JP2017166067A - Water decomposition optical electrochemical cell, hydrogen manufacturing device and hydrogen peroxide manufacturing device using the same - Google Patents

Water decomposition optical electrochemical cell, hydrogen manufacturing device and hydrogen peroxide manufacturing device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water decomposition optical electrochemical cell capable of achieving optical water decomposition without a metallic oxidation catalyst and a hydrogen manufacturing device and a hydrogen peroxide manufacturing device using the same.SOLUTION: The water decomposition optical electrochemical cell is a water decomposition optical electrochemical cell 10 having a photoelectrode 3 containing compound semiconductor fine particles and a dye carried on the compound semiconductor fine particles, the dye is an organic dye compound consisting of at least one semi-metal element including carbon and at least one non-metal element including hydrogen or a salt thereof.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水分解光電気化学セル、並びにそれを用いた水素製造装置及び過酸化水素製造装置に関するものである。   The present invention relates to a water-splitting photoelectrochemical cell, a hydrogen production apparatus and a hydrogen peroxide production apparatus using the same.

近年、今後の化石燃料の不足を克服するために、太陽光エネルギーを利用して水を水素燃料に変換するための効率的なデバイスの開発が必然的になってきている。そのために、近年、光触媒や光電気化学セルを用いて光エネルギーによる水分解を行って水素を製造する技術が注目されている。   In recent years, in order to overcome the shortage of fossil fuels in the future, it has become inevitable to develop efficient devices for converting water into hydrogen fuel using solar energy. Therefore, in recent years, a technique for producing hydrogen by performing water splitting with light energy using a photocatalyst or a photoelectrochemical cell has attracted attention.

そのような光水分解技術は、(a)酸化チタン(TiO2)微粒子等の化合物半導体微粒子上に、白金(Pt)微粒子等のような触媒として作用する微粒子を水素発生サイトとして接合させる「光触媒」系と、(b)光電極に半導体を、対極に白金等を用いた「光電極」系とに大別される。 Such a photo-water splitting technique is based on (a) “photocatalyst in which fine particles acting as a catalyst such as platinum (Pt) fine particles are joined as hydrogen generation sites on compound semiconductor fine particles such as titanium oxide (TiO 2 ) fine particles. And the “photoelectrode” system using a semiconductor for the photoelectrode and platinum or the like for the counter electrode.

(a)光触媒系
白金、ロジウム(Rh)、酸化ニッケル(NiO)、二酸化ルテニウム(RuO2)などの触媒を半導体粉末に担持した光触媒系は、長時間の水素及び酸素の同時発生が可能である。例えば、グレッツェル(Graetzel)らは、白金触媒及び二酸化ルテニウム触媒をコロイダルチタニア(TiO2)担体に担持させ、(Ru(bipy)32+のようなルテニウム錯体を増感色素として用いた光触媒系による水の分解反応を報告している(非特許文献1参照)。しかしながら、この光触媒系は、生成した水素及び酸素が白金触媒上で触媒的に水に戻る反応(表面逆反応(surface back reaction;SBR)が起こるという欠点がある。
(A) Photocatalytic system A photocatalytic system in which a catalyst such as platinum, rhodium (Rh), nickel oxide (NiO), ruthenium dioxide (RuO 2 ) is supported on a semiconductor powder can simultaneously generate hydrogen and oxygen for a long time. . For example, Graetzel et al. Have a platinum catalyst and a ruthenium dioxide catalyst supported on a colloidal titania (TiO 2 ) support and a photocatalytic system using a ruthenium complex such as (Ru (bipy) 3 ) 2+ as a sensitizing dye. Has been reported (see Non-Patent Document 1). However, this photocatalytic system has a drawback that a reaction (surface back reaction (SBR)) in which the produced hydrogen and oxygen are catalytically returned to water on the platinum catalyst occurs.

よって、目下のところ、増感色素を用いた光触媒系では、水素発生(4H++4e→2H2)に的を絞った研究が主流のようである。 Therefore, at present, in photocatalytic systems using sensitizing dyes, research focusing on hydrogen generation (4H + + 4e → 2H 2 ) seems to be mainstream.

例えば、化合物半導体微粒子と増感色素とを組みあわせた光触媒系として、酸化チタン微粒子などの化合物半導体微粒子に白金触媒と増感色素としてのカルバゾール系金属フリー有機色素とを担持し、犠牲試薬を用いた光触媒系が報告されている(非特許文献2)。非特許文献2の光触媒系は、半導体微粒子に水素発生サイト(還元部位)として白金を接合させた微粒子系光触媒であり、犠牲試薬から電子の供給を受けるものである。   For example, as a photocatalytic system that combines compound semiconductor fine particles and sensitizing dyes, a compound semiconductor fine particle such as titanium oxide fine particles carries a platinum catalyst and a carbazole-based metal-free organic dye as a sensitizing dye, and a sacrificial reagent is used. A photocatalytic system that has been reported has been reported (Non-Patent Document 2). The photocatalytic system of Non-Patent Document 2 is a fine particle photocatalyst in which platinum is bonded to semiconductor fine particles as a hydrogen generation site (reduction site), and is supplied with electrons from a sacrificial reagent.

また、ニッケル錯体を触媒として使用し、イリジウム錯体を増感色素として使用し、これら触媒、増感色素、及び犠牲試薬を溶媒に溶解させた単純な光触媒系での水素発生も報告されている(非特許文献3)。しかしながら、これらの光触媒系による水の分解反応は、不可逆的であり、水の完全分解ではない。   In addition, hydrogen generation in a simple photocatalytic system in which a nickel complex is used as a catalyst, an iridium complex is used as a sensitizing dye, and the catalyst, sensitizing dye, and sacrificial reagent are dissolved in a solvent has been reported ( Non-patent document 3). However, the water decomposition reaction by these photocatalytic systems is irreversible and not complete water decomposition.

また、ルテニウム錯体を単独で触媒として用いた光触媒系も報告されている(特許文献1)。   A photocatalytic system using a ruthenium complex alone as a catalyst has also been reported (Patent Document 1).

(b)光電極系(PEC)
半導体を光電極として水の分解に成功した例は本多・藤島効果である(非特許文献4)。酸化チタン半導体電極を光電極(負極)、白金を対極とした光電極系において、酸化チタン半導体電極に410nm以下の波長の光を照射したときに、光電極の表面から酸素が発生し、対極から水素が発生することが見出された。
(B) Photoelectrode system (PEC)
An example of successful decomposition of water using a semiconductor as a photoelectrode is the Honda-Fujishima effect (Non-Patent Document 4). In a photoelectrode system using a titanium oxide semiconductor electrode as a photoelectrode (negative electrode) and platinum as a counter electrode, when the titanium oxide semiconductor electrode is irradiated with light having a wavelength of 410 nm or less, oxygen is generated from the surface of the photoelectrode, and from the counter electrode It has been found that hydrogen is generated.

しかしながら、酸化チタンのバンドギャップが大きい(>3.0eV)ために、前記光電極系は、近紫外光しか利用できない。また、前記光電極系は、水分解効率が低く、外部電圧や酸・塩基の中和エネルギーの利用が必要である。   However, because the band gap of titanium oxide is large (> 3.0 eV), the photoelectrode system can only use near ultraviolet light. Further, the photoelectrode system has low water splitting efficiency, and it is necessary to use an external voltage or neutralization energy of acid / base.

このため、上記光電極系において、半導体表面に増感色素を吸着させ、その増感色素を光励起させるようにした色素増感型光電極系が報告されている。   For this reason, a dye-sensitized photoelectrode system in which a sensitizing dye is adsorbed on a semiconductor surface and the sensitizing dye is photoexcited has been reported.

そのような色素増感型光電極系として、2種類のルテニウム錯体を増感色素及び水の酸化触媒として協働させて水分解反応を進行させるものが報告されている。例えば、パパニコラス(Papanikolas)らは、増感剤として作用するルテニウム錯体と、水の酸化触媒として作用するルテニウム錯体との2種類のルテニウム錯体とを共有結合で連結し、その分子系を酸化チタンに吸着させた色素増感型光電極系により、水分解反応を行ったことを報告している(非特許文献5、特許文献2)。   As such a dye-sensitized photoelectrode system, one in which two kinds of ruthenium complexes cooperate with each other as a sensitizing dye and a water oxidation catalyst to advance a water splitting reaction has been reported. For example, Papanikolas et al. Have covalently linked two ruthenium complexes, a ruthenium complex that acts as a sensitizer and a ruthenium complex that acts as a water oxidation catalyst, and the molecular system is titanium oxide. It has been reported that a water-splitting reaction was carried out using a dye-sensitized photoelectrode system adsorbed on (Non-patent Document 5, Patent Document 2).

他方、スゥン(Sun)らは、増感剤(増感色素)として作用するルテニウム錯体と、水の酸化触媒として作用するルテニウム錯体とを酸化チタン上に共吸着させた色素増感型光電極系により、水の光分解を行ったことを報告している(非特許文献6)。   On the other hand, Sun et al. Have proposed a dye-sensitized photoelectrode system in which a ruthenium complex acting as a sensitizer (sensitizing dye) and a ruthenium complex acting as a water oxidation catalyst are co-adsorbed on titanium oxide. Reported that water was photolyzed (Non-patent Document 6).

最近、水の酸化触媒として機能するルテニウム錯体及び増感剤として機能する有機色素を酸化チタンに吸着させた負極と、水還元触媒として機能するコバルト錯体及び増感剤として機能する有機色素を酸化ニッケルに吸着させた正極とを組み合わせたタンデム型の色素増感型光電極系が報告されている(非特許文献7)。しかしながら、このタンデム型の色素増感型光電極系は、長時間光照射では、光電流値の低下が観測されており、安定性が課題となっている。   Recently, a negative electrode in which a ruthenium complex that functions as a water oxidation catalyst and an organic dye that functions as a sensitizer are adsorbed on titanium oxide, a cobalt complex that functions as a water reduction catalyst, and an organic dye that functions as a sensitizer are nickel oxide. A tandem dye-sensitized photoelectrode system in combination with a positive electrode adsorbed on a non-patent document 7 has been reported. However, in this tandem dye-sensitized photoelectrode system, a decrease in the photocurrent value has been observed in the long-time light irradiation, and stability is an issue.

国際公開第2012/050436号International Publication No. 2012/050436 米国特許出願公開第2015/0072852号US Patent Application Publication No. 2015/0072852

E. Borgarello, J. Kiwi, E. Pelizzetti, M. Visca,, and M. Graetzel, Nature, 1981, 289, p.158-160E. Borgarello, J. Kiwi, E. Pelizzetti, M. Visca ,, and M. Graetzel, Nature, 1981, 289, p.158-160 M. Watanabe, H. Hagiwara, Y. Ogata, A. Staykov, S. R. Bishop, N. H. Perry, Y. J. Chang, S. Ida, K. Tanaka, and T. Ishihara,Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, p.21713-21721M. Watanabe, H. Hagiwara, Y. Ogata, A. Staykov, SR Bishop, NH Perry, YJ Chang, S. Ida, K. Tanaka, and T. Ishihara, Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, p. 21713-21721 Y.-J. Yuan, J.-R. Tu, H.-W. Lu, Z.-T. Yu, X.-X. Fan, and Z.-G. Zou, Dalton Transactions, 2016, 45, p.1359-1363Y.-J. Yuan, J.-R. Tu, H.-W. Lu, Z.-T. Yu, X.-X. Fan, and Z.-G. Zou, Dalton Transactions, 2016, 45, p.1359-1363 A. Fujishima, and K. Honda, Nature, 1972, 238, p.37-38A. Fujishima, and K. Honda, Nature, 1972, 238, p.37-38 L. Wang, D. L. Ashford, D. W. Thompson, T. J. Meyer, and J. M. Papanikolas, The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117, p.24250-24258L. Wang, D. L. Ashford, D. W. Thompson, T. J. Meyer, and J. M. Papanikolas, The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117, p.24250-24258 Y. Gao, X. Ding, J. Liu, L. Wang Z. Lu, L. Li, and L. Sun, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, p.4219-4222Y. Gao, X. Ding, J. Liu, L. Wang Z. Lu, L. Li, and L. Sun, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, p.4219-4222 F. Li, K. Fan, B. Xu, E. Gabrielsson, Q. Daniel, L. Li, L. Sun, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, p.9153-9159F. Li, K. Fan, B. Xu, E. Gabrielsson, Q. Daniel, L. Li, L. Sun, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, p.9153-9159

しかしながら、従来の光水分解技術は、酸化触媒として機能する金属化合物触媒(酸化ニッケル、二酸化ルテニウムなど)、及び酸化触媒として機能する金属錯体触媒(ルテニウム錯体、ニッケル錯体)(以下、これらをまとめて「金属系酸化触媒」)の少なくとも1つに依存している。   However, conventional photo-water splitting techniques include metal compound catalysts that function as oxidation catalysts (nickel oxide, ruthenium dioxide, etc.), and metal complex catalysts that function as oxidation catalysts (ruthenium complexes, nickel complexes) (hereinafter collectively referred to as these). Depending on at least one of the "metal oxidation catalysts").

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、金属系酸化触媒無しに光水分解を実現できる水分解光電気化学セル、並びにそれを用いた水素製造装置及び過酸化水素製造装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a water-splitting photoelectrochemical cell capable of realizing photo-water splitting without a metal-based oxidation catalyst, and a hydrogen production apparatus and hydrogen peroxide production using the same. To provide an apparatus.

本発明者らは、鋭意検討した結果、増感色素として、炭素を含む少なくとも1種の半金属元素と水素を含む少なくとも1種の非金属元素とからなる有機色素化合物又はその塩を化合物半導体微粒子上に担持させた光電極を用いることで、従来必要とされていた金属系酸化触媒無しに光水分解が起こることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that an organic dye compound or a salt thereof comprising at least one metalloid element containing carbon and at least one nonmetal element containing hydrogen as a sensitizing dye is a compound semiconductor fine particle. By using the photoelectrode supported on the photocatalyst, it has been found that photohydrolysis occurs without a metal-based oxidation catalyst that has been conventionally required, and the present invention has been completed.

本発明の水分解光電気化学セルは、上記の課題を解決するために、化合物半導体微粒子と、該化合物半導体微粒子上に担持された増感色素とを含む光電極を備えた水分解光電気化学セルであって、前記増感色素が、炭素を含む少なくとも1種の半金属元素と水素を含む少なくとも1種の非金属元素とからなる有機色素化合物又はその塩であることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention is a water-splitting photoelectrochemical device provided with a photoelectrode comprising compound semiconductor fine particles and a sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles. The cell is characterized in that the sensitizing dye is an organic dye compound or a salt thereof comprising at least one metalloid element containing carbon and at least one nonmetal element containing hydrogen.

本発明によれば、金属系酸化触媒無しに光水分解を実現できる。従来必要とされていた金属系酸化触媒が不要となることで、コストの削減、安定性の向上などが期待できる。   According to the present invention, photowater decomposition can be realized without a metal-based oxidation catalyst. By eliminating the need for a metal-based oxidation catalyst that has been conventionally required, it is possible to expect cost reduction and stability improvement.

本発明の実施の一形態に係る水分解光電気化学セルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the water splitting photoelectrochemical cell which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態に係る水分解光電気化学セルにおける水分解の動作原理を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the operation | movement principle of the water splitting in the water splitting photoelectrochemical cell which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る実験用の水分解光電気化学セルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the water-splitting photoelectrochemical cell for experiment which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る水分解光電気化学セル及び対照セルの光電流波形を示す図である。It is a figure which shows the photocurrent waveform of the water-splitting photoelectrochemical cell and control cell which concern on the Example of this invention.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(水分解光電気化学セル)
本発明の水分解光電気化学セルは、化合物半導体微粒子と、該化合物半導体微粒子上に担持された増感色素とを含む光電極を備えた水分解光電気化学セルであって、前記増感色素が、炭素を含む少なくとも1種の半金属元素と水素を含む少なくとも1種の非金属元素とからなる有機色素化合物又はその塩である。したがって、化合物半導体微粒子上に担持された増感色素は、中心金属を必須とする金属錯体色素と異なり、場合によって塩の対イオンとして含まれる金属イオン(例えばナトリウムイオン)を除いて金属フリーである。なお、本願出願書類中において、「半金属元素」とは、金属元素と非金属元素との中間の性質を示す元素を意味し、具体的には、ホウ素、炭素、アルミニウム、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、アンチモン、テルル、ポロニウム、及びアスタチンの11元素を意味するものとする。
(Water-splitting photoelectrochemical cell)
The water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention is a water-splitting photoelectrochemical cell provided with a photoelectrode comprising compound semiconductor fine particles and a sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles, the sensitizing dye Is an organic dye compound or a salt thereof comprising at least one metalloid element containing carbon and at least one nonmetal element containing hydrogen. Therefore, the sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles is metal-free except for a metal ion (for example, sodium ion) that is sometimes included as a counter ion of a salt, unlike a metal complex dye that requires a central metal. . In the application documents of the present application, “metalloid element” means an element having intermediate properties between a metal element and a nonmetal element. Specifically, boron, carbon, aluminum, silicon, germanium, arsenic , Selenium, antimony, tellurium, polonium, and astatine.

(有機色素化合物)
前記有機色素化合物は、酸性基や塩基性基を有する場合には、その塩であってもよい。前記有機色素化合物の塩としては、(1)少なくとも1つの酸性基(カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、芳香環上のヒドロキシ基等)を有する有機色素化合物を、酸性基の少なくとも1つを脱プロトン化して共役塩基とし、この共役塩基(アニオン)と対カチオンとの間で塩を形成させたもの、(2)少なくとも1つの塩基性基(例えば、アミノ基)を有する有機色素化合物を、塩基性基の少なくとも1つをプロトン化してカチオンとし、このカチオンと対アニオン(例えば、塩化物イオン)との間で塩を形成させたものなどが挙げられる。上記対カチオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオン;マグネシウムイオン、カルシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン;テトラメチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピペラジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどの4級アンモニウムイオンのような有機カチオンを挙げることができる。
(Organic dye compound)
When the organic dye compound has an acidic group or a basic group, a salt thereof may be used. Examples of the salt of the organic dye compound include (1) an organic dye compound having at least one acidic group (carboxy group, phosphate group, sulfo group, hydroxy group on an aromatic ring, etc.), and at least one acidic group. Deprotonated conjugate base to form a salt between this conjugate base (anion) and counter cation, (2) an organic dye compound having at least one basic group (for example, amino group), Examples thereof include those in which at least one basic group is protonated to form a cation, and a salt is formed between this cation and a counter anion (for example, chloride ion). Examples of the counter cation include alkali metal ions such as lithium ion, sodium ion and potassium ion; alkaline earth metal ions such as magnesium ion and calcium ion; tetramethylammonium ion, tetrabutylammonium ion, pyridinium ion and imidazolium. Examples thereof include organic cations such as quaternary ammonium ions such as ions, piperazinium ions, and piperidinium ions.

本発明で用いる有機色素化合物又はその塩としては、例えば、後述する一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物においてCが式(C−1)で表される置換基である化合物等のアニリン系色素;ジピロメテン系色素(例えば、後述する一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物においてCが式(C−2)で表される置換基である化合物);エオシンY(ナトリウム塩;特開平10−92477号公報参照)を遊離酸に変換したもの、特開平11−97725号公報に記載の9−フェニルキサンテン系色素、特開平11−67285号公報に記載の9−フェニルキサンテン系色素、ローダミン類等の9−フェニルキサンテン系色素;モーダントブルー29等のトリフェニルメタン系色素(特開平10−093118号公報参照);アクリジン系色素(特開平10−093118号公報参照);クマリン系色素(特開平10−093118号公報参照);無金属フタロシアニン系色素、;オキサジン系色素(特開平11−074003号公報参照);インジゴ系色素(特開平11−074003号公報参照);シアニン系色素(特開平11−126917号公報、特開平11−144773号公報、荒川裕則企画監修、「色素増感型太陽電池の最新技術」、株式会社シーエムシー、2001年のp.136−141参照));下記構造式

Figure 2017166067
で表されるメロシアニン系色素、特開平11−167937号公報に記載のメロシアニン系色素、特開平11−238905号公報に記載のメロシアニン系色素等のメロシアニン系色素(荒川裕則企画監修、「色素増感型太陽電池の最新技術」、株式会社シーエムシー、2001年のp.136−141参照);ロダシアニン系色素(特開平11−185836号公報参照)、無金属ポルフィリン系色素(荒川裕則企画監修、「色素増感型太陽電池の最新技術」、株式会社シーエムシー、2001年のp.170−173及びp.304−307参照)等が挙げられる。 As an organic pigment | dye compound or its salt used by this invention, in the compound represented by the general formula (1) or general formula (2) mentioned later, C is a substituent represented by a formula (C-1), for example. Aniline dyes such as compounds; dipyrromethene dyes (for example, compounds in which C is a substituent represented by formula (C-2) in the compound represented by formula (1) or formula (2) described later) Eosin Y (sodium salt; see JP-A-10-92477) converted to free acid, 9-phenylxanthene dye described in JP-A-11-97725, JP-A-11-67285 9-phenylxanthene dyes such as 9-phenylxanthene dyes such as rhodamines; triphenylmethane dyes such as modern blue 29 (see JP-A-10-093118); Kridine dye (see JP-A-10-093118); Coumarin dye (see JP-A-10-093118); Metal-free phthalocyanine dye; Oxazine dye (see JP-A-11-074003); Indigo Dyes (see JP-A-11-074003); cyanine dyes (JP-A-11-126717, JP-A-11-144773, Hironori Arakawa, supervised), "Latest Dye-sensitized Solar Cell Technology" , See CMC Corporation, p. 136-141 in 2001)));
Figure 2017166067
Merocyanine dyes such as merocyanine dyes described in JP-A-11-167937, merocyanine dyes described in JP-A-11-238905, etc. Latest Technology of Sensitive Solar Cells ”, CMC Co., Ltd., 2001, p.136-141); rhodacyanine dyes (see JP-A-11-185836), metal-free porphyrin dyes (supervised by Hironori Arakawa , “Latest technology of dye-sensitized solar cell”, see CMC Corporation, p. 170-173 and p. 304-307 in 2001).

前記有機色素化合物又はその塩としては、A−B−C(式中、Aは電子共役基Aを表し、Bは共役系結合基を表し、吸着基(アンカー部位)を表し、AはBを介さず直接Cに結合する構造であってもよい。)で表されるタイプの有機色素化合物又はその塩が好ましい。   As the organic dye compound or a salt thereof, A-B-C (wherein A represents an electron conjugated group A, B represents a conjugated bond group, represents an adsorption group (anchor site), and A represents B. The structure may be a structure in which it is directly bonded to C without intervention).

上記タイプの有機色素化合物又はその塩の中でも、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩が特に好ましい。   Among the organic dye compounds of the type described above or salts thereof, compounds represented by the following general formula (1) or the following general formula (2) or salts thereof are particularly preferred.

Figure 2017166067
[前記一般式(1)中におけるm1は1乃至4の整数を表し、
前記一般式(2)中におけるm2は2乃至3の整数を表し、
前記一般式(1)及び(2)中におけるrは0又は1を表し、
前記一般式(1)及び(2)中におけるAは、カルボキシ基、リン酸基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、アルコキシシリル基、ヒドロキシ基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、又は下記式(A−1)乃至(A−5)の何れか1つで表される置換基を表し、
Figure 2017166067
(式(A−1)乃至(A−5)中、*Bは前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合部位を表し、X1、X2、Y1、及びY2はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、スルホ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、又はカルボンアミド基を表し、R1乃至R8はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、リン酸基、アルコキシカルボニル基、アシル基、カルボンアミド基、アミド基、アリールオキシ基、又はカルボキシメチル基を表し、R8はベンゼン環上の4つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、Z1乃至Z5はそれぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−CRR’−基、−CR=CR’−基、又は−NR''−基(式中、R、R’及びR''はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、R及びR’は互いに結合を形成してもよい。)を表す。)
前記一般式(1)及び(2)中におけるBは、下記式(B−1)乃至(B−4)の何れか1つで表される置換基を表し、
Figure 2017166067
(式(B−1)乃至式(B−4)中、*Aは前記一般式(1)及び(2)におけるAとの結合位置を、*Cは前記一般式(1)及び(2)におけるCとの結合位置をそれぞれ表し、R101乃至R106はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、リン酸基、シアノ基、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミド基、カルボキシ基、カルボンアミド基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、R105はベンゼン環上の4つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、R106はベンゼン環上の2つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、Z101乃至Z104はそれぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−CRR’−基、−CR=CR’−基、又は−NR''−基(式中、R、R’およびR''はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。)を表し、n1乃至n4はそれぞれ独立に1乃至7の整数を表す。)
前記一般式(1)及び(2)中におけるCは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、又は下記式(C−1)若しくは式(C−2)で表される置換基を表す。
Figure 2017166067
(式(C−1)中、*Bは、前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置を表し、R201は水素原子又は1個若しくは複数個の置換基を表し、それら複数個の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよく、また、互いに結合して又はR202若しくはR203と結合して環を形成してもよく、R202及びR203はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。)
Figure 2017166067
(式(C−2)中、*Bは、前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置を表し、p1は1乃至4の整数を表し、M1はホウ素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、ヒ素原子、アンチモン原子、及びテルル原子からなる群より選択される半金属原子を表し、R204乃至R206はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基を表し、Q1及びQ2はそれぞれ独立にハロゲン原子を表し、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に芳香環を表す。)]
Figure 2017166067
[M1 in the general formula (1) represents an integer of 1 to 4,
M2 in the general formula (2) represents an integer of 2 to 3,
R in the general formulas (1) and (2) represents 0 or 1,
A in the general formulas (1) and (2) may have a carboxy group, a phosphate group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, an alkoxysilyl group, a hydroxy group, or a substituent. A good aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent represented by any one of the following formulas (A-1) to (A-5);
Figure 2017166067
(In the formulas (A-1) to (A-5), * B represents a binding site with B in the general formulas (1) and (2), and X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 are Independently, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, an amino group, Represents a hydroxy group, an alkoxy group, a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxy group, a cyano group, a phosphate group, a sulfo group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, or a carbonamido group, and R 1 to R 8 are each independently substituted An aliphatic hydrocarbon group which may have a group, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, an amino group, a hydroxy group, an alkoxy group , Hydrogen atom, halogen atom, cyano group, phosphate group, alkoxycal Group, an acyl group, carbonamido group, an amide group, an aryloxy group, or carboxymethyl group, R 8 represents 4 radicals on the benzene ring (including a hydrogen atom), be the same or different from each other Z 1 to Z 5 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, a —CRR′— group, a —CR═CR′— group, or a —NR ″ — group (wherein R, R ′ and R ″ each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R and R ′ may form a bond with each other.)
B in the general formulas (1) and (2) represents a substituent represented by any one of the following formulas (B-1) to (B-4);
Figure 2017166067
(In formulas (B-1) to (B-4), * A represents the bonding position with A in formulas (1) and (2), and * C represents formulas (1) and (2). Each of R 101 to R 106 independently represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, An optionally substituted heterocyclic group, amino group, hydroxy group, phosphoric acid group, cyano group, hydrogen atom, halogen atom, alkoxy group, amide group, carboxy group, carbonamido group, alkoxycarbonyl group, or Represents an acyl group, R 105 represents four groups (including hydrogen atoms) on the benzene ring, which may be the same or different from each other, and R 106 represents two groups (including hydrogen atoms) on the benzene ring. represents may be the same or different, Z 101 or 104 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, -CRR'- group, -CR = CR'- group, or -NR '' - group (wherein, R, R 'and R''are each Independently represents a hydrogen atom or a substituent, and n1 to n4 each independently represents an integer of 1 to 7.)
C in the general formulas (1) and (2) is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, or the following formula (C-1 ) Or a substituent represented by the formula (C-2).
Figure 2017166067
(In the formula (C-1), * B represents the bonding position with B in the general formulas (1) and (2), R 201 represents a hydrogen atom or one or more substituents; The plurality of substituents may be the same or different from each other, and may be bonded to each other or bonded to R 202 or R 203 to form a ring, and R 202 and R 203 are each independently A hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a heterocyclic group which may have a substituent.
Figure 2017166067
(In formula (C-2), * B represents the bonding position with B in the general formulas (1) and (2), p1 represents an integer of 1 to 4, M 1 represents a boron atom, a silicon atom Represents a metalloid atom selected from the group consisting of a germanium atom, an arsenic atom, an antimony atom, and a tellurium atom, and R 204 to R 206 are each independently a hydrogen atom or an aromatic group optionally having a substituent. A hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic group, Q 1 and Q 2 each independently represent a halogen atom, and Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic ring)]

なお、本願出願書類の一般式では、部分構造を括弧で括り、部分構造の繰り返し数を表す記号(例えばn1)を右下付き添字で括弧に付している部分(例えば式(B−1)の部分)は、部分構造の繰り返し数が2以上である場合、2以上の部分構造が有する基(例えばR101)同士は同一であってもよく異なっていてもよい。 In the general formula of the present application, the partial structure is enclosed in parentheses, and the symbol indicating the number of repetitions of the partial structure (for example, n1) is attached to the parenthesis with a lower right subscript (for example, the formula (B-1) In the case where the number of repeating partial structures is 2 or more, the groups (for example, R 101 ) of the two or more partial structures may be the same or different.

まず、前記一般式(1)及び(2)中のAについて説明する。   First, A in the general formulas (1) and (2) will be described.

前記一般式(1)及び(2)中におけるAが表すアルコキシカルボニル基としては、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基が好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−ブチルオキシカルボニル基などが挙げられる。   The alkoxycarbonyl group represented by A in the general formulas (1) and (2) is preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and an n-butyloxycarbonyl group. Is mentioned.

Aが表すアシル基としては、例えば、炭素数1乃至10のアルキルカルボニル基、アリールカルボニル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1乃至4のアルキルカルボニル基である。炭素数1乃至4のアルキルカルボニル基としては、具体的にはアセチル基、プロピオニル基等が挙げられる。   Examples of the acyl group represented by A include an alkylcarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms and an arylcarbonyl group, and an alkylcarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable. Specific examples of the alkylcarbonyl group having 1 to 4 carbon atoms include an acetyl group and a propionyl group.

Aが表すアルコキシシリル基としては、例えばSiRsm(ORs)3-m(Rsは炭素数1〜20のアルキル基を表し、mは0〜2の整数を表し、互いのRsは同一でも異なっていても良い)で示されるアルコキシシリル基が挙げられる。Rsで表される炭素数1〜20のアルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基などが挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、i-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ネオペンチル基である。 The alkoxysilyl group A represents, for example SiRs m (ORs) 3-m (Rs represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, m represents an integer of 0 to 2, Rs of each other are identical or different May be included). Specific examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by Rs include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, and a sec-butyl group. , T-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, etc., preferably methyl group, ethyl group, i-propyl Group, n-butyl group, t-butyl group and neopentyl group.

Aが表す芳香族炭化水素基とは、芳香族炭化水素環(芳香族炭化水素)から水素原子1個を除いた基を意味し、該芳香族炭化水素環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、ペリレン環、及びテリレン環等の芳香環等が挙げられる。前記芳香族炭化水素環は、炭素数6乃至16の芳香環(芳香族炭化水素環及び芳香族炭化水素環を含む縮合環)を有する芳香族炭化水素環であることが好ましい。   The aromatic hydrocarbon group represented by A means a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon ring (aromatic hydrocarbon). Specific examples of the aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring, And aromatic rings such as naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, perylene ring, and terylene ring. The aromatic hydrocarbon ring is preferably an aromatic hydrocarbon ring having an aromatic ring having 6 to 16 carbon atoms (a condensed ring including an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic hydrocarbon ring).

Aが表す複素環基とは、複素環から水素原子1個を除いた基を意味し、該複素環の具体例としては、インデン環、アズレン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾリジン環、オキサゾリジン環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、ピロリジン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、トリアジン環、ジアゾール環、インドリン環、チオフェン環、チエノチオフェン環、フラン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアジン環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ナフトチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラジン環、キノリン環、及びキナゾリン環等の芳香族複素環;並びにフルオレン環、及びカルバゾール環等の縮合型芳香族複素環等が挙げられる。前記複素環は、炭素数5乃至16の芳香族複素環(芳香族複素環及び芳香族複素環を含む縮合環)を有する複素環基であることが好ましい。   The heterocyclic group represented by A means a group obtained by removing one hydrogen atom from a heterocyclic ring. Specific examples of the heterocyclic ring include an indene ring, an azulene ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, and a pyrazole ring. , Pyrazolidine ring, thiazolidine ring, oxazolidine ring, pyran ring, chromene ring, pyrrole ring, pyrrolidine ring, benzimidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, triazine ring, diazole ring, indoline ring Thiophene ring, thienothiophene ring, furan ring, oxazole ring, oxadiazole ring, thiazine ring, thiazole ring, indole ring, benzothiazole ring, benzothiadiazole ring, naphthothiazole ring, benzoxazole ring, naphthoxazole ring, indolenine Ring, benzoindole Down ring, a pyrazine ring, a quinoline ring, and aromatic heterocyclic rings such as quinazoline ring; and a fluorene ring, and condensed aromatic heterocycles carbazole ring, and the like. The heterocyclic ring is preferably a heterocyclic group having an aromatic heterocyclic ring having 5 to 16 carbon atoms (a condensed ring including an aromatic heterocyclic ring and an aromatic heterocyclic ring).

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、スルホ基、スルファモイル基、シアノ基、イソシアノ基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、ニトロ基、ニトロシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、リン酸基、リン酸エステル基、アミノ基、メルカプト基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボキシ基、カルバモイル基、アシル基、アルデヒド基、カルボニル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、及び置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基等が挙げられる。   The substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have is not particularly limited, and examples thereof include a sulfo group, a sulfamoyl group, a cyano group, an isocyano group, a thiocyanato group, an isothiocyanato group, and a nitro group. Group, nitrosyl group, halogen atom, hydroxy group, phosphate group, phosphate ester group, amino group, mercapto group, amide group, alkoxy group, aryloxy group, carboxy group, carbamoyl group, acyl group, aldehyde group, carbonyl group And an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, and an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、臭素原子、又は塩素原子が好ましい。   Examples of the halogen atom as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom, a bromine atom, Or a chlorine atom is preferable.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのリン酸エステル基としては、リン酸(炭素数1乃至4)アルキルエステル基等が挙げられる。リン酸エステル基の具体例としては、リン酸メチル基、リン酸エチル基、リン酸(n−プロピル)基及びリン酸(n−ブチル)基が挙げられる。   Examples of the phosphate ester group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a phosphoric acid (C 1 to C 4) alkyl ester group. Specific examples of the phosphate ester group include a methyl phosphate group, an ethyl phosphate group, a phosphoric acid (n-propyl) group, and a phosphoric acid (n-butyl) group.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのアミノ基としては、アミノ基;モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基並びにモノ又はジ(n−プロピル)アミノ基等のアルキル置換アミノ基;モノ又はジフェニルアミノ基並びにモノ又はジナフチルアミノ基等のアリール置換アミノ基;モノアルキルモノフェニルアミノ基等のような、アルキル基と芳香族炭化水素基とが一つずつ置換したアミノ基;ベンジルアミノ基、アセチルアミノ基、フェニルアセチルアミノ基等が挙げられる。   The amino group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have is an amino group; a mono- or dimethylamino group, a mono- or diethylamino group, and mono- or di (n-propyl) An alkyl-substituted amino group such as an amino group; an aryl-substituted amino group such as a mono- or diphenylamino group and a mono- or dinaphthylamino group; an alkyl group and an aromatic hydrocarbon group such as a monoalkylmonophenylamino group; Amino group substituted one by one; a benzylamino group, an acetylamino group, a phenylacetylamino group, and the like.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのメルカプト基としては、メルカプト基;メチルメルカプト基、エチルメルカプト基、n−プロピルメルカプト基、イソプロピルメルカプト基、n−ブチルメルカプト基、イソブチルメルカプト基、sec−ブチルメルカプト基、及びt−ブチルメルカプト基等の炭素数1乃至4のアルキルメルカプト基;フェニルメルカプト基等が挙げられる。   The mercapto group as a substituent which the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have includes a mercapto group; a methyl mercapto group, an ethyl mercapto group, an n-propyl mercapto group, an isopropyl mercapto group, n -Alkyl mercapto groups having 1 to 4 carbon atoms such as butyl mercapto group, isobutyl mercapto group, sec-butyl mercapto group and t-butyl mercapto group; phenyl mercapto group and the like.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのアミド基としては、アミド基、アセトアミド基、N−メチルアミド基、N−エチルアミド基、N−(n−プロピル)アミド基、N−(n−ブチル)アミド基、N−イソブチルアミド基、N−(sec−ブチルアミド)基、N−(t−ブチル)アミド基、N,N−ジメチルアミド基、N,N−ジエチルアミド基、N,N−ジ(n−プロピル)アミド基、N,N−ジ(n−ブチル)アミド基、N,N−ジイソブチルアミド基、N−メチルアセトアミド基、N−エチルアセトアミド基、N−(n−プロピル)アセトアミド基、N−(n−ブチル)アセトアミド基、N−イソブチルアセトアミド基、N−(sec−ブチル)アセトアミド基、N−(t−ブチル)アセトアミド基、N,N−ジメチルアセトアミド基、N,N−ジエチルアセトアミド基、N,N−ジ(n−プロピル)アセトアミド基、N,N−ジ(n−ブチル)アセトアミド基、N,N−ジイソブチルアセトアミド基、フェニルアミド基、ナフチルアミド基、フェニルアセトアミド基、ナフチルアセトアミド基等が挙げられる。   Examples of the amide group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include an amide group, an acetamido group, an N-methylamide group, an N-ethylamide group, and N- (n-propyl). ) Amide group, N- (n-butyl) amide group, N-isobutylamide group, N- (sec-butylamide) group, N- (t-butyl) amide group, N, N-dimethylamide group, N, N -Diethylamide group, N, N-di (n-propyl) amide group, N, N-di (n-butyl) amide group, N, N-diisobutyramide group, N-methylacetamide group, N-ethylacetamide group, N- (n-propyl) acetamide group, N- (n-butyl) acetamide group, N-isobutylacetamide group, N- (sec-butyl) acetamide group, N- (t-butyl) acetamide N, N-dimethylacetamide group, N, N-diethylacetamide group, N, N-di (n-propyl) acetamide group, N, N-di (n-butyl) acetamide group, N, N-diisobutylacetamide group , Phenylamide group, naphthylamide group, phenylacetamide group, naphthylacetamide group, and the like.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。   Examples of the alkoxy group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, and an isobutoxy group. , Sec-butoxy group, t-butoxy group and the like.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのアリールオキシ基としては、フェノキシ基及びナフトキシ基等が挙げられ、これらはフェニル基又はメチル基を置換基として有していてもよい。   Examples of the aryloxy group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a phenoxy group and a naphthoxy group, and these include a phenyl group or a methyl group as a substituent. You may have.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのアシル基としては、炭素数1乃至10のアルキルカルボニル基やアリールカルボニル基等が挙げられ、好ましくは炭素数1乃至4のアルキルカルボニル基であり、具体的にはアセチル基、プロピオニル基、トリフルオロメチルカルボニル基、ペンタフルオロエチルカルボニル基、ベンゾイル基及びナフトイル基等が挙げられる。   Examples of the acyl group as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include an alkylcarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms and an arylcarbonyl group, preferably a carbon number. 1 to 4 alkylcarbonyl groups, and specific examples include an acetyl group, a propionyl group, a trifluoromethylcarbonyl group, a pentafluoroethylcarbonyl group, a benzoyl group, and a naphthoyl group.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペントキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基及びn−デシルオキシカルボニル基等が挙げられる。   Examples of the carbonyl group as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, and n-butoxy. Carbonyl group, isobutoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, t-butoxycarbonyl group, n-pentoxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, n-heptyloxycarbonyl group, n-nonyloxycarbonyl group and n- A decyloxycarbonyl group etc. are mentioned.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての芳香族炭化水素基又は複素環基の具体例としては、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基と同様のものが挙げられる。また、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての芳香族炭化水素基又は複素環基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。   Specific examples of the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A The same thing is mentioned. In addition, the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group as the substituent which the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have may have a substituent, and Includes the same substituents that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have.

Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての脂肪族炭化水素基としては、飽和又は不飽和の、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基が挙げられ、炭素数1乃至36であることが好ましく、炭素数1乃至20であることがより好ましく、炭素数が3乃至18であることがさらに好ましい。また、環状のアルキル基としては、例えば炭素数3乃至8のシクロアルキル基などが挙げられる。これら脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、プロペニル基、ペンチニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、ヘキサジエニル基、イソプロペニル基、イソへキセニル基、シクロへキセニル基、シクロペンタジエニル基、エチニル基、プロピニル基、ペンチニル基、へキシニル基、イソへキシニル基、及びシクロへキシニル基等が挙げられる。脂肪族炭化水素基は、特に好ましくは上記炭素数が3乃至18の直鎖のアルキル基である。これらの脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。   Examples of the aliphatic hydrocarbon group as the substituent which the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have include a saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic alkyl group. The carbon number is preferably 1 to 36, more preferably 1 to 20, and still more preferably 3 to 18. Examples of the cyclic alkyl group include a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms. Specific examples of these aliphatic hydrocarbon groups include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and n-pentyl group. N-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group N-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, cyclohexyl group, vinyl group, propenyl group, pentynyl group, butenyl group, hexenyl group, hexadienyl group, isopropenyl group, isohexenyl group, cyclohexenyl group , Cyclopentadienyl group, ethynyl group, propynyl group, pentynyl group, hexynyl group, isohexynyl group, and cyclohexyl group. Group and the like. The aliphatic hydrocarbon group is particularly preferably a linear alkyl group having 3 to 18 carbon atoms. These aliphatic hydrocarbon groups may have a substituent, and the substituent is the same as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have. Is mentioned.

次に、前記式(A−1)乃至(A−5)で表される置換基について説明する。   Next, the substituents represented by the formulas (A-1) to (A-5) will be described.

前記式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」と同様である。前記式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” represented by X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5), “amino group”, “ The “alkoxy group” and “halogen atom” are the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have, “ The same as “amino group”, “alkoxy group” and “halogen atom”. “Aromatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” represented by X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 in formulas (A-1) to (A-5) The heterocyclic group, “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” which may be substituted may each have an “aromatic hydrocarbon group which may have a substituent” or a “substituent” represented by A. The same as “heterocyclic group”, “alkoxycarbonyl group” and “acyl group”.

前記式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表すカルボンアミド基としては、炭素数1〜10のカルボンアミド基が好ましく、例えば、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、n−オクタノイルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基等が挙げられる。 The carbonamido group represented by X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5) is preferably a carbonamido group having 1 to 10 carbon atoms, for example, acetyl An amino group, a propionylamino group, an n-octanoylamino group, a phenylcarbonylamino group, etc. are mentioned.

前記式(A−1)乃至(A−5)中のR1乃至R8が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」「アミド基」「アリールオキシ基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」「アミド基」「アリールオキシ基」と同様である。前記式(A−1)乃至(A−5)中のR1乃至R8が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。前記式(A−1)乃至(A−5)中のR1乃至R8が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “amino group”, “alkoxy group” and “halogen atom” represented by R 1 to R 8 in the formulas (A-1) to (A-5) The “amide group” and “aryloxy group” are each an “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have. ”,“ Amino group ”,“ alkoxy group ”,“ halogen atom ”,“ amide group ”and“ aryloxy group ”. “Aromatic hydrocarbon group optionally having substituents” represented by R 1 to R 8 in formulas (A-1) to (A-5) “Heterocycle optionally having substituents” Group, “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” are respectively represented by A “aromatic hydrocarbon group which may have a substituent” “heterocyclic group which may have a substituent” “alkoxycarbonyl” The same as “group” and “acyl group”. The “carbonamido group” represented by R 1 to R 8 in Formulas (A-1) to (A-5) is X 1 , X 2 , Y in Formulas (A-1) to (A-5). It is the same as the “carbonamido group” represented by 1 and Y 2 .

前記式(A−1)乃至(A−5)中のZ1乃至Z5が表す−CRR’−基、−CR=CR’−基、又は−NR''−基に含まれるR、R’及びR''はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表すが、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基であることが好ましい。R、R’及びR''が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」と同様である。R、R’及びR''が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」と同様である。 R, R ′ contained in the —CRR′— group, —CR═CR′— group, or —NR ″ — group represented by Z 1 to Z 5 in the formulas (A-1) to (A-5). And R ″ each independently represents a hydrogen atom or a substituent, a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent. Or a heterocyclic group which may have a substituent. The “aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” represented by R, R ′ and R ″ is the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have. In the “aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)”. The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group” and the “optionally substituted heterocyclic group” represented by R, R ′, and R ″ each represent “the substituent group represented by A”. It is the same as the “aromatic hydrocarbon group which may be present” and “the heterocyclic group which may have a substituent”.

次に、前記一般式(1)及び(2)中における、前記式(B−1)乃至(B−4)の何れか1つで表される置換基Bについて説明する。   Next, the substituent B represented by any one of the formulas (B-1) to (B-4) in the general formulas (1) and (2) will be described.

前記式(B−1)乃至式(B−4)中のR101乃至R106が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」「アミド基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミノ基」「アルコキシ基」「ハロゲン原子」「アミド基」と同様である。前記式(B−1)乃至式(B−4)中のR101乃至R106が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。前記式(B−1)乃至式(B−4)中のR101乃至R106が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “amino group”, “alkoxy group”, “halogen atom” represented by R 101 to R 106 in formulas (B-1) to (B-4) "Amido group" is an "optionally substituted aliphatic hydrocarbon group" or "amino group" as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have. ”,“ Alkoxy group ”,“ halogen atom ”and“ amide group ”. “Aromatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” represented by R 101 to R 106 in formulas (B-1) to (B-4) “complex optionally having substituent (s)” The “ring group”, “alkoxycarbonyl group”, and “acyl group” are respectively represented by “an optionally substituted aromatic hydrocarbon group”, “optionally substituted heterocyclic group”, “alkoxy”. The same as “carbonyl group” and “acyl group”. The “carbonamido group” represented by R 101 to R 106 in Formulas (B-1) to (B-4) is X 1 , X 2 in Formulas (A-1) to (A-5), This is the same as the “carbonamido group” represented by Y 1 and Y 2 .

前記式(B−1)乃至式(B−4)中のZ101乃至Z104が表す、−CRR’−基、−CR=CR’−基、及び−NR''−基はそれぞれ、式(A−1)乃至(A−5)中のZ1乃至Z5が表す−CRR’−基、−CR=CR’−基、及び−NR''−基と同様である。 The —CRR′— group, —CR═CR′— group, and —NR ″ — group represented by Z 101 to Z 104 in the above formulas (B-1) to (B-4) are each represented by the formula ( It is the same as the —CRR′— group, —CR═CR′— group, and —NR ″ — group represented by Z 1 to Z 5 in A-1) to (A-5).

次に、前記一般式(1)及び(2)中におけるCについて説明する。   Next, C in the general formulas (1) and (2) will be described.

前記一般式(1)及び(2)中のCが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」と同様である。   The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group” and the “optionally substituted heterocyclic group” represented by C in the general formulas (1) and (2) are each represented by A This is the same as the “optionally substituted aromatic hydrocarbon group” and “optionally substituted heterocyclic group”.

次に、式(C−1)で表される置換基について説明する。   Next, the substituent represented by Formula (C-1) will be described.

前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、アシル基、アミド基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有していてもよいベンゼンスルホニル基であることが好ましい。前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「(無置換の)アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様であり、アルコキシカルボニル基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「(無置換の)アルコキシ基」「アミド基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アルコキシ基」「アミド基」と同様である。前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201が表すベンゼンスルホニル基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。 In the formula (C-1), one or more substituents R 201 are an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and an aromatic heterocyclic group which may have a substituent. , An aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, a cyano group, an acyl group, an amide group, an alkoxy group which may have a substituent, an alkoxycarbonyl group which may have a substituent, Or it is preferable that it is a benzenesulfonyl group which may have a substituent. The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group”, “(unsubstituted) alkoxycarbonyl group”, “acyl group” represented by one or more substituents R 201 in the formula (C-1) ”Is the same as the“ optionally substituted aromatic hydrocarbon group ”,“ alkoxycarbonyl group ”and“ acyl group ”represented by A, and the alkoxycarbonyl group may have a substituent , A is the same as the substituent which the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have. As the “optionally substituted aromatic heterocyclic group” represented by one or more substituents R 201 in the formula (C-1), “having a substituent” Examples of the heterocyclic group which may be mentioned include various aromatic heterocyclic groups, and the substituent that the aromatic heterocyclic group may have is the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic ring represented by A It is the same as the substituent which the group may have. The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “(unsubstituted) alkoxy group”, “amide group” represented by one or more substituents R 201 in the formula (C-1) Are the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “alkoxy group”, “amide group” as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have, respectively. It is the same. The substituent that the benzenesulfonyl group represented by one or more substituents R 201 in the formula (C-1) may have is an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group represented by A. It is the same as the substituent which may be present.

前記式(C−1)中のR202及びR203が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」と同様である。前記式(C−1)中のR202及びR203が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」は、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” represented by R 202 and R 203 in the formula (C-1) has an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group represented by A. This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” as the substituent. The “aromatic hydrocarbon group which may have a substituent” represented by R 202 and R 203 in the formula (C-1) is the “aromatic carbon which may have a substituent” represented by A. The same as “hydrogen group”.

次に、前記式(C−2)で表される置換基について説明する。   Next, the substituent represented by the formula (C-2) will be described.

式(C−2)中、*Bは、前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置を表す。前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置は、芳香環Ar1又はAr2上であることが好ましい。p1は1乃至4の整数を表し、1乃至2であることが好ましく、2であることがより好ましい。M1はホウ素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、ヒ素原子、アンチモン原子、及びテルル原子からなる群より選択される半金属原子を表す。前記半金属原子としては、ホウ素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、及びアンチモン原子が挙げられる。前記半金属原子は、ホウ素原子であることが好ましい。R204〜R206はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。 In formula (C-2), * B represents the bonding position with B in the general formulas (1) and (2). In the general formulas (1) and (2), the bonding position with B is preferably on the aromatic ring Ar 1 or Ar 2 . p1 represents an integer of 1 to 4, preferably 1 to 2, and more preferably 2. M 1 represents a metalloid atom selected from the group consisting of boron atom, silicon atom, germanium atom, arsenic atom, antimony atom, and tellurium atom. Examples of the metalloid atom include a boron atom, a silicon atom, a germanium atom, and an antimony atom. The metalloid atom is preferably a boron atom. The R 204 to R 206 each independently represent a hydrogen atom, an aromatic optionally substituted hydrocarbon group, or optionally substituted heterocyclic group.

式(C−2)におけるR204〜R206が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「置換基を有していてもよい複素環基」と同様である。 “Aromatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” and “heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by R 204 to R 206 in formula (C-2) are each represented by A. This is the same as “an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent” and “heterocyclic group which may have a substituent”.

式(C−2)におけるR204は、水素原子であることが好ましい。また、式(C−2)におけるR205及びR206はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、又はチエニル基であることがより好ましく、フェニル基であることがさらに好ましい。 R 204 in formula (C-2) is preferably a hydrogen atom. R 205 and R 206 in formula (C-2) are each independently preferably an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, more preferably a phenyl group, a naphthyl group, or a thienyl group. Preferably, it is a phenyl group.

式(C−2)中、Q1及びQ2はそれぞれ独立にハロゲン原子を表す。該ハロゲン原子としては、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としてのハロゲン原子と同様のものが挙げられ、フッ素原子であることが好ましい。また、式(C−2)中のQ1及びR205、並びにQ2及びR206は、互いに連結して環を形成してもよく、また、R205及びR206が芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基の場合、Q1及びR205が表す芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基上の置換基、並びにQ2及びR206が表す芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基上の置換基は、互いに連結して環を形成してもよい。 In formula (C-2), Q 1 and Q 2 each independently represent a halogen atom. Examples of the halogen atom include those similar to the halogen atom as a substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have, and is preferably a fluorine atom. Q 1 and R 205 , and Q 2 and R 206 in formula (C-2) may be connected to each other to form a ring, and R 205 and R 206 may be an aromatic hydrocarbon group or In the case of an aromatic heterocyclic group, the aromatic hydrocarbon group or substituent on the aromatic heterocyclic group represented by Q 1 and R 205, and the aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group represented by Q 2 and R 206 The above substituents may be linked together to form a ring.

式(C−2)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に芳香環を表す。該芳香環の具体例としては、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基の説明部分において具体例として記載した芳香族炭化水素環又は複素芳香環と同様のものが挙げられる。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、ベンゼン環、ナフタレン環、又はチオフェン環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。 In formula (C-2), Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic ring. Specific examples of the aromatic ring include those similar to the aromatic hydrocarbon ring or heteroaromatic ring described as specific examples in the explanation part of the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A. Ar 1 and Ar 2 are each independently preferably a benzene ring, a naphthalene ring, or a thiophene ring, and more preferably a benzene ring.

前記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩は、例えば、国際公開第02/011213号、国際公開第03/005481号、国際公開第2004/082061号、特許第4610160号公報、特開2014−196283号公報、国際公開第2015/137382号等に記載されている。   The compound represented by the general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof is, for example, International Publication No. 02/011213, International Publication No. 03/005481, International Publication No. 2004/082061, Patent No. 4610160, JP 2014-196283 A, International Publication No. 2015/137382, and the like.

前記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩について、幾つかの好ましい形態を以下に示す。   Some preferred embodiments of the compound represented by the general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof are shown below.

前記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩の第1の好ましい形態は、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
r、A、及びBの組み合わせが、
(a)rが0又は1であり、Aが前記式(A−1)で表される置換基であり、前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、又はスルホン酸基であり、前記式(A−1)中のR1が、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、Bが前記式(B−1)で表される置換基であり、前記式(B−1)中のn1が1乃至5の整数であり、前記式(B−1)中のR101及びR102がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基である組み合わせ、
(b)rが1であり、Aが前記式(A−1)で表される置換基であり、前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、又はスルホン酸基であり、前記式(A−1)中のR1が、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、Bが前記式(B−2)で表される置換基であり、前記式(B−2)中のn2が1乃至5の整数であり、前記式(B−2)中のR103及びR104がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、前記式(B−2)中のZ101が、酸素原子、硫黄原子、又はセレン原子である組み合わせ、
(c)rが0又は1であり、Aがホルミル基であり、Bが前記式(B−2)で表される置換基であり、前記式(B−2)中のn2が1乃至5の整数であり、前記式(B−2)中のR103及びR104がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、前記式(B−2)中のZ101が、酸素原子、硫黄原子、又はセレン原子である組み合わせ、
の何れか1つであるものである。
A first preferred form of the compound represented by the general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof is the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof,
The combination of r, A, and B is
(A) r is 0 or 1, A is a substituent represented by the formula (A-1), and X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom. , A carboxy group, a cyano group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group, and R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and B is a substituent but represented by the formula (B-1), the formula (B-1) n1 in is an integer of 1 to 5, R 101 and R 102 in the formula (B-1) Each independently represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group,
(B) r is 1, A is a substituent represented by the formula (A-1), and X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom, carboxy A group, a cyano group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group, R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group; is a substituent represented by formula (B-2), the formula (B-2) n2 is an integer of 1 to 5 in the formula (B-2) R 103 and R 104 are each in Independently, a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and a combination in which Z 101 in the formula (B-2) is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom,
(C) r is 0 or 1, A is a formyl group, B is a substituent represented by the formula (B-2), and n2 in the formula (B-2) is 1 to 5 R 103 and R 104 in the formula (B-2) are each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and in the formula (B-2) In which Z 101 is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom,
It is one of these.

このような化合物は、特開2014−196283号公報に記載されている。このような化合物の例としては、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(特開2014−196283号公報の化合物194)が挙げられる。 Such a compound is described in JP2014-196283A. Examples of such compounds include:
Figure 2017166067
(Compound 194 of JP 2014-196283 A).

前記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩の第2の好ましい形態は、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
m1が1であり、
Aが、
(a)前記式(A−1)で表され、X1及びY1がカルボキシ基である置換基、
(b)前記式(A−1)で表され、X1及びY1の一方がカルボキシ基であり、他方がシアノ基である置換基、
(c)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3及びZ4が硫黄原子である置換基、
(d)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が下記式

Figure 2017166067
で表される基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(e)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が−C(CN)(COOH)−基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(f)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が−C(COOH)2−基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(g)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6が4−(ジフェニルアミノ)フェニル基であり、Z2及びZ3が酸素原子であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(h)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6がp−トリル基であり、Z2が酸素原子であり、Z3及びZ4が硫黄原子である置換基、
の何れか1つであり、
Bが、前記式(B−1)で表され、R101及びR102が水素原子であり、
Cが、下記式(C−1−1)
Figure 2017166067
(式(C−1−1)中、R15は、下記式(101)〜(105)
Figure 2017166067
の何れか1つで表される芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表し、R16及びR17の組み合わせは、
(i)R16及びR17がメチル基である組み合わせ、
(ii)R16が水素原子、R17がフェニル基である組み合わせ、
(iii)R16及びR17がフェニル基である組み合わせ、
(iv)R16及びR17がp−トリル基である組み合わせ、
(v)R16が2−チエニル基、R17が水素原子である組み合わせ、
(vi)R16及びR17が2,4−キシリル基である組み合わせ、
(vii)R16が1−ナフチル基、R17が水素原子である組み合わせ、
の何れか1つであり、R18は水素原子又はフェニル基を表し、R19及びR20は水素原子を表し、X3は、アミノ基と共に下記式(106)〜(110)
Figure 2017166067
の何れか1つで表される環状構造を形成する連結基を示し、nは0又は1を示す。)
で表される置換基であるものである。 A second preferred embodiment of the compound represented by the general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof is the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof,
m1 is 1,
A is
(A) a substituent represented by the formula (A-1), wherein X 1 and Y 1 are carboxy groups,
(B) a substituent represented by the formula (A-1), wherein one of X 1 and Y 1 is a carboxy group and the other is a cyano group;
(C) Substitution represented by the formula (A-3), wherein R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 and Z 4 are sulfur atoms. Group,
(D) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is
Figure 2017166067
A substituent represented by: Z 4 is a sulfur atom,
(E) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is —C (CN) (COOH) — A substituent, wherein Z 4 is a sulfur atom,
(F) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is a —C (COOH) 2 — group. A substituent in which Z 4 is a sulfur atom,
(G) Represented by the formula (A-3), R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a 4- (diphenylamino) phenyl group, Z 2 and Z 3 are oxygen atoms, and Z 4 A substituent in which is a sulfur atom,
(H) Represented by the formula (A-3), R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a p-tolyl group, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 and Z 4 are sulfur atoms. A substituent,
Any one of
B is represented by the formula (B-1), R 101 and R 102 are hydrogen atoms,
C is the following formula (C-1-1)
Figure 2017166067
(In the formula (C-1-1), R 15 represents the following formulas (101) to (105).
Figure 2017166067
Represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group represented by any one of the following, and the combination of R 16 and R 17 is:
(I) a combination in which R 16 and R 17 are methyl groups;
(Ii) a combination in which R 16 is a hydrogen atom and R 17 is a phenyl group;
(Iii) a combination in which R 16 and R 17 are phenyl groups;
(Iv) a combination in which R 16 and R 17 are p-tolyl groups;
(V) a combination in which R 16 is a 2-thienyl group and R 17 is a hydrogen atom;
(Vi) a combination in which R 16 and R 17 are 2,4-xylyl groups,
(Vii) a combination in which R 16 is a 1-naphthyl group and R 17 is a hydrogen atom;
R 18 represents a hydrogen atom or a phenyl group, R 19 and R 20 represent a hydrogen atom, and X 3 together with the amino group is represented by the following formulas (106) to (110):
Figure 2017166067
A linking group that forms a cyclic structure represented by any one of the above, n represents 0 or 1; )
It is a substituent represented by these.

このような化合物は、特許第4610160号公報に記載されている。このような化合物の例としては、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(特許第4610160号公報の化合物(A−4))が挙げられる。
前記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩の第3の好ましい形態は、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
m1が1であり、rが1であり、
Aが、前記式(A−1)で表される置換基であり、
前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、シアノ基、アシル基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又はフェニルスルホニル基であり、
前記式(A−1)中のR1が、水素原子、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールカルボニル基、又はアシル基であり、
Bが、下記式(B−11)
Figure 2017166067
(式(B−11)中、*Aは前記一般式(1)におけるAとの結合位置を、*Cは前記一般式(1)におけるCとの結合位置をそれぞれ表し、
jは0乃至3の整数を表し、kは1乃至3の整数を表し、qは1乃至5の整数(ただし、qはj+k+q≦7を満たす)を表し、
11乃至Z13はそれぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、又は−NR''−基(式中、R''はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す。)を表し、
4は、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
7乃至A10はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
301は、下記式(302)
Figure 2017166067
(式(302)中、pは0乃至3の整数を表し、qは0乃至6の整数を表し、
4及びY4はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、シアノ基、アシル基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又は置換基を有していてもよいベンゼンスルホニル基を表し、
14は酸素原子、硫黄原子、セレン原子、又は−NR12−基(R12は水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す)を表し、
11及びA12はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
13乃至A15はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールカルボニル基、又はアシル基を表す。)
で表される置換基を表し、
Cが、前記式(C−1)で表される置換基であり、前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、アシル基、アミド基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有していてもよいベンゼンスルホニル基であり、前記式(C−1)中のR202及びR203はそれぞれ独立に、下記式(301)
Figure 2017166067
(式(301)中、R12及びR13はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される置換基であるものである。 Such compounds are described in Japanese Patent No. 4610160. Examples of such compounds include:
Figure 2017166067
(Compound (A-4) of Japanese Patent No. 4610160).
A third preferred embodiment of the compound represented by the general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof is the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof.
m1 is 1, r is 1,
A is a substituent represented by the formula (A-1),
X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group, a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, A cyano group, an acyl group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or a phenylsulfonyl group,
R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an amide group, an alkoxy group, An aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an arylcarbonyl group, or an acyl group,
B is the following formula (B-11)
Figure 2017166067
(In the formula (B-11), * A represents the bonding position with A in the general formula (1), * C represents the bonding position with C in the general formula (1),
j represents an integer of 0 to 3, k represents an integer of 1 to 3, q represents an integer of 1 to 5 (where q satisfies j + k + q ≦ 7),
Z 11 to Z 13 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, or a —NR ″ -group (wherein R ″ is independently a hydrogen atom or an aromatic group optionally having a substituent). Represents an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.
A 4 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group,
A 7 to A 10 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group. ,
R 301 represents the following formula (302)
Figure 2017166067
(In Formula (302), p represents an integer of 0 to 3, q represents an integer of 0 to 6,
X 4 and Y 4 each independently have a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent. Represents an aliphatic hydrocarbon group, a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, a cyano group, an acyl group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or an optionally substituted benzenesulfonyl group,
Z 14 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, or a —NR 12 — group (R 12 represents a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, or an aromatic that may have a substituent. Represents a heterocyclic group or an aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s),
A 11 and A 12 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group. ,
A 13 to A 15 each independently have a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent. And may represent an aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an amide group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an arylcarbonyl group, or an acyl group. )
Represents a substituent represented by
C is a substituent represented by the formula (C-1), and one or more substituents R 201 in the formula (C-1) may have a substituent. An aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, an aliphatic hydrocarbon group that may have a substituent, a cyano group, an acyl group, an amide group, and a substituent. An optionally substituted alkoxy group, an optionally substituted alkoxycarbonyl group, or an optionally substituted benzenesulfonyl group, wherein R 202 and R 203 in formula (C-1) are: Independently, the following formula (301)
Figure 2017166067
(In Formula (301), R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, Or, it represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.)
It is a substituent represented by these.

前記式(B−11)中のZ11乃至Z13が表す−NR''−基はそれぞれ、式(A−1)乃至(A−5)中のZ1乃至Z5が表す−NR''−基と同様である。前記式(B−11)中のZ11乃至Z13が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」は、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」と同様である。前記式(B−11)中のZ11乃至Z13が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(B−11)中のZ11乃至Z13が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」と同様である。 —NR ″ — groups represented by Z 11 to Z 13 in Formula (B-11) are represented by —NR ″ represented by Z 1 to Z 5 in Formulas (A-1) to (A-5), respectively. -Same as group. The “aromatic hydrocarbon group which may have a substituent” represented by Z 11 to Z 13 in the formula (B-11) is the “aromatic carbon which may have a substituent” represented by A. The same as “hydrogen group”. As the “aromatic heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by Z 11 to Z 13 in the formula (B-11), “heterocyclic ring optionally having substituent (s)” represented by A Various aromatic heterocyclic groups mentioned as examples of the “group” can be mentioned, and the substituent that the aromatic heterocyclic group may have is the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A. It is the same as the substituent which may be. The “aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” represented by Z 11 to Z 13 in the formula (B-11) has an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group represented by A. This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” as the substituent.

前記式(B−11)中のA4が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」「アミド基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」「アミド基」と同様である。前記式(B−11)中のA4が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。前記式(B−11)中のA4が表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom”, “alkoxy group”, and “amide group” represented by A 4 in the formula (B-11) are each an aromatic carbon group represented by A. This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom”, “alkoxy group”, and “amide group” as the substituent that the hydrogen group or heterocyclic group may have. The “carbonamido group” represented by A 4 in the formula (B-11) is “carvone group” represented by X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5). The same as “amide group”. The “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A 4 in the formula (B-11) are the same as the “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A, respectively.

前記式(B−11)中のA7乃至A10が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」と同様である。前記式(B−11)中のA7乃至A10が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。前記式(B−11)中のA7乃至A10が表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom” and “alkoxy group” represented by A 7 to A 10 in the formula (B-11) are each an aromatic hydrocarbon represented by A. This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom”, and “alkoxy group” as the substituents that the group or heterocyclic group may have. The “carbonamido group” represented by A 7 to A 10 in the formula (B-11) is such that X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5) are This is the same as the “carbonamido group” represented. The “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A 7 to A 10 in the formula (B-11) are the same as the “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A, respectively.

前記式(302)中のX4及びY4が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「アシル基」「アルコキシカルボニル基」は、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「アシル基」「アルコキシカルボニル基」と同様である。前記式(302)中のX4及びY4が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(302)中のX4及びY4が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミド基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「アミド基」と同様である。前記式(302)中のX4及びY4が表すベンゼンスルホニル基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。 The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group”, “acyl group”, and “alkoxycarbonyl group” represented by X 4 and Y 4 in the above formula (302) have the “substituent group” represented by A. It is the same as the aromatic hydrocarbon group, “acyl group” and “alkoxycarbonyl group” which may be present. As the “aromatic heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by X 4 and Y 4 in the formula (302), “heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by A The aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group which A showed may be mentioned and the aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group mentioned as an example may have may have. Similar to good substituents. The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” and “amide group” represented by X 4 and Y 4 in the formula (302) are each an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group represented by A. This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” and “amide group” as the optionally substituted substituents. The substituent that the benzenesulfonyl group represented by X 4 and Y 4 in the formula (302) may have is the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have It is the same.

前記式(302)中のZ14としての−NR12−基中のR12が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」は、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」と同様である。前記式(302)中のZ14としての−NR12−基中のR12が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(302)中のZ14としての−NR12−基中のR12が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」と同様である。 The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group” represented by R 12 in the —NR 12 — group represented by Z 14 in the formula (302) has the “substituted group” represented by A. It is the same as the “aromatic hydrocarbon group which may be”. As the “aromatic heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by R 12 in the —NR 12 — group as Z 14 in the formula (302), “having a substituent” Examples of the heterocyclic group that may be included include various aromatic heterocyclic groups, and the substituent that the aromatic heterocyclic group may have is an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group represented by A. This is the same as the substituent that the ring group may have. The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group” represented by R 12 in the —NR 12 — group represented by Z 14 in the formula (302) is an aromatic hydrocarbon group or a complex represented by A This is the same as the “aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” as the substituent that the ring group may have.

前記式(302)中のA11及びA12が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アルコキシ基」と同様である。前記式(302)中のA11及びA12が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。前記式(302)中のA11及びA12が表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。 The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom” and “alkoxy group” represented by A 11 and A 12 in the formula (302) are each an aromatic hydrocarbon group represented by A or This is the same as the “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom”, and “alkoxy group” as the substituent that the heterocyclic group may have. The “carbonamido group” represented by A 11 and A 12 in the formula (302) is represented by X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5). The same as “carbonamide group”. The “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A 11 and A 12 in the formula (302) are the same as the “alkoxycarbonyl group” and “acyl group” represented by A, respectively.

前記式(302)中のA13乃至A15が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」はそれぞれ、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」「アルコキシカルボニル基」「アシル基」と同様である。前記式(302)中のA13乃至A15が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(302)中のA13乃至A15が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アミド基」「アルコキシ基」「アリールオキシ基」はそれぞれ、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」「ハロゲン原子」「アミド基」「アルコキシ基」「アリールオキシ基」と同様である。前記式(302)中のA13乃至A15が表す「カルボンアミド基」は、式(A−1)乃至(A−5)中のX1、X2、Y1、及びY2が表す「カルボンアミド基」と同様である。 The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group”, “alkoxycarbonyl group”, and “acyl group” represented by A 13 to A 15 in the formula (302) are each represented by “having a substituent”. And the same as the aromatic hydrocarbon group, “alkoxycarbonyl group”, and “acyl group”. The “aromatic heterocyclic group which may have a substituent” represented by A 13 to A 15 in the formula (302) is “the heterocyclic group which may have a substituent” represented by A. The aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group which A showed may be mentioned and the aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group mentioned as an example may have may have. Similar to good substituents. The “optionally substituted aliphatic hydrocarbon group”, “halogen atom”, “amide group”, “alkoxy group” and “aryloxy group” represented by A 13 to A 15 in the formula (302) are respectively “Aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” “halogen atom” “amide group” “alkoxy group” as the substituent that the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A may have And “aryloxy group”. The “carbonamido group” represented by A 13 to A 15 in the formula (302) is represented by X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 in the formulas (A-1) to (A-5). The same as “carbonamide group”.

前記式(302)中のA13乃至A15が表すアリールカルボニル基としては、例えばベンゾイル、ナフトイル等の6〜10員の単環式または二環式アリール基が置換したカルボニル基が挙げられる。 The aryl group represented by A 13 to A 15 in the formula (302), for example benzoyl, mono- or bicyclic aryl group having 6 to 10-membered, such as naphthoyl carbonyl group substituted.

前記式(301)中のR12及びR13が表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」は、Aが表す「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」と同様である。前記式(301)中のR12及びR13が表す「置換基を有していてもよい芳香族複素環基」としては、Aが表す「置換基を有していてもよい複素環基」の例として挙げた種々の芳香族複素環基が挙げられ、芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基と同様である。前記式(301)中のR12及びR13が表す「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」は、Aが表す芳香族炭化水素基又は複素環基が有していてもよい置換基としての「置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基」と同様である。 The “optionally substituted aromatic hydrocarbon group” represented by R 12 and R 13 in the formula (301) represents the “optionally substituted aromatic hydrocarbon group represented by A”. Is the same. As the “aromatic heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by R 12 and R 13 in formula (301), “heterocyclic group optionally having substituent (s)” represented by A The aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group which A showed may be mentioned and the aromatic heterocyclic group which the aromatic heterocyclic group mentioned as an example may have may have. Similar to good substituents. The “aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s)” represented by R 12 and R 13 in the formula (301) may be the aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group represented by A. It is the same as the “aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent” as a good substituent.

このような化合物は、国際公開第2015/137382号に記載されている。このような化合物の例としては、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(国際公開第2015/137382号の化合物1)が挙げられる。 Such compounds are described in WO2015 / 137382. Examples of such compounds include:
Figure 2017166067
(Compound 1 of International Publication No. 2015/137382).

(水分解光電気化学セルの構成)
本発明の水分解光電気化学セルは、化合物半導体微粒子と、該化合物半導体微粒子上に担持された増感色素(前記有機色素化合物)とを含む光電極を備えている。
(Configuration of water-splitting photoelectrochemical cell)
The water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention includes a photoelectrode containing compound semiconductor fine particles and a sensitizing dye (the organic dye compound) supported on the compound semiconductor fine particles.

前記化合物半導体粒子としては、酸化物半導体微粒子が好ましく、金属酸化物半導体微粒子がより好ましい。金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物の具体例としては、チタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジルコニウム、ガリウム、インジウム、イットリウム、ニオブ、タンタル、バナジウムなどの金属の酸化物が挙げられる。これら金属酸化物のうち、チタン、スズ、亜鉛、ニオブ又はインジウム等の金属の酸化物が好ましく、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化スズが最も好ましい。また、化合物半導体微粒子の平均粒子径は、通常は1〜500nmであり、好ましくは1〜100nmである。また、化合物半導体微粒子は、大きな粒径の化合物半導体微粒子と小さな粒径の化合物半導体微粒子とを混合したり、大きな粒径の化合物半導体微粒子と小さな粒径の化合物半導体微粒子とを多層にして用いることもできる。また、前記化合物半導体微粒子は、単一で使用することもできるが、他の成分と混合したり、半導体の表面にコーティングさせて使用することもできる。   As the compound semiconductor particles, oxide semiconductor fine particles are preferable, and metal oxide semiconductor fine particles are more preferable. Specific examples of the metal oxide constituting the metal oxide semiconductor fine particles include oxides of metals such as titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, gallium, indium, yttrium, niobium, tantalum, and vanadium. Of these metal oxides, metal oxides such as titanium, tin, zinc, niobium, and indium are preferable, and titanium oxide, zinc oxide, and tin oxide are most preferable. The average particle size of the compound semiconductor fine particles is usually 1 to 500 nm, preferably 1 to 100 nm. In addition, compound semiconductor fine particles may be used by mixing compound semiconductor fine particles having a large particle size and compound semiconductor fine particles having a small particle size, or by using a compound semiconductor fine particle having a large particle size and a compound semiconductor fine particle having a small particle size as a multilayer. You can also. The compound semiconductor fine particles can be used alone, but can also be used by mixing with other components or coating the surface of the semiconductor.

前記半導体粒子は、薄膜として基板上に設けられることによって光電極を構成していることが好ましい。半導体薄膜の厚みは、通常1〜200μmで、好ましくは1〜50μmである。   The semiconductor particles preferably constitute a photoelectrode by being provided on a substrate as a thin film. The thickness of the semiconductor thin film is usually 1 to 200 μm, preferably 1 to 50 μm.

前記基板としては、その表面が導電性である透光性基板が好ましく、そのような表面が導電性である透光性基板は、市場にて容易に入手可能である。そのような表面が導電性である透光性基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリエーテルスルフォン等の透明性のある高分子材料又はガラス等からなる透光性基板の表面に、導電性金属酸化物の薄膜又は金属の薄膜を設けたものを用いることができる。導電性金属酸化物の薄膜としては、インジウム、フッ素、若しくはアンチモンをドープした酸化スズなどの導電性金属酸化物の薄膜が挙げられ、金属の薄膜としては、銅、銀、金等の金属の薄膜が挙げられる。導電性金属酸化物の薄膜としては、インジウム、フッ素、若しくはアンチモンをドープした酸化スズなどの透明導電性金属酸化物の薄膜が好ましい。そのような表面が導電性である透光性基板は、その導電性として、通常1000Ω以下の電気抵抗を示すものであればよく、特に100Ω以下の電気抵抗を示すものが好ましい。   As the substrate, a light-transmitting substrate whose surface is conductive is preferable, and such a light-transmitting substrate whose surface is conductive is easily available in the market. Examples of such a light-transmitting substrate having a conductive surface include a conductive metal oxide on the surface of a transparent substrate made of a transparent polymer material such as polyethylene terephthalate or polyether sulfone or glass. An object thin film or a metal thin film can be used. Examples of conductive metal oxide thin films include thin films of conductive metal oxides such as tin oxide doped with indium, fluorine, or antimony. Examples of metal thin films include thin films of metals such as copper, silver, and gold. Is mentioned. The conductive metal oxide thin film is preferably a transparent conductive metal oxide thin film such as tin oxide doped with indium, fluorine, or antimony. Such a translucent substrate having an electrically conductive surface may be any substrate as long as it exhibits an electrical resistance of usually 1000Ω or less, and particularly preferably an electrical resistance of 100Ω or less.

基板上に半導体粒子の薄膜を形成する方法としては、化合物半導体微粒子をスプレイ噴霧などで直接前記基板上に化合物半導体微粒子の薄膜として形成する方法、基板を電極として電気的に化合物半導体微粒子を薄膜状に析出させる方法、化合物半導体微粒子のスラリー又は半導体アルコキサイド等の化合物半導体微粒子の前駆体を加水分解することにより得られた微粒子を含有するペーストを基板上に塗布した後、乾燥、硬化もしくは焼成する方法等を用いることができる。光電極の性能上、スラリーを用いる方法が好ましい。この方法の場合、スラリーは2次凝集している化合物半導体微粒子を常法により分散媒中に平均1次粒子径が1〜200nmになるように分散させることにより得られる。   As a method of forming a thin film of semiconductor particles on a substrate, a compound semiconductor fine particle is directly formed on the substrate by spray spraying or the like, and a compound semiconductor fine particle is electrically formed into a thin film using the substrate as an electrode. A method of depositing on a substrate, a paste containing fine particles obtained by hydrolyzing a precursor of compound semiconductor fine particles such as a slurry of compound semiconductor fine particles or semiconductor alkoxide, and then drying, curing or baking Etc. can be used. In view of the performance of the photoelectrode, a method using a slurry is preferable. In the case of this method, the slurry can be obtained by dispersing secondary agglomerated compound semiconductor fine particles in a dispersion medium so that the average primary particle diameter is 1 to 200 nm by a conventional method.

スラリーを分散させる分散媒としては、化合物半導体微粒子を分散させ得るものであれば何でも良く、水、エタノール等のアルコール、アセトン及びアセチルアセトン等のケトン、ヘキサン等の炭化水素等が用いられ、これらは混合して用いてもよく、また水を用いることはスラリーの粘度変化を少なくするという点で好ましい。また、化合物半導体微粒子の分散状態を安定化させる目的で分散安定剤を用いることができる。用いうる分散安定剤の例としては例えば酢酸、塩酸、硝酸等の酸、又はアセチルアセトン、アクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の有機溶媒等が挙げられる。   The dispersion medium for dispersing the slurry may be anything as long as the compound semiconductor fine particles can be dispersed. Water, alcohols such as ethanol, ketones such as acetone and acetylacetone, hydrocarbons such as hexane, and the like are used. In addition, the use of water is preferable in that the viscosity change of the slurry is reduced. In addition, a dispersion stabilizer can be used for the purpose of stabilizing the dispersion state of the compound semiconductor fine particles. Examples of the dispersion stabilizer that can be used include acids such as acetic acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and organic solvents such as acetylacetone, acrylic acid, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol.

スラリーを塗布した基板は焼成してもよく、その焼成温度は通常100℃以上、好ましくは200℃以上で、かつ上限はおおむね基板の材料の融点(軟化点)以下であり、通常上限は900℃であり、好ましくは600℃以下である。また、焼成時間は、特に限定はないが、概ね4時間以内が好ましい。   The substrate coated with the slurry may be fired, and the firing temperature is usually 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and the upper limit is generally lower than the melting point (softening point) of the material of the substrate. Preferably, it is 600 degrees C or less. The firing time is not particularly limited, but is preferably within 4 hours.

半導体粒子の薄膜の形成後に、化合物半導体微粒子の薄膜に対して2次処理を施してもよい。例えば、化合物半導体微粒子が金属酸化物半導体粒子である場合、金属酸化物半導体粒子を構成する金属と同一の金属のアルコキサイド、塩化物、硝化物、硫化物等の溶液に直接、基板ごと化合物半導体微粒子の薄膜を浸積させて乾燥もしくは再焼成することにより化合物半導体微粒子の薄膜の性能を向上させることができる。金属アルコキサイドとしては、チタンエトキサイド、チタンイソプロポキサイド、チタンt−ブトキサイド、n−ジブチル−ジアセチルスズ等が挙げられ、それらのアルコール溶液が用いられる。塩化物としては、例えば四塩化チタン、四塩化スズ、塩化亜鉛等が挙げられ、その水溶液が用いられる。このようにして得られた半導体薄膜は、化合物半導体微粒子から成っている。   After the formation of the semiconductor particle thin film, the compound semiconductor fine particle thin film may be subjected to a secondary treatment. For example, when the compound semiconductor fine particles are metal oxide semiconductor particles, the compound semiconductor fine particles together with the substrate directly in a solution of alkoxide, chloride, nitride, sulfide, etc. of the same metal as the metal constituting the metal oxide semiconductor particles The performance of the thin film of compound semiconductor fine particles can be improved by immersing and drying or refiring the thin film. Examples of the metal alkoxide include titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium t-butoxide, n-dibutyl-diacetyltin, and alcohol solutions thereof are used. Examples of the chloride include titanium tetrachloride, tin tetrachloride, zinc chloride and the like, and an aqueous solution thereof is used. The semiconductor thin film thus obtained is composed of compound semiconductor fine particles.

次に、化合物半導体微粒子に増感色素を担持させる方法について説明する。
化合物半導体微粒子に増感色素を担持させる方法としては、増感色素を溶解しうる溶媒にて増感色素を溶解して得た増感色素の溶液、又は溶解性の低い増感色素の場合にはにあっては増感色素を分散せしめて得た増感色素の分散液に、化合物半導体微粒子の薄膜を浸漬する方法が挙げられる。半導体粒子の薄膜を基板上に設けることによって光電極を構成する場合、この方法では、基板上に設けられた半導体粒子の薄膜を増感色素の溶液又は分散液に浸漬すればよい。浸漬温度は、おおむね常温から溶媒の沸点迄であり、また、浸漬時間は1分間から48時間程度である。増感色素を溶解させるのに使用しうる溶媒の具体例として、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン(THF)、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトン、n−ブタノール、t−ブタノール、水、n−ヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、トルエン等が挙げられ、増感色素の溶解度等に合わせて、単独又は複数を混合して用いることができる。溶液中の増感色素濃度は、通常1×10-6M〜1Mであり、好ましくは1×10-5M〜1×10-1Mである。浸漬が終わった後、風乾するか、必要であれば加熱することにより、溶媒を除去する。
Next, a method for supporting a sensitizing dye on compound semiconductor fine particles will be described.
As a method of supporting the sensitizing dye on the compound semiconductor fine particles, a sensitizing dye solution obtained by dissolving the sensitizing dye in a solvent capable of dissolving the sensitizing dye, or a sensitizing dye having low solubility is used. For example, a method of immersing a thin film of compound semiconductor fine particles in a sensitizing dye dispersion obtained by dispersing a sensitizing dye is mentioned. When a photoelectrode is formed by providing a thin film of semiconductor particles on a substrate, in this method, the thin film of semiconductor particles provided on the substrate may be immersed in a sensitizing dye solution or dispersion. The immersion temperature is generally from room temperature to the boiling point of the solvent, and the immersion time is about 1 minute to 48 hours. Specific examples of solvents that can be used to dissolve the sensitizing dye include, for example, methanol, ethanol, isopropanol, tetrahydrofuran (THF), acetonitrile, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), acetone, n-butanol, Examples thereof include t-butanol, water, n-hexane, chloroform, dichloromethane, toluene and the like, and can be used alone or in combination according to the solubility of the sensitizing dye. The concentration of the sensitizing dye in the solution is usually 1 × 10 −6 M to 1M, and preferably 1 × 10 −5 M to 1 × 10 −1 M. After immersion, the solvent is removed by air drying or heating if necessary.

化合物半導体微粒子に担持する増感色素は、1種類の増感色素でもよいし、複数種類の増感色素の混合物でもよい。特に吸収波長の異なる複数種類の増感色素を混合することにより、幅広い吸収波長を利用することができ、効率の高い水分解光電気化学セルが得られる。複数種類の増感色素を用いる場合には、複数種類の増感色素を化合物半導体微粒子の薄膜に順次吸着させても、複数種類の増感色素を混合溶解して化合物半導体微粒子の薄膜に吸着させてもよい。   The sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles may be one kind of sensitizing dye or a mixture of plural kinds of sensitizing dyes. In particular, by mixing a plurality of types of sensitizing dyes having different absorption wavelengths, a wide range of absorption wavelengths can be used, and an efficient water-splitting photoelectrochemical cell can be obtained. When multiple types of sensitizing dyes are used, even if multiple types of sensitizing dyes are sequentially adsorbed on the thin film of compound semiconductor particles, multiple types of sensitizing dyes are mixed and dissolved and adsorbed on the thin film of compound semiconductor particles. May be.

化合物半導体微粒子の薄膜に色素を担持する際、色素同士の会合を防ぐために包摂化合物の共存下、増感色素を担持することが有利である。ここで包摂化合物としては、コール酸等のステロイド系化合物、クラウンエーテル、シクロデキストリン、カリックスアレン、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられるが、好ましいものの具体例としては、デオキシコール酸、デヒドロデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、コール酸メチルエステル、コール酸ナトリウム等のコール酸類、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。また、増感色素を担持させた後、4−t−ブチルピリジン等のアミン化合物で化合物半導体微粒子の薄膜を処理してもよい。処理の方法としては、例えばアミンのエタノール溶液に増感色素を担持した化合物半導体微粒子の薄膜の設けられた基板を浸す方法等を用いることができる。   When the dye is supported on the thin film of compound semiconductor fine particles, it is advantageous to support the sensitizing dye in the presence of the inclusion compound in order to prevent the association between the dyes. Examples of the inclusion compound include steroidal compounds such as cholic acid, crown ether, cyclodextrin, calixarene, polyethylene oxide and the like. Specific examples of preferable compounds include deoxycholic acid, dehydrodeoxycholic acid, chenodeoxycholic acid. And cholic acids such as cholic acid methyl ester and sodium cholate, and polyethylene oxide. Further, after the sensitizing dye is supported, the thin film of compound semiconductor fine particles may be treated with an amine compound such as 4-t-butylpyridine. As a treatment method, for example, a method in which a substrate provided with a thin film of compound semiconductor fine particles carrying a sensitizing dye in an ethanol solution of amine can be used.

このようにして、増感色素が担持された化合物半導体微粒子を含む光電極を得ることができる。   In this manner, a photoelectrode containing compound semiconductor fine particles carrying a sensitizing dye can be obtained.

本発明の水分解光電気化学セルは、好ましくは、前記光電極に加えて、前記光電極に対向する還元電極と、電解質を含む水溶液を収容するためのものであって、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに照射された光を前記光電極へ透過させることが可能な光透過性容器とをさらに備え、前記光電極及び還元電極がそれぞれ負極及び正極として互いに離間して対向するように前記光透過性容器内に配設されており、負極及び正極が互いに、直接、又は外部回路を介して電気的に接続されており、前記光電極は、前記化合物半導体微粒子で構成された化合物半導体薄膜を備えている構成である。そして、負極(光電極)に光を照射することで、負極(光電極)で水が酸化されて過酸化水素が生成され、正極(還元電極)ではプロトンが還元されて水素が発生し、水が過酸化水素(H22)と水素とに分解される。 The water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention preferably contains a reducing electrode facing the photoelectrode, an aqueous solution containing an electrolyte, in addition to the photoelectrode, and the water-splitting photoelectric cell A light transmissive container capable of transmitting the light applied to the water-splitting photoelectrochemical cell from the outside of the chemical cell to the photoelectrode, wherein the photoelectrode and the reduction electrode are respectively used as a negative electrode and a positive electrode. Arranged in the light-transmitting container so as to be opposed to each other, the negative electrode and the positive electrode are electrically connected to each other directly or via an external circuit, and the photoelectrode is the compound semiconductor This is a configuration provided with a compound semiconductor thin film composed of fine particles. By irradiating the negative electrode (photoelectrode) with light, water is oxidized at the negative electrode (photoelectrode) to generate hydrogen peroxide, and at the positive electrode (reduction electrode), protons are reduced to generate hydrogen, Is decomposed into hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and hydrogen.

前記還元電極としては、水中の電解質の還元反応を触媒的に進行させるものが好ましい。前記還元電極としては、例えば、ガラス又は高分子フィルムに白金、カーボン、ロジウム、ルテニウム等を蒸着したものや、導電性微粒子をガラス又は高分子フィルムに塗り付けたものを用いることができる。   The reduction electrode is preferably one that catalytically advances the reduction reaction of the electrolyte in water. As the reducing electrode, for example, a glass or polymer film deposited with platinum, carbon, rhodium, ruthenium, or the like, or a conductive fine particle coated on glass or a polymer film can be used.

前記光透過性容器の内部は、通常、隔膜によって、負極を含む負極室と、正極を含む正極室とに仕切られている。前記隔膜としては、プロトン選択性膜であるテトラフルオロエチレンとパーフルオロ[2−(フルオロスルホニルエトキシ)プロピルビニルエーテル]との共重合体(商品名「NAFION(登録商標)」)膜等のイオン交換膜を用いることができる。   The inside of the light transmissive container is usually partitioned by a diaphragm into a negative electrode chamber containing a negative electrode and a positive electrode chamber containing a positive electrode. Examples of the membrane include ion exchange membranes such as a copolymer (trade name “NAFION (registered trademark))” of tetrafluoroethylene and perfluoro [2- (fluorosulfonylethoxy) propyl vinyl ether], which are proton-selective membranes. Can be used.

(水分解光電気化学セルの実施形態)
次に、水分解光電気化学セルの実施の一形態について、図1及び図2に基づいて説明する。
(Embodiment of Water-Splitting Photoelectrochemical Cell)
Next, one embodiment of the water-splitting photoelectrochemical cell will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、本発明の実施の一形態に係る水分解光電気化学セル10は、前記構成の光電極3と、前記光電極3に対向する還元電極4と、電解質を含む水溶液1を収容するためのものであって、前記水分解光電気化学セルの外部の光源6(太陽や人工光源(例えばキセノンランプ)等)から前記水分解光電気化学セルに照射された光を前記光電極へ透過させることが可能な光透過性容器2を備え、光電極3及び還元電極4がそれぞれ負極及び正極として互いに離間して対向するように光透過性容器2内に挿入されており、光電極3及び還元電極4が外部回路5を介して電気的に接続されており、光電極3が光源6からの光を受光できるようになっている構成である。光電極3は、図2に模式的に示すように、基板3aと、基板3a上に形成された化合物半導体微粒子3bで構成された化合物半導体薄膜と、化合物半導体微粒子3bに担持された増感色素3cとで構成されている。なお、外部回路5は、光電極3及び還元電極4の間の導通を可能にするものであればよく、外部回路5を短絡線に置き換えてもよい。   As shown in FIG. 1, a water-splitting photoelectrochemical cell 10 according to an embodiment of the present invention includes a photoelectrode 3 having the above-described configuration, a reducing electrode 4 facing the photoelectrode 3, and an aqueous solution 1 containing an electrolyte. , And the light that has been applied to the water-splitting photoelectrochemical cell from a light source 6 outside the water-splitting photoelectrochemical cell (such as the sun or an artificial light source (for example, a xenon lamp)). A light transmissive container 2 capable of transmitting to the electrode is provided, and the photo electrode 3 and the reduction electrode 4 are inserted into the light transmissive container 2 so as to be opposed to each other as a negative electrode and a positive electrode, respectively. The electrode 3 and the reduction electrode 4 are electrically connected via an external circuit 5 so that the photoelectrode 3 can receive light from the light source 6. As schematically shown in FIG. 2, the photoelectrode 3 includes a substrate 3a, a compound semiconductor thin film composed of the compound semiconductor fine particles 3b formed on the substrate 3a, and a sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles 3b. 3c. The external circuit 5 may be any circuit that enables electrical connection between the photoelectrode 3 and the reduction electrode 4, and the external circuit 5 may be replaced with a short-circuit line.

水分解光電気化学セル10では、図2に示すように、光源8からの光が増感色素3cに照射されると、増感色素3cの分子が光励起されて電子を化合物半導体微粒子3bを構成する半導体の伝導帯に注入する。光電極3では、励起された増感色素3cが水を酸化させて(水から電子を獲得して)過酸化水素及びプロトンを生成する。一方、化合物半導体微粒子3bを構成する半導体の伝導帯に注入された電子は、基板3a及び外部回路5を通って還元電極4に達する。そして、光電極3で生成したプロトンが、還元電極4で電子を受け取って還元され、水素を発生させる。なお、本発明に係る水分解光電気化学セルは、増感色素自らが、水を酸化して水から電子を獲得している点で、非特許文献2の光触媒系と根本的に異なる。   In the water-splitting photoelectrochemical cell 10, as shown in FIG. 2, when light from the light source 8 is irradiated to the sensitizing dye 3c, the molecules of the sensitizing dye 3c are photoexcited to form electrons into the compound semiconductor fine particles 3b. Inject into the conduction band of the semiconductor. At the photoelectrode 3, the excited sensitizing dye 3c oxidizes water (acquires electrons from water) to generate hydrogen peroxide and protons. On the other hand, the electrons injected into the semiconductor conduction band constituting the compound semiconductor fine particles 3 b reach the reduction electrode 4 through the substrate 3 a and the external circuit 5. Then, protons generated at the photoelectrode 3 receive electrons at the reduction electrode 4 and are reduced to generate hydrogen. The water-splitting photoelectrochemical cell according to the present invention is fundamentally different from the photocatalytic system of Non-Patent Document 2 in that the sensitizing dye itself oxidizes water and acquires electrons from water.

水分解光電気化学セルは、光による水の分解によって水素を生成できることから、光エネルギーを利用して水素を製造する水素製造装置や、光エネルギーを利用して過酸化水素を製造する過酸化水素製造装置として利用できる。   Since water-splitting photoelectrochemical cells can generate hydrogen by the decomposition of water by light, hydrogen production equipment that produces hydrogen using light energy and hydrogen peroxide that produces hydrogen peroxide using light energy It can be used as a manufacturing device.

本発明の水素製造装置は、本発明の水分解光電気化学セルを備えていればよいが、好ましくは、前記光電極に対向する還元電極と、電解質を含有する水溶液を収容するためのものであって、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに照射された光を前記光電極へ透過させることが可能な光透過性容器とをさらに備え、前記光電極及び還元電極は、前記光透過性容器内に配設され、互いに電気的に接続されており、前記光電極は、前記化合物半導体微粒子で構成された化合物半導体薄膜を備えており、前記光透過性容器内に電解質を含有する水溶液が収容されて、その水溶液に前記光電極及び前記還元電極が浸されており、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに光が照射されたときに、前記還元電極で水素を発生させる構成である。   The hydrogen production apparatus of the present invention may be provided with the water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention, and is preferably for accommodating a reducing electrode facing the photoelectrode and an aqueous solution containing an electrolyte. A light transmissive container capable of transmitting the light irradiated to the water-splitting photoelectrochemical cell from the outside of the water-splitting photoelectrochemical cell to the photoelectrode, the photoelectrode and the reduction The electrodes are disposed in the light-transmitting container and are electrically connected to each other, and the photoelectrode includes a compound semiconductor thin film composed of the compound semiconductor fine particles, and the light-transmitting container includes An aqueous solution containing an electrolyte is contained in the photoelectrode and the reducing electrode, and the water-splitting photoelectrochemical cell is irradiated with light from outside the water-splitting photoelectrochemical cell. Sometimes said A structure for generating hydrogen under the electrode.

本発明の過酸化水素製造装置は、本発明の水分解光電気化学セルを備えていればよいが、好ましくは、前記光電極に対向する還元電極と、電解質を含有する水溶液を収容するためのものであって、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに照射された光を前記光電極へ透過させることが可能な光透過性容器とをさらに備え、前記光電極及び還元電極は、前記光透過性容器内に配設され、互いに電気的に接続されており、前記光電極は、前記化合物半導体微粒子で構成された化合物半導体薄膜を備えており、前記光透過性容器内に電解質を含有する水溶液が収容されて、その水溶液に前記光電極及び前記還元電極が浸されており、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに光が照射されたときに、前記光電極で過酸化水素を発生させる構成である。   The hydrogen peroxide production apparatus of the present invention may be provided with the water-splitting photoelectrochemical cell of the present invention, preferably, for containing a reducing electrode facing the photoelectrode and an aqueous solution containing an electrolyte. A light transmissive container capable of transmitting light irradiated to the water-splitting photoelectrochemical cell from the outside of the water-splitting photoelectrochemical cell to the photoelectrode; And the reduction electrode are disposed in the light transmissive container and are electrically connected to each other, and the photoelectrode includes a compound semiconductor thin film composed of the compound semiconductor fine particles, and the light transmissive An aqueous solution containing an electrolyte is contained in a container, and the photoelectrode and the reduction electrode are immersed in the aqueous solution, and light is applied to the water-splitting photoelectrochemical cell from the outside of the water-splitting photoelectrochemical cell. When It is configured to generate hydrogen peroxide in the photoelectrode.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to this.

〔実施例1〕
本実施例に係る実験用の水分解光電気化学セル10Aは、図3に示すように、図1の水分解光電気化学セル10とほぼ同様であるが、図1の水分解光電気化学セル10が備える各構成要素に加えて、光電流を測定するために光透過性容器2内に挿入され外部回路5に接続されたAg/AgClからなる参照電極7と、光透過性容器2の内部を光電極(負極)3を含む負極室と還元電極(正極)4を含む正極室とに仕切るイオン交換膜8とを備えている。
[Example 1]
The experimental water-splitting photoelectrochemical cell 10A according to this example is substantially the same as the water-splitting photoelectrochemical cell 10 of FIG. 1 as shown in FIG. 3, but the water-splitting photoelectrochemical cell of FIG. In addition to the constituent elements included in 10, a reference electrode 7 made of Ag / AgCl inserted into the light transmissive container 2 and connected to the external circuit 5 to measure the photocurrent, and the inside of the light transmissive container 2 Is provided with a negative electrode chamber including a photoelectrode (negative electrode) 3 and a positive electrode chamber including a reduction electrode (positive electrode) 4.

本実施例では、増感色素3cとして、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(特開2014−196283号公報の化合物194;以下、「BODIPY」と略記する)を用い、基板3a及び化合物半導体微粒子3bとして、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)薄膜をガラス板上に形成してなる透明導電性ガラス基板上に、酸化チタン微粒子薄膜を9mm×9mmのサイズで膜厚9μmとなるように形成してなる半導体薄膜電極(以下、「FTO/TiO2」と略記する)を用いた。そして、光電極3を以下のようにして作製した。すなわち、BODIPYのメタノール溶液を、FTO/TiO2における多孔質酸化チタン膜上に12時間かけて堆積させることにより、BODIPYをFTO/TiO2に吸着させて、光電極3を作成した。 In this example, the following structural formula is used as the sensitizing dye 3c.
Figure 2017166067
And a fluorine-doped tin oxide (FTO) thin film on a glass plate as the substrate 3a and the compound semiconductor fine particles 3b, using a compound represented by the following formula (Compound 194 of JP-A-2014-196283; hereinafter abbreviated as “BODIPY”): On a transparent conductive glass substrate formed on a semiconductor thin film electrode (hereinafter referred to as “FTO / TiO 2 ”), a titanium oxide fine particle thin film having a size of 9 mm × 9 mm and a film thickness of 9 μm is formed. ) Was used. And the photoelectrode 3 was produced as follows. That is, a photoelectrode 3 was prepared by adsorbing BODIPY on FTO / TiO 2 by depositing a methanol solution of BODIPY on a porous titanium oxide film in FTO / TiO 2 over 12 hours.

得られた光電極3を作用電極として使用して、図3に示すように水分解光電気化学セル10Aに組み込んだ。また、本実施例では、還元電極4として、導電性基板上に白金をスパッタして成膜したものを用い、光電極3と還元電極4とを外部回路5を介して接続した。また、本実施例では、電解質として硫酸ナトリウムを0.1Mの濃度で含む水(硫酸ナトリウム水溶液)1を使用した。   The resulting photoelectrode 3 was used as a working electrode and incorporated into a water-splitting photoelectrochemical cell 10A as shown in FIG. In this example, the reduction electrode 4 was formed by sputtering platinum on a conductive substrate, and the photoelectrode 3 and the reduction electrode 4 were connected via an external circuit 5. In this example, water (sodium sulfate aqueous solution) 1 containing sodium sulfate at a concentration of 0.1 M was used as the electrolyte.

〔実施例2〕
本実施例では、増感色素3cとして、BODIPYに代えて、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(特許第4610160号公報の化合物(A−4);以下、「D102」と略記する)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実験用の水分解光電気化学セル10Aを作製した。 [Example 2]
In this example, as the sensitizing dye 3c, instead of BODIPY, the following structural formula
Figure 2017166067
In the same manner as in Example 1, except that a compound represented by the formula (Compound (A-4) of Japanese Patent No. 4610160; hereinafter abbreviated as “D102”) was used, A chemical cell 10A was produced.

〔対照〕
増感色素3cを使用しないこと以外は、実施例1と同様における水分解光電気化学セル10Aの作製と同様にして、対照のセルを作製した。
[Control]
A control cell was produced in the same manner as in the production of the water-splitting photoelectrochemical cell 10A in the same manner as in Example 1 except that the sensitizing dye 3c was not used.

〔光電流の定電位測定〕
実施例1の水分解光電気化学セル、実施例2の水分解光電気化学セル、及び対照のセルのそれぞれについて、光源6として300Wのキセノンランプ(朝日分光株式会社製)を用いて、このキセノンランプからの光を、400nmロングパスフィルタ9を通して光電極3に照射し、印加電圧(バイアス電圧)0Vにおける光電流波形を測定した。実施例1の水分解光電気化学セル、実施例2の水分解光電気化学セル、及び対照のセルの測定結果をそれぞれ、破線、実線、及び一点鎖線で図4に示す。
[Constant potential measurement of photocurrent]
For each of the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 1, the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2, and the control cell, a 300 W xenon lamp (manufactured by Asahi Spectroscopic Co., Ltd.) was used as the light source 6, and this xenon was used. Light from the lamp was applied to the photoelectrode 3 through a 400 nm long-pass filter 9, and the photocurrent waveform at an applied voltage (bias voltage) of 0 V was measured. The measurement results of the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 1, the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2, and the control cell are shown by a broken line, a solid line, and an alternate long and short dash line in FIG.

図5に示すように、実施例2の水分解光電気化学セルは、著しく高い光電流(600μA/cm2)を示し、水素発生効率が高いと考えられるが、200μA/cm2を超える光電流値を維持した時間は1500秒間であった。実施例1の水分解光電気化学セルは、実施例2の水分解光電気化学セルと比較して、光電流は低く140μA/cm2であったが、50μA/cm2を超える光電流値を維持した時間は1時間に及び、安定性に勝っていた。なお、光電流の経時的な減少は、増感色素の分子が酸化チタン微粒子(ナノ粒子)から脱離することに起因していると考えられる。 As shown in FIG. 5, the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2 shows a remarkably high photocurrent (600 μA / cm 2 ) and is considered to have a high hydrogen generation efficiency, but a photocurrent exceeding 200 μA / cm 2. The time for maintaining the value was 1500 seconds. The water-splitting photoelectrochemical cell of Example 1 had a low photocurrent of 140 μA / cm 2 compared to the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2 , but had a photocurrent value exceeding 50 μA / cm 2. The maintenance time was 1 hour, which was superior to the stability. In addition, it is considered that the decrease in photocurrent with time is due to the detachment of the sensitizing dye molecules from the titanium oxide fine particles (nanoparticles).

〔ガス分析〕
対照のセル(FTO/TiO2)、実施例1の水分解光電気化学セル(FTO/TiO2/BODIPY)、及び実施例2の水分解光電気化学セル(FTO/TiO2/D102)のそれぞれについて、光電流の定電位測定と同様にして光照射を行ったときのガス(水素、酸素、及び過酸化水素)の分析を行った。水溶液中に溶存している酸素の量を溶存酸素計(デルタオーム社製の溶存酸素・温度計、型番「HD 2109.2」)を用いて測定し、正極室における水素ガスの量を水素ガス検知器(新コスモス電機株式会社製の高感度可燃性ガス検知器、型番「XP−3160」)を用いて測定し、過酸化水素の存在を過マンガン酸カリウムの酸性溶液を用いて検出した。得られた結果を表1に示す。
[Gas analysis]
Each of the control cell (FTO / TiO 2 ), the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 1 (FTO / TiO 2 / BODIPY), and the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2 (FTO / TiO 2 / D102) The gas (hydrogen, oxygen, and hydrogen peroxide) when irradiated with light was analyzed in the same manner as in the constant potential measurement of photocurrent. The amount of oxygen dissolved in the aqueous solution is measured using a dissolved oxygen meter (dissolved oxygen / thermometer manufactured by Delta Ohm, model number “HD 2109.2”), and the amount of hydrogen gas in the positive electrode chamber is measured as hydrogen gas. Measurement was performed using a detector (high sensitivity combustible gas detector manufactured by Shin Cosmos Electric Co., Ltd., model number “XP-3160”), and the presence of hydrogen peroxide was detected using an acidic solution of potassium permanganate. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2017166067
Figure 2017166067

実施例1及び実施例2の水分解光電気化学セルの何れにおいても、正極室において表1に示す量の水素ガスが検出された。水溶液中の酸素の量を測定した結果、酸素ガスが発生していないことが確認された。過マンガン酸カリウムの酸性溶液を用いた過酸化水素の存在試験の結果、実施例2の水分解光電気化学セルにおいて、過酸化水素の発生が検出された。このことは、負極における水の酸化が過酸化水素の生成を介して進むことを示唆している。   In any of the water-splitting photoelectrochemical cells of Example 1 and Example 2, the amount of hydrogen gas shown in Table 1 was detected in the positive electrode chamber. As a result of measuring the amount of oxygen in the aqueous solution, it was confirmed that oxygen gas was not generated. As a result of the presence test of hydrogen peroxide using an acidic solution of potassium permanganate, the generation of hydrogen peroxide was detected in the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 2. This suggests that the oxidation of water at the negative electrode proceeds through the production of hydrogen peroxide.

このように、実施例1及び実施例2の水分解光電気化学セルでは、中性のpHで、バイアス電圧0Vで、しかも水の酸化触媒が存在しない条件下で、キセノンランプを照射したときに、水素発生及びそれに伴う光電流が観測された。   Thus, in the water-splitting photoelectrochemical cells of Example 1 and Example 2, when the xenon lamp was irradiated at a neutral pH, at a bias voltage of 0 V, and in the absence of a water oxidation catalyst. Hydrogen evolution and the accompanying photocurrent were observed.

〔増感色素の合成例1〕
増感色素として、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(国際公開第2002/011213号の化合物(7);以下、「NK−003」と称する)を、N,N−ジエチルアミノベンズアルデヒドに代えて4−(N,N−ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドを使用したこと以外は国際公開第2002/011213号の合成例1と同様にして合成した。 [Synthesis Example 1 of Sensitizing Dye]
As a sensitizing dye, the following structural formula
Figure 2017166067
4- (N, N-diphenylamino) in place of N, N-diethylaminobenzaldehyde instead of the compound represented by the formula (Compound (7) of International Publication No. 2002/011213; hereinafter referred to as “NK-003”) The synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 of WO2002 / 011213 except that benzaldehyde was used.

すなわち、シアノ酢酸1質量部と4−(N,N−ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド3.1質量部をエタノール10質量部に溶解し、ここにピペラジン無水物0.6質量部を滴下した。還流で2時間反応させた後、冷却し得られた固体を濾過、洗浄、乾燥し、次いでエタノールとヘキサンとの混合溶媒(エタノール/ヘキサン=3/1)で再結晶した後、濾過、洗浄、及び乾燥し、NK003を得た。   That is, 1 part by mass of cyanoacetic acid and 3.1 parts by mass of 4- (N, N-diphenylamino) benzaldehyde were dissolved in 10 parts by mass of ethanol, and 0.6 part by mass of piperazine anhydride was added dropwise thereto. After reacting at reflux for 2 hours, the cooled solid was filtered, washed and dried, then recrystallized with a mixed solvent of ethanol and hexane (ethanol / hexane = 3/1), filtered, washed, And dried to obtain NK003.

〔増感色素の合成例2〕
増感色素として、下記構造式

Figure 2017166067
で表される化合物(8)(ロダニン含有ジベンゾBODIPY;以下、「Rho−BODIPY」と称する)を次に示すスキームで合成した。 [Synthesis Example 2 of Sensitizing Dye]
As a sensitizing dye, the following structural formula
Figure 2017166067
(8) (Rhodanine-containing dibenzo BODIPY; hereinafter referred to as “Rho-BODIPY”) was synthesized according to the following scheme.

Figure 2017166067
Figure 2017166067

〔1−(2−ベンゾイル−5−ブロモフェニル)エタン−1−オン(化合物(2))の合成〕
氷浴下、2−[1−(5−ブロモ−2−ヒドロキシフェニル)エチリデン]ヒドラジド(化合物(1);C. Z. Zheng, L. Wang, J. Liu, Adv. Mater. Res., 2011, 239-242, p.2153-2157参照)10.4g(31.5mmol)を溶解させたテトラヒドロフラン(THF)540mLへ酢酸鉛(IV)(Pb(OAc)4)16.8g(37.8mmol)を滴下し、室温で2時間攪拌した。反応液からPb(OAc)4を除いた後、溶媒を留去した。これにより、8.97gの化合物(2)を得た(収率93%)。
[Synthesis of 1- (2-benzoyl-5-bromophenyl) ethane-1-one (compound (2))]
2- [1- (5-Bromo-2-hydroxyphenyl) ethylidene] hydrazide (compound (1); CZ Zheng, L. Wang, J. Liu, Adv. Mater. Res., 2011, 239- 242, p.2153-2157) 16.8 g (37.8 mmol) of lead (IV) acetate (Pb (OAc) 4 ) was added dropwise to 540 mL of tetrahydrofuran (THF) in which 10.4 g (31.5 mmol) was dissolved. And stirred at room temperature for 2 hours. After removing Pb (OAc) 4 from the reaction solution, the solvent was distilled off. As a result, 8.97 g of the compound (2) was obtained (yield 93%).

化合物(2)の1H NMR(核磁気共鳴)スペクトル及びFAB(高速原子衝撃法)−MS(質量分析スペクトル)の測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ(ppm)=2.50(s,3H,Ha),7.30(d,1H,J=8.15Hz,Hd),7.43(tt,2H,J=7.70 and 1.57 Hz,Hf,),7.56(tt,1H,J=7.43 and 1.45 Hz,Hg),7.72(dt,2H,J=6.85 and 1.55 Hz,He),7.75(dd,1H,J=8.10 and 1.90 Hz,Hc),7.96(d,1H,J=1.90Hz,Hb
FAB−MS:m/z=301[M]+ The measurement results of 1 H NMR (nuclear magnetic resonance) spectrum and FAB (fast atom bombardment method) -MS (mass spectrometry spectrum) of compound (2) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 2.50 (s, 3H, H a ), 7.30 (d, 1H, J = 8.15 Hz, H d ), 7.43 (tt , 2H, J = 7.70 and 1.57 Hz, H f,), 7.56 (tt, 1H, J = 7.43 and 1.45 Hz, H g), 7.72 (dt, 2H, J = 6.85 and 1.55 Hz, H e), 7.75 (dd, 1H, J = 8.10 and 1.90 Hz, H c), 7.96 (d, 1H, J = 1. 90Hz, H b )
FAB-MS: m / z = 301 [M] +

〔(Z)−6−ブロモ−1−((6−ブロモ−3−フェニル−2H−イソインドール−1−イル)メチレン)−3−フェニル−1H−イソインドール(化合物(3))の合成〕
化合物(2)8.97g(29.6mmol)のエタノール(EtOH)溶液385mLへ酢酸77mLを室温で加えた。その後、酢酸アンモニウム13.7g(178mmol)及び塩化アンモニウム1.58g(29.6mmol)を65℃で加えた。その混合溶液を90℃で5時間攪拌し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液へ注いだ。生じた沈殿物をジクロロメタンとメタノールとを用いて再結晶し、4.91gの化合物(3)を得た(収率60%)。
[Synthesis of (Z) -6-bromo-1-((6-bromo-3-phenyl-2H-isoindol-1-yl) methylene) -3-phenyl-1H-isoindole (compound (3))]
77 mL of acetic acid was added to 385 mL of an ethanol (EtOH) solution of 8.97 g (29.6 mmol) of compound (2) at room temperature. Thereafter, 13.7 g (178 mmol) of ammonium acetate and 1.58 g (29.6 mmol) of ammonium chloride were added at 65 ° C. The mixed solution was stirred at 90 ° C. for 5 hours and poured into a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. The resulting precipitate was recrystallized using dichloromethane and methanol to obtain 4.91 g of compound (3) (yield 60%).

化合物(3)の1H NMRスペクトル及びFAB−MSの測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ=(ppm)7.37(dd,2H,J=8.55 and 1.70 Hz,Hc),7.45(s,1H,Ha),7.48(tt,2H,J=7.40 and 1.41 Hz,Hg),7.57(t,4H,J=7.65Hz,Hf),7.86(d,2H,J=8.65Hz,Hd),7.98(dd,4H,J=8.15 and 1.0 Hz,He),8.04(d,2H,J=1.25Hz,Hb
FAB−MS:m/z=553[M]+ The measurement results of 1 H NMR spectrum and FAB-MS of compound (3) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500MHz, CDCl 3 ): δ = (ppm) 7.37 (dd, 2H, J = 8.55 and 1.70 Hz, H c), 7.45 (s, 1H, H a), 7.48 (tt, 2H, J = 7.40 and 1.41 Hz, H g ), 7.57 (t, 4H, J = 7.65 Hz, H f ), 7.86 (d, 2H, J = 8.65Hz, H d), 7.98 (dd, 4H, J = 8.15 and 1.0 Hz, H e), 8.04 (d, 2H, J = 1.25Hz, H b)
FAB-MS: m / z = 553 [M] +

〔ジフルオロ[6−ブロモ−1−[[6−ブロモ−3−フェニル−2H−イソインドール−l−イル]メチレン]−3−フェニル−1H−イソインドレート−N1,N2]ボロン(化合物(4))の合成〕
窒素雰囲気下、化合物(3)1.91g(3.45mmol)を乾燥トルエン140mLに溶解させ、得られた溶液へトリエチルアミン(NEt3)0.70mL(0.505mmol)を加えた。さらに、その溶液へ三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3・EtO2)4.5mL(35.8mmol)を80℃で加えた後、その混合溶液を100℃で3時間攪拌した。反応溶液を水に注いだあと、塩化メチレンで抽出した。有機層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、固体の化合物(4)0.806gを得た(収率39%)。
[Difluoro [6-bromo-1-[[6-bromo-3-phenyl-2H-isoindol-1-yl] methylene] -3-phenyl-1H-isoindolate-N 1 , N 2 ] boron (compound Synthesis of (4))
Under a nitrogen atmosphere, 1.91 g (3.45 mmol) of compound (3) was dissolved in 140 mL of dry toluene, and 0.70 mL (0.505 mmol) of triethylamine (NEt 3 ) was added to the resulting solution. Furthermore, the after solution to the boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 · EtO 2) 4.5mL (35.8mmol) was added at 80 ° C., it was the mixture solution was stirred for 3 hours at 100 ° C.. The reaction solution was poured into water and extracted with methylene chloride. The organic layer was washed with water and dried over sodium sulfate. After the solvent was distilled off, 0.806 g of a solid compound (4) was obtained (yield 39%).

化合物(4)の1H NMRスペクトル、13C NMRスペクトル、FAB−MS、及びHRMS(高分解能質量分析スペクトル)(FAB)の測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ(ppm)=7.34(dd,2H,J=8.72 and 1.62 Hz,Hc),7.46-7.52(m,8H,Hd,Hf,Hg,and Hh),7.77(dd,4H,J=8.15 and 1.55 Hz,He and Hi)7.78(s,1H,Ha),8.06(dd,2H,J=1.50 and 0.50 Hz,Hb
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ(ppm)152.3,135.2,130.0,129.9,129.1,128.8,128.3,126.8,125.2,124.3,121.8,115.2,77.6
FAB−MS:m/z=600[M+H]+,602[M+2+ H]+,604[M+4+H]+
HRMS(FAB):m/z[M]+2917BBr222としての計算値599.9820;分析値599.9810 The measurement results of 1 H NMR spectrum, 13 C NMR spectrum, FAB-MS, and HRMS (high resolution mass spectrometry spectrum) (FAB) of compound (4) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 7.34 (dd, 2H, J = 8.72 and 1.62 Hz, H c ), 7.46-7.52 (m, 8H, H d, H f, H g , and H h), 7.77 (dd, 4H, J = 8.15 and 1.55 Hz, H e and H i) 7.78 (s, 1H, H a) , 8.06 (dd, 2H, J = 1.50 and 0.50 Hz, H b )
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 152.3, 135.2, 130.0, 129.9, 129.1, 128.8, 128.3, 126.8, 125.2 124.3, 121.8, 115.2, 77.6
FAB-MS: m / z = 600 [M + H] + , 602 [M + 2 + H] + , 604 [M + 4 + H] +
HRMS (FAB): m / z [M] + calculated for C 29 H 17 BBr 2 F 2 N 2 599.9820; analytical value 599.9810

〔ジフルオロ[6−(3−ヘキシル−5−(5,5−ジメチル−[1,3]ジオキサン−2−イル)チオフェン−2−イル)−1−[[6−(3−ヘキシル−5−(5,5−ジメチル−[1,3]ジオキサン)チオフェン−2−イル)−3−フェニル−2H−イソインドール−1−イル]メチレン]−3−フェニル−1H−イソインドレート−N1,N2]ボロン(化合物(6))の合成〕
化合物(4)1.20g(1.99mmol)及び2−(5−(5,5−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−イル)−3−ヘキシルチオフェン−2−イル)−4,4,5,5−トリメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(化合物(5);Y. Kubo, D. Eguchi, A. Matsumoto, R. Nishiyabu, H. Yakushiji, K. Shigaki, M. Kaneko, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, p.5204-5211参照)2.50g(6.12mmol)をTHF96mLに溶解させ、そこへ2M炭酸カリウム水溶液19.7mLを添加した。その溶液を凍結脱気した後、窒素雰囲気下、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh34)0.5g(0.433mmol)を加え、70℃で一晩攪拌した。反応溶液を水に注いだ後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、その残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:ジクロロメタン(CH2Cl2)/ヘキサン=1/1(v/v))で精製した。こうして、1.34gの化合物(6)を得た(収率67%)。
[Difluoro [6- (3-hexyl-5- (5,5-dimethyl- [1,3] dioxan-2-yl) thiophen-2-yl) -1-[[6- (3-hexyl-5 (5,5-dimethyl- [1,3] dioxane) thiophen-2-yl) -3-phenyl-2H-isoindol-1-yl] methylene] -3-phenyl-1H-isoindolate-N 1 , N 2 ] Boron (Synthesis of Compound (6))
Compound (4) 1.20 g (1.99 mmol) and 2- (5- (5,5-dimethyl-1,3-dioxan-2-yl) -3-hexylthiophen-2-yl) -4,4 5,5-trimethyl-1,3,2-dioxaborolane (compound (5)); Y. Kubo, D. Eguchi, A. Matsumoto, R. Nishiyabu, H. Yakushiji, K. Shigaki, M. Kaneko, J. Mater Chem. A, 2014, 2, p.5204-5211) 2.50 g (6.12 mmol) was dissolved in 96 mL of THF, and 19.7 mL of 2M aqueous potassium carbonate solution was added thereto. The solution was freeze degassed, and then added with 0.5 g (0.433 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (Pd (PPh 3 ) 4 ) under a nitrogen atmosphere and stirred overnight at 70 ° C. The reaction solution was poured into water and then dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel column chromatography (eluent: dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) / hexane = 1/1 (v / v)). Thus, 1.34 g of compound (6) was obtained (yield 67%).

化合物(6)の1H NMRスペクトル、13C NMRスペクトル、及びFAB−MSの測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ(ppm)=0.81(s,12H,Hq),1.25(sextet,4H,J=3.68Hz,Hl),1.29-1.32(m,8H,Hj and Hk),1.31(t,6H,J=6.22Hz,Hm),1.63(q,4H,J=7.63Hz,Hi),2.70(t,4H,J=7.82Hz,Hh),3.67,(d,4H,J=10.8Hz,Hp),3.79(d,4H,J=11.3Hz,Hp),5.64(s,2H,Ho),7.08(s,2H,Hn)7.32(dd,2H,J=8.47 and 1.48 Hz,Hc)7.45-7.52(m,6H,Hg and Hf),7.63(dd,2H,J=8.42 and 0.63 Hz,Hd),7.80(s,1H,Ha),7.83(dd,4H,J=7.93 and 1.42 Hz,He),7.93-7.94(m,2H,Hb
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ(ppm)=151.7,140.0,139.1,137.9,135.8,134.7,131.0,130.2,129.6,128.3,128.0,127.7,127.0,123.7,119.4,114.4,98.4,77.6,31.6,30.9,30.3,29.7,29.2,29.0,23.0,22.6,21.9,14.1
FAB−MS:m/z=1004[M]+ The measurement results of 1 H NMR spectrum, 13 C NMR spectrum, and FAB-MS of compound (6) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 0.81 (s, 12H, H q ), 1.25 (sextet, 4H, J = 3.68 Hz, H l ), 1.29-1. .32 (m, 8H, H j and H k ), 1.31 (t, 6H, J = 6.22 Hz, H m ), 1.63 (q, 4H, J = 7.63 Hz, H i ), 2.70 (t, 4H, J = 7.82 Hz, H h ), 3.67, (d, 4H, J = 10.8 Hz, H p ), 3.79 (d, 4H, J = 11.3 Hz) , H p ), 5.64 (s, 2H, H o ), 7.08 (s, 2H, H n ) 7.32 (dd, 2H, J = 8.47 and 1.48 Hz, H c ) 7.45-7.52 (m, 6H, H g and H f), 7.63 (dd, 2H, J = 8.42 and 0.63 Hz, H d), 7.80 (s, 1H, a), 7.83 (dd, 4H , J = 7.93 and 1.42 Hz, H e), 7.93-7.94 (m, 2H, H b)
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 151.7, 140.0, 139.1, 137.9, 135.8, 134.7, 131.0, 130.2, 129.6 , 128.3, 128.0, 127.7, 127.0, 123.7, 119.4, 114.4, 98.4, 77.6, 31.6, 30.9, 30.3, 29 7, 29.2, 29.0, 23.0, 22.6, 21.9, 14.1
FAB-MS: m / z = 1004 [M] +

〔ジフルオロ[6−(3−ヘキシル−5−ホルミルチオフェン−2−イル)−1−[[6−(3−ヘキシル−5−ホルミルチオフェン−2−イル)−3−フェニル−2H−イソインドール−1−イル]メチレン]−3−フェニル−1H−イソインドレート−N1,N2]ボロン(化合物(7))の合成〕-
化合物(6)1.34g(1.33mmol)をTHF172mLに溶解させ、得られた溶液にp−トルエンスルホン酸一水和物0.512g(2.69mmol)の水溶液35.5mLを添加した。その混合溶液を40℃で7時間攪拌し、水へ注いだ後、酢酸エチルで抽出した。その有機層を水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/ヘキサン=3/2(v/v))で精製した。こうして、0.498gの化合物(7)を得た(収率45%)。
[Difluoro [6- (3-hexyl-5-formylthiophen-2-yl) -1-[[6- (3-hexyl-5-formylthiophen-2-yl) -3-phenyl-2H-isoindole- 1-yl] methylene] -3-phenyl -1H- isoindolinone rate -N 1, N 2] boron (compound (7)) synthesis of] -
1.34 g (1.33 mmol) of compound (6) was dissolved in 172 mL of THF, and 35.5 mL of an aqueous solution of 0.512 g (2.69 mmol) of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added to the resulting solution. The mixed solution was stirred at 40 ° C. for 7 hours, poured into water, and extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water and dried over sodium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting residue was purified by silica gel column chromatography (eluent: CH 2 Cl 2 / hexane = 3/2 (v / v)). Thus, 0.498 g of compound (7) was obtained (yield 45%).

化合物(7)の1H NMRスペクトル、13C NMRスペクトル、FAB−MS、及びHRMS(FAB)の測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ(ppm)=0.838(t,6H,J=6.98Hz,Hm),1.25-1.27(m,8H,Hk and Hl),1.33(q,4H,J=7.06Hz,Hj),1.66(q,4H,J=7.59Hz,Hi),2.76(t,4H,J=7.80Hz,Hh),7.32(dd,2H,J=8.45 and 1.45 Hz,Hc),7.48-7.53(m,6H,Hf and Hg),7.70(d,2H,J=9.70Hz,Hd),7.70(s,2H,Hn),7.84(dd,4H,J=7.67 and 1.77 Hz,He),7.89(s,1H,Ha),7.99(s,2H,Hb),9.90(s,2H,Ho
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ(ppm)=182.8,152.2,148.1,141.8,141.1,138.4,134.5,134.2,130.6,130.2,129.9,128.4,128.1,126.5,124.2,119.8,114.8,77.6,31.6,30.7,29.0,28.8,22.6,14.0
FAB−MS:m/z=832[M]+
HRMS(FAB):m/z[M]+5147BF2222としての計算値 832.3140;分析値832.3145 The measurement results of 1 H NMR spectrum, 13 C NMR spectrum, FAB-MS, and HRMS (FAB) of compound (7) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 0.838 (t, 6H, J = 6.98 Hz, H m ), 1.25-1.27 (m, 8H, H k and H l ), 1.33 (q, 4H, J = 7.06 Hz, H j ), 1.66 (q, 4H, J = 7.59 Hz, H i ), 2.76 (t, 4H, J = 7. 80 Hz, H h ), 7.32 (dd, 2 H, J = 8.45 and 1.45 Hz, H c ), 7.48-7.53 (m, 6 H, H f and H g ), 7. 70 (d, 2H, J = 9.70Hz, H d), 7.70 (s, 2H, H n), 7.84 (dd, 4H, J = 7.67 and 1.77 Hz, H e) , 7.89 (s, 1 H, H a ), 7.99 (s, 2 H, H b ), 9.90 (s, 2 H, H o )
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 182.8, 152.2, 148.1, 141.8, 141.1, 138.4, 134.5, 134.2, 130.6 130.2, 129.9, 128.4, 128.1, 126.5, 124.2, 119.8, 114.8, 77.6, 31.6, 30.7, 29.0, 28 .8, 22.6, 14.0
FAB-MS: m / z = 832 [M] +
HRMS (FAB): m / z [M] + C 51 H 47 BF 2 N 2 O 2 Calculated as S 2 832.3140; analysis 832.3145

〔Rho−BODIPY(化合物(8))の合成〕
窒素雰囲気下、化合物(7)0.288g(0.346mmol)、ロダニン−3−酢酸0.225g(1.18mmol)、及び酢酸アンモニウム0.138g(1.80mmol)を酢酸10mLに溶解させ、120℃で一晩攪拌した。その反応溶液を水100mLに注ぎ、固体物を濾別して得た。固体物をpH7になるまで水で洗浄した後、その残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:CH2Cl2/メタノール(MeOH)(0〜100%))で精製した。こうして、化合物(8)を0.130gの化合物(8)・2H2Oとして得た(収率31%)。
[Synthesis of Rho-BODIPY (Compound (8))]
Under a nitrogen atmosphere, 0.288 g (0.346 mmol) of the compound (7), 0.225 g (1.18 mmol) of rhodanine-3-acetic acid, and 0.138 g (1.80 mmol) of ammonium acetate were dissolved in 10 mL of acetic acid. Stir overnight at ° C. The reaction solution was poured into 100 mL of water, and the solid substance was obtained by filtration. The solid was washed with water until pH 7 and the residue was purified by silica gel column chromatography (eluent: CH 2 Cl 2 / methanol (MeOH) (0-100%)). Thus, Compound (8) was obtained as 0.130 g of Compound (8) · 2H 2 O (yield 31%).

Rho−BODIPY(化合物(8))の1H NMRスペクトル、13C NMRスペクトル、19F NMRスペクトル、11B NMRスペクトル、FAB−MS、及び元素分析の測定結果を以下に示す。

Figure 2017166067
1H NMR(500MHz,THF−d8):δ(ppm)=0.83(t,6H,J=6.85Hz,Hm),1.27-1.29(m,12H,Hj,Hk and Hl),1.32-1.37(m,4H,Hi),2.86(t,4H,J=7.62Hz,Hh),4.78(s,4H,Hp),7.46-7.53(m,8H,Hc,Hf,and Hg),7.59(s,2H,Hn),7.75(d,2H,J=8.35Hz,Hd),7.86(d,4H,J=6.75Hz,He),7.98(s,2H,Ho),8.29(s,2H,Hb),8.55(s,1H,Ha).
13C NMR(125MHz,THF−d8):δ(ppm)=204.8,192.9,167.3,152.7,147.2,142.8,138.7,137.6,135.6,135.4,131.9,131.1,130.4,129.4,129.0,126.9,126.1,124.8,121.5,121.1,45.7,32.5,31.5,30.6,30.4,30.0,29.6,23.5,14.4.
19F NMR(470MHz,THF−d8):δ(ppm)=−129.6(quartet,JBF=31.1Hz).
11B NMR(160MHz,THF−d8):δ(ppm)=3.98(t,JFB=31.2Hz).
FAB−MS:m/z=1179[M]+
元素分析:C6153BF2466・2H2Oとしての計算値C,60.28%;H,4.73%;N,4.61%、分析値C,60.13%;H,4.41%;N,4.61% The measurement results of 1 H NMR spectrum, 13 C NMR spectrum, 19 F NMR spectrum, 11 B NMR spectrum, FAB-MS, and elemental analysis of Rho-BODIPY (compound (8)) are shown below.
Figure 2017166067
1 H NMR (500 MHz, THF-d 8 ): δ (ppm) = 0.83 (t, 6H, J = 6.85 Hz, H m ), 1.27-1.29 (m, 12H, H j , H k and H l ), 1.32-1.37 (m, 4H, H i ), 2.86 (t, 4H, J = 7.62 Hz, H h ), 4.78 (s, 4H, H p), 7.46-7.53 (m, 8H , H c, H f, and H g), 7.59 (s, 2H, H n), 7.75 (d, 2H, J = 8. 35Hz, H d), 7.86 ( d, 4H, J = 6.75Hz, H e), 7.98 (s, 2H, H o), 8.29 (s, 2H, H b), 8. 55 (s, 1H, H a ).
13 C NMR (125 MHz, THF-d 8 ): δ (ppm) = 204.8, 192.9, 167.3, 152.7, 147.2, 142.8, 138.7, 137.6, 135 6, 135.4, 131.9, 131.1, 130.4, 129.4, 129.0, 126.9, 126.1, 124.8, 121.5, 121.1, 45.7 32.5, 31.5, 30.6, 30.4, 30.0, 29.6, 23.5, 14.4.
19 F NMR (470 MHz, THF-d 8 ): δ (ppm) =-129.6 (quartet, J BF = 31.1 Hz).
11 B NMR (160 MHz, THF-d 8 ): δ (ppm) = 3.98 (t, J FB = 31.2 Hz).
FAB-MS: m / z = 1179 [M] +
Elemental analysis: C 61 H 53 BF 2 N 4 O 6 S 6 · 2H 2 Calculated C as O, 60.28%; H, 4.73 %; N, 4.61%, analysis C, 60. 13%; H, 4.41%; N, 4.61%

〔実施例3〕
〔光電極3の作成〕
溶媒としてアセトンを用い、NK003をアセトンに溶解させて色素溶液を調製した。この色素溶液をBODIPYのメタノール溶液に代えて用いたこと以外は実施例1と同様にして、光電極3を作成した。
Example 3
[Preparation of Photoelectrode 3]
Acetone was used as a solvent, and NK003 was dissolved in acetone to prepare a dye solution. A photoelectrode 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that this dye solution was used in place of the methanol solution of BODIPY.

〔色素吸着量の測定〕
得られた光電極3上の色素吸着量を、FTO/TiO2電極を色素溶液へ浸漬する前後の吸収スペクトルデータから計算した。色素吸着量を後段の表2に示す。
(Measurement of dye adsorption amount)
The dye adsorption amount on the obtained photoelectrode 3 was calculated from absorption spectrum data before and after the FTO / TiO 2 electrode was immersed in the dye solution. The dye adsorption amount is shown in Table 2 below.

〔水分解光電気化学セル10Aの作製〕
得られた光電極3を作用電極として使用し、電解質として硫酸ナトリウム水溶液に代えてpH7.0のリン酸緩衝液を使用したこと以外は実施例1と同様にして、水分解光電気化学セル10Aを作製した。
[Production of Water-Splitting Photoelectrochemical Cell 10A]
The water-resolved photoelectrochemical cell 10A was obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained photoelectrode 3 was used as a working electrode and a phosphate buffer solution having a pH of 7.0 was used instead of an aqueous sodium sulfate solution as an electrolyte. Was made.

〔実施例4〕
電解質としてpH7.0のリン酸緩衝液に代えてpH5.8のリン酸緩衝液を使用したこと以外は実施例3と同様にして、水分解光電気化学セル10Aを作製した。
Example 4
A water-splitting photoelectrochemical cell 10A was produced in the same manner as in Example 3 except that a phosphate buffer solution having a pH of 5.8 was used instead of the phosphate buffer solution having a pH of 7.0.

〔実施例5〕
〔光電極3の作成〕
溶媒としてTHFとアセトンとの混合溶媒(THF/アセトン=1/9(v/v))を用い、Rho−BODIPYをこの混合溶媒に溶解させて色素溶液を調製した。この色素溶液をBODIPYのメタノール溶液に代えて用いたこと以外は実施例1と同様にして、光電極3を作成した。
Example 5
[Preparation of Photoelectrode 3]
A mixed solvent of THF and acetone (THF / acetone = 1/9 (v / v)) was used as a solvent, and Rho-BODIPY was dissolved in this mixed solvent to prepare a dye solution. A photoelectrode 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that this dye solution was used in place of the methanol solution of BODIPY.

〔色素吸着量の測定〕
得られた光電極3上の色素吸着量を、FTO/TiO2電極を色素溶液へ浸漬する前後の吸収スペクトルデータから計算した。色素吸着量を表2に示す。
(Measurement of dye adsorption amount)
The dye adsorption amount on the obtained photoelectrode 3 was calculated from absorption spectrum data before and after the FTO / TiO 2 electrode was immersed in the dye solution. The amount of dye adsorption is shown in Table 2.

Figure 2017166067
Figure 2017166067

〔水分解光電気化学セル10Aの作製〕
得られた光電極3を作用電極として使用し、電解質として硫酸ナトリウム水溶液に代えてpH7.3のフッ化ナトリウム(NaF)水溶液を使用したこと以外は実施例1と同様にして、水分解光電気化学セル10Aを作製した。
[Production of Water-Splitting Photoelectrochemical Cell 10A]
Water-resolved photoelectricity was obtained in the same manner as in Example 1 except that the obtained photoelectrode 3 was used as a working electrode and a sodium fluoride (NaF) aqueous solution having a pH of 7.3 was used as the electrolyte instead of the aqueous sodium sulfate solution. A chemical cell 10A was produced.

〔実施例6〕
電解質としてpH7.3のNaF水溶液に代えてpH5.8のリン酸緩衝液を使用したこと以外は実施例5と同様にして、水分解光電気化学セル10Aを作製した。
Example 6
A water-splitting photoelectrochemical cell 10A was produced in the same manner as in Example 5 except that a phosphate buffer solution having a pH of 5.8 was used instead of the NaF aqueous solution having a pH of 7.3 as the electrolyte.

〔水の電気分解実験〕
実施例3〜6の水分解光電気化学セルのそれぞれについて、光源6として300Wのキセノンランプを用いて、このキセノンランプからの光を、400nmロングパスフィルタ9を通して光電極3に2000秒間、照射し、このときの水素(H2)の発生量をガスクロマトグラフィーで定量した。一方、このときの過酸化水素(H22)の発生量は、Fe2+の酸化にともなうFe3+の吸収スペクトル変化を測定することにより定量した。また、「Faraday係数(%)」を測定した。これらの測定結果を表3にまとめて示す。
[Water electrolysis experiment]
For each of the water-splitting photoelectrochemical cells of Examples 3 to 6, a 300 W xenon lamp was used as the light source 6, and light from the xenon lamp was irradiated to the photoelectrode 3 through the 400 nm long pass filter 9 for 2000 seconds. The amount of hydrogen (H 2 ) generated at this time was quantified by gas chromatography. On the other hand, the amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) generated at this time was quantified by measuring the change in the absorption spectrum of Fe 3+ accompanying the oxidation of Fe 2+ . Further, “Faraday coefficient (%)” was measured. These measurement results are summarized in Table 3.

Figure 2017166067
Figure 2017166067

以上のように、実施例3〜6の水分解光電気化学セルの何れにおいても、光照射時に光電流の発生及び水素ガスの発生が確認され、実施例6の水分解光電気化学セルにおいては、光照射時に過酸化水素の発生が確認された。   As described above, in any of the water-splitting photoelectrochemical cells of Examples 3 to 6, generation of photocurrent and generation of hydrogen gas were confirmed during light irradiation, and in the water-splitting photoelectrochemical cell of Example 6 The generation of hydrogen peroxide was confirmed during light irradiation.

本発明は、光エネルギーを利用した水素の製造や過酸化水素の製造に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for production of hydrogen using light energy and production of hydrogen peroxide.

1 電解質を含有する水溶液
2 光透過性容器
3 光電極
3a 基板
3b 化合物半導体微粒子
3c 増感色素
4 還元電極
5 外部回路
6 光源
10 水分解光電気化学セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyte containing aqueous solution 2 Light-transmitting container 3 Photoelectrode 3a Substrate 3b Compound semiconductor fine particle 3c Sensitizing dye 4 Reduction electrode 5 External circuit 6 Light source 10 Water splitting photoelectrochemical cell

Claims (11)

化合物半導体微粒子と、該化合物半導体微粒子上に担持された増感色素とを含む光電極を備えた水分解光電気化学セルであって、
前記増感色素が、炭素を含む少なくとも1種の半金属元素と水素を含む少なくとも1種の非金属元素とからなる有機色素化合物又はその塩であることを特徴とする水分解光電気化学セル。
A water-splitting photoelectrochemical cell provided with a photoelectrode comprising compound semiconductor fine particles and a sensitizing dye supported on the compound semiconductor fine particles,
The water-splitting photoelectrochemical cell, wherein the sensitizing dye is an organic dye compound or a salt thereof comprising at least one metalloid element containing carbon and at least one nonmetal element containing hydrogen.
前記有機色素化合物又はその塩が、アニリン系色素、ジピロメテン系色素、9−フェニルキサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色素、クマリン系色素、無金属フタロシアニン系色素、オキサジン系色素、インジゴ系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、又は無金属ポルフィリン系色素であることを特徴とする請求項1に記載の水分解光電気化学セル。   The organic dye compound or a salt thereof is an aniline dye, dipyrromethene dye, 9-phenylxanthene dye, triphenylmethane dye, acridine dye, coumarin dye, metal-free phthalocyanine dye, oxazine dye, or indigo dye. The water-resolved photoelectrochemical cell according to claim 1, which is a dye, a cyanine dye, a merocyanine dye, a rhodacyanine dye, or a metal-free porphyrin dye. 前記有機色素化合物が、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される化合物又はその塩であることを特徴とする請求項1に記載の水分解光電気化学セル。
Figure 2017166067
[前記一般式(1)中におけるm1は1乃至4の整数を表し、
前記一般式(2)中におけるm2は2乃至3の整数を表し、
前記一般式(1)及び(2)中におけるrは0又は1を表し、
前記一般式(1)及び(2)中におけるAは、カルボキシ基、リン酸基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、アルコキシシリル基、ヒドロキシ基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、又は下記式(A−1)乃至(A−5)の何れか1つで表される置換基を表し、
Figure 2017166067
(式(A−1)乃至(A−5)中、*Bは前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合部位を表し、X1、X2、Y1、及びY2はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、スルホ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、又はカルボンアミド基を表し、R1乃至R8はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、リン酸基、アルコキシカルボニル基、アシル基、カルボンアミド基、アミド基、アリールオキシ基、又はカルボキシメチル基を表し、R8はベンゼン環上の4つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、Z1乃至Z5はそれぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−CRR’−基、−CR=CR’−基、又は−NR''−基(式中、R、R’及びR''はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、R及びR’は互いに結合を形成してもよい。)を表す。)
前記一般式(1)及び(2)中におけるBは、下記式(B−1)乃至(B−4)の何れか1つで表される置換基を表し、
Figure 2017166067
(式(B−1)乃至式(B−4)中、*Aは前記一般式(1)及び(2)におけるAとの結合位置を、*Cは前記一般式(1)及び(2)におけるCとの結合位置をそれぞれ表し、R101乃至R106はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、アミノ基、ヒドロキシ基、リン酸基、シアノ基、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミド基、カルボキシ基、カルボンアミド基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、R105はベンゼン環上の4つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、R106はベンゼン環上の2つの基(水素原子を含む)を表し、互いに同一でも異なっていてもよく、Z101乃至Z104はそれぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−CRR’−基、−CR=CR’−基、又は−NR''−基(式中、R、R’およびR''はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。)を表し、n1乃至n4はそれぞれ独立に1乃至7の整数を表す。)
前記一般式(1)及び(2)中におけるCは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環基、又は下記式(C−1)若しくは式(C−2)で表される置換基を表す。
Figure 2017166067
(式(C−1)中、*Bは、前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置を表し、R201は水素原子又は1個若しくは複数個の置換基を表し、それら複数個の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよく、また、互いに結合して又はR202若しくはR203と結合して環を形成してもよく、R202及びR203はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基を表す。)
Figure 2017166067
(式(C−2)中、*Bは、前記一般式(1)及び(2)におけるBとの結合位置を表し、p1は1乃至4の整数を表し、M1はホウ素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、ヒ素原子、アンチモン原子、及びテルル原子からなる群より選択される半金属原子を表し、R204乃至R206はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、又は置換基を有していてもよい複素環基を表し、Q1及びQ2はそれぞれ独立にハロゲン原子を表し、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に芳香環を表す。)]
The water-resolved photoelectrochemical cell according to claim 1, wherein the organic dye compound is a compound represented by the following general formula (1) or the following general formula (2) or a salt thereof.
Figure 2017166067
[M1 in the general formula (1) represents an integer of 1 to 4,
M2 in the general formula (2) represents an integer of 2 to 3,
R in the general formulas (1) and (2) represents 0 or 1,
A in the general formulas (1) and (2) may have a carboxy group, a phosphate group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, an alkoxysilyl group, a hydroxy group, or a substituent. A good aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent represented by any one of the following formulas (A-1) to (A-5);
Figure 2017166067
(In the formulas (A-1) to (A-5), * B represents a binding site with B in the general formulas (1) and (2), and X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 are Independently, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, an amino group, Represents a hydroxy group, an alkoxy group, a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxy group, a cyano group, a phosphate group, a sulfo group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, or a carbonamido group, and R 1 to R 8 are each independently substituted An aliphatic hydrocarbon group which may have a group, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, an amino group, a hydroxy group, an alkoxy group , Hydrogen atom, halogen atom, cyano group, phosphate group, alkoxycal Group, an acyl group, carbonamido group, an amide group, an aryloxy group, or carboxymethyl group, R 8 represents 4 radicals on the benzene ring (including a hydrogen atom), be the same or different from each other Z 1 to Z 5 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, a —CRR′— group, a —CR═CR′— group, or a —NR ″ — group (wherein R, R ′ and R ″ each independently represents a hydrogen atom or a substituent, and R and R ′ may form a bond with each other.)
B in the general formulas (1) and (2) represents a substituent represented by any one of the following formulas (B-1) to (B-4);
Figure 2017166067
(In formulas (B-1) to (B-4), * A represents the bonding position with A in formulas (1) and (2), and * C represents formulas (1) and (2). Each of R 101 to R 106 independently represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, An optionally substituted heterocyclic group, amino group, hydroxy group, phosphoric acid group, cyano group, hydrogen atom, halogen atom, alkoxy group, amide group, carboxy group, carbonamido group, alkoxycarbonyl group, or Represents an acyl group, R 105 represents four groups (including hydrogen atoms) on the benzene ring, which may be the same or different from each other, and R 106 represents two groups (including hydrogen atoms) on the benzene ring. represents may be the same or different, Z 101 or 104 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, -CRR'- group, -CR = CR'- group, or -NR '' - group (wherein, R, R 'and R''are each Independently represents a hydrogen atom or a substituent, and n1 to n4 each independently represents an integer of 1 to 7.)
C in the general formulas (1) and (2) is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a heterocyclic group which may have a substituent, or the following formula (C-1 ) Or a substituent represented by the formula (C-2).
Figure 2017166067
(In the formula (C-1), * B represents the bonding position with B in the general formulas (1) and (2), R 201 represents a hydrogen atom or one or more substituents; The plurality of substituents may be the same or different from each other, and may be bonded to each other or bonded to R 202 or R 203 to form a ring, and R 202 and R 203 are each independently A hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a heterocyclic group which may have a substituent.
Figure 2017166067
(In formula (C-2), * B represents the bonding position with B in the general formulas (1) and (2), p1 represents an integer of 1 to 4, M 1 represents a boron atom, a silicon atom Represents a metalloid atom selected from the group consisting of a germanium atom, an arsenic atom, an antimony atom, and a tellurium atom, and R 204 to R 206 are each independently a hydrogen atom or an aromatic group optionally having a substituent. A hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic group, Q 1 and Q 2 each independently represent a halogen atom, and Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic ring)]
前記有機色素化合物又はその塩が、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
r、A、及びBの組み合わせが、
(a)rが0又は1であり、Aが前記式(A−1)で表される置換基であり、前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、又はスルホン酸基であり、前記式(A−1)中のR1が、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、Bが前記式(B−1)で表される置換基であり、前記式(B−1)中のn1が1乃至5の整数であり、前記式(B−1)中のR101及びR102がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基である組み合わせ、
(b)rが1であり、Aが前記式(A−1)で表される置換基であり、前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、カルボキシ基、シアノ基、リン酸基、又はスルホン酸基であり、前記式(A−1)中のR1が、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、Bが前記式(B−2)で表される置換基であり、前記式(B−2)中のn2が1乃至5の整数であり、前記式(B−2)中のR103及びR104がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、前記式(B−2)中のZ101が、酸素原子、硫黄原子、又はセレン原子である組み合わせ、
(c)rが0又は1であり、Aがホルミル基であり、Bが前記式(B−2)で表される置換基であり、前記式(B−2)中のn2が1乃至5の整数であり、前記式(B−2)中のR103及びR104がそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、又はアルコキシ基であり、前記式(B−2)中のZ101が、酸素原子、硫黄原子、又はセレン原子である組み合わせ、
の何れか1つであることを特徴とする請求項3に記載の水分解光電気化学セル。
The organic dye compound or a salt thereof is a compound represented by the general formula (1) or a salt thereof,
The combination of r, A, and B is
(A) r is 0 or 1, A is a substituent represented by the formula (A-1), and X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom. , A carboxy group, a cyano group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group, and R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and B is a substituent but represented by the formula (B-1), the formula (B-1) n1 in is an integer of 1 to 5, R 101 and R 102 in the formula (B-1) Each independently represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group,
(B) r is 1, A is a substituent represented by the formula (A-1), and X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom, carboxy A group, a cyano group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group, R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group; is a substituent represented by formula (B-2), the formula (B-2) n2 is an integer of 1 to 5 in the formula (B-2) R 103 and R 104 are each in Independently, a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and a combination in which Z 101 in the formula (B-2) is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom,
(C) r is 0 or 1, A is a formyl group, B is a substituent represented by the formula (B-2), and n2 in the formula (B-2) is 1 to 5 R 103 and R 104 in the formula (B-2) are each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, a halogen atom, or an alkoxy group, and in the formula (B-2) In which Z 101 is an oxygen atom, a sulfur atom, or a selenium atom,
The water-splitting photoelectrochemical cell according to claim 3, which is any one of the above.
前記有機色素化合物又はその塩が、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
m1が1であり、
Aが、
(a)前記式(A−1)で表され、X1及びY1がカルボキシ基である置換基、
(b)前記式(A−1)で表され、X1及びY1の一方がカルボキシ基であり、他方がシアノ基である置換基、
(c)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3及びZ4が硫黄原子である置換基、
(d)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が下記式
Figure 2017166067
で表される基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(e)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が−C(CN)(COOH)−基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(f)前記式(A−3)で表され、R5がエチル基であり、R6が水素原子であり、Z2が酸素原子であり、Z3が−C(COOH)2−基であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(g)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6が4−(ジフェニルアミノ)フェニル基であり、Z2及びZ3が酸素原子であり、Z4が硫黄原子である置換基、
(h)前記式(A−3)で表され、R5がカルボキシメチル基であり、R6がp−トリル基であり、Z2が酸素原子であり、Z3及びZ4が硫黄原子である置換基、
の何れか1つであり、
Bが、前記式(B−1)で表され、R101及びR102が水素原子であり、
Cが、下記式(C−1−1)
Figure 2017166067
(式(C−1−1)中、R15は、下記式(101)〜(105)
Figure 2017166067
の何れか1つで表される芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表し、R16及びR17の組み合わせは、
(i)R16及びR17がメチル基である組み合わせ、
(ii)R16が水素原子、R17がフェニル基である組み合わせ、
(iii)R16及びR17がフェニル基である組み合わせ、
(iv)R16及びR17がp−トリル基である組み合わせ、
(v)R16が2−チエニル基、R17が水素原子である組み合わせ、
(vi)R16及びR17が2,4−キシリル基である組み合わせ、
(vii)R16が1−ナフチル基、R17が水素原子である組み合わせ、
の何れか1つであり、R18は水素原子又はフェニル基を表し、R19及びR20は水素原子を表し、X3は、アミノ基と共に下記式(106)〜(110)
Figure 2017166067
の何れか1つで表される環状構造を形成する連結基を示し、nは0又は1を示す。)
で表される置換基であることを特徴とする請求項3に記載の水分解光電気化学セル。
The organic dye compound or a salt thereof is a compound represented by the general formula (1) or a salt thereof,
m1 is 1,
A is
(A) a substituent represented by the formula (A-1), wherein X 1 and Y 1 are carboxy groups,
(B) a substituent represented by the formula (A-1), wherein one of X 1 and Y 1 is a carboxy group and the other is a cyano group;
(C) Substitution represented by the formula (A-3), wherein R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 and Z 4 are sulfur atoms. Group,
(D) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is
Figure 2017166067
A substituent represented by: Z 4 is a sulfur atom,
(E) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is —C (CN) (COOH) — A substituent, wherein Z 4 is a sulfur atom,
(F) Represented by the formula (A-3), R 5 is an ethyl group, R 6 is a hydrogen atom, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 is a —C (COOH) 2 — group. A substituent in which Z 4 is a sulfur atom,
(G) Represented by the formula (A-3), R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a 4- (diphenylamino) phenyl group, Z 2 and Z 3 are oxygen atoms, and Z 4 A substituent in which is a sulfur atom,
(H) Represented by the formula (A-3), R 5 is a carboxymethyl group, R 6 is a p-tolyl group, Z 2 is an oxygen atom, and Z 3 and Z 4 are sulfur atoms. A substituent,
Any one of
B is represented by the formula (B-1), R 101 and R 102 are hydrogen atoms,
C is the following formula (C-1-1)
Figure 2017166067
(In the formula (C-1-1), R 15 represents the following formulas (101) to (105).
Figure 2017166067
Represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group represented by any one of the following, and the combination of R 16 and R 17 is:
(I) a combination in which R 16 and R 17 are methyl groups;
(Ii) a combination in which R 16 is a hydrogen atom and R 17 is a phenyl group;
(Iii) a combination in which R 16 and R 17 are phenyl groups;
(Iv) a combination in which R 16 and R 17 are p-tolyl groups;
(V) a combination in which R 16 is a 2-thienyl group and R 17 is a hydrogen atom;
(Vi) a combination in which R 16 and R 17 are 2,4-xylyl groups,
(Vii) a combination in which R 16 is a 1-naphthyl group and R 17 is a hydrogen atom;
R 18 represents a hydrogen atom or a phenyl group, R 19 and R 20 represent a hydrogen atom, and X 3 together with the amino group is represented by the following formulas (106) to (110):
Figure 2017166067
A linking group that forms a cyclic structure represented by any one of the above, n represents 0 or 1; )
The water-resolved photoelectrochemical cell according to claim 3, wherein
前記有機色素化合物又はその塩が、前記一般式(1)で表される化合物又はその塩であり、
m1が1であり、rが1であり、
Aが、前記式(A−1)で表される置換基であり、
前記式(A−1)中のX1及びY1がそれぞれ独立に、水素原子、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、シアノ基、アシル基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又はフェニルスルホニル基であり、
前記式(A−1)中のR1が、水素原子、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールカルボニル基、又はアシル基であり、
Bが、下記式(B−11)
Figure 2017166067
(式(B−11)中、*Aは前記一般式(1)におけるAとの結合位置を、*Cは前記一般式(1)におけるCとの結合位置をそれぞれ表し、
jは0乃至3の整数を表し、kは1乃至3の整数を表し、qは1乃至5の整数(ただし、qはj+k+q≦7を満たす)を表し、
11乃至Z13はそれぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、又は−NR''−基(式中、R''はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す。)を表し、
4は、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
7乃至A10はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
301は、下記式(302)
Figure 2017166067
(式(302)中、pは0乃至3の整数を表し、qは0乃至6の整数を表し、
4及びY4はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、シアノ基、アシル基、アミド基、アルコキシカルボニル基、又は置換基を有していてもよいベンゼンスルホニル基を表し、
14は酸素原子、硫黄原子、セレン原子、又は−NR12−基(R12は水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す)を表し、
11及びA12はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、又はアシル基を表し、
13乃至A15はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、カルボンアミド基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールカルボニル基、又はアシル基を表す。)
で表される置換基を表し、
Cが、前記式(C−1)で表される置換基であり、前記式(C−1)中の1個又は複数個の置換基R201は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、シアノ基、アシル基、アミド基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有していてもよいベンゼンスルホニル基であり、前記式(C−1)中のR202及びR203はそれぞれ独立に、下記式(301)
Figure 2017166067
(式(301)中、R12及びR13はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族複素環基、又は置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される置換基であることを特徴とする請求項3に記載の水分解光電気化学セル。
The organic dye compound or a salt thereof is a compound represented by the general formula (1) or a salt thereof,
m1 is 1, r is 1,
A is a substituent represented by the formula (A-1),
X 1 and Y 1 in the formula (A-1) are each independently a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group, a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, A cyano group, an acyl group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or a phenylsulfonyl group,
R 1 in the formula (A-1) is a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an amide group, an alkoxy group, An aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an arylcarbonyl group, or an acyl group,
B is the following formula (B-11)
Figure 2017166067
(In the formula (B-11), * A represents the bonding position with A in the general formula (1), * C represents the bonding position with C in the general formula (1),
j represents an integer of 0 to 3, k represents an integer of 1 to 3, q represents an integer of 1 to 5 (where q satisfies j + k + q ≦ 7),
Z 11 to Z 13 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, or a —NR ″ -group (wherein R ″ is independently a hydrogen atom or an aromatic group optionally having a substituent). Represents an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.
A 4 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group,
A 7 to A 10 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group. ,
R 301 represents the following formula (302)
Figure 2017166067
(In Formula (302), p represents an integer of 0 to 3, q represents an integer of 0 to 6,
X 4 and Y 4 each independently have a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent. Represents an aliphatic hydrocarbon group, a carboxy group, a phosphate group, a sulfo group, a cyano group, an acyl group, an amide group, an alkoxycarbonyl group, or an optionally substituted benzenesulfonyl group,
Z 14 represents an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, or a —NR 12 — group (R 12 represents a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, or an aromatic that may have a substituent. Represents a heterocyclic group or an aliphatic hydrocarbon group optionally having substituent (s),
A 11 and A 12 each independently represents a hydrogen atom, an optionally substituted aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group. ,
A 13 to A 15 each independently have a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or a substituent. And may represent an aliphatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a carbonamido group, an amide group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an arylcarbonyl group, or an acyl group. )
Represents a substituent represented by
C is a substituent represented by the formula (C-1), and one or more substituents R 201 in the formula (C-1) may have a substituent. An aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, an aliphatic hydrocarbon group that may have a substituent, a cyano group, an acyl group, an amide group, and a substituent. An optionally substituted alkoxy group, an optionally substituted alkoxycarbonyl group, or an optionally substituted benzenesulfonyl group, wherein R 202 and R 203 in formula (C-1) are: Independently, the following formula (301)
Figure 2017166067
(In Formula (301), R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, Or, it represents an aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent.)
The water-resolved photoelectrochemical cell according to claim 3, wherein
前記光電極に対向する還元電極と、
電解質を含有する水溶液を収容するためのものであって、前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに照射された光を前記光電極へ透過させることが可能な光透過性容器とをさらに備え、
前記光電極及び還元電極は、前記光透過性容器内に配設され、互いに電気的に接続されており、
前記光電極は、前記化合物半導体微粒子で構成された化合物半導体薄膜を備えていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の水分解光電気化学セル。
A reduction electrode facing the photoelectrode;
An optical transmission for containing an aqueous solution containing an electrolyte, and capable of transmitting light irradiated to the water-splitting photoelectrochemical cell from the outside of the water-splitting photoelectrochemical cell to the photoelectrode And a sex container,
The photoelectrode and the reduction electrode are disposed in the light transmissive container and are electrically connected to each other,
The water-resolved photoelectrochemical cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoelectrode includes a compound semiconductor thin film composed of the compound semiconductor fine particles.
請求項1乃至7の何れか1項に記載の水分解光電気化学セルを備えることを特徴とする水素製造装置。   A hydrogen production apparatus comprising the water-splitting photoelectrochemical cell according to any one of claims 1 to 7. 請求項7に記載の水分解光電気化学セルを備える水素製造装置であって、
前記光透過性容器内に電解質を含有する水溶液が収容されて、その水溶液に前記光電極及び前記還元電極が浸されており、
前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに光が照射されたときに、前記還元電極で水素を発生させることを特徴とする水素製造装置。
A hydrogen production apparatus comprising the water-splitting photoelectrochemical cell according to claim 7,
An aqueous solution containing an electrolyte is contained in the light transmissive container, and the photoelectrode and the reduction electrode are immersed in the aqueous solution,
An apparatus for producing hydrogen, characterized in that hydrogen is generated at the reduction electrode when the water-splitting photoelectrochemical cell is irradiated with light from outside the water-splitting photoelectrochemical cell.
請求項1乃至7の何れか1項に記載の水分解光電気化学セルを備えることを特徴とする過酸化水素製造装置。   A hydrogen peroxide production apparatus comprising the water-splitting photoelectrochemical cell according to any one of claims 1 to 7. 請求項7に記載の水分解光電気化学セルを備える過酸化水素製造装置であって、
前記光透過性容器内に電解質を含有する水溶液が収容されて、その水溶液に前記光電極及び前記還元電極が浸されており、
前記水分解光電気化学セルの外部から前記水分解光電気化学セルに光が照射されたときに、前記光電極で過酸化水素を発生させることを特徴とする過酸化水素製造装置。
A hydrogen peroxide production apparatus comprising the water-splitting photoelectrochemical cell according to claim 7,
An aqueous solution containing an electrolyte is contained in the light transmissive container, and the photoelectrode and the reduction electrode are immersed in the aqueous solution,
An apparatus for producing hydrogen peroxide, wherein hydrogen peroxide is generated at the photoelectrode when the water-splitting photoelectrochemical cell is irradiated with light from the outside of the water-splitting photoelectrochemical cell.
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