類)、ポルフィリン類、サイクラム、サレン類、クラウンエーテル類等が挙げられる。   Specific examples of chelating agents include pyridine, triphenylphosphine, ammonia, ethylenediamine, tetramethylethylenediamine (TMEDA), bipyridine, phenanthroline, acetylacetone (acac), hexafluoroacetylacetone (hfac), catechol, terpyridine, ethylenediaminetetraacetic acid. (EDTA) and salts thereof, diethylenamine pentaacetic acid (DTPA) and salts thereof, tetraazacyclododecanetetraacetic acid (DOTA and salts thereof), porphyrins, cyclams, salens, crown ethers and the like.

なかでも、原料調達の観点から、ピリジン、トリフェニルホスフィン、アンモニア、エチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、ビピリジン、アセチルアセトン(acac)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)とその塩類が好ましい。また、金属化合物との親和性の観点から、多座配位子が好ましく、具体的にはテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)とその塩類が特に好ましい。   Among these, pyridine, triphenylphosphine, ammonia, ethylenediamine, tetramethylethylenediamine (TMEDA), bipyridine, acetylacetone (acac), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and salts thereof are preferable from the viewpoint of raw material procurement. Moreover, from a viewpoint of affinity with a metal compound, a multidentate ligand is preferable, and specifically, tetramethylethylenediamine (TMEDA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and salts thereof are particularly preferable.

なお、金属化合物の除去に用いるキレート剤としては、何れか1種のみを単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
キレート剤の使用量は、反応終了後に金属化合物を除去することができる限り任意であるが、フラーレンに対する比率で、通常1倍モル以上、好ましくは5倍モル以上、より好ましくは10倍モル以上、また、通常200倍モル以下、好ましくは100倍モル以下、より好ましくは50倍モル以下とすることが望ましい。キレート剤の含有量が多過ぎると製造上コストが増大するうえ、フラーレン誘導体との分離が困難となる場合があり、少な過ぎるとフラーレン誘導体から金属化合物を除去できない場合がある。
なお、2種以上のキレート剤を併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。
In addition, as a chelating agent used for the removal of a metal compound, only any 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
The amount of the chelating agent used is arbitrary as long as the metal compound can be removed after completion of the reaction, but is usually 1 times mol or more, preferably 5 times mol or more, more preferably 10 times mol or more, in the ratio to the fullerene. In addition, it is usually 200 times mol or less, preferably 100 times mol or less, more preferably 50 times mol or less. When the content of the chelating agent is too large, the production cost increases, and separation from the fullerene derivative may be difficult. When the content is too small, the metal compound may not be removed from the fullerene derivative.
In addition, when using 2 or more types of chelating agents together, it is desirable for those total amount to satisfy | fill the said range.

[2−6.操作及び反応条件]
上述のフラーレン、金属化合物及び原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物、並びに、必要に応じて用いられる反応溶媒等を混合する順序や反応条件は、本発明のフラーレン誘導体が製造できる限り任意であり、これらの試薬の使用量を適宜調整することで炭化水素基Rの付加数を任意に設定することができる。また、反応系には、反応の進行を阻害しない限り上述したもの以外の成分を含有させても良い。
[2-6. Operation and reaction conditions]
The order and reaction conditions for mixing the above-mentioned fullerene, metal compound and raw material hydrocarbon compound or protected raw material hydrocarbon compound, and the reaction solvent used as necessary are arbitrary as long as the fullerene derivative of the present invention can be produced. The addition number of the hydrocarbon group R 1 can be arbitrarily set by appropriately adjusting the amount of these reagents used. Further, the reaction system may contain components other than those described above as long as the progress of the reaction is not inhibited.

例えば反応溶媒を使用する場合は、反応溶媒中にフラーレンが溶解/懸濁している状態で金属化合物を混合した後に、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を混合することができる。また、例えば反応溶媒を使用しない場合は、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物中にフラーレンが溶解/懸濁している状態で金属化合物を混合することができる。   For example, when a reaction solvent is used, the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound can be mixed after mixing the metal compound in a state where the fullerene is dissolved / suspended in the reaction solvent. For example, when a reaction solvent is not used, the metal compound can be mixed in a state where the fullerene is dissolved / suspended in the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound.

反応時の温度条件は、反応が進行する限り制限されないが、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を混合した後の反応系の温度を、通常10℃以上、好ましくは20℃以上、また通常150℃以下、好ましくは80℃以下とすることが好ましい。
反応時間も制限されないが、原料炭化水素化合物又は保護化した原料炭化水素化合物を混合した後、通常5分以上、好ましくは2時間以上、また通常5日以内、好ましくは24時間以内、さらに好ましくは12時間以内にわたって反応させることが好ましい。
The temperature conditions during the reaction are not limited as long as the reaction proceeds, but the temperature of the reaction system after mixing the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound is usually 10 ° C or higher, preferably 20 ° C or higher, Further, it is usually 150 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower.
Although the reaction time is not limited, after mixing the raw material hydrocarbon compound or the protected raw material hydrocarbon compound, it is usually 5 minutes or longer, preferably 2 hours or longer, and usually within 5 days, preferably within 24 hours, more preferably It is preferable to make it react within 12 hours.

反応終了後、通常は、生成した本発明のフラーレン誘導体を反応液から常法により単離する。また、上述のキレート剤を用いた後処理方法を行うこともある。単離操作は、各原料の種類によって異なるが、例えば、反応液をそのままヘキサン等の貧溶媒で晶析したり、反応液にイオン交換水等を加えて反応を停止させ、適当な溶媒で抽出した後、分液し溶媒を留去、晶析することにより、生成物を単離する方法が挙げられる。   After completion of the reaction, the produced fullerene derivative of the present invention is usually isolated from the reaction solution by a conventional method. Moreover, the post-processing method using the above-mentioned chelating agent may be performed. The isolation operation varies depending on the type of each raw material. For example, the reaction solution is crystallized as it is with a poor solvent such as hexane, or ion-exchanged water is added to the reaction solution to stop the reaction, followed by extraction with an appropriate solvent. Then, liquid separation is performed, the solvent is distilled off, and crystallization is performed to isolate the product.

また、上述の反応において、保護化した原料炭化水素化合物を用いた場合、反応により生成する本発明のフラーレン誘導体は、Rの水酸基に保護基が導入された状態となっている(これを以下適宜「水酸基保護フラーレン誘導体」という場合がある)。よって、この場合は、得られた水酸基保護フラーレン誘導体に対し、保護基の種類に対応した脱保護剤を作用させ、保護基を脱離させる(この反応を「脱保護反応」という場合がある。)ことで、目的とする本発明のフラーレン誘導体を製造することができる。この際、脱保護剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 In the above reaction, when a protected raw material hydrocarbon compound is used, the fullerene derivative of the present invention produced by the reaction is in a state in which a protecting group is introduced into the hydroxyl group of R 1 (hereinafter referred to as the following). Sometimes referred to as “hydroxyl-protected fullerene derivative”). Therefore, in this case, a deprotecting agent corresponding to the type of protecting group is allowed to act on the obtained hydroxyl-protected fullerene derivative to remove the protecting group (this reaction is sometimes referred to as “deprotection reaction”). ), The intended fullerene derivative of the present invention can be produced. Under the present circumstances, only 1 type may be used for a deprotecting agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

例えば、保護基がメチル基である場合、脱保護剤の例としては、三臭化ホウ素、三塩化ホウ素、トリメチルシリルヨージド等が挙げられる。中でも、反応性の観点から、三臭化ホウ素、トリメチルシリルヨージドが好ましい。なお、これらの脱保護剤の取扱が困難な場合は、in situで発生させる方法を用いても構わない。
これらの脱保護剤の使用量は前記の保護基を脱離させることができる限り任意であるが、対応する保護基(メチル基)に対する割合で、通常1倍モル以上、好ましくは1.2倍モル以上、より好ましくは1.4倍モル以上、また、通常10倍モル以下、好ましくは5倍モル以下、より好ましくは3倍モル以下とすることが望ましい。脱保護剤の使用量が多過ぎると、製造コストの点で不利となる場合があり、脱保護剤の使用量が少な過ぎると、反応が完結しない場合がある。なお、脱保護剤を2種以上併用する場合、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。
For example, when the protecting group is a methyl group, examples of the deprotecting agent include boron tribromide, boron trichloride, trimethylsilyl iodide, and the like. Among these, boron tribromide and trimethylsilyl iodide are preferable from the viewpoint of reactivity. In addition, when handling of these deprotecting agents is difficult, a method of generating in situ may be used.
The amount of these deprotecting agents to be used is arbitrary as long as the above-mentioned protecting group can be removed, but it is usually at least 1 mol, preferably 1.2 times in proportion to the corresponding protecting group (methyl group). It is desirable that the amount be not less than mol, more preferably not less than 1.4 times mol, and usually not more than 10 times mol, preferably not more than 5 times mol, more preferably not more than 3 times mol. If the amount of the deprotecting agent used is too large, it may be disadvantageous in terms of production costs, and if the amount of the deprotecting agent used is too small, the reaction may not be completed. In addition, when using 2 or more types of deprotecting agents together, it is desirable for those total amount to satisfy the said range.

上記の脱保護反応は、通常、水酸基保護フラーレン誘導体を有機溶媒に溶解又は懸濁させた状態で行う。反応に使用する有機溶媒は、脱保護反応を阻害したり、好ましからぬ反応を生じるものでない限り、任意に選択して構わない。有機溶媒の具体例としては、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、塩化メチレン等のハロゲン系炭化水素;トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;等が挙げられる。これらの有機溶媒は、何れか1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The deprotection reaction is usually performed in a state where the hydroxyl-protected fullerene derivative is dissolved or suspended in an organic solvent. The organic solvent used for the reaction may be arbitrarily selected as long as it does not inhibit the deprotection reaction or cause an undesirable reaction. Specific examples of the organic solvent include halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, orthodichlorobenzene, trichlorobenzene and methylene chloride; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and trimethylbenzene; nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile; Is mentioned. Any one of these organic solvents may be used, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

水酸基保護フラーレン誘導体に対して使用する有機溶媒の量は任意であるが、有機溶媒中における水酸基保護フラーレン誘導体の濃度が、通常1mg/mL以上、好ましくは10mg/mL以上、より好ましくは15mg/mL以上、また、通常1000mg/mL以下、好ましくは500mg/mL以下、より好ましくは100mg/mL以下となるようにすることが望ましい。   The amount of the organic solvent used for the hydroxyl-protected fullerene derivative is arbitrary, but the concentration of the hydroxyl-protected fullerene derivative in the organic solvent is usually 1 mg / mL or more, preferably 10 mg / mL or more, more preferably 15 mg / mL. In addition, it is desirable that the amount is usually 1000 mg / mL or less, preferably 500 mg / mL or less, more preferably 100 mg / mL or less.

また、何れの脱保護反応に関しても、反応が進行すれば、水酸基保護フラーレン誘導体、脱保護剤、有機溶媒等の混合順序は問わない。さらに、脱保護反応が進行すれば、反応条件も任意である。
ただし、その温度条件は、脱保護反応の種類によって大きく異なるが、通常0℃以上、好ましくは15℃以上、また、通常180℃以下、好ましくは120℃以下とすることが望ましい。
In any deprotection reaction, the order of mixing the hydroxyl-protected fullerene derivative, the deprotecting agent, the organic solvent, etc. is not limited as long as the reaction proceeds. Furthermore, if deprotection reaction advances, reaction conditions are also arbitrary.
However, although the temperature condition varies greatly depending on the type of deprotection reaction, it is usually 0 ° C or higher, preferably 15 ° C or higher, and usually 180 ° C or lower, preferably 120 ° C or lower.

また、反応時間は、通常30分以上、好ましくは2時間以上、また、通常数十時間以下、好ましくは10時間以下とすることが望ましい。
反応終了後、通常は、生成した本発明のフラーレン誘導体を反応液から常法により単離する。単離操作は、各反応の種類によって異なるが、例えば、反応液をそのままヘキサン等の貧溶媒で晶析したり、反応液にイオン交換水や亜硫酸水溶液等を加えて反応を停止させ、そのまま適当な溶媒で抽出した後、分液し溶媒を留去することにより、生成物を単離することができる。
The reaction time is usually 30 minutes or longer, preferably 2 hours or longer, and usually several tens of hours or shorter, preferably 10 hours or shorter.
After completion of the reaction, the produced fullerene derivative of the present invention is usually isolated from the reaction solution by a conventional method. The isolation operation varies depending on the type of each reaction. For example, the reaction solution is crystallized with a poor solvent such as hexane as it is, or the reaction solution is stopped by adding ion-exchanged water or an aqueous solution of sulfurous acid to the reaction solution. After extraction with a suitable solvent, the product can be isolated by liquid separation and evaporation of the solvent.

得られた本発明のフラーレン誘導体は、必要に応じて適宜、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、アルミナカラムクロマトグラフィー、再結晶等の手法で精製してもよい。
なお、本発明のフラーレン誘導体は、通常、プロトン核磁気共鳴スペクトル法(以下適宜「H−NMR」という場合がある。)、カーボン核磁気共鳴スペクトル法(以下適宜「13C−NMR」という場合がある。)、赤外線吸収スペクトル法(以下適宜、「IR」という場合がある。)、質量分析法(以下適宜「MS」という場合がある。)、元素分析等の一般的な有機分析により、その構造を確認することができる。この他、フラーレン誘導体の結晶性がよい場合は、X線結晶回折法によって構造を確認できる場合もある。
The obtained fullerene derivative of the present invention may be purified by a technique such as high performance liquid chromatography (HPLC), silica gel column chromatography, alumina column chromatography, recrystallization or the like as necessary.
In addition, the fullerene derivative of the present invention is usually a proton nuclear magnetic resonance spectrum method (hereinafter sometimes referred to as “ 1 H-NMR” as appropriate) or a carbon nuclear magnetic resonance spectrum method (hereinafter referred to as “ 13 C-NMR” as appropriate). ), Infrared absorption spectroscopy (hereinafter sometimes referred to as “IR” as appropriate), mass spectrometry (hereinafter also referred to as “MS” as appropriate), and general organic analysis such as elemental analysis, Its structure can be confirmed. In addition, when the crystallinity of the fullerene derivative is good, the structure may be confirmed by an X-ray crystal diffraction method.

[3.本発明のフラーレン誘導体の実施形態及び用途]
本発明のフラーレン誘導体は、公知の任意の実施形態で、任意の用途に用いることができる。なかでも、本発明のフラーレン誘導体は、溶媒に溶解してフラーレン誘導体溶液(以下、適宜「本発明の溶液」と言う。)として用いたり、本発明のフラーレン誘導体を含むフラーレン誘導体膜(以下、適宜「本発明の膜」と言う。)として用いたりすることが好ましい。
[3. Embodiment and Use of Fullerene Derivative of the Present Invention]
The fullerene derivative of the present invention can be used for any application in any known embodiment. Among them, the fullerene derivative of the present invention is dissolved in a solvent and used as a fullerene derivative solution (hereinafter referred to as “the solution of the present invention” as appropriate), or a fullerene derivative film containing the fullerene derivative of the present invention (hereinafter referred to as appropriate). It is preferably used as “a film of the present invention”).

以下、本発明のフラーレン誘導体を、フラーレン誘導体溶液及びフラーレン誘導体膜として用いることを例に、本発明のフラーレン誘導体の実施形態及び用途を具体的に説明するが、本発明のフラーレン誘導体の実施形態及び用途は以下の内容に限定されるものではない。   Hereinafter, the embodiment and use of the fullerene derivative of the present invention will be specifically described by using the fullerene derivative of the present invention as a fullerene derivative solution and a fullerene derivative film as an example. Applications are not limited to the following contents.

[3−1.フラーレン誘導体溶液]
本発明のフラーレン誘導体は、適切な溶媒に溶解させてフラーレン誘導体溶液とすることにより、様々な用途に用いることができる。
本発明の溶液における溶媒の種類は任意であるが、溶媒として有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒として任意の有機溶媒を用いることができるが、中でも、本発明のフラーレン誘導体は水酸基を有し、エステル溶媒等の極性有機溶媒に対して高い溶解性を示すので、極性を有する有機溶媒(極性有機溶媒)を使用することが好ましい。なお、溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。
[3-1. Fullerene derivative solution]
The fullerene derivative of the present invention can be used in various applications by dissolving in a suitable solvent to obtain a fullerene derivative solution.
The type of the solvent in the solution of the present invention is arbitrary, but an organic solvent is preferably used as the solvent. Any organic solvent can be used as the organic solvent. Among them, the fullerene derivative of the present invention has a hydroxyl group and exhibits high solubility in a polar organic solvent such as an ester solvent. It is preferred to use a polar organic solvent). In addition, a solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types by arbitrary ratios and combinations.

極性有機溶媒の種類は制限されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール(アルコール溶媒);アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル(エステル溶媒);テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等のエーテルアルコール;PGMEA等の上記エーテルアルコール類と酢酸等の酸とのエステル化合物であるエーテルエステル(エステル溶媒);N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。   The type of polar organic solvent is not limited, but, for example, alcohol (alcohol solvent) such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone; methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid Esters (ester solvents) such as propyl, butyl acetate, methyl propionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, and γ-butyrolactone; tetrahydrofuran, dioxane, anisole, ethylene glycol dimethyl ether, Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl Ether, propylene glycol monomethyl ether, ether alcohol such as 3-methoxy-3-methyl-1-butanol; ether ester (ester solvent) which is an ester compound of the above ether alcohols such as PGMEA and acid such as acetic acid; N, Examples include amides such as N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; dimethyl sulfoxide and the like.

中でも、工業的な用途で用いられることが多い観点から、本発明の溶液における溶媒として、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、エステル溶媒を用いることが好ましく、特に、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(PGMEA)、乳酸エチル等のエステル溶媒を用いることが好ましい。
また、本発明の溶液における溶媒として、アルカリ溶媒も好ましく用いられる。アルカリ溶媒の種類は、本発明のフラーレン誘導体が溶解するものであれば制限されないが、例えば、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、メチルジエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ−(5,4,0)−7−ウンデセン、ジメチルエタノールアミン等のアルカリ有機溶媒;水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸リチウム水溶液、炭酸カルシウム水溶液、アンモニア水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ水溶液等が挙げられる。なお、アルカリ水溶液の場合、その溶質の濃度は任意である。
Among these, from the viewpoint of being often used for industrial applications, it is preferable to use ketones such as methyl amyl ketone and cyclohexanone and ester solvents as the solvent in the solution of the present invention, and in particular, propylene glycol-1-monomethyl ether- It is preferable to use an ester solvent such as 2-acetate (PGMEA) or ethyl lactate.
An alkaline solvent is also preferably used as the solvent in the solution of the present invention. The type of the alkali solvent is not limited as long as the fullerene derivative of the present invention is soluble. For example, pyridine, piperidine, triethylamine, tri-n-propylamine, methyldiethylamine, 1,8-diazabicyclo- (5,4 , 0) -7-undecene, dimethylethanolamine, and other alkaline organic solvents; sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, calcium hydroxide aqueous solution, sodium carbonate aqueous solution, lithium carbonate aqueous solution, calcium carbonate aqueous solution, ammonia aqueous solution, tetramethylammonium Examples include alkaline aqueous solutions such as hydroxide aqueous solutions. In the case of an alkaline aqueous solution, the concentration of the solute is arbitrary.

さらに、本発明の溶液における本発明のフラーレン誘導体の濃度は任意である。また、本発明の溶液中、本発明のフラーレン誘導体は溶媒に完全溶解していることが好ましいが、一部溶解できずに懸濁していてもよく、又は沈殿していても構わない。
本発明のフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、本発明の溶液は、本発明のフラーレン誘導体及び溶媒に加えて、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分は1種のみを含有していてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で含有していてもよい。
Furthermore, the concentration of the fullerene derivative of the present invention in the solution of the present invention is arbitrary. Further, in the solution of the present invention, the fullerene derivative of the present invention is preferably completely dissolved in a solvent, but may not be partially dissolved but may be suspended or precipitated.
As long as the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention are not significantly impaired, the solution of the present invention may contain other components in addition to the fullerene derivative and the solvent of the present invention. Other components may contain only 1 type and may contain 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.

本発明のフラーレン誘導体を溶媒に溶解させることができれば、本発明の溶液の調製方法に制限はないが、通常、所定の装置で攪拌しながら溶解させる手法、超音波を照射する手法等により調製することができる。また、本発明のフラーレン誘導体及び溶媒、並びに必要に応じて用いられるその他の成分の混合順序も、特に制限はない。
本発明の溶液は、安定性、操作性等の観点から通常25℃で調製されるが、溶媒の沸点以下であれば、加熱しながら溶解させ、保管することができる。また、本発明のフラーレン誘導体が析出する可能性があるが、25℃以下の低温下で調製、保管することもできる。
As long as the fullerene derivative of the present invention can be dissolved in a solvent, the method for preparing the solution of the present invention is not limited. However, it is usually prepared by a method of dissolving with stirring in a predetermined apparatus, a method of irradiating ultrasonic waves, be able to. Further, the mixing order of the fullerene derivative of the present invention, the solvent, and other components used as necessary is not particularly limited.
The solution of the present invention is usually prepared at 25 ° C. from the viewpoints of stability, operability and the like, but can be dissolved and stored while heating as long as it is not higher than the boiling point of the solvent. Moreover, although the fullerene derivative of this invention may precipitate, it can also prepare and store under low temperature of 25 degrees C or less.

[3−2.フラーレン誘導体膜]
本発明のフラーレン誘導体は、エステル溶媒に高溶解性を示すため、通常は、本発明の溶液を塗布し、溶媒を除去(例えば加熱乾燥等)することでフラーレン誘導体膜を製造することができる。この際用いる溶液には、フラーレン誘導体、溶媒のほか、本発明のフラーレン誘導体が有する優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、他の任意の化合物が含有されていてもよい。なお、その他の成分は1種類のみを含有していてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で含有していてもよい。
[3-2. Fullerene derivative film]
Since the fullerene derivative of the present invention exhibits high solubility in an ester solvent, it is usually possible to produce a fullerene derivative film by applying the solution of the present invention and removing the solvent (for example, heating and drying). The solution used in this case may contain any other compound in addition to the fullerene derivative and the solvent, as long as the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention are not significantly impaired. In addition, the other component may contain only 1 type and may contain 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.

また、本発明のフラーレン誘導体膜は、同一組成であってもよく、異なる組成を有する構成膜が2層以上積層された多層膜であってもよい。
塗布方法としては、例えばスプレー法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法など任意の方法を選択することができる。複数の方法を組み合わせて行ってもよい。また、塗布する基板にも制限はなく、例えば、有機被膜、シリコン基板、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などのシリコン被膜、金属配線などの無機被膜が挙げられる。この際、1種の基板を単独で用いてもよく、2種以上の基盤を任意に組み合わせて用いてもよい。
Further, the fullerene derivative film of the present invention may have the same composition, or may be a multilayer film in which two or more constituent films having different compositions are laminated.
As a coating method, for example, an arbitrary method such as a spray method, a spin coating method, a dip coating method, or a roll coating method can be selected. A plurality of methods may be combined. The substrate to be coated is not limited, and examples thereof include organic coatings, silicon substrates, polysilicon films, silicon oxide films, silicon nitride films such as silicon nitride films, and inorganic coatings such as metal wiring. At this time, one type of substrate may be used alone, or two or more types of substrates may be used in any combination.

溶液の塗布後、溶媒を除去するための方法は任意であるが、通常は塗布膜の加熱乾燥処理を行って溶媒を除去する。加熱乾燥処理は、通常80℃以上300℃以下で、通常10秒以上300秒以下の範囲で加熱を行うことが好ましい。本発明のフラーレン誘導体は、通常の有機化合物に比べて熱安定性に優れるため、熱分解することなく安定な膜を形成することができる。また、加熱は、大気下、又はアルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。なお、不活性ガスは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。   The method for removing the solvent after application of the solution is arbitrary, but usually the coating film is subjected to heat drying treatment to remove the solvent. The heat drying treatment is preferably performed at a temperature of usually 80 ° C. or higher and 300 ° C. or lower and usually 10 seconds or longer and 300 seconds or shorter. Since the fullerene derivative of the present invention is excellent in thermal stability as compared with a normal organic compound, a stable film can be formed without thermal decomposition. Moreover, it is preferable to perform a heating in air | atmosphere or inert gas atmosphere, such as argon and nitrogen. In addition, an inert gas may be used individually by 1 type and may be used 2 or more types by arbitrary ratios and combinations.

本発明の膜における膜厚は、用途によって大きく異なり一律に限定することはできないが、通常10nm以上であり、好ましくは30nm以上であり、また通常1000nm以下、好ましくは500nm以下であり、より好ましくは300nm以下である。
均一な膜を形成することで、例えば分光エリプソメーター等を用いて本発明の膜の屈折率(n値)及び消衰係数(k値)(以下、これらをまとめて、適宜「光学定数」と言う。)を測定することができる。また、これらの測定値を用い、本発明の膜の誘電率、反射率等を計算することができる。これらの光学定数は、そのフラーレン誘導体膜の用途によって、また同じ用途でもプロセスの種類、フラーレン誘導体膜に含有される他の成分の種類及び量等によって求められる数値が大きく異なる。従って、本発明の膜が有する優れた物性を効果的に活用できる用途に、本発明の膜を用いることが好ましい。なかでも、本発明の膜は、その成分であるフラーレン誘導体が、フラーレン骨格のπ電子共役を保持しているうえ、芳香族性を有する炭化水素基が導入されているため、高エッチング耐性が期待できることから、フォトレジスト用途に特に好適に用いられる。
The film thickness of the film of the present invention varies greatly depending on the application and cannot be uniformly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less.
By forming a uniform film, for example, using a spectroscopic ellipsometer, the refractive index (n value) and extinction coefficient (k value) of the film of the present invention (hereinafter, these are collectively referred to as “optical constant” as appropriate. Can be measured). Moreover, the dielectric constant, reflectance, etc. of the film of the present invention can be calculated using these measured values. These optical constants vary greatly depending on the use of the fullerene derivative film, and also in the same use, depending on the type of process and the type and amount of other components contained in the fullerene derivative film. Therefore, it is preferable to use the film of the present invention for applications in which the excellent physical properties of the film of the present invention can be effectively utilized. In particular, the film of the present invention is expected to have high etching resistance because the fullerene derivative, which is a component thereof, retains the π-electron conjugation of the fullerene skeleton and introduces an aromatic hydrocarbon group. Since it can be used, it is particularly suitably used for photoresist applications.

[3−3.用途]
本発明のフラーレン誘導体、本発明の溶液、及び本発明の膜は、前述した用途に用いることができる。以下に、いくつかの用途の例に関してより具体的に説明するが、本発明のフラーレン誘導体の機能が発揮できる用途に関しては、以下の記載に限定されるものではない。
[3-3. Application]
The fullerene derivative of the present invention, the solution of the present invention, and the film of the present invention can be used for the aforementioned applications. Hereinafter, some examples of applications will be described in more detail. However, the applications in which the functions of the fullerene derivative of the present invention can be exhibited are not limited to the following descriptions.

[3−3−1.フォトレジスト用途]
従来、フォトレジストは、被膜形成成分として(メタ)アクリル系、ポリヒドロキシスチレン系またはノボラック系の樹脂等の樹脂成分と、露光により酸を発生する酸発生剤、感光剤等とを組み合わせた組成物が広く用いられている。本発明のフラーレン誘導体は、通常、フォトレジストに使用される溶媒への溶解度が高いことにより、特殊な溶媒を用いることなく、より高濃度でフォトレジストに複合化が可能である。また、フラーレン誘導体単独でもレジスト膜を形成することが可能である。なお、フォトレジストの露光源としては、従来開発されているKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーに加えて、EUV(極端紫外光)やEB(電子ビーム)なども適応が可能である。
[3-3-1. Photoresist application]
Conventionally, a photoresist is a composition in which a resin component such as a (meth) acrylic, polyhydroxystyrene, or novolak resin is combined as a film forming component with an acid generator or a photosensitizer that generates an acid upon exposure. Is widely used. Since the fullerene derivative of the present invention is usually highly soluble in a solvent used for a photoresist, it can be combined with the photoresist at a higher concentration without using a special solvent. Further, it is possible to form a resist film with a fullerene derivative alone. In addition to the conventionally developed KrF excimer laser and ArF excimer laser, EUV (extreme ultraviolet light), EB (electron beam), and the like can be applied as the exposure source for the photoresist.

このように本発明のフラーレン誘導体をフォトレジストの分野に用いた場合、フラーレン骨格を有する事により、超芳香族分子としての高耐熱性、高エッチング耐性を有し、エッジラフネスの低減が可能であり、高解像度のフォトレジストの再現ができる。また、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液を用いて形成したレジスト膜は、吸収スペクトルから明らかな様に反射防止膜としての機能も有することより、多層膜の一層として、特に反射防止膜や塗布型のマスク材(ハードマスク)としても優れた機能を発揮することが期待される。   As described above, when the fullerene derivative of the present invention is used in the field of photoresist, having a fullerene skeleton has high heat resistance and high etching resistance as a superaromatic molecule, and can reduce edge roughness. High-resolution photoresist can be reproduced. Further, the resist film formed using the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention also has a function as an antireflection film as apparent from the absorption spectrum. It is expected to exhibit an excellent function as a coating type mask material (hard mask).

[3−3−2.半導体製造用途]
半導体製造等の分野では、例えば500μm以下の微細パターンを生産効率良く形成する方法としてナノインプリント法が検討されている。ナノインプリント法とは、微細パターンを有するモールドのパターンを転写層に転写する微細パターンの形成方法である。
このようなナノインプリント法としては、例えば、熱可塑性重合体からなる転写層を加熱して軟化させる工程と、転写層とモールドとを圧着してモールドのパターンを転写層に形成する工程と、モールドを転写層から離脱させる工程とを順次行なう方法;硬化性単量体からなる転写層をモールドに接触させる工程と、硬化性単量体を硬化させる工程と、硬化性単量体の硬化物からモールドを離脱させる工程とを順次行なう方法;などが知られている。本発明のフラーレン誘導体は、通常、上記の熱可塑性重合体、硬化性物質等に使用される溶媒への溶解度が高いことにより、特殊な溶媒を用いることなく、上記熱可塑性重合体に高濃度で充填することが可能である。
[3-3-2. Semiconductor manufacturing applications]
In the field of semiconductor manufacturing and the like, a nanoimprint method has been studied as a method for forming a fine pattern of 500 μm or less with high production efficiency. The nanoimprint method is a method for forming a fine pattern in which a pattern of a mold having a fine pattern is transferred to a transfer layer.
Examples of such a nanoimprint method include a step of heating and softening a transfer layer made of a thermoplastic polymer, a step of pressing the transfer layer and a mold to form a pattern of the mold on the transfer layer, and a mold. A step of sequentially removing the transfer layer; a step of contacting the transfer layer made of a curable monomer with the mold; a step of curing the curable monomer; and a mold from a cured product of the curable monomer. And a method of sequentially performing the step of releasing the The fullerene derivative of the present invention is usually highly soluble in the thermoplastic polymer without using a special solvent because of its high solubility in the solvent used in the thermoplastic polymer and curable material. It is possible to fill.

このように本発明のフラーレン誘導体をナノインプリント法に用いた場合、溶媒に対する本発明のフラーレン誘導体の溶解性が高いことから、本発明のフラーレン誘導体の熱可塑性重合体中での凝集が抑制され、分子状分散となる。このため、高解像度を実現することが可能である。さらに、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液をナノインプリント法に用いることにより、転写層の機械的強度、耐熱性及びエッチング耐性を向上させることが可能であることから、従来のナノインプリント材料の特性を大幅に改善することが可能となる。   As described above, when the fullerene derivative of the present invention is used in the nanoimprint method, since the fullerene derivative of the present invention is highly soluble in a solvent, aggregation of the fullerene derivative of the present invention in the thermoplastic polymer is suppressed. Dispersion. For this reason, it is possible to realize high resolution. Furthermore, by using the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention for the nanoimprint method, it is possible to improve the mechanical strength, heat resistance and etching resistance of the transfer layer. Significant improvement is possible.

[3−3−3.低誘電率絶縁材料用途]
近年、コンピュータの中央処理装置(CPU)用回路基盤には、樹脂薄膜を層間絶縁膜とする高密度かつ微細な多層配線に適した樹脂薄膜配線が適用されるようになってきた。将来のより高速な処理能力を有するコンピュータを実現するには、高密度かつ繊細な多層配線を活かし、かつ信号の高速伝播に適した低誘電率絶縁材料の開発が求められている。本発明のフラーレン誘導体は、通常、上記用途に使用される溶媒への溶解度が高いことより、特殊な溶媒を用いることなく、より高濃度で他の材料と複合化することが可能である。また、フラーレン誘導体単独で成膜することも可能である。この際、本発明のフラーレン誘導体は、フラーレン構造が本質的に有する高抵抗、低誘電率の性質を保持しており、複合化して用いる際にはフィラーとしての機械的強度の向上効果を有することができ、これにより、従来無かった優れた性能の低誘電率の層間絶縁膜の実現が可能となる。
[3-3-3. Low dielectric constant insulation materials]
In recent years, resin thin film wiring suitable for high-density and fine multilayer wiring using a resin thin film as an interlayer insulating film has been applied to a circuit board for a central processing unit (CPU) of a computer. In order to realize a computer having a higher processing speed in the future, development of a low dielectric constant insulating material that utilizes high-density and delicate multilayer wiring and is suitable for high-speed signal propagation is required. The fullerene derivative of the present invention can be complexed with other materials at a higher concentration without using a special solvent because the fullerene derivative of the present invention usually has a high solubility in the solvent used in the above-mentioned applications. It is also possible to form a film with a fullerene derivative alone. At this time, the fullerene derivative of the present invention retains the properties of high resistance and low dielectric constant inherently possessed by the fullerene structure, and has an effect of improving mechanical strength as a filler when used in combination. As a result, it is possible to realize an interlayer insulating film having a low dielectric constant and excellent performance that has never been obtained.

[3−3−4.太陽電池用途]
有機太陽電池は、シリコン系の無機太陽電池と比較して、優位な点が多数あるものの、エネルギー変換効率が低く、実用レベルに十分には達していないことが多い。この点を克服するためのものとして、最近、電子供与体である導電性高分子と、電子受容体であるフラーレン並びにフラーレン誘導体とを混合した活性層を有するバルクヘテロ接合型有機太陽電池が提案されている。このバルクヘテロ接合型有機太陽電池では、導電性高分子とフラーレン誘導体それぞれとが分子レベルで混じり合い、その結果非常に大きな界面を作り出すことに成功し、変換効率の大幅な向上が実現されている。
[3-3-4. Solar cell application]
Organic solar cells have many advantages over silicon-based inorganic solar cells, but have low energy conversion efficiency and often do not sufficiently reach a practical level. In order to overcome this problem, a bulk heterojunction organic solar cell having an active layer in which a conductive polymer as an electron donor and a fullerene and a fullerene derivative as an electron acceptor are recently proposed has been proposed. Yes. In this bulk heterojunction type organic solar cell, the conductive polymer and the fullerene derivative are mixed at the molecular level, and as a result, a very large interface is successfully created, and the conversion efficiency is greatly improved.

本発明のフラーレン誘導体は、上記用途で使用される溶媒への溶解度が高いため、p型半導体と効率的なバルクへテロ接合構造を構成することが容易である。また、本発明のフラーレン誘導体は、本質的にn型半導体としてのフラーレンの性質を有している。従って、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液を用いることで、極めて高性能な有機太陽電池の実現が可能となる。さらにこの高溶解性を利用し、導電性高分子等の電子供与体層との層分離制御や誘導体分子の整列配向性・細密充填性などのモルフォロジー制御を可能にし、これにより特性の向上が実現できる上、デバイス設計において高い柔軟性を与える。また、製造上も通常の印刷法やインクジェットによる印刷、更にはスプレー法等により、低コストで容易に大面積化を実現する事が可能である。   Since the fullerene derivative of the present invention has high solubility in the solvent used in the above applications, it is easy to form an efficient bulk heterojunction structure with a p-type semiconductor. In addition, the fullerene derivative of the present invention essentially has the properties of fullerene as an n-type semiconductor. Therefore, by using the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention, an extremely high performance organic solar cell can be realized. Furthermore, by utilizing this high solubility, it is possible to control layer separation from electron donor layers such as conductive polymers, and to control morphology such as alignment orientation and fine packing of derivative molecules, thereby improving characteristics. In addition, it provides great flexibility in device design. Also, in terms of production, it is possible to easily realize a large area at low cost by ordinary printing methods, ink jet printing, and spraying.

[3−3−5.半導体用途]
光センサー、整流素子等への応用が期待できる電界効果トランジスタの有機材料として、フラーレン及びフラーレン誘導体を使用することが研究されている。一般的に、フラーレン及びフラーレン誘導体を半導体に用いて電界効果トランジスタを作製した場合、当該電界効果トランジスタはn型のトランジスタとして機能することが知られている。
本発明のフラーレン誘導体は、上記用途で使用される溶媒への溶解度が高いことにより、塗布による成膜が容易であり、また、n型半導体としてのフラーレンの本質的な性質は保持している。これにより、本発明のフラーレン誘導体は、低コスト、高性能な有機半導体として利用されることが期待できる。
[3-3-5. Semiconductor application]
Research has been made on the use of fullerenes and fullerene derivatives as organic materials for field-effect transistors that can be expected to be applied to optical sensors, rectifiers, and the like. Generally, when a field effect transistor is manufactured using fullerene and a fullerene derivative as a semiconductor, it is known that the field effect transistor functions as an n-type transistor.
Since the fullerene derivative of the present invention has high solubility in the solvent used in the above-mentioned applications, film formation by coating is easy, and the essential properties of fullerene as an n-type semiconductor are retained. Thereby, the fullerene derivative of the present invention can be expected to be used as a low-cost, high-performance organic semiconductor.

[3−3−6.原料中間体としての用途]
本発明のフラーレン誘導体を出発原料として、上記式(I)におけるR中の水酸基に特定の有機基を導入する工程を経て、新たな機能を有するフラーレン誘導体を製造することができる。以下、その有機基の導入方法に関して代表例を記すが、以下の例に限定されるものではない。
[3-3-6. Use as raw material intermediate]
Using the fullerene derivative of the present invention as a starting material, a fullerene derivative having a new function can be produced through a step of introducing a specific organic group into the hydroxyl group in R 1 in the above formula (I). Hereinafter, representative examples of the method for introducing the organic group will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

具体的な有機基の導入方法は、導入する有機基の種類に応じて様々である。その例を挙げると、以下のようなものが挙げられる。
(1)本発明のフラーレン誘導体をエステル化剤と反応させて、エステル化する。
(2)本発明のフラーレン誘導体をカーボネート化剤と反応させて、カーボネート化する。
(3)本発明のフラーレン誘導体をエーテル化剤と反応させて、エーテル化する。
(4)本発明のフラーレン誘導体をウレタン化剤と反応させて、ウレタン化する
さらに、上記(1)〜(4)の方法のほかにも、本発明のフラーレン誘導体に有機基を導入する条件は、例えば特開2006−56878号公報等に記載の方法を参照することができる。
Specific methods for introducing an organic group vary depending on the type of the organic group to be introduced. For example, the following may be mentioned.
(1) The fullerene derivative of the present invention is esterified by reacting with an esterifying agent.
(2) The fullerene derivative of the present invention is reacted with a carbonating agent to be carbonated.
(3) The fullerene derivative of the present invention is reacted with an etherifying agent to be etherified.
(4) The fullerene derivative of the present invention is reacted with a urethanizing agent to urethanize. In addition to the above methods (1) to (4), the conditions for introducing an organic group into the fullerene derivative of the present invention are as follows. For example, a method described in JP 2006-56878 A can be referred to.

以下、実施例を示して本発明を更に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。なお、本明細書の記載において、TCEは1,1,2,2−テトラクロロエタンを表わし、DMSOはジメチルスルホキシドを表わす。さらに、Meはメチル基を表わし、Phはフェニル基をそれぞれ表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. . In the description of the present specification, TCE represents 1,1,2,2-tetrachloroethane, and DMSO represents dimethyl sulfoxide. Further, Me represents a methyl group, and Ph represents a phenyl group.

[実施例1:C60(COH)aの製造]
(フラーレン:C60; R:COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(2.0g、2.78mmol)とフェノール(13.05g、138.7mmol)とを加え、脱気したTCE(50mL)及び三塩化鉄(無水)(22.5g、138.7mmol)を加え、25℃で1日間攪拌した。そこに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(200mL)を加え反応を停止した後、酢酸エチル(200ml)、エチレンジアミン四酢酸(8.12g、27.8mmol)を加え、30分撹拌した。その後、セライトろ過を行い、分液漏斗にて抽出を行った。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で1回、飽和食塩水で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、シリカゲルショートパスを行なった。
[Example 1: Production of C 60 (C 6 H 4 OH) a H b ]
(Production of fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H)
Fullerene C 60 (2.0 g, 2.78 mmol) and phenol (13.05 g, 138.7 mmol) were added and degassed TCE (50 mL) and iron trichloride (anhydrous) (22.5 g, 138.7 mmol) And stirred at 25 ° C. for 1 day. A saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution (200 mL) was added thereto to stop the reaction, and then ethyl acetate (200 ml) and ethylenediaminetetraacetic acid (8.12 g, 27.8 mmol) were added, followed by stirring for 30 minutes. Then, it filtered by celite and extracted with the separatory funnel. The organic layer was washed once with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and three times with a saturated saline solution, dried over magnesium sulfate, and then subjected to a silica gel short pass.

溶液を濃縮し、酢酸エチル(10ml)とトルエン(200ml)で晶析を行ない、さらにもう一度、酢酸エチル(10ml)とトルエン(200ml)で晶析を行った後、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、茶色固体の生成物として1.45g得た。
得られた生成物に関してH−NMR、HPLC、LC−MSを測定した。なお、H−NMRはDMSO−d6を溶媒とし、400MHzにて測定した。また、HPLC、LC−MSは、500ppmのメタノール溶液を調製し、以下の測定条件で測定した。
The solution was concentrated, crystallized with ethyl acetate (10 ml) and toluene (200 ml), crystallized again with ethyl acetate (10 ml) and toluene (200 ml), and then vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 1.45 g was obtained as a brown solid product.
1 H-NMR, HPLC, and LC-MS were measured on the obtained product. 1 H-NMR was measured at 400 MHz using DMSO-d6 as a solvent. Moreover, HPLC and LC-MS prepared the methanol solution of 500 ppm, and measured it on the following measuring conditions.

[HPLC、LC−MS条件]
カラム種類:オクタデシルシリル(ODS)カラム
カラムサイズ:150mm×4.6mmφ
温度:40℃
溶離液:メタノール
流速:1.0ml/min
注入量:1μl
検出器:UV290nm
[LC−MS条件]
イオン化法:ESI(neg)
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.61minに、96.9(Area%)で観測された。
[HPLC, LC-MS conditions]
Column type: Octadecylsilyl (ODS) column Column size: 150 mm x 4.6 mmφ
Temperature: 40 ° C
Eluent: Methanol flow rate: 1.0 ml / min
Injection volume: 1 μl
Detector: UV290nm
[LC-MS conditions]
Ionization method: ESI (neg)
As a result of HPLC measurement, it was observed at 96.9 (Area%) at a retention time of 1.61 min.

LC−MSの測定結果は、以下の通りであった。   The measurement result of LC-MS was as follows.

Figure 2015071640
Figure 2015071640

[平均付加数(a,b)の算出]
LCMSの測定結果より、各ピークの付加数と面積%より平均付加数の算出を行った。一つのピークにn個の分子量が観測される場合には、それぞれが等しく存在していると仮定し、面積%を1/nすることで見積もった。
よってフラーレン骨格にヒドロキシフェニル基(a)が9.2個、H(b)が2.9個付加していると見積もられ、確かにa>bであることが確認された。
[Calculation of average added number (a, b)]
From the results of LCMS measurement, the average addition number was calculated from the addition number and area% of each peak. When n molecular weights were observed in one peak, it was assumed that each existed equally, and the area% was estimated by 1 / n.
Therefore, it was estimated that 9.2 hydroxyphenyl groups (a) and 2.9 H (b) were added to the fullerene skeleton, and it was confirmed that a> b.

また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.9〜8.5ppm(br,OH)、8.0〜5.5ppm(br,Ph)が1:4の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、ヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
Since 9.9 to 8.5 ppm (br, OH) and 8.0 to 5.5 ppm (br, Ph) were observed at an integration ratio of 1: 4, a structure in which a hydroxyphenyl group was added to the fullerene skeleton It was confirmed that. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物がC60(COH)H(フラーレン:C60; R:COH; H:H; a=9.2; b=2.9)であることが確認された。
更に、得られた生成物を、25℃、常圧下において、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(PGMEA)に10重量%溶解させ、溶解性を目視で判断した。その結果を下記表1に示す。
また、PGMEAの溶解性試験と同様の方法で、アルカリ現像液(2.3重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液)に対する溶解性試験を行った。その結果を下記表1に示す。
From the above results, the product obtained was C 60 (C 6 H 4 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H; a = 9.2; b = 2.9).
Further, the obtained product was dissolved in propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate (PGMEA) at 25 ° C. and normal pressure, and the solubility was judged visually. The results are shown in Table 1 below.
Moreover, the solubility test with respect to alkali developing solution (2.3 weight% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution) was done by the method similar to the solubility test of PGMEA. The results are shown in Table 1 below.

[実施例2:C60(CH−COH)の製造]
(フラーレン:C60; R:CH−COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(1.0g、1.39mmol)とオルトクレゾール(3.0g、27.8mmol)とを加え、脱気したTCE(25mL)及び三塩化鉄(無水)(4.51g、27.8mmol)を加え、25℃で24時間攪拌した。そこにメタノール(40mL)を加え反応を停止した後、その溶液を水(150ml)に滴下し、吸引ろ過を行った。得られた粗生成物を酢酸エチル(100ml)に溶解させ、飽和食塩水で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶液を濃縮し、酢酸エチル(30ml)とトルエン(200ml)を加え、溶液量を100mlまで減圧留去し、吸引ろ過後、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、茶色固体の生成物(2−1)として1.69g得た。
さらに、吸引ろ過後のろ液を減圧留去し、酢酸エチル(20ml)とヘキサン(200ml)で晶析を行い、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、茶色固体の生成物(2−2)として0.72g得た。
Example 2: C 60 (CH 3 -C 6 H 3 OH) preparation of a H b]
(Fullerene: C 60; R 1: CH 3 -C 6 H 3 OH; H: Production of H)
Fullerene C 60 (1.0 g, 1.39 mmol) and orthocresol (3.0 g, 27.8 mmol) were added and degassed TCE (25 mL) and iron trichloride (anhydrous) (4.51 g, 27.8 mmol). ) And stirred at 25 ° C. for 24 hours. Methanol (40 mL) was added thereto to stop the reaction, and the solution was added dropwise to water (150 ml), followed by suction filtration. The obtained crude product was dissolved in ethyl acetate (100 ml), washed 3 times with saturated brine, and dried over magnesium sulfate. The solution was concentrated, ethyl acetate (30 ml) and toluene (200 ml) were added, and the amount of the solution was distilled off under reduced pressure to 100 ml. After suction filtration, vacuum drying at 50 ° C. for 3 hours resulted in a brown solid product (2 As a result, 1.69 g was obtained.
Further, the filtrate after suction filtration was distilled off under reduced pressure, crystallized with ethyl acetate (20 ml) and hexane (200 ml), and vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, a brown solid product (2-2 ) Was obtained as 0.72 g.

実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC、LC−MS、H−NMR(400MHz)にて測定した。
HPLC、LC−MSに関しては溶離液をトルエン/メタノール=20/80に変更した以外は実施例1と同様にして測定を行った。
[生成物(2−1)]
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.59minに、85.4(Area%)、2.10minに、13.2(Area%)、3.96minに、0.34(Area%)、4.82minに、0.32(Area%)で観測された。
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC, LC-MS, 1 H-NMR (400 MHz).
For HPLC and LC-MS, the measurement was performed in the same manner as in Example 1 except that the eluent was changed to toluene / methanol = 20/80.
[Product (2-1)]
As a result of HPLC measurement, the retention time was 1.59 min, 85.4 (Area%), 2.10 min, 13.2 (Area%), 3.96 min, 0.34 (Area%), 4.82 min. , 0.32 (Area%).

生成物(2−2)のLC−MSの結果より、同じリテンションタイムのピークは同一化合物であるとみなし、実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にメチルヒドロキシフェニル基(a)が8.1個、H(b)が2.0個付加し、かつa>bであることが確認された。
また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
From the LC-MS result of the product (2-2), the same retention time peaks are considered to be the same compound, and when the average addition number (a, b) is estimated in the same manner as in Example 1, the fullerene skeleton is It was confirmed that 8.1 methyl methyl phenyl groups (a) and 2.0 H (b) were added, and a> b.
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.

H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.6〜8.5ppm(br,OH)、7.6〜5.6ppm(br,Ph)、2.4〜1.1ppm(br,Me)が1:3:3の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、メチルヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
9.6-8.5 ppm (br, OH), 7.6-5.6 ppm (br, Ph), 2.4-1.1 ppm (br, Me) were observed at an integration ratio of 1: 3: 3. From this, it was confirmed that the structure was obtained by adding a methylhydroxyphenyl group to the fullerene skeleton. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物(2−1)は、C60(CH−COH)(フラーレン:C60; R:CH−COH; H:H; a=8.1;
b=2.0)であることが確認された。
From the above results, the product (2-1) obtained was C 60 (CH 3 -C 6 H 3 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : CH 3 -C 6 H 3 OH; H: H; a = 8.1;
b = 2.0).

[生成物2−2]
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.59minに、59.2(Area%)、2.10minに、33.8(Area%)、3.96minに、1.88(Area%)、4.82minに、2.40(Area%)、4.99minに、0.87(Area%)で観測された。
LC−MSの測定結果は、以下の通りであった。
[Product 2-2]
As a result of HPLC measurement, the retention time was 1.59 min, 59.2 (Area%), 2.10 min, 33.8 (Area%), 3.96 min, 1.88 (Area%), 4.82 min. It was observed at 0.87 (Area%) at 2.40 (Area%) and 4.99 min.
The measurement result of LC-MS was as follows.

Figure 2015071640
Figure 2015071640

実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にメチルヒドロキシフェニル基(a)が7.5個、H(b)が2.1個付加し、かつa>bであることが確認された。
また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.6〜8.5ppm(br,OH)、7.6〜5.6ppm(br,Ph)、2.4〜1.1ppm(br,Me)が1:3:3の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、メチルヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
When the average addition number (a, b) was estimated in the same manner as in Example 1, 7.5 methylhydroxyphenyl groups (a) and 2.1 H (b) were added to the fullerene skeleton, and a> b was confirmed.
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
9.6-8.5 ppm (br, OH), 7.6-5.6 ppm (br, Ph), 2.4-1.1 ppm (br, Me) were observed at an integration ratio of 1: 3: 3. From this, it was confirmed that the structure was obtained by adding a methylhydroxyphenyl group to the fullerene skeleton. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物(2−2)は、C60(CH−COH)(フラーレン:C60; R:CH−COH; H:H; a=7.5; b=2.1)であることが確認された。
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解性を目視で判断した。
結果を下記表1に示す。
From the above results, the product (2-2) obtained was C 60 (CH 3 -C 6 H 3 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : CH 3 -C 6 H 3 OH; H: H; a = 7.5; b = 2.1).
Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and judged the solubility visually.
The results are shown in Table 1 below.

[実施例3:C60(CH−COH)の製造]
(フラーレン:C60; R:CH−COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(2.0g、2.78mmol)とオルトクレゾール(6.0g、55.6mmol)とを加え、脱気したTCE(50mL)及び三塩化鉄(無水)(13.5g、85.5mmol)を加え、25℃で12時間攪拌した。そこに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(200mL)を加え反応を停止した後、酢酸エチル(200ml)、エチレンジアミン四酢酸(16.5g、55.6mmol)を加え、30分撹拌した。その後、セライトろ過を行い、分液漏斗にて抽出を行った。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で1回、飽和食塩水で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、シリカゲルショートパスを行なった。
Example 3: C 60 (CH 3 -C 6 H 3 OH) preparation of a H b]
(Fullerene: C 60; R 1: CH 3 -C 6 H 3 OH; H: Production of H)
Fullerene C 60 (2.0 g, 2.78 mmol) and orthocresol (6.0 g, 55.6 mmol) were added and degassed TCE (50 mL) and iron trichloride (anhydrous) (13.5 g, 85.5 mmol). ) And stirred at 25 ° C. for 12 hours. A saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution (200 mL) was added thereto to stop the reaction, and then ethyl acetate (200 ml) and ethylenediaminetetraacetic acid (16.5 g, 55.6 mmol) were added, followed by stirring for 30 minutes. Then, it filtered by celite and extracted with the separatory funnel. The organic layer was washed once with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and three times with a saturated saline solution, dried over magnesium sulfate, and then subjected to a silica gel short pass.

溶液を濃縮し、酢酸エチル(10ml)とトルエン(200ml)で晶析を行ない、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、茶色固体の生成物として2.63g得た。
実施例2と同様にして、得られた生成物をHPLC、LC−MS、H−NMR(400MHz)にて測定した。
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.59minに、86.2(Area%)、2.10minに、12.1(Area%)、3.96minに、0.55(Area%)で観測された。
The solution was concentrated, crystallized with ethyl acetate (10 ml) and toluene (200 ml), and vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 2.63 g of a brown solid product was obtained.
In the same manner as in Example 2, the obtained product was measured by HPLC, LC-MS, 1 H-NMR (400 MHz).
As a result of the HPLC measurement, the retention time was observed at 86.2 (Area%) at 1.59 min, 12.1 (Area%) at 2.10 min, and 0.55 (Area%) at 3.96 min.

生成物(2−2)のLC−MSの結果より、同じリテンションタイムのピークは同一化合物であるとみなし、実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にメチルヒドロキシフェニル基(a)が8.1個、H(b)が2.0個付加し、かつa>bであることが確認された。
また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
From the LC-MS result of the product (2-2), the same retention time peaks are considered to be the same compound, and when the average addition number (a, b) is estimated in the same manner as in Example 1, the fullerene skeleton is It was confirmed that 8.1 methyl methyl phenyl groups (a) and 2.0 H (b) were added, and a> b.
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.

H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.7〜8.3ppm(br,OH)、8.0〜5.5ppm(br,Ph)、2.5〜1.0ppm(br,Me)が1:3:3の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、メチルヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
9.7 to 8.3 ppm (br, OH), 8.0 to 5.5 ppm (br, Ph), and 2.5 to 1.0 ppm (br, Me) were observed at an integration ratio of 1: 3: 3. From this, it was confirmed that the structure was obtained by adding a methylhydroxyphenyl group to the fullerene skeleton. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物がC60(CH−COH)(フラーレン:C60; R:CH−COH; H:Hの生成物; a=8.1; b=2.0)であることが確認された。
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解性を目視で判断した。
結果を下記表1に示す。
From the above results, the product obtained was C 60 (CH 3 -C 6 H 3 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : CH 3 -C 6 H 3 OH; H: H product A = 8.1; b = 2.0).
Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and judged the solubility visually.
The results are shown in Table 1 below.

[実施例4:C60((CH−COH)の製造]
(フラーレン:C60; R:(CH−COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(1.0g、1.39mmol)と2,6−ジメチルフェノール(3.40g、27.8mmol)とを加え、脱気したTCE(25mL)及び三塩化鉄(無水)(4.51g、27.8mmol)を加え、25℃で1日攪拌した。そこに飽和食塩水(100mL)を加え反応を停止した後、酢酸エチル(200ml)を加え、分液漏斗にて抽出を行った。さらに、TMEDA(テトラメチルエチレンジアミン)(2ml)を加えた後、飽和食塩水で2回、1Nの希塩酸で1回、飽和食塩水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、シリカゲルショートパスを行なった。
[Example 4: Production of C 60 ((CH 3 ) 2 -C 6 H 2 OH) a H b ]
(Production of fullerene: C 60 ; R 1 : (CH 3 ) 2 -C 6 H 2 OH; H: H)
Fullerene C 60 (1.0 g, 1.39 mmol) and 2,6-dimethylphenol (3.40 g, 27.8 mmol) were added and degassed TCE (25 mL) and iron trichloride (anhydrous) (4.51 g 27.8 mmol) and stirred at 25 ° C. for 1 day. Saturated brine (100 mL) was added thereto to stop the reaction, ethyl acetate (200 ml) was added, and the mixture was extracted with a separatory funnel. Further, TMEDA (tetramethylethylenediamine) (2 ml) was added, washed twice with saturated saline, once with 1N dilute hydrochloric acid, twice with saturated saline, and dried over magnesium sulfate, followed by silica gel short path. Was done.

溶液を濃縮し、酢酸エチル(20ml)とトルエン(300ml)で晶析を行なった結果、茶色固体の生成物として2.41g得た。
実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC、LC−MS、H−NMR(400MHz)にて測定した。
HPLC、LC−MSに関しては溶離液をメタノールに変更した以外は実施例1と同様にして測定を行った。
The solution was concentrated and crystallized with ethyl acetate (20 ml) and toluene (300 ml) to obtain 2.41 g of a brown solid product.
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC, LC-MS, 1 H-NMR (400 MHz).
For HPLC and LC-MS, the measurement was performed in the same manner as in Example 1 except that the eluent was changed to methanol.

HPLC測定の結果、リテンションタイム1.64minに、97.2(Area%)で観測された。
LC−MSの測定結果は、以下の通りであった。
As a result of HPLC measurement, it was observed at 97.2 (Area%) at a retention time of 1.64 min.
The measurement result of LC-MS was as follows.

Figure 2015071640
Figure 2015071640

実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にジメチルヒドロキシフェニル基(a)が9.2個、H(b)が2.4個付加し、かつa>bであることが確認された。
また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
8.9〜7.1ppm(br,OH)、7.1〜6.2ppm(br,Ph)、2.5〜1.0ppm(br,Me)が1:2:6の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、ジメチルヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
When the average number of additions (a, b) was estimated in the same manner as in Example 1, 9.2 dimethylhydroxyphenyl groups (a) and 2.4 H (b) were added to the fullerene skeleton, and a> b was confirmed.
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
8.9 to 7.1 ppm (br, OH), 7.1 to 6.2 ppm (br, Ph), and 2.5 to 1.0 ppm (br, Me) were observed at an integration ratio of 1: 2: 6. From these results, it was confirmed that the dimethylhydroxyphenyl group was added to the fullerene skeleton. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物がC60((CH−COH)(フラーレン:C60; R:(CH−COH; H:H; a=9.2; b=2.4)であることが確認された。
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解性を目視で判断した。
結果を下記表1に示す。
From the above results, the product obtained was C 60 ((CH 3 ) 2 -C 6 H 2 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : (CH 3 ) 2 -C 6 H 2 OH; H: H; a = 9.2; b = 2.4).
Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and judged the solubility visually.
The results are shown in Table 1 below.

[実施例5:C60(COH)の製造]
(フラーレン:C60; R:COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(1.0g、1.39mmol)とアニソール(3.0g、27.8mmol)とを加え、脱気したTCE(25mL)及び三塩化鉄(無水)(6.76g、41.7mmol)を加え、25℃で10時間攪拌した。そこにイオン交換水(100mL)を加え反応を停止した後、トルエン(100ml)を加え、セライトろ過を行い、分液漏斗にて抽出を行った。有機層をイオン交換水で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、シリカゲルショートパスを行なった。
[Example 5: Production of C 60 (C 6 H 4 OH) a H b ]
(Production of fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H)
Fullerene C 60 (1.0 g, 1.39 mmol) and anisole (3.0 g, 27.8 mmol) were added and degassed TCE (25 mL) and iron trichloride (anhydrous) (6.76 g, 41.7 mmol) And stirred at 25 ° C. for 10 hours. Ion exchange water (100 mL) was added thereto to stop the reaction, toluene (100 ml) was added, celite filtration was performed, and extraction was performed with a separatory funnel. The organic layer was washed 3 times with ion exchange water, dried over magnesium sulfate, and then subjected to a silica gel short pass.

溶液を濃縮し、酢酸エチル(10ml)とヘキサン(200ml)で晶析を行ない、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、茶色固体の生成物として1.09g得た。この生成物をH−NMRにて測定したところ、フラーレン骨格に、メトキシフェニル基と水素が付加した構造(C60(COMe)(フラーレン:C60; R:COMe; H:Hの生成物))であることが確認された。 The solution was concentrated, crystallized with ethyl acetate (10 ml) and hexane (200 ml), and vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 1.09 g was obtained as a brown solid product. When this product was measured by 1 H-NMR, a structure in which a methoxyphenyl group and hydrogen were added to the fullerene skeleton (C 60 (C 6 H 4 OMe) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OMe; product of H: H))).

次に、C60(COMe)(フラーレン:C60; R:COMe; H:Hの生成物)(1.0g)のODCB溶液(25mL)を調製し、5℃まで冷却したのち、BBr−塩化メチレン溶液(1.0mol/L、6.1mL)を加え、25℃まで昇温した。室温下で9時間攪拌した後、イオン交換水(14mL)で反応を停止させ、酢酸エチル(14mL)を加え、分液漏斗にて抽出した。有機層をイオン交換水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濾過を行った。溶液を濃縮しヘキサン(100mL)で晶析を行った。また、残留溶媒であるODCBを効果的に除去するため、再度酢酸エチル(5mL)に溶解させ、ヘキサン(100mL)で晶析を行い、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、オレンジ色固体(0.71g)の生成物として得た。 Next, an ODCB solution (25 mL) of C 60 (C 6 H 4 OMe) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OMe; product of H: H) (1.0 g) was prepared. After cooling to 5 ° C., a BBr 3 -methylene chloride solution (1.0 mol / L, 6.1 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C. After stirring at room temperature for 9 hours, the reaction was stopped with ion-exchanged water (14 mL), ethyl acetate (14 mL) was added, and the mixture was extracted with a separatory funnel. The organic layer was washed twice with ion exchange water, dried over magnesium sulfate, and then filtered. The solution was concentrated and crystallized with hexane (100 mL). In order to effectively remove ODCB as a residual solvent, it was dissolved again in ethyl acetate (5 mL), crystallized with hexane (100 mL), and vacuum-dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, an orange solid ( 0.71 g) of product.

実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC、LC−MS、H−NMR(400MHz)にて測定した。
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.61minに、98.2(Area%)で観測された。
実施例1のLC−MSの結果より、同じリテンションタイムのピークは同一化合物であるとみなし、実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にヒドロキシフェニル基(a)が9.3個、H(b)が2.9個付加し、かつa>bであることが確認された。
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC, LC-MS, 1 H-NMR (400 MHz).
As a result of HPLC measurement, it was observed at 98.2 (Area%) at a retention time of 1.61 min.
From the LC-MS results of Example 1, the same retention time peaks are considered to be the same compound, and when the average addition number (a, b) is estimated in the same manner as in Example 1, a hydroxyphenyl group ( It was confirmed that 9.3 a), 2.9 H (b) were added, and a> b.

また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.9〜8.5ppm(br,OH)、8.0〜5.5ppm(br,Ph)が1:4の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、ヒドロキシフェニル基が付加した構造であることが確認された。C60に結合したプロトンはブロードニングが激しく観測できなかった。
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
Since 9.9 to 8.5 ppm (br, OH) and 8.0 to 5.5 ppm (br, Ph) were observed at an integration ratio of 1: 4, a structure in which a hydroxyphenyl group was added to the fullerene skeleton It was confirmed that. Protons bound to the C 60 is broadening can not be observed intensely.

以上の結果から、得られた生成物がC60(COH)(フラーレン:C60; R:COH; H:Hの生成物; a=9.3; b=2.9)であることが確認された。
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解性を目視で判断した。
結果を下記表1に示す。
From the above results, the product obtained was C 60 (C 6 H 4 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H product; a = 9.3 B = 2.9) was confirmed.
Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and judged the solubility visually.
The results are shown in Table 1 below.

[比較例1:C60(COH)の製造]
(フラーレン:C60; R:COH; H:Hの製造)
フラーレンC60(3.0g、4.17mmol)と三塩化アルミニウム(無水)(5.56g、41.7mmol)とを加え、脱気したODCB(75mL)及びアニソール(9.00mL、83.4mmol)を加え、25℃で2日間攪拌した。そこにイオン交換水150mLを加え反応を停止した後、酢酸エチルを加え、分液漏斗にて抽出した。有機層をイオン交換水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濾過を行なった。
[Comparative Example 1: Production of C 60 (C 6 H 4 OH) a H b ]
(Production of fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H)
Fullerene C 60 (3.0 g, 4.17 mmol) and aluminum trichloride (anhydrous) (5.56 g, 41.7 mmol) were added and degassed ODCB (75 mL) and anisole (9.00 mL, 83.4 mmol). And stirred at 25 ° C. for 2 days. Thereto was added 150 mL of ion exchange water to stop the reaction, ethyl acetate was added, and the mixture was extracted with a separatory funnel. The organic layer was washed twice with ion exchange water, dried over magnesium sulfate, and then filtered.

溶液を濃縮しメタノール(600mL)で晶析を行ない、50℃真空乾燥を3時間行なうことで、C60(COMe)(フラーレン:C60; R:COMe; H:Hの生成物)を茶色固体の生成物として6.18g得た。
次に、C60(COMe)(フラーレン:C60; R:COMe; H:Hの生成物)(3.00g)のODCB溶液(75mL)を調製し、5℃まで
冷却したのち、BBr−塩化メチレン溶液(1.0mol/L、18.2mL)を加え、25℃まで昇温した。室温下で6時間攪拌した後、イオン交換水(42mL)で反応を停止させ、酢酸エチル(42mL)を加え、分液漏斗にて抽出した。有機層をイオン交換水で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濾過を行った。溶液を濃縮しヘキサン(300mL)で晶析を行った。
The solution was concentrated, crystallized with methanol (600 mL), and vacuum-dried at 50 ° C. for 3 hours to obtain C 60 (C 6 H 4 OMe) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 6.18 g of OMe; H: H product) as a brown solid product.
Next, an ODCB solution (75 mL) of C 60 (C 6 H 4 OMe) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OMe; product of H: H) (3.00 g) was prepared. After cooling to 5 ° C., a BBr 3 -methylene chloride solution (1.0 mol / L, 18.2 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C. After stirring at room temperature for 6 hours, the reaction was stopped with ion-exchanged water (42 mL), ethyl acetate (42 mL) was added, and the mixture was extracted with a separatory funnel. The organic layer was washed twice with ion exchange water, dried over magnesium sulfate, and then filtered. The solution was concentrated and crystallized with hexane (300 mL).

また、残留溶媒であるODCBを効果的に除去するため、再度酢酸エチル(10mL)に溶解させ、ヘキサン(300mL)で晶析を行い、50℃真空乾燥を3時間行なった結果、オレンジ色固体(2.63g;収率93.5%)の生成物を得た。
実施例1と同様にして、得られた生成物をH−NMR(400MHz)にて測定した。
In order to effectively remove the residual solvent ODCB, it was dissolved again in ethyl acetate (10 mL), crystallized with hexane (300 mL), and vacuum dried at 50 ° C. for 3 hours. As a result, an orange solid ( 2.63 g; yield 93.5%).
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by 1 H-NMR (400 MHz).

HPLC、LC−MSに関しては溶離液をトルエン/メタノール=5/95に変更した以外は実施例1と同様にして測定を行った。
HPLC測定の結果、リテンションタイム1.71minに、59.24(Area%)、2.62〜7.40minに、37.0(Area%)で観測された。
LC−MSの測定結果は、以下の通りであった。
For HPLC and LC-MS, the measurement was performed in the same manner as in Example 1 except that the eluent was changed to toluene / methanol = 5/95.
As a result of HPLC measurement, a retention time of 1.71 min was observed at 59.24 (Area%), and 2.62 to 7.40 min at 37.0 (Area%).
The measurement result of LC-MS was as follows.

Figure 2015071640
Figure 2015071640

実施例1と同様にして平均付加数(a,b)を見積もると、フラーレン骨格にヒドロキシフェニル基(a)が7.6個、H(b)が7.6個付加し、かつa=bであることが確認された。
また、H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
H−NMR(DMSO−d6,400MHz)]
9.8〜9.0ppm(br,OH)、7.8〜6.0ppm(br,Ph)、5.0〜3.8ppm(br,C60−H)が1:4:1の積分比で観測されたことより、フラーレン骨格に、ヒドロキシフェニル基と水素が付加した構造であることが確認された。
When the average addition number (a, b) was estimated in the same manner as in Example 1, 7.6 hydroxyphenyl groups (a) and 7.6 H (b) were added to the fullerene skeleton, and a = b It was confirmed that.
Moreover, the measurement result of < 1 > H-NMR was as follows.
[ 1 H-NMR (DMSO-d6, 400 MHz)]
9.8 to 9.0 ppm (br, OH), 7.8 to 6.0 ppm (br, Ph), 5.0 to 3.8 ppm (br, C 60 -H) is an integration ratio of 1: 4: 1 As a result, it was confirmed that the fullerene skeleton had a structure in which a hydroxyphenyl group and hydrogen were added.

以上の結果から、得られた生成物がC60(COH)(フラーレン:C60; R:COH; H:H; 平均付加数a,b=7.6の生成物)であることが確認された。
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解性を目視で判断した。
結果を下記表1に示す。
From the above results, the product obtained was C 60 (C 6 H 4 OH) a H b (fullerene: C 60 ; R 1 : C 6 H 4 OH; H: H; average addition number a, b = 7 .6 product).
Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and judged the solubility visually.
The results are shown in Table 1 below.

なお、下記表1において、PGMEAはプロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテートを表し、アルカリ現像液は2.3重量%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶液をあらわす。また、○は目視で完全に溶解したことを示し、×はフラーレン誘導体の溶媒への溶解性が低く、完全に溶解しなかったことを示す。   In Table 1 below, PGMEA represents propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate, and the alkali developer represents a 2.3 wt% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution. Moreover, (circle) shows that it melt | dissolved completely visually, x shows that the solubility to the solvent of a fullerene derivative is low, and shows that it did not melt | dissolve completely.

[元素分析を用いたフラーレン誘導体の溶液中での酸化耐性の評価]
実施例1及び比較例1で得られたフラーレン誘導体を用いて、以下の手順で溶液中における酸化耐性を評価した。
(i)フラーレン誘導体を酢酸エチル15gに対して0.66重量%となるように添加し、スターラーにて常圧、空気下で2日間攪拌した。
(ii)そのフラーレン誘導体溶液中の酢酸エチルを減圧留去し、50℃で5時間真空乾燥を行った。
(iii)酢酸エチル中で撹拌を行った試料(空気暴露した試料)と窒素雰囲気下で保存しておいた試料の両方の元素分析を行い、空気暴露前後の試料中の酸素の重量%の増加率から酸化耐性の評価を行った。
[Evaluation of oxidation resistance of fullerene derivatives in solution using elemental analysis]
Using the fullerene derivatives obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the oxidation resistance in the solution was evaluated by the following procedure.
(I) The fullerene derivative was added to 0.66% by weight with respect to 15 g of ethyl acetate, and the mixture was stirred with a stirrer under normal pressure and air for 2 days.
(Ii) The ethyl acetate in the fullerene derivative solution was distilled off under reduced pressure and vacuum dried at 50 ° C. for 5 hours.
(Iii) Elemental analysis was performed on both samples stirred in ethyl acetate (samples exposed to air) and samples stored in a nitrogen atmosphere to increase the weight percent of oxygen in the samples before and after exposure to air. The oxidation resistance was evaluated from the rate.

[C、H、Nの元素分析]
CHN計:Perkin Elmer社2400II
[Oの元素分析]
ON計:LECO社 酸素窒素分析装置 TC600
(不活性ガス雰囲気下インパルス炉加熱抽出−IR検出法)
以上の結果を下記にまとめる。
[Elemental analysis of C, H, N]
CHN meter: Perkin Elmer 2400II
[Elemental analysis of O]
ON meter: LECO oxygen / nitrogen analyzer TC600
(Impulse furnace heating extraction under inert gas atmosphere-IR detection method)
The above results are summarized below.

<実施例1のフラーレン誘導体> <Fullerene derivative of Example 1>

Figure 2015071640
Figure 2015071640

空気暴露前後で酸素の重量%が0.2%増加しているものの、酸素の元素分析の誤差範囲内であり、有意差はないと考えられる。   Although the weight percentage of oxygen increased by 0.2% before and after exposure to air, it is within the error range of elemental analysis of oxygen, and it is considered that there is no significant difference.

<比較例1のフラーレン誘導体> <Fullerene Derivative of Comparative Example 1>

Figure 2015071640
Figure 2015071640

空気暴露前後で酸素の重量%が12.1%から13.7%へと1.6%増加しており、空気下、酢酸エチル中で撹拌することで酸素が付加していると予想される。
上記の元素分析結果より明らかなように、本発明のフラーレン誘導体のエステル溶液の場合は、比較例1と比較して、溶液中でも安定で高い酸化耐性を示した。
Before and after exposure to air, the oxygen weight percentage increased by 1.6% from 12.1% to 13.7%, and oxygen is expected to be added by stirring in air under ethyl acetate. .
As is clear from the above elemental analysis results, the ester solution of the fullerene derivative of the present invention was more stable and higher in oxidation resistance than the comparative example 1 in the solution.

Figure 2015071640
Figure 2015071640

本発明のフラーレン誘導体は、任意の分野で使用することが可能である。中でも、本発明のフラーレン誘導体はPGMEA等のエステル溶媒に対して高い溶解性と高い酸化耐性を有し、且つ、低コストで容易に製造可能であるという特徴を有することから、例えば、DVD、CD等の光ディスク材料の製造、半導体集積回路の作製、半導体集積回路作製用マスクの製造、液晶用集積回路の作製、液晶画面製造用レジスト材料等の用途に好ましく使用することができる。また、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーに加えて、EUV(極端紫外光)やEB(電子ビーム)などの光源短波長化に適応したフォトレジストや反射防止膜の機能を有した下層膜材料としてのフォトレジスト、ナノインプリント及び層間絶縁膜の用途に特に好ましく使用することができる。
The fullerene derivative of the present invention can be used in any field. Among them, the fullerene derivative of the present invention has characteristics such as high solubility in an ester solvent such as PGMEA and high oxidation resistance, and can be easily produced at low cost. It can be preferably used for applications such as production of optical disc materials such as, production of semiconductor integrated circuits, production of masks for production of semiconductor integrated circuits, production of integrated circuits for liquid crystals, and resist materials for production of liquid crystal screens. In addition to KrF excimer lasers and ArF excimer lasers, it can be used as an underlayer film material that functions as a photoresist and antireflection film suitable for shortening the wavelength of light sources such as EUV (extreme ultraviolet light) and EB (electron beam). It can be particularly preferably used for applications of photoresist, nanoimprint, and interlayer insulating film.

即ち、本発明の一態様の要旨は、下記式(I)で表わされるハロゲン原子が導入されていないフラーレン誘導体を溶媒に溶解してなり、ハロゲン原子が導入されたフラーレン誘導体を含まないことを特徴とするフラーレン誘導体溶液に存する。  That is, the gist of one embodiment of the present invention is characterized in that a fullerene derivative not having a halogen atom introduced therein represented by the following formula (I) is dissolved in a solvent and does not include a fullerene derivative having a halogen atom introduced therein. In the fullerene derivative solution.

(式(I)において、
1 は1以上3以下の水酸基を含み、且つ水酸基以外の置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、
aは6以上15以下のR1 の平均付加数を表し、
bは0以上4以下のH(水素原子)の平均付加数を表し、
かつa>bを満たし、
丸で示される構造はフラーレン骨格を表す。)
前記式(I)中の各Rが、1以上2以下の置換基を有することが好ましい。
前記式(I)中の各Rに含まれる置換基が、炭素数1以上20以下の有機基を有することが好ましい。
前記式(I)中の各Rにおける芳香族性を有する炭化水素基が、フェニル基であることが好ましい。
前記式(I)中の、aが6以上12以下であることが好ましい。
前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であることが好ましい。
前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であるフラーレン誘導体と、前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレンであるフラーレン誘導体とを含むことが好ましい。
(In the formula (I),
R 1 represents a hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms that contains 1 to 3 hydroxyl groups and may have a substituent other than hydroxyl groups,
a represents an average addition number of R 1 of 6 to 15,
b represents an average addition number of H (hydrogen atom) of 0 or more and 4 or less,
And a> b is satisfied,
A structure indicated by a circle represents a fullerene skeleton. )
Each R 1 in the formula (I), it is not preferable having 1 to 2 substituents.
Substituents contained in each R 1 in the formula (I) is not preferred to have 1 to 20 of the organic group having a carbon number.
Hydrocarbon group having aromaticity in each R 1 in general formula (I) may, it is not preferable is a phenyl group.
Of the formula (I), it is not preferable a is 6 to 12.
Fullerene skeleton in the formula (I), it is not preferable a fullerene C 60 and / or fullerene C 70.
The fullerene derivative in which the fullerene skeleton in the formula (I) is fullerene C 60 and / or fullerene C 70 , and the fullerene in which the fullerene skeleton in the formula (I) is a fullerene other than fullerene C 60 and fullerene C 70 it preferred to contain and derivatives.

このとき、該溶媒が、エステル溶媒であることが好ましい。
また、本発明の別の一態様の要旨は、上述したフラーレン誘導体溶液を塗布し、溶媒を除去して得られる、フラーレン誘導体膜に存する。
At this time, the solvent is, it is not preferable is an ester solvent.
Another aspect of the present invention resides in a fullerene derivative film obtained by applying the above-described fullerene derivative solution and removing the solvent.

Claims (11)

下記式(I)で表わされることを特徴とするフラーレン誘導体。
Figure 2015071640
(式(I)において、
は1以上3以下の水酸基を含み、且つ水酸基以外の置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族性を有する炭化水素基を表し、
aは1以上15以下のRの平均付加数を表し、
bは0以上4以下のH(水素原子)の平均付加数を表し、
かつa>bを満たし、
丸で示される構造はフラーレン骨格を表す。)
A fullerene derivative represented by the following formula (I):
Figure 2015071640
(In the formula (I),
R 1 represents a hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms which contains 1 to 3 hydroxyl groups and may have a substituent other than hydroxyl groups,
a represents an average addition number of R 1 of 1 to 15,
b represents an average addition number of H (hydrogen atom) of 0 or more and 4 or less,
And a> b is satisfied,
A structure indicated by a circle represents a fullerene skeleton. )
前記式(I)中の各Rが、1以上2以下の置換基を有することを特徴とする、請求項1に記載のフラーレン誘導体。 2. The fullerene derivative according to claim 1, wherein each R 1 in the formula (I) has 1 or more and 2 or less substituents. 前記式(I)中の各Rに含まれる置換基が、炭素数1以上20以下の有機基を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative according to claim 1, wherein the substituent contained in each R 1 in the formula (I) has an organic group having 1 to 20 carbon atoms. 前記式(I)中の各Rにおける芳香族性を有する炭化水素基が、フェニル基であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative according to any one of claims 1 to 3, wherein the aromatic hydrocarbon group at each R 1 in the formula (I) is a phenyl group. 前記式(I)中の、aが4以上12以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のフラーレン誘導体。   The fullerene derivative according to any one of claims 1 to 4, wherein a in the formula (I) is 4 or more and 12 or less. 前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のフラーレン誘導体。 6. The fullerene derivative according to claim 1, wherein the fullerene skeleton in the formula (I) is fullerene C 60 and / or fullerene C 70 . 前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及び/又はフラーレンC70であるフラーレン誘導体と、前記式(I)中のフラーレン骨格が、フラーレンC60及びフラーレンC70以外のフラーレンであるフラーレン誘導体とを含むことを特徴とする請求項6に記載のフラーレン誘導体。 The fullerene derivative in which the fullerene skeleton in the formula (I) is fullerene C 60 and / or fullerene C 70 , and the fullerene in which the fullerene skeleton in the formula (I) is a fullerene other than fullerene C 60 and fullerene C 70 The fullerene derivative according to claim 6, comprising a derivative. 請求項1〜7の何れか一項に記載のフラーレン誘導体が溶媒に溶解してなることを特徴とする、フラーレン誘導体溶液。   A fullerene derivative solution, wherein the fullerene derivative according to any one of claims 1 to 7 is dissolved in a solvent. 該溶媒が、エステル溶媒であることを特徴とする、請求項8に記載のフラーレン誘導体溶液。   The fullerene derivative solution according to claim 8, wherein the solvent is an ester solvent. 請求項1〜7の何れか一項に記載のフラーレン誘導体を含むことを特徴とする、フラーレン誘導体膜。   A fullerene derivative film comprising the fullerene derivative according to any one of claims 1 to 7. フラーレン類と、周期律表8、9又は10族中の少なくとも1種の金属化合物と、H−R1で表される化合物を作用させた後、反応溶液に、アミノ基またはカルボキシル基を少なくとも1つ以上有するキレート剤を添加することにより、作用させた金属化合物を除去することを特徴とする請求項1〜7記載のフラーレン誘導体の製造方法。 After allowing fullerenes, at least one metal compound in Group 8, 9 or 10 of the periodic table and a compound represented by HR 1 to act, at least one amino group or carboxyl group is added to the reaction solution. The method for producing a fullerene derivative according to claim 1, wherein the acted metal compound is removed by adding at least one chelating agent.
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