JP2021011441A - Organic compound, and electrochromic element, optical film, lens unit, imaging device and window material containing the same - Google Patents

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Satoshi Igawa
悟史 井川
山田 憲司
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Abstract

To provide a phenazine derivative that has a light absorption peak in a wavelength range longer than before in the oxidation state.SOLUTION: Provided is an organic compound represented by the following general formula (1). In the formula, A1 and A2 are H, or substituent. However, at least one of A1 and A2 is an alkyl group or an alkoxy group. R3 is H or a substituent. A3 is each independently selected from a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group and an aryloxy group. R1 and R2 are each independently selected from an alkyl group and an aralkyl group.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エレクトロクロミック性の有機化合物、およびそれを有するエレクトロクロミック素子、光学フィルム、レンズユニット、撮像装置、窓材に関する。 The present invention relates to an electrochromic organic compound, an electrochromic element having the same, an optical film, a lens unit, an image pickup device, and a window material.

電気化学的な酸化還元反応により、物質の光学吸収の性質(呈色状態や光透過度)が変化するエレクトロクロミック(以下「EC」と省略する場合がある)性を有する材料として、種々の材料が知られている。 Various materials as materials having electrochromic properties (hereinafter sometimes abbreviated as "EC") in which the properties of optical absorption (coloration state and light transmittance) of a substance are changed by an electrochemical redox reaction. It has been known.

EC性を有する有機低分子化合物(有機低分子のEC化合物)としては、還元により着色するカソード性EC化合物であるビオロゲン誘導体や、酸化により着色するアノード性EC化合物であるフェナジン誘導体等が挙げられる。 Examples of the organic low molecular weight compound having EC property (organic low molecular weight EC compound) include a viologen derivative which is a cathodic EC compound which is colored by reduction, a phenazine derivative which is an anodic EC compound which is colored by oxidation, and the like.

これら低分子のEC化合物は、導電性高分子に比べてπ共役長が短いので、紫外領域にのみ光吸収を有し、可視光領域に吸収を有さない。一方、アノード性EC化合物の場合は酸化状態、カソード性EC化合物の場合は還元状態において可視光を吸収する。酸化状態または還元状態の共役長は、中性状態の共役長よりも長いため、光を吸収する波長領域が可視光の領域となるためである。つまり、有機低分子のEC化合物は、中性状態において消色し、酸化状態または還元状態において着色する。 Since these low-molecular-weight EC compounds have a shorter π-conjugated length than the conductive polymer, they have light absorption only in the ultraviolet region and no absorption in the visible light region. On the other hand, in the case of an anodic EC compound, visible light is absorbed in an oxidized state, and in the case of a cathodic EC compound, visible light is absorbed in a reduced state. This is because the conjugation length in the oxidized state or the reduced state is longer than the conjugation length in the neutral state, so that the wavelength region that absorbs light is the visible light region. That is, the organic low molecular weight EC compound is decolorized in the neutral state and colored in the oxidized or reduced state.

従来、自動車の調光ミラー、電子ペーパー、調光ガラス等にEC素子が応用されている。これらのEC素子は、材料の選択によって多様な色調の表示が可能であることを利用している。EC素子を利用する上で、多様な色調の材料を創出することが、EC素子の用途を広げるため、盛んに材料開発が行われてきた。例えばフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合にはシアン、マゼンタ、イエローに着色する材料の利用が好ましい。さらに広汎な用途への応用を考えた場合、着色時に多様な吸収波長を有するEC材料が求められる。 Conventionally, EC elements have been applied to dimming mirrors, electronic papers, dimming glasses, etc. of automobiles. These EC elements utilize the fact that various color tones can be displayed by selecting a material. In order to expand the applications of EC elements by creating materials with various color tones when using EC elements, material development has been actively carried out. For example, when considering application to a full-color display or the like, it is preferable to use a material that colors cyan, magenta, or yellow. Considering the application to a wider range of applications, an EC material having various absorption wavelengths at the time of coloring is required.

特許文献1には、2位にアルコキシ基を有するフェニル基が置換されているため、酸化状態において580nm程度の波長の光吸収を有し、中性状態において可視光の光吸収を有さないフェナジン誘導体が開示されている。 In Patent Document 1, since the phenyl group having an alkoxy group at the 2-position is substituted, phenazine has a wavelength of about 580 nm in the oxidized state and does not have visible light absorption in the neutral state. Derivatives are disclosed.

特開2017―200905号公報JP-A-2017-200905

特許文献1に記載のフェナジン誘導体は、2位にアルコキシ基を有するフェニル基が置換されており、酸化状態において580nm程度の波長の光を吸収し、中性状態において可視光領域に光吸収を有さない。しかし、EC素子が多様な色調を表現するためには、さらなる改善の余地があった。 The phenazine derivative described in Patent Document 1 is substituted with a phenyl group having an alkoxy group at the 2-position, absorbs light having a wavelength of about 580 nm in the oxidized state, and has light absorption in the visible light region in the neutral state. Do not. However, there is room for further improvement in order for the EC element to express various color tones.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化状態において従来よりも長波長は波長域に光吸収ピークを有し、中性状態において可視光領域の光吸収が低減された有機化合物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to have a light absorption peak in a wavelength region at a longer wavelength than before in an oxidized state, and to reduce light absorption in a visible light region in a neutral state. It is an object of the present invention to provide the organic compound.

本発明の一実施形態は、下記一般式(1)で示される有機化合物を提供する。 One embodiment of the present invention provides an organic compound represented by the following general formula (1).

Figure 2021011441
Figure 2021011441

一般式(1)において、AおよびAは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。ただし、AおよびAの少なくともいずれかは、前記アルキル基または前記アルコキシ基である。Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。Aはハロゲン原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、アリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。RおよびRは、アルキル基またはアラルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。 In the general formula (1), A 1 and A 2 are independently selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and a heterocyclic group, respectively. However, at least one of A 1 and A 2 is the alkyl group or the alkoxy group. R 3 is independently selected from a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and an aryloxy group. A 3 is independently selected from a halogen atom, an alkyl group, an alcohol group, an aryl group, and an aryloxy group. R 1 and R 2 are independently selected from the alkyl group or the aralkyl group, respectively.

本発明の一側面としての有機化合物によれば、酸化状態において、従来よりも長波長な波長域に光吸収ピークを有するフェナジン誘導体を提供することができる。 According to the organic compound as one aspect of the present invention, it is possible to provide a phenazine derivative having a light absorption peak in a wavelength region longer than the conventional one in an oxidized state.

実施形態に係るエレクトロクロミック素子の一例の断面模式図である。It is sectional drawing of an example of the electrochromic element which concerns on embodiment. 実施形態に係るエレクトロクロミック素子を含む駆動装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the drive device which includes the electrochromic element which concerns on embodiment. (a)光学フィルタがレンズユニットに配置されている撮像装置の一例の模式図である。(b)光学フィルタが撮像装置に配置されている撮像装置の一例の模式図である。(A) It is a schematic diagram of an example of an image pickup apparatus in which an optical filter is arranged in a lens unit. (B) It is a schematic diagram of an example of an image pickup apparatus in which an optical filter is arranged in the image pickup apparatus. (a)本発明の一実施形態に係るEC素子を用いた窓を示す概観図である。(b)図4(a)のX−X’断面模式図である。(A) It is an overview view which shows the window using the EC element which concerns on one Embodiment of this invention. (B) is a schematic cross-sectional view taken along the line XX'of FIG. 4 (a). (a)実施例2及び比較例1における例示化合物A−16と比較化合物1のそれぞれの、ラジカル状態における紫外可視吸収スペクトルを示す図である。(b)実施例2及び比較例1における例示化合物A−16と比較化合物1のそれぞれの、中性状態における紫外可視吸収スペクトルを示す図である。(A) It is a figure which shows the ultraviolet-visible absorption spectrum in the radical state of each of Example Compound A-16 and Comparative Compound 1 in Example 2 and Comparative Example 1. (B) It is a figure which shows the ultraviolet-visible absorption spectrum in the neutral state of each of Example Compound A-16 and Comparative Compound 1 in Example 2 and Comparative Example 1.

本発明の一実施形態に係る有機化合物は、エレクトロクロミック性(EC性)を有する有機化合物であり、一般式(1)で示される有機化合物である。本明細書においては、エレクトロクロミックをECと略記することがある。また、本明細書においては、透過率が低い状態へ変化することを着色ということがある。逆に透過率が高い状態へ変化することを消色ということがある。 The organic compound according to the embodiment of the present invention is an organic compound having an electrochromic property (EC property) and is an organic compound represented by the general formula (1). In this specification, electrochromic may be abbreviated as EC. Further, in the present specification, changing to a state where the transmittance is low is sometimes referred to as coloring. On the contrary, changing to a state where the transmittance is high is sometimes called decolorization.

Figure 2021011441
Figure 2021011441

一般式(1)において、AおよびAは、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。ただし、AおよびAの少なくともいずれかは、上記いずれかの置換基であり、好ましくは、前記アルキル基または前記アルコキシ基である。すなわち、AおよびAのいずれもが水素原子であることはない。また、AおよびAの少なくともいずれか一方が、酸素原子を有する置換基であることが好ましい。 In the general formula (1), A 1 and A 2 are derived from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted heterocyclic group. Each is chosen independently. However, at least one of A 1 and A 2 is any of the above substituents, preferably the alkyl group or the alkoxy group. That is, neither A 1 nor A 2 is a hydrogen atom. Further, it is preferable that at least one of A 1 and A 2 is a substituent having an oxygen atom.

は、水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。Rは、A、A以外の位置であれば、いずれの位置にも設けることができる。また、複数のRを設けてもよく、Rが複数ある場合には、それぞれ同じ置換基であっても、異なる置換基であってもよい。 R 3 is independently selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted aryloxy group, respectively. R 3 can be provided at any position other than A 1 and A 2 . Further may be provided a plurality of R 3, when there are a plurality of R 3 may be each the same substituent, it may be different substituents.

はハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコシキ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。RおよびRは、置換あるいは無置換のアルキル基または置換あるいは無置換のアラルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。 A 3 is a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, each independently selected from substituted or unsubstituted aryloxy group. R 1 and R 2 are independently selected from a substituted or unsubstituted alkyl group or a substituted or unsubstituted aralkyl group, respectively.

一般式(1)における置換基の具体例を以下に示す。ただし、これらは有機化合物の代表例を例示しただけであり、本発明はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the substituent in the general formula (1) are shown below. However, these are merely examples of representative examples of organic compounds, and the present invention is not limited thereto.

一般式(1)におけるアルキル基は、直鎖状でも、分岐状でも、環状でもよい。また、アルキル基の水素原子がフッ素原子またはエステル基に置き換わっていてもよい。アルキル基は、炭素原子数が1以上20位かであってよい。具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、イソブチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。好ましくは、メチル基、イソプロピル基、イソブチル基があげられる。 The alkyl group in the general formula (1) may be linear, branched or cyclic. Further, the hydrogen atom of the alkyl group may be replaced with a fluorine atom or an ester group. The alkyl group may have 1 to 20 carbon atoms. Specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, an isopropyl group, a normal butyl group, a tertiary butyl group, an isobutyl group, a cyclohexyl group, and a trifluoromethyl group. Preferred examples include a methyl group, an isopropyl group and an isobutyl group.

一般式(1)におけるアルコキシ基は、炭素原子数1以上20以下であってよい。例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、エチルヘキシルオキシ基、2−メトキシエトキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。 The alkoxy group in the general formula (1) may have 1 or more carbon atoms and 20 or less carbon atoms. Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group, an ethylhexyloxy group, a 2-methoxyethoxy group, a benzyloxy group and the like.

一般式(1)におけるアリール基は、例えば、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、フルオランテニル基、アンスリル基、ピレニル基等が挙げられる。好ましくはフェニル基である。アリール基は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アシル基を置換基として有してよい。アルキル基、アルコキシ基は、好ましくは炭素原子数が1以上4以下である。 Examples of the aryl group in the general formula (1) include a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, a fluoranthenyl group, an anthryl group, a pyrenyl group and the like. It is preferably a phenyl group. The aryl group may have a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, or an acyl group as a substituent. The alkyl group and the alkoxy group preferably have 1 or more and 4 or less carbon atoms.

一般式(1)におけるアリールオキシ基としては、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。アリールオキシ基は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アシル基を置換基として有してよい。アルキル基、アルコキシ基は、好ましくは炭素原子数が1以上4以下である。 Examples of the aryloxy group in the general formula (1) include a phenoxy group and a naphthyloxy group. The aryloxy group may have a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an acyl group as a substituent. The alkyl group and the alkoxy group preferably have 1 or more and 4 or less carbon atoms.

一般式(1)におけるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。 Examples of the halogen atom in the general formula (1) include fluorine, chlorine, bromine, iodine and the like.

一般式(1)におけるアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。アラルキル基は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アシル基を置換基として有してよい。アルキル基、アルコキシ基は、好ましくは炭素原子数が1以上4以下である。 Examples of the aralkyl group in the general formula (1) include a benzyl group and a phenylethyl group. The aralkyl group may have a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group or an acyl group as a substituent. The alkyl group and the alkoxy group preferably have 1 or more and 4 or less carbon atoms.

本発明の一実施形態に係るフェナジン誘導体が置換基を有する2位と7位とは、フェナジン骨格の共鳴の位置ではないため、いずれかに置換基を設けた場合でも、フェナジン誘導体の電子状態に与える影響が小さい。このため、本発明の一実施形態に係るフェナジン誘導体は、置換基からフェナジンのHOMOへの与える影響を低減でき、中性吸収をより短波長化できる。一方、共鳴位置にある2か所に置換基を導入すると、2つの置換基の影響によりHOMOのエネルギーが大きく変わり、中性波長が長波長化することが考えられる。本発明の一実施形態に係るフェナジン誘導体は、フェナジン骨格に対して与える影響が小さい2位、7位に置換基を有するので、中性状態におけるフェナジン誘導体を溶解した状態の吸収をより透明化することができる。 Since the 2-position and the 7-position in which the phenazine derivative according to the embodiment of the present invention has a substituent are not the resonance positions of the phenazine skeleton, even if a substituent is provided in any of them, the electronic state of the phenazine derivative remains. The effect is small. Therefore, the phenazine derivative according to the embodiment of the present invention can reduce the influence of the substituent on the HOMO of phenazine, and can further shorten the wavelength of neutral absorption. On the other hand, if a substituent is introduced at two positions at the resonance position, it is considered that the energy of HOMO changes significantly due to the influence of the two substituents and the neutral wavelength becomes longer. Since the phenazine derivative according to the embodiment of the present invention has substituents at the 2- and 7-positions which have a small effect on the phenazine skeleton, the absorption in the neutral state in which the phenazine derivative is dissolved becomes more transparent. be able to.

また、本発明者らは、鋭意検討の結果、ラジカルカチオン状態における吸収波長が、より長波長になるフェナジン誘導体の置換基位置を見出した。 In addition, as a result of diligent studies, the present inventors have found the position of a substituent of the phenazine derivative in which the absorption wavelength in the radical cation state becomes a longer wavelength.

以上の通り、本発明の一実施形態に係る有機化合物は、一般式(1)で表される構造であるため、溶媒に溶解させた場合、高い透明性を有する化合物である。また、本発明の一実施形態に係る有機化合物は酸化状態において従来よりも長波長の光を吸収する化合物である。なお、本明細書において、光を窮することを着色すると表現することがある。酸化状態で着色する化合物とは、酸化状態における可視光の透過率が、中性状態における可視光の透過率よりも低い化合物である。フェナジンの骨格に対して、溶媒に対しての溶解度を調整する置換基を設けてよい。 As described above, since the organic compound according to the embodiment of the present invention has a structure represented by the general formula (1), it is a compound having high transparency when dissolved in a solvent. Further, the organic compound according to the embodiment of the present invention is a compound that absorbs light having a longer wavelength than before in an oxidized state. In addition, in this specification, it may be expressed as coloring the need for light. A compound that is colored in the oxidized state is a compound in which the transmittance of visible light in the oxidized state is lower than the transmittance of visible light in the neutral state. The skeleton of phenazine may be provided with a substituent that adjusts the solubility in a solvent.

本発明の一実施形態に係る有機化合物のように、フェナジン誘導体の任意の位置に置換基を導入する場合、まず、置換基の付いたフェナジン骨格を合成する手段をとることができる。フェナジン骨格の合成は、アニリン誘導体とニトロベンゼン誘導体から合成する方法が知られているが、このルートで2,7−位に置換基を有するフェナジン誘導体を合成するときは、1,6−位に置換基を有するフェナジン誘導体が同時に生成する。2,7−位に置換基を有するフェナジン誘導体と、1,6−位に置換基を有するフェナジン誘導体とは、分離しにくい場合があるので、設ける置換基を工夫することにより、容易に分離できるよう合成することが好ましい。本明細書では、一例として、2位の置換基に立体障害基を導入することにより2,7−位に置換基を有するフェナジン誘導体を選択的に合成した。 When a substituent is introduced at an arbitrary position of the phenazine derivative as in the organic compound according to the embodiment of the present invention, first, a means for synthesizing the phenazine skeleton with the substituent can be taken. A method of synthesizing a phenazine skeleton from an aniline derivative and a nitrobenzene derivative is known, but when synthesizing a phenazine derivative having a substituent at the 2,7-position by this route, it is replaced with the 1,6-position. A phenazine derivative having a group is produced at the same time. Since it may be difficult to separate the phenazine derivative having a substituent at the 2,7-position and the phenazine derivative having a substituent at the 1,6-position, it can be easily separated by devising the provided substituent. It is preferable to synthesize the above. In the present specification, as an example, a phenazine derivative having a substituent at the 2,7-position was selectively synthesized by introducing a steric hindrance group into the substituent at the 2-position.

本発明の一実施形態に係る有機化合物を製造する方法については特に制限はないが、例えば、以下に示す方法によって製造することができる。 The method for producing the organic compound according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced by the method shown below.

Figure 2021011441
Figure 2021011441

3−ハロゲノアニリンと所望の置換基A、A及びRを有するフェニルボロン酸誘導体とのカップリング反応を行い、中間体1を合成することができる。中間体1とパラ位に所望の置換基Aを有するニトロベンゼン誘導体との反応を行うことで中間体2を合成することができる。 Intermediate 1 can be synthesized by performing a coupling reaction between 3-halogenoaniline and a phenylboronic acid derivative having the desired substituents A 1 , A 2 and R 3 . It can be synthesized Intermediate 2 by the intermediate 1 and the para-position carry out the reaction of nitrobenzene derivatives with the desired substituent A 3.

Figure 2021011441
Figure 2021011441

中間体2の環化反応を行うと、中間体3と中間体4が得られる。ここで得られる中間体3と中間体4は極性が近いため分離しにくいと考えられる。ここで、置換基A1と置換基A2の立体障害を導入することで、中間体4が生成しにくくなり、中間体3の選択率が向上する。また、中間体3と中間体4の混合物が得られた場合、窒素原子のアルキル化反応の際に置換基Aと置換基Aの立体障害により、化合物(2)の生成を抑え化合物(1)の選択率を向上することができる。ここでも化合物(1)と化合物(2)の極性は類似しているため分離はしにくいと考えられるが、立体障害により化合物(2)の生成を低減することで化合物(1)の単離が容易になる。 When the cyclization reaction of intermediate 2 is carried out, intermediate 3 and intermediate 4 are obtained. It is considered that the intermediate 3 and the intermediate 4 obtained here are difficult to separate because they have similar polarities. Here, by introducing the steric hindrance of the substituent A1 and the substituent A2, it becomes difficult to generate the intermediate 4, and the selectivity of the intermediate 3 is improved. Further, when a mixture of the intermediate 3 and the intermediate 4 is obtained, the formation of the compound (2) is suppressed due to the steric hindrance of the substituent A 1 and the substituent A 2 during the alkylation reaction of the nitrogen atom. The selectivity of 1) can be improved. Again, since the polarities of compound (1) and compound (2) are similar, it is considered difficult to separate them, but compound (1) can be isolated by reducing the formation of compound (2) due to steric hindrance. It will be easier.

すなわち、合成の観点からも、AとAとの少なくともいずれか一方、好ましくは双方が、水素原子ではない、置換基であることが好ましい。より好ましくは、AとAとの少なくともいずれか一方が、炭素原子数1以上20以下のアルキル基または炭素原子数1以上20以下のアルコキシ基であることが好ましい。 That is, from the viewpoint of synthesis, it is preferable that at least one of A 1 and A 2 is preferably a substituent, not a hydrogen atom. More preferably, at least one of A 1 and A 2 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.

以下に本発明の一実施形態に係る有機化合物の具体的な構造式を例示する。ただし、本発明に係る化合物はこれらに限定されるものではない。 The specific structural formula of the organic compound according to the embodiment of the present invention is illustrated below. However, the compound according to the present invention is not limited to these.

Figure 2021011441
Figure 2021011441

Figure 2021011441
Figure 2021011441

本発明の一実施形態に係る有機化合物は、安定な着色を示すエレクトロクロミック材料であり、EC素子、それを用いた光学フィルタ、レンズユニットおよび撮像装置等に利用することができる。 The organic compound according to one embodiment of the present invention is an electrochromic material that exhibits stable coloring, and can be used for an EC element, an optical filter using the same, a lens unit, an image pickup device, and the like.

[EC素子]
本発明の一実施形態に係るEC化合物は、エレクトロクロミック素子のエレクトロクロミック層として用いることができる。以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係るエレクトロクロミック素子について説明する。
[EC element]
The EC compound according to one embodiment of the present invention can be used as an electrochromic layer of an electrochromic device. Hereinafter, the electrochromic device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1のEC素子1は、一対の透明基板10と、一対の電極11、一対の電極の間に配置されているEC層12を有する。一対の電極は、スペーサー13によって、電極間距離が一定となっている。 The EC element 1 of FIG. 1 has a pair of transparent substrates 10, a pair of electrodes 11, and an EC layer 12 arranged between the pair of electrodes. The distance between the pair of electrodes is constant due to the spacer 13.

EC層は、本発明に係る有機化合物を有している。このEC層は、EC化合物からなる層と、電解質からなる層とを有してもよい。また、EC化合物と電解質とを有する溶液としてEC層を設けてもよい。このような形態をEC層が溶液層であるということができる。本発明の一実施形態に係るEC素子は、EC層が溶液層であることが好ましい。EC層が溶液層である場合、EC性の有機化合物、溶液、その他の溶解物をまとめて、EC媒体と呼ぶことがある。 The EC layer has an organic compound according to the present invention. This EC layer may have a layer made of an EC compound and a layer made of an electrolyte. Further, the EC layer may be provided as a solution containing the EC compound and the electrolyte. It can be said that the EC layer is a solution layer in such a form. In the EC element according to the embodiment of the present invention, the EC layer is preferably a solution layer. When the EC layer is a solution layer, EC-based organic compounds, solutions, and other lysates may be collectively referred to as an EC medium.

次に、本発明の一実施形態に係るEC素子を構成する部材について説明する。 Next, the members constituting the EC element according to the embodiment of the present invention will be described.

電解質としては、イオン解離性の塩であり、かつ溶媒に対して良好な溶解性、固体電解質においては高い相溶性を示すものであれば限定されない。中でも電子供与性を有する電解質が好ましい。これら電解質は、支持電解質と呼ぶこともできる。電解質としては、例えば、各種のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などの無機イオン塩や4級アンモニウム塩や環状4級アンモニウム塩などがあげられる。具体的にはLiClO、LiSCN、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiPF、LiI、NaI、NaSCN、NaClO、NaBF、NaAsF、KSCN、KCl等のLi、Na、Kのアルカリ金属塩等や、(CHNBF、(CNBF、(n−CNBF、(n−CNPF、(CNBr、(CNClO、(n−CNClO等の4級アンモニウム塩および環状4級アンモニウム塩等が挙げられる。 The electrolyte is not limited as long as it is an ion-dissociable salt, has good solubility in a solvent, and exhibits high compatibility with a solid electrolyte. Of these, an electrolyte having an electron donating property is preferable. These electrolytes can also be called supporting electrolytes. Examples of the electrolyte include inorganic ion salts such as various alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, and cyclic quaternary ammonium salts. Specifically, LiClO 4, LiSCN, LiBF 4, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiPF 6, LiI, NaI, NaSCN, NaClO 4, NaBF 4, NaAsF 6, KSCN, the KCl like Li, Na, K alkaline Metal salts, etc., (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NPF 6 , (C 2) Examples thereof include quaternary ammonium salts such as H 5 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4, and cyclic quaternary ammonium salts.

EC化合物および電解質を溶かす溶媒としては、EC化合物や電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、特に極性を有するものが好ましい。具体的には水や、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジオキソラン等の有機極性溶媒が挙げられる。 The solvent for dissolving the EC compound and the electrolyte is not particularly limited as long as it can dissolve the EC compound and the electrolyte, but those having polarity are particularly preferable. Specifically, water, methanol, ethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, acetonitrile, propionnitrile, benzonitrile, Examples thereof include organic polar solvents such as dimethylacetamide, methylpyrrolidinone and dioxolane.

さらに、上記EC媒体に、ポリマーやゲル化剤を含有させて粘稠性が高いもの若しくはゲル状としたもの等を用いることもできる。これらポリマーやゲル化剤は、増粘剤と呼ぶこともできる。増粘剤を有し、EC溶液の粘度を増すことで、有機化合物が会合体を形成しにくくなり、吸収スペクトルの温度依存性を低減することができる。したがって、EC溶液は、増粘剤を有することが好ましい。 Further, the EC medium may contain a polymer or a gelling agent to be highly viscous or gelled. These polymers and gelling agents can also be called thickeners. By having a thickener and increasing the viscosity of the EC solution, it becomes difficult for the organic compounds to form aggregates, and the temperature dependence of the absorption spectrum can be reduced. Therefore, the EC solution preferably has a thickener.

EC溶液の粘度は、10cP以上5000cP以下であってよく、50cP以上1000cP以下であってよい。EC溶液の粘度は、150cP以下であってよく、好ましくは100cP以下、さらに好ましくは65cP以下である。また、EC溶液の粘度は、20cP以上であってよく、好ましくは50cP以上である。 The viscosity of the EC solution may be 10 cP or more and 5000 cP or less, and may be 50 cP or more and 1000 cP or less. The viscosity of the EC solution may be 150 cP or less, preferably 100 cP or less, and more preferably 65 cP or less. The viscosity of the EC solution may be 20 cP or more, preferably 50 cP or more.

増粘剤は、EC溶液全体の重量を100wt%とした場合、20wt%以下の重量比であってよい。好ましくは、1wt%以上15wt%以下であり、より好ましくは、5wt%以上10wt%以下である。 The thickener may have a weight ratio of 20 wt% or less when the total weight of the EC solution is 100 wt%. It is preferably 1 wt% or more and 15 wt% or less, and more preferably 5 wt% or more and 10 wt% or less.

上記ポリマーとしては、特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアルキレンオキサイド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ナフィオン(登録商標)などが挙げられる。ポリメチルメタクリレートやポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドが好ましい。 The polymer is not particularly limited, and examples thereof include polyacrylonitrile, carboxymethyl cellulose, polyvinyl chloride, polyalkylene oxide, polyurethane, polyacrylate, polymethacrylate, polyamide, polyacrylamide, polyester, and Nafion (registered trademark). Polymethylmethacrylate, polyethylene oxide and polypropylene oxide are preferable.

EC溶液の粘度が高い場合、EC溶液内の分子の動きを抑制できるので、会合を抑制できる場合がある。一方で、EC溶液内の電子の動きを抑制するので、EC素子の応答速度が小さくなるので、粘度が大きすぎるのは好ましくない。 When the viscosity of the EC solution is high, the movement of molecules in the EC solution can be suppressed, so that association may be suppressed. On the other hand, since the movement of electrons in the EC solution is suppressed, the response speed of the EC element is reduced, so that it is not preferable that the viscosity is too high.

次に、透明基板および透明電極について説明する。透明基板としては、例えば、無色あるいは有色ガラス、強化ガラス等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性樹脂が用いられる。なお、本発明の一実施形態において透明とは、可視光の透過率が90%以上の透過率であることを示す。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリノルボルネン、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。 Next, the transparent substrate and the transparent electrode will be described. As the transparent substrate, for example, colorless or colored glass, tempered glass or the like is used, or a colorless or colored transparent resin is used. In one embodiment of the present invention, "transparent" means that the transmittance of visible light is 90% or more. Specific examples thereof include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polynorbornene, polyamide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethylmethacrylate and the like.

透明電極の材料としては、例えば、酸化インジウムスズ合金(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、酸化スズ(NESA)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化銀、酸化バナジウム、酸化モリブデン、金、銀、白金、銅、インジウム、クロムなどの金属や金属酸化物、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系材料、カーボンブラック、グラファイト、グラッシーカーボン等の炭素材料などを挙げることができる。また、ドーピング処理などで導電率を向上させた導電性ポリマー、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。 Materials for the transparent electrode include, for example, indium tin oxide alloy (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), tin oxide (NESA), zinc indium oxide (IZO), silver oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, gold, and silver. , Metals and metal oxides such as platinum, copper, indium and chromium, silicon-based materials such as polycrystalline silicon and amorphous silicon, and carbon materials such as carbon black, graphite and glassy carbon. Further, a conductive polymer whose conductivity has been improved by a doping treatment or the like, for example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, a complex of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid, and the like are also preferably used.

さらに、電極上に多孔質電極を有していてもよい。多孔質電極は表面及び内部に微細孔を有した多孔質形状、ロット形状、ワイヤ形状等表面積が大きい材料が好ましい。多孔質電極の材料は、例えば、金属、金属酸化物、カーボン等が適用できる。より好ましくは酸化チタン、酸化スズ、酸化鉄、酸化ストロンチウム、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化バナジウム、酸化インジウム、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化コバルト等の金属酸化物である。 Further, a porous electrode may be provided on the electrode. The porous electrode is preferably a material having a large surface area such as a porous shape having fine pores on the surface and inside, a lot shape, and a wire shape. As the material of the porous electrode, for example, metal, metal oxide, carbon and the like can be applied. More preferably, it is a metal oxide such as titanium oxide, tin oxide, iron oxide, strontium oxide, tungsten oxide, zinc oxide, tantalum oxide, vanadium oxide, indium oxide, nickel oxide, manganese oxide and cobalt oxide.

スペーサーは、一対の透明電極の間に配置されており、本発明のEC化合物を有するEC層を収容するための空間を与えるものである。具体的には、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム、エポキシ樹脂等を用いることができる。このスペーサーにより、EC素子の電極間距離を保持することが可能である。 The spacer is arranged between the pair of transparent electrodes and provides a space for accommodating the EC layer containing the EC compound of the present invention. Specifically, polyimide, polytetrafluoroethylene, fluororubber, epoxy resin and the like can be used. With this spacer, it is possible to maintain the distance between the electrodes of the EC element.

本発明の一実施形態に係るEC素子は、一対の電極とスペーサーとによって、形成される液体注入口を有してもよい。液体注入口からEC化合物を有する組成物を封入したのちに、封止部材により注入口を覆い、さらに接着剤等で密閉することで素子とすることができる。封止部材は、接着剤とEC化合物が接触しないように隔離する役割も担っている。封止部材の形状は、特に限定されないが、楔形等の先細り形状が好ましい。 The EC element according to the embodiment of the present invention may have a liquid injection port formed by a pair of electrodes and a spacer. After encapsulating the composition having the EC compound from the liquid injection port, the injection port is covered with a sealing member and further sealed with an adhesive or the like to form an element. The sealing member also plays a role of separating the adhesive and the EC compound from contact with each other. The shape of the sealing member is not particularly limited, but a tapered shape such as a wedge shape is preferable.

本発明の一実施形態に係るEC素子の形成方法は特に限定されず、一対の電極基板の間に設けた間隙に、真空注入法、大気注入法、メニスカス法等によって予め調製したEC化合物を含有する液体を注入する方法を用いることができる。 The method for forming the EC element according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and an EC compound prepared in advance by a vacuum injection method, an atmospheric injection method, a meniscus method, or the like is contained in a gap provided between a pair of electrode substrates. A method of injecting a liquid can be used.

本発明の一実施形態に係るEC素子は、本発明の一実施形態に係る有機化合物と、この有機化合物とは別種の有機化合物(第2の有機化合物)とを有してもよい。第2の有機化合物は、一種類でも複数種種類でもよく、酸化状態で着色する化合物でも、還元状態で着色する化合物でも、その双方の性質を有する化合物であってもよい。一般式(1)で表される有機化合物は還元状態において着色する化合物なので、第2の有機化合物は、酸化状態で着色する化合物であることが好ましい。酸化状態で着色する化合物とは、酸化状態における可視光の透過率が、還元状態における可視光の透過率よりも低い化合物である。可視光領域のいずれかで透過率が変化すればよく、可視光の全域で透過率が変化しなくてもよい。具体的には、4,4‘−ビピリジン化合物をはじめ、4,4’−ビピリジン化合物に、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基を有する化合物があげられる。また、第2の有機化合物は、フェナジンと同じアノード性であってもよく、例えば、フェナジン化合物、メタロセン化合物、フェニレンジアミン化合物、ピラゾリン化合物があげられる。 The EC element according to the embodiment of the present invention may have an organic compound according to the embodiment of the present invention and an organic compound (second organic compound) different from the organic compound. The second organic compound may be one kind or a plurality of kinds, and may be a compound colored in an oxidizing state, a compound colored in a reducing state, or a compound having both properties. Since the organic compound represented by the general formula (1) is a compound that is colored in the reduced state, the second organic compound is preferably a compound that is colored in the oxidized state. A compound that is colored in the oxidized state is a compound in which the transmittance of visible light in the oxidized state is lower than the transmittance of visible light in the reduced state. The transmittance may change in any of the visible light regions, and the transmittance does not have to change in the entire visible light region. Specific examples thereof include 4,4'-bipyridine compounds and 4,4'-bipyridine compounds having an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, and a heterocyclic group. Further, the second organic compound may have the same anodic property as phenazine, and examples thereof include a phenazine compound, a metallocene compound, a phenylenediamine compound, and a pyrazoline compound.

本発明の一実施形態に係る有機化合物は、他の色の着色材料と組み合わせることによって、EC素子として所望の色を吸収することができる。着色時における別種の有機化合物は、400nm以上800nm以下の範囲に吸収波長を有することが好ましく、より好ましくは、420nm以上700nm以下に吸収波長を有することである。吸収波長を特定の範囲に有するとは、吸収スペクトルのピークが特定の範囲にあればよい。本発明の有機化合物と他の材料を複数組み合わせることによって、可視領域を全て吸収し、黒色着色するEC素子を作製することもできる。 The organic compound according to one embodiment of the present invention can absorb a desired color as an EC element by combining with a coloring material of another color. The other type of organic compound at the time of coloring preferably has an absorption wavelength in the range of 400 nm or more and 800 nm or less, and more preferably has an absorption wavelength in the range of 420 nm or more and 700 nm or less. Having an absorption wavelength in a specific range means that the peak of the absorption spectrum is in a specific range. By combining a plurality of the organic compound of the present invention with other materials, an EC element that absorbs the entire visible region and is colored black can also be produced.

本発明の一実施形態に係るEC素子は、本発明に係る有機化合物と合わせて、5種類以上のEC化合物を有することが好ましい。EC素子を有するフィルタが、各波長の光を均一に吸収しやすいためである。 The EC element according to the embodiment of the present invention preferably has five or more kinds of EC compounds in combination with the organic compound according to the present invention. This is because a filter having an EC element easily absorbs light of each wavelength uniformly.

本発明の一実施形態に係る他のEC化合物として、例えば、下記構造式の化合物があげられる。 Examples of other EC compounds according to one embodiment of the present invention include compounds having the following structural formulas.

酸化状態で着色する他のEC化合物としては、オリゴチオフェン系化合物、5,10−ジヒドロ−5,10−ジメチルフェナジン、5,10−ジヒドロ−5,10−ジイソプロピルフェナジンなどのフェナジン系化合物、フェロセン、テトラ−t−ブチルフェロセン、チタノセンなどのメタロセン系化合物、N,N’,N,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミンなどのフェニレンジアミン系化合物、1−フェニル−2−ピラゾリンなどのピラリゾン系化合物などが挙げられる。 Other EC compounds that are colored in the oxidized state include oligothiophene compounds, phenazine compounds such as 5,10-dihydro-5,10-dimethylphenazine, 5,10-dihydro-5,10-diisopropylphenazine, ferrocene, and the like. Metallocene compounds such as tetra-t-butylferrocene and titanocene, phenylenediamine compounds such as N, N', N, N'-tetramethyl-p-phenylenediamine, and pyrarizone compounds such as 1-phenyl-2-pyrazolin. And so on.

還元状態で着色する化合物としては、N,N’−ジヘプチルビピリジニウムジパークロレート、N,N’−ジヘプチルビピリジニウムジテトラフフオロボレート、N,N’−ジヘプチルビピリジニウムジヘキサフルオロホスフェート、N,N’−ジエチルビピリジニウムジパークロレート、N,N’−ジエチルビピリジニウムジテトラフルオロボレート、N,N’−ジエチルビピリジニウムジヘキサフルオロホスフェート、N,N’−ジベンジルビピリジニウムジパークロレート、N,N’−ジベンジルビピリジニウムジテトラフルオロボレート、N,N’−ジベンジルビピリジニウムジヘキサフルオロホスフェート、N,N’−ジフェニルビピリジニウムジパークロレート、N,N’−ジフェニルビピリジニウムジテトラフロロボレート、N,N’−ジフェニルビピリジニウムジヘキサフロロホスフェートなどのビオロゲン系化合物、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノンなどのアントラキノン系化合物、フェロセニウムテトラフルオロボレート、フェロセニウムヘキサフルオロホスフェートなどのフェロセニウム塩系化合物、スチリル化系化合物などが挙げられる。 Compounds to be colored in the reduced state include N, N'-diheptylbipyridinium diparklolate, N, N'-diheptylbipyridinium ditetrafuofolobolate, N, N'-diheptylbipyridinium dihexafluorophosphate, N, N. '-Diethylbipyridinium diparklolate, N, N'-diethylbipyridinium ditetrafluoroborate, N, N'-diethylbipyridinium dihexafluorophosphate, N, N'-dibenzylbipyridinium diparklolate, N, N'-di Benzylbipyridinium ditetrafluoroborate, N, N'-dibenzylbipyridinium dihexafluorophosphate, N, N'-diphenylbipyridinium diparklolate, N, N'-diphenylbipyridinium ditetrafluoroborolate, N, N'-diphenylbipyridinium Viologen-based compounds such as dihexafluorophosphate, anthraquinone-based compounds such as 2-ethylanthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, and octamethylanthraquinone, ferrosenium salt-based compounds such as ferrosenium tetrafluoroborate and ferrosenium hexafluorophosphate. , Stylylated compounds and the like.

本発明の一実施形態において、フェナジン系化合物とは、化学構造中に5,10−ジヒドロフェナジン骨格を含む化合物である。フェナジン系化合物は、5,10−ジヒドロフェナジンに置換基を有する化合物を含む。例えば、5,10−ジヒドロフェナジンの5、10位の水素原子が、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、フェニル基等のアリール基に置換されてもよい。また、フェナジン系化合物は、5,10−ジヒドロフェナジンに炭素原子数1以上20以下のアルキル基を有する化合物であってよい。また、5,10−ジヒドロフェナジンに炭素原子数1以上20以下のアルコキシ基を有する化合物であってよい。また、5,10−ジヒドロフェナジンに炭素原子数4以上60以下のアリール基を有する化合物であってよい。他の化合物、例えばビオロゲン系化合物、についても同様である。 In one embodiment of the present invention, the phenazine-based compound is a compound containing a 5,10-dihydrophenazine skeleton in its chemical structure. Phenazine compounds include compounds having a substituent on 5,10-dihydrophenazine. For example, the hydrogen atom at the 5th and 10th positions of 5,10-dihydrophenazine may be substituted with an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group, or an aryl group such as a phenyl group. The phenazine-based compound may be a compound having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in 5,10-dihydrophenazine. Further, it may be a compound having an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms in 5,10-dihydrophenazine. Further, it may be a compound having an aryl group having 4 or more and 60 or less carbon atoms in 5,10-dihydrophenazine. The same applies to other compounds such as viologen compounds.

第2の有機化合物としては、上記の中でもフェナジン系化合物、メタロセン系化合物、フェニレンジアミン系化合物、ピラゾリン系化合物のいずれかであることが好ましい。 Among the above, the second organic compound is preferably any of a phenazine-based compound, a metallocene-based compound, a phenylenediamine-based compound, and a pyrazoline-based compound.

本発明の一実施形態に係るEC素子が有するEC層に含まれる化合物は、公知の方法により抽出し、分析することで、EC素子に含まれていることを確認することができる。例えば、クロマトグラフィーにより抽出し、NMRで分析することが挙げられる。また、エレクトロクロミック層が固体である場合は、TOF−SIMSなどにより、分析することができる。 The compound contained in the EC layer of the EC element according to the embodiment of the present invention can be confirmed to be contained in the EC element by extracting and analyzing it by a known method. For example, it can be extracted by chromatography and analyzed by NMR. When the electrochromic layer is solid, it can be analyzed by TOF-SIMS or the like.

[EC素子の用途]
本発明の一実施形態に係るEC素子は、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材等に用いることができる。
[Use of EC element]
The EC element according to the embodiment of the present invention can be used for an optical filter, a lens unit, an image pickup device, a window material, and the like.

<光学フィルタ>
本発明の一実施形態に係る光学フィルタは、EC素子とEC素子に接続されている能動素子を有する。能動素子は、EC素子を駆動し、EC素子を通過する光の光量を調整する能動素子である。能動素子は、例えば、トランジスタ等が挙げられる。トランジスタは活性領域に、InGaZnOなどの酸化物半導体を有してもよい。
<Optical filter>
The optical filter according to the embodiment of the present invention has an EC element and an active element connected to the EC element. The active element is an active element that drives the EC element and adjusts the amount of light passing through the EC element. Examples of the active element include a transistor and the like. The transistor may have an oxide semiconductor such as InGaZnO in the active region.

光学フィルタは、本発明の一実施形態に係るEC素子と、EC素子に接続されている駆動装置とを有している。図2は、EC素子の駆動装置20と、駆動装置20が駆動するEC素子の一例を示す模式図である。本発明の一実施形態のEC素子1の駆動装置20は、駆動電源8、抵抗切替器9、および制御器7を有する。 The optical filter has an EC element according to an embodiment of the present invention and a drive device connected to the EC element. FIG. 2 is a schematic view showing an example of the driving device 20 of the EC element and the EC element driven by the driving device 20. The drive device 20 of the EC element 1 according to the embodiment of the present invention includes a drive power supply 8, a resistance switch 9, and a controller 7.

駆動電源8は、EC層に含まれるEC材料が電気化学反応を生じるのに必要な電圧をEC素子に印加する。駆動電圧は一定電圧であることがより好ましい。これは、EC材料が複数種類の材料で構成される場合は、材料の酸化還元電位差やモル吸光係数の差に起因して吸収スペクトルが変化する場合があるため、一定電圧であることが好ましいからである。駆動電源8の電圧印加開始あるいは印加状態の保持は制御器7の信号で行われ、EC素子の光透過率を制御する期間においては、一定電圧の印加状態が保持されている。 The drive power supply 8 applies a voltage required for the EC material contained in the EC layer to cause an electrochemical reaction to the EC element. It is more preferable that the drive voltage is a constant voltage. This is because when the EC material is composed of a plurality of types of materials, the absorption spectrum may change due to the difference in the redox potential of the materials and the difference in the molar extinction coefficient, so that the voltage is preferably constant. Is. The voltage application of the drive power source 8 is started or the applied state is held by the signal of the controller 7, and the constant voltage applied state is held during the period of controlling the light transmittance of the EC element.

制御器7によるEC素子の透過率の制御方法は、用いられる素子に適した方法が採用される。具体的には、所望の透過率の設定値に対して、予め規定されている条件をEC素子1に入力する方法や、透過率の設定値とEC素子1の透過率を比較して、設定値に合うように条件を選択して入力する方法が挙げられる。変化させるパラメータとしては、電圧、電流、デューティー比を挙げることができる。制御器7は、電圧、電流またはデューティー比を変化させることで、EC素子の着色濃度を変化させることができる。 As a method of controlling the transmittance of the EC element by the controller 7, a method suitable for the element to be used is adopted. Specifically, a method of inputting a predetermined condition to the EC element 1 with respect to a desired transmittance setting value, or a method of comparing the transmittance setting value with the transmittance of the EC element 1 and setting the setting. One method is to select and enter a condition that matches the value. The parameters to be changed include voltage, current, and duty ratio. The controller 7 can change the coloring density of the EC element by changing the voltage, current, or duty ratio.

本発明の一実施形態において、電圧の変更、電流の変更、パルス幅の変調は、公知の手段を用いることができる。またパルス幅の変調は、以下のように行うこともできる。 In one embodiment of the present invention, known means can be used for voltage change, current change, and pulse width modulation. The pulse width can also be modulated as follows.

抵抗切替器9は、駆動電源8とEC素子を含む閉回路中に、不示図の抵抗R1と抵抗R1よりも大きな抵抗R2とを切り替えて直列に接続するものである。抵抗R1の抵抗値としては、少なくとも素子閉回路の最も大きなインピーダンスよりも小さいことが好ましく、好ましくは10Ω以下である。抵抗R2の抵抗値としては、素子閉回路の最も大きなインピーダンスよりも大きいことが好ましく、好ましくは1MΩ以上である。なお、抵抗R2は空気であっても良い。この場合、厳密には閉回路は開回路となるが、空気を抵抗R2と見なすことで閉回路と考えることができる。 The resistor switch 9 switches the resistor R1 and the resistor R2 larger than the resistor R1 shown in the figure in a closed circuit including the drive power supply 8 and the EC element and connects them in series. The resistance value of the resistor R1 is preferably at least smaller than the maximum impedance of the element closing circuit, and is preferably 10Ω or less. The resistance value of the resistor R2 is preferably larger than the maximum impedance of the element closing circuit, and is preferably 1 MΩ or more. The resistor R2 may be air. In this case, strictly speaking, the closed circuit is an open circuit, but it can be considered as a closed circuit by regarding air as the resistor R2.

制御器7は、抵抗切替器9に切替信号を送り、抵抗R1と抵抗R2のスイッチングを制御する。 The controller 7 sends a switching signal to the resistor switch 9 to control switching between the resistors R1 and R2.

<レンズユニット>
本発明の一実施形態に係るレンズユニットは、複数のレンズを有する撮像光学系と、EC素子1を有する光学フィルタとを有している。光学フィルタは、複数のレンズの間またはレンズの外側のいずれに設けられていてもよい。光学フィルタは、レンズの光軸上に設けられることが好ましい。
<Lens unit>
The lens unit according to the embodiment of the present invention includes an imaging optical system having a plurality of lenses and an optical filter having an EC element 1. The optical filter may be provided either between the plurality of lenses or outside the lenses. The optical filter is preferably provided on the optical axis of the lens.

<撮像装置>
本発明の一実施形態の撮像装置は、光学フィルタと、この光学フィルタを通過した光を受光する受光素子と、を有する。撮像装置とは、具体的には、カメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等が挙げられる。撮像装置は、受光素子を有する本体と、レンズを有するレンズユニットとが分離できる形態であってもよい。ここで撮像装置が、本体と、レンズユニットとで分離できる場合は、撮像時に撮像装置とは別体の光学フィルタを用いる形態も本発明に含まれる。なお、係る場合、光学フィルタの配置位置としては、レンズユニットの外側、レンズユニットと受光素子との間、複数あるレンズの間(レンズユニットが複数のレンズを有する場合)等が挙げられる。
<Imaging device>
The image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention includes an optical filter and a light receiving element that receives light that has passed through the optical filter. Specific examples of the imaging device include a camera, a video camera, a camera-equipped mobile phone, and the like. The image pickup apparatus may have a form in which the main body having the light receiving element and the lens unit having the lens can be separated. Here, when the image pickup apparatus can be separated into the main body and the lens unit, the present invention also includes a form in which an optical filter separate from the image pickup apparatus is used at the time of imaging. In this case, the arrangement position of the optical filter includes the outside of the lens unit, between the lens unit and the light receiving element, between a plurality of lenses (when the lens unit has a plurality of lenses), and the like.

図3(a)光学フィルタがレンズユニットに配置されている撮像装置の一例の模式図であり、図3(b)光学フィルタが撮像装置に配置されている撮像装置の一例の模式図である。 FIG. 3A is a schematic diagram of an example of an image pickup apparatus in which an optical filter is arranged in a lens unit, and FIG. 3B is a schematic diagram of an example of an image pickup apparatus in which an optical filter is arranged in the image pickup apparatus.

撮像装置100は、レンズユニット102と、撮像ユニット103と、を有する撮像装置である。レンズユニット102は、光学フィルタ101と、複数のレンズまたはレンズ群を有する撮像光学系と、を有する。光学フィルタ101は、上述の本発明の一実施形態の光学フィルタである。 The image pickup device 100 is an image pickup device having a lens unit 102 and an image pickup unit 103. The lens unit 102 includes an optical filter 101 and an imaging optical system having a plurality of lenses or lens groups. The optical filter 101 is the optical filter of the above-described embodiment of the present invention.

レンズユニット102は、例えば、図3(a)において、絞りより後でフォーカシングを行うリアフォーカス式のズームレンズを表している。物体側より順に正の屈折力の第1のレンズ群104、負の屈折力の第2のレンズ群105、正の屈折力の第3のレンズ群106、正の屈折力の第4のレンズ群107の4つのレンズ群を有する。第2のレンズ群105と第3のレンズ群106の間隔を変化させて変倍を行い、第4のレンズ群107の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う。 The lens unit 102 represents, for example, a rear focus type zoom lens in which focusing is performed after the aperture in FIG. 3A. From the object side, the first lens group 104 with positive refractive power, the second lens group 105 with negative refractive power, the third lens group 106 with positive refractive power, and the fourth lens group with positive refractive power. It has four lens groups of 107. The distance between the second lens group 105 and the third lens group 106 is changed to perform magnification change, and a part of the lens groups of the fourth lens group 107 is moved to perform focusing.

レンズユニット102は、例えば、第2のレンズ群105と第3のレンズ群106との間に開口絞り108を有し、また、第3のレンズ群106と第4のレンズ群107との間に光学フィルタ101を有する。レンズユニットを通過する光は、各レンズ群104〜107、絞り108および光学フィルタ101を通過するよう配置されており、開口絞り108および光学フィルタ101を用いた光量の調整を行うことができる。 The lens unit 102 has, for example, an aperture diaphragm 108 between the second lens group 105 and the third lens group 106, and between the third lens group 106 and the fourth lens group 107. It has an optical filter 101. The light passing through the lens unit is arranged so as to pass through each lens group 104 to 107, the diaphragm 108, and the optical filter 101, and the amount of light can be adjusted by using the aperture diaphragm 108 and the optical filter 101.

レンズユニット102は、マウント部材(不図示)を介して撮像ユニット103に着脱可能に接続されている。 The lens unit 102 is detachably connected to the image pickup unit 103 via a mount member (not shown).

なお、本発明の一実施形態では、レンズユニット102内の第3のレンズ群106と第4のレンズ群107との間に光学フィルタ101が配置されているが、撮像装置100はこの構成に限定されない。例えば、光学フィルタ101は、開口絞り108の前(被写体側)あるいは後(撮像ユニット103側)のいずれにあってもよく、また、第1〜第4のレンズ群104〜107のいずれの前、後、レンズ群の間にあってもよい。なお、光学フィルタ101を光の収束する位置に配置すれば、光学フィルタ101の面積を小さくできるなどの利点がある。 In one embodiment of the present invention, the optical filter 101 is arranged between the third lens group 106 and the fourth lens group 107 in the lens unit 102, but the image pickup apparatus 100 is limited to this configuration. Not done. For example, the optical filter 101 may be located in front of the aperture diaphragm 108 (subject side) or behind (imaging unit 103 side), and in front of any of the first to fourth lens groups 104 to 107. Later, it may be between the lens groups. If the optical filter 101 is arranged at a position where the light converges, there is an advantage that the area of the optical filter 101 can be reduced.

また、レンズユニット102の構成も上述の構成に限定されず、適宜選択可能である。例えば、リアフォーカス式の他、絞りより前でフォーカシングを行うインナーフォーカス式であっても良く、その他方式であっても構わない。また、ズームレンズ以外にも魚眼レンズやマクロレンズなどの特殊レンズも適宜選択可能である。 Further, the configuration of the lens unit 102 is not limited to the above configuration, and can be appropriately selected. For example, in addition to the rear focus type, an inner focus type in which focusing is performed before the aperture may be used, or another method may be used. In addition to the zoom lens, a special lens such as a fisheye lens or a macro lens can be appropriately selected.

撮像ユニット103は、ガラスブロック109と、受光素子110と、を有する。ガラスブロック109は、ローパスフィルタやフェースプレートや色フィルタ等のガラスブロックである。また、受光素子110は、レンズユニットを通過した光を受光するセンサ部であって、CCDやCMOS等の撮像素子が使用できる。また、フォトダイオードのような光センサであっても良く、光の強度あるいは波長の情報を取得し出力するものを適宜利用可能である。 The image pickup unit 103 includes a glass block 109 and a light receiving element 110. The glass block 109 is a glass block such as a low-pass filter, a face plate, or a color filter. Further, the light receiving element 110 is a sensor unit that receives light that has passed through the lens unit, and an image pickup element such as a CCD or CMOS can be used. Further, an optical sensor such as a photodiode may be used, and a sensor that acquires and outputs information on the intensity or wavelength of light can be appropriately used.

図3(a)のように、光学フィルタ101がレンズユニット102に組み込まれている場合、駆動装置はレンズユニット102内に配置されてもよく、レンズユニット102外に配置されてもよい。レンズユニット102外に配置される場合は、配線を通してレンズユニット102の内のEC素子1と駆動装置を接続し、駆動制御する。 When the optical filter 101 is incorporated in the lens unit 102 as shown in FIG. 3A, the driving device may be arranged inside the lens unit 102 or outside the lens unit 102. When it is arranged outside the lens unit 102, the EC element 1 inside the lens unit 102 and the drive device are connected through wiring to control the drive.

また、上述の撮像装置100の構成では、光学フィルタ101がレンズユニット102の内部に配置されている。しかし、本発明はこの形態に限らず、光学フィルタ101は、撮像装置100内部の適当な箇所に配置され、受光素子110は光学フィルタ101を通過した光を受光するよう配置されていればよい。 Further, in the configuration of the image pickup apparatus 100 described above, the optical filter 101 is arranged inside the lens unit 102. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the optical filter 101 may be arranged at an appropriate position inside the image pickup apparatus 100, and the light receiving element 110 may be arranged so as to receive light that has passed through the optical filter 101.

例えば、図3(b)に示したように、撮像ユニット103が光学フィルタ101を有していてもよい。図3(b)は、本発明の一実施形態の撮像装置の別の一例の構成を説明する図であり、光学フィルタを撮像ユニット103に有する撮像装置の構成の模式図である。図3(b)においては、例えば光学フィルタ101は受光素子110の直前に配置されている。撮像装置自体が光学フィルタ101を内蔵する場合、接続されるレンズユニット102自体が光学フィルタ101を持たなくてもよいため、既存のレンズユニット102を用いた調光可能な撮像装置を構成することが可能となる。 For example, as shown in FIG. 3B, the imaging unit 103 may have an optical filter 101. FIG. 3B is a diagram for explaining the configuration of another example of the imaging device according to the embodiment of the present invention, and is a schematic diagram of the configuration of the imaging device having an optical filter in the imaging unit 103. In FIG. 3B, for example, the optical filter 101 is arranged immediately before the light receiving element 110. When the image pickup device itself has an optical filter 101 built-in, the connected lens unit 102 itself does not have to have the optical filter 101, so that a dimmable image pickup device using the existing lens unit 102 can be configured. It will be possible.

本発明の一実施形態の撮像装置100は、光量調整と受光素子の組合せを有する製品に適用可能である。例えばカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラに使用可能であり、また、携帯電話やスマートフォン、PC、タブレットなど撮像装置を内蔵する製品にも適用できる。 The image pickup apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is applicable to a product having a combination of light intensity adjustment and a light receiving element. For example, it can be used for cameras, digital cameras, video cameras, and digital video cameras, and can also be applied to products with a built-in imaging device such as mobile phones, smartphones, PCs, and tablets.

本発明の一実施形態の撮像装置100によれば、光学フィルタ101を調光部材として用いることにより、調光量を一つのフィルタで適宜可変させることが可能となり、部材点数の削減や省スペース化といった利点がある。 According to the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, by using the optical filter 101 as a dimming member, the dimming amount can be appropriately changed by one filter, and the number of member points can be reduced and the space can be saved. There are advantages such as.

<窓>
本発明の一実施形態に係る窓は、EC素子とEC素子に接続されている能動素子を有する。能動素子は、EC素子を駆動し、EC素子を通過する光の光量を調整する能動素子である。能動素子は、例えば、トランジスタ等が挙げられる。トランジスタは活性領域に、InGaZnOなどの酸化物半導体を有していてもよい。本発明の一実施形態に係る窓は、透過率可変窓と呼ぶこともできる。
<Window>
A window according to an embodiment of the present invention has an EC element and an active element connected to the EC element. The active element is an active element that drives the EC element and adjusts the amount of light passing through the EC element. Examples of the active element include a transistor and the like. The transistor may have an oxide semiconductor such as InGaZnO in the active region. The window according to the embodiment of the present invention can also be referred to as a variable transmittance window.

図4(a)は本発明の一実施形態に係るEC素子を用いた窓材としての調光窓を示す概観図であり、図4(b)は図4(a)のX−X’断面図を示す模式である。本発明の一実施形態の調光窓111は、EC素子1(光学フィルタ)と、それを挟持する透明板113と、全体を囲繞して一体化するフレーム112とから成る。EC素子1は不示図の駆動装置を有しており、駆動装置はフレーム112内に一体化されていても良く、フレーム112外に配置され配線を通してEC素子1と接続されても良い。 FIG. 4A is an overview view showing a dimming window as a window material using an EC element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross section taken along the line XX'of FIG. 4A. It is a schematic which shows a figure. The dimming window 111 of the embodiment of the present invention includes an EC element 1 (optical filter), a transparent plate 113 sandwiching the EC element 1, and a frame 112 that surrounds and integrates the whole. The EC element 1 has a drive device (not shown), and the drive device may be integrated in the frame 112 or may be arranged outside the frame 112 and connected to the EC element 1 through wiring.

透明板113は光透過率が高い材料であれば特に限定されず、窓としての利用を考慮すればガラス素材であることが好ましい。フレーム112の材質は問わないが、EC素子1の少なくとも一部を被覆し、一体化された形態を有するもの全般をフレームとして見なして構わない。図4においてEC素子1は透明板113とは独立した構成部材であるが、例えば、EC素子1の透明基板10を透明板113と見なしても構わない。 The transparent plate 113 is not particularly limited as long as it is a material having a high light transmittance, and is preferably a glass material in consideration of its use as a window. The material of the frame 112 is not limited, but a frame that covers at least a part of the EC element 1 and has an integrated form may be regarded as a frame. Although the EC element 1 is a component independent of the transparent plate 113 in FIG. 4, for example, the transparent substrate 10 of the EC element 1 may be regarded as the transparent plate 113.

係る調光窓は、例えば日中の太陽光の室内への入射量を調整する用途に適用できる。太陽の光量の他、熱量の調整にも適用できるため、室内の明るさや温度の制御に使用することが可能である。また、シャッターとして、室外から室内への眺望を遮断する用途にも適用可能である。このような調光窓は、建造物用のガラス窓の他に、自動車や電車、飛行機、船など乗り物の窓にも適用可能である。 Such a dimming window can be applied to, for example, an application for adjusting the amount of sunlight incident into a room during the daytime. Since it can be applied to adjust the amount of heat as well as the amount of sunlight, it can be used to control the brightness and temperature of a room. It can also be applied as a shutter to block the view from the outside to the inside. Such dimming windows can be applied not only to glass windows for buildings but also to windows of vehicles such as automobiles, trains, airplanes, and ships.

このように、一般式(1)で表わされる有機化合物をEC層12に含むEC素子1を、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材等に用いることができる。本発明の一実施形態の光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材のそれぞれは、一般式(1)で表わされる有機化合物単独、あるいは他の波長帯域の着色吸収を有するEC化合物と組み合わせることにより、様々な吸収色を提供することが可能となる。また、本発明の一実施形態の光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置、窓材のそれぞれは、一般式(1)で表わされる有機化合物を含むため、消色状態における透明性を向上することができる。 As described above, the EC element 1 containing the organic compound represented by the general formula (1) in the EC layer 12 can be used for an optical filter, a lens unit, an image pickup device, a window material, and the like. Each of the optical filter, the lens unit, the image pickup apparatus, and the window material according to the embodiment of the present invention can be obtained by using the organic compound represented by the general formula (1) alone or by combining it with an EC compound having color absorption in another wavelength band. , It is possible to provide various absorption colors. Further, since each of the optical filter, the lens unit, the image pickup apparatus, and the window material according to the embodiment of the present invention contains the organic compound represented by the general formula (1), the transparency in the decolorized state can be improved. ..

また、エレクトロクロミック素子の一方の光の経路に反射部材を設けることで、エレクトロクロミックミラーとすることもできる。エレクトロクロミックミラーは、防眩ミラーとして、自動車に設けられてよい。 Further, an electrochromic mirror can be obtained by providing a reflecting member in one of the light paths of the electrochromic element. The electrochromic mirror may be provided in an automobile as an antiglare mirror.

以下、実施例について説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples will be described below, but the present invention is not limited thereto.

[実施例1]
<例示化合物A−16の合成>
[Example 1]
<Synthesis of Exemplified Compound A-16>

Figure 2021011441
Figure 2021011441

反応容器に0.86gの3−ブロモアニリン(5.0mmol)、1.47mgの2−イソプロポキシ−6−メトキシフェニルボロン酸(7.0mmol)を、トルエン/1,4−ジオキサン(12ml/12ml)混合溶媒中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。次に45mgのPd(OAc)を(0.20mmol)、205mgの2−ジシクロヘキシルフォスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(S−Phos)(0.5mmol)、5.8gのリン酸三カリウム(25mmol)を、窒素雰囲気下で反応溶液に添加し、100℃にて加熱還流し8時間反応を行った。反応溶液を室温まで冷却後、減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(移動相:トルエン)により分離精製し、中間体11を得た(0.99mg、収率77%) In a reaction vessel, 0.86 g of 3-bromoaniline (5.0 mmol) and 1.47 mg of 2-isopropoxy-6-methoxyphenylboronic acid (7.0 mmol) were added to toluene / 1,4-dioxane (12 ml / 12 ml). ) Mixing was performed in a mixed solvent, and dissolved oxygen was removed with nitrogen. Next, 45 mg of Pd (OAc) 2 (0.20 mmol), 205 mg of 2-dicyclohexylphosphino-2', 6'-dimethoxybiphenyl (S-Phos) (0.5 mmol), and 5.8 g of triphosphate. Potassium (25 mmol) was added to the reaction solution under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated under reflux at 100 ° C. and reacted for 8 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, concentrated under reduced pressure, and separated and purified by silica gel chromatography (mobile phase: toluene) to obtain Intermediate 11 (0.99 mg, 77% yield).

Figure 2021011441
Figure 2021011441

反応容器に1.29gのカリウムtert−ブトキシド(11.6mmol)、20mlのテトラヒドロフランを仕込み、−78℃に冷却した。この溶液に0.83gの4―ニトロジフェニルエーテル(3.86mmol)を5mlのテトラヒドロフランに溶解した溶液をゆっくりと滴下し、さらに0.99gの中間体11(3.86mmol)を5mlのテトラヒドロフランに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。さらに約1時間撹拌した後、6mlの酢酸を滴下した。この溶液を室温まで昇温した後、塩化アンモニウム水溶液を加えて反応をクエンチし、酢酸エチルで抽出した。有機層を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後に減圧乾固を行った。シリカゲルカラムクロマト(溶離液:ヘキサン/トルエン=2/1)で精製し、0.98gの中間体12(収率:59%)を得た。 1.29 g of potassium tert-butoxide (11.6 mmol) and 20 ml of tetrahydrofuran were charged in a reaction vessel and cooled to −78 ° C. A solution prepared by dissolving 0.83 g of 4-nitrodiphenyl ether (3.86 mmol) in 5 ml of tetrahydrofuran was slowly added dropwise to this solution, and 0.99 g of intermediate 11 (3.86 mmol) was further dissolved in 5 ml of tetrahydrofuran. The solution was slowly added dropwise. After further stirring for about 1 hour, 6 ml of acetic acid was added dropwise. After raising the temperature of this solution to room temperature, an aqueous ammonium chloride solution was added to quench the reaction, and the solution was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water, dried over magnesium sulfate, and then dried under reduced pressure. Purification by silica gel column chromatography (eluent: hexane / toluene = 2/1) gave 0.98 g of Intermediate 12 (yield: 59%).

Figure 2021011441
Figure 2021011441

反応容器に0.99gの中間体12(2.26mmol)、2.81gのアセトニトリル15、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミドを加え、室温にて約24時間撹拌した。反応溶液をロータリーエバポレーターで減圧乾固を行った。シリカゲルカラムクロマト(溶離液:ヘキサン/トルエン=1/1)で精製し、0.80gの中間体13(収率:81%)を得た。この時、中間体13の異性体は観察されなかった。 To the reaction vessel, 0.99 g of Intermediate 12 (2.26 mmol) and 2.81 g of acetonitrile 15, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide were added, and the mixture was stirred at room temperature for about 24 hours. The reaction solution was dried under reduced pressure using a rotary evaporator. Purification by silica gel column chromatography (eluent: hexane / toluene = 1/1) gave 0.80 g of Intermediate 13 (yield: 81%). At this time, no isomer of Intermediate 13 was observed.

NMR測定により、中間体13の構造を確認した。 The structure of Intermediate 13 was confirmed by NMR measurement.

H NMR(CDCl,500MHz) σ(ppm):8.24(d,1H),8.18(d,1H),8.15(s,1H),7.83(m,1H),7.77(m,1H),7.47(m,2H),7.43(m,1H),7.33(m,2H),7.25(m,2H),6.71(m,2H),4.47(m,1H),3.78(s,1H),1.18(d,6H). 1 H NMR (CDCl 3, 500MHz ) σ (ppm): 8.24 (d, 1H), 8.18 (d, 1H), 8.15 (s, 1H), 7.83 (m, 1H), 7.77 (m, 1H), 7.47 (m, 2H), 7.43 (m, 1H), 7.33 (m, 2H), 7.25 (m, 2H), 6.71 (m) , 2H), 4.47 (m, 1H), 3.78 (s, 1H), 1.18 (d, 6H).

Figure 2021011441
Figure 2021011441

反応容器に、0.44gの中間体13(1.0mmol)と、3.4gの2−ヨードプロパン(20mmol)と、をアセトニトリル/水(10ml/1ml)混合溶媒中で混合し、窒素で溶存酸素を除去した。次に、1.0gのハイドロサルファイトナトリウム(5.0mmol)と、0.83gの炭酸カリウム(6.0mmol)と、を窒素雰囲気下で添加し、90℃にて加熱還流し9時間反応を行った。反応溶液を室温まで冷却後、減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(移動相:ヘキサン/トルエン=1/1)により分離精製し、470mgの例示化合物A−16(収率90%)を得た。 In a reaction vessel, 0.44 g of Intermediate 13 (1.0 mmol) and 3.4 g of 2-iodopropane (20 mmol) were mixed in an acetonitrile / water (10 ml / 1 ml) mixed solvent and dissolved in nitrogen. Oxygen was removed. Next, 1.0 g of sodium hydrosulfite (5.0 mmol) and 0.83 g of potassium carbonate (6.0 mmol) were added under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated under reflux at 90 ° C. and reacted for 9 hours. went. The reaction solution was cooled to room temperature, concentrated under reduced pressure, and separated and purified by silica gel chromatography (mobile phase: hexane / toluene = 1/1) to obtain 470 mg of Exemplified Compound A-16 (yield 90%).

NMR測定により、例示化合物A−16の構造を確認した。
H NMR(acetone−d6,500MHz) σ(ppm):7.35(m,2H),7.18(m,1H),7.06(m,1H),6.99(m,2H),6.80(m,4H),6.71(m,2H),6.47(d,1H),6.44(m,1H),4.46(m,1H),4.09(m,1H),3.73(s,1H),1.49(m,12H),1.18(d,6H).
The structure of Exemplified Compound A-16 was confirmed by NMR measurement.
1 1 H NMR (acetone-d 6,500 MHz) σ (ppm): 7.35 (m, 2H), 7.18 (m, 1H), 7.06 (m, 1H), 6.99 (m, 2H) , 6.80 (m, 4H), 6.71 (m, 2H), 6.47 (d, 1H), 6.44 (m, 1H), 4.46 (m, 1H), 4.09 ( m, 1H), 3.73 (s, 1H), 1.49 (m, 12H), 1.18 (d, 6H).

[実施例2]
<エレクトロクロミック素子の作製および特性評価>
電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウムを0.1Mの濃度で炭酸プロピレンに溶解させ、次いで実施例1の例示化合物A−16を40.0mMの濃度で溶解させ、EC媒体を得た。
[Example 2]
<Manufacturing and characterization of electrochromic devices>
As an electrolyte, tetrabutylammonium perchlorate was dissolved in propylene carbonate at a concentration of 0.1 M, and then the exemplary compound A-16 of Example 1 was dissolved at a concentration of 40.0 mM to obtain an EC medium.

次いで一対の透明電極(ITO)付きのガラス基板の四方の端部に絶縁層(SiO)を形成した。基板間隔を規定するPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製メリネックスS(登録商標)、125μm)を一対の透明電極付きガラス基板の間に配置した。その後、EC媒体注入用の注入口を残してエポキシ系接着剤により基板と、PETフィルムを接着し、封止した。以上のように、注入口付き空セルを作製した。 Next, an insulating layer (SiO 2 ) was formed on all four ends of a glass substrate with a pair of transparent electrodes (ITO). A PET film (Melinex S (registered trademark) manufactured by Teijin DuPont Film Co., Ltd., 125 μm) that regulates the substrate spacing was placed between a pair of glass substrates with transparent electrodes. Then, the substrate and the PET film were adhered and sealed with an epoxy adhesive, leaving an injection port for injecting an EC medium. As described above, an empty cell with an injection port was prepared.

次に前述の注入口より、上で得られたEC媒体を真空注入法により注入後、注入口をエポキシ系接着剤により封止し、EC素子とした。 Next, the EC medium obtained above was injected from the above-mentioned injection port by a vacuum injection method, and then the injection port was sealed with an epoxy adhesive to obtain an EC element.

作製直後の本EC素子は可視光領域全域にわたり、80%前後の透過率を示し、高い透明性を有していた。 Immediately after fabrication, this EC element showed a transmittance of about 80% over the entire visible light region and had high transparency.

この素子に電圧を2.0V印加すると、例示化合物A−16の酸化種に由来する吸収(λmax=570nm)を示し、素子は着色した。その後−0.5V印加すると消色した。この素子は着色状態と、消色状態と、を可逆的に変化できる。 When a voltage of 2.0 V was applied to this device, absorption (λmax = 570 nm) derived from the oxidized species of Exemplified Compound A-16 was exhibited, and the device was colored. After that, when -0.5 V was applied, the color disappeared. This element can reversibly change between a colored state and a decolored state.

[比較例1] [Comparative Example 1]

Figure 2021011441
Figure 2021011441

例示化合物A−16と置換器の位置が異なる比較化合物1を実施例2と同様の方法で、エレクトロクロミック素子の作製および特性評価を行った。この素子に電圧を2.0V印加すると、比較化合物1の酸化種に由来する吸収(λmax=543nm)を示し、素子は着色した。 Comparative compound 1 in which the position of the substituent was different from that of Exemplified Compound A-16 was prepared and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 2. When a voltage of 2.0 V was applied to this device, absorption (λmax = 543 nm) derived from the oxidized species of Comparative Compound 1 was exhibited, and the device was colored.

図5(a)は、実施例2と比較例1で作製した素子のラジカル状態の紫外可視吸収スペクトルである。光源には、オーシャンオプティクス社のDH−2000S重水素、ハロゲン光源を用いた。例示化合物A−16がより長波長のラジカル吸収であることがわかる。なお、650nm付近に表れているスペクトルの乱れは、光源の影響によるものであり、化合物の吸収スペクトルとは無関係のものである。化合物のスペクトルは、乱れの前後をつないだものになる。 FIG. 5A is an ultraviolet-visible absorption spectrum of the radical state of the devices produced in Example 2 and Comparative Example 1. As a light source, a DH-2000S deuterium or halogen light source manufactured by Ocean Optics Co., Ltd. was used. It can be seen that Exemplified Compound A-16 absorbs radicals at longer wavelengths. The spectrum disturbance appearing in the vicinity of 650 nm is due to the influence of the light source and is irrelevant to the absorption spectrum of the compound. The spectrum of the compound connects before and after the turbulence.

図5(b)は、実施例2と比較例1で作製した素子の中性状態の紫外可視吸収スペクトルである。実施例2のEC素子と比較例1の素子のいずれも、紫外領域のピークを有し、可視光領域に吸収を有していない。すなわち、透明であることがわかる。 FIG. 5B is an ultraviolet-visible absorption spectrum of the neutral state of the device produced in Example 2 and Comparative Example 1. Both the EC element of Example 2 and the element of Comparative Example 1 have a peak in the ultraviolet region and do not have absorption in the visible light region. That is, it can be seen that it is transparent.

[実施例3]
置換基の相関を比較するための例として、本発明に係る化合物A−16と比較化合物1、2及び3について、分子軌道計算によりラジカル状態の吸収波長および中性状態の吸収波長の検証を行った。有機化合物は分子軌道計算により、化合物の特性を推測することができる。計算値が実測値と一致するとは限らないが、その順序は実測と一致するので、設計の指針を得ることができるので、広く用いられている。
[Example 3]
As an example for comparing the correlation of substituents, the absorption wavelengths in the radical state and the absorption wavelengths in the neutral state are verified by molecular orbital calculation for the compound A-16 and the comparative compounds 1, 2 and 3 according to the present invention. It was. The characteristics of organic compounds can be inferred by molecular orbital calculation. The calculated value does not always match the measured value, but the order matches the measured value, so that a guideline for design can be obtained, and it is widely used.

Figure 2021011441
Figure 2021011441

Figure 2021011441
Figure 2021011441

上記の様に、同じ置換基を有する化合物のうち、本発明の一実施形態に係る2,7−位に置換基を有するフェナジン誘導体がより長波長な光を吸収することがわかる。また、フェナジンの2位と7位は共鳴の位置関係にないため、同じ置換基を有する化合物のうち、中性吸収が他の置換位置に比して短波であり、溶液の透明性を向上することができる。 As described above, it can be seen that among the compounds having the same substituent, the phenazine derivative having a substituent at the 2,7-position according to the embodiment of the present invention absorbs light having a longer wavelength. Further, since the 2nd and 7th positions of phenazine do not have a resonance positional relationship, the neutral absorption of the compounds having the same substituent is shorter than that of the other substitution positions, which improves the transparency of the solution. be able to.

なお、分子軌道計算は、電子状態計算ソフトウェアであるGaussian03*Revision D.01を用いて基底状態の構造最適化計算を行なったものである。その際、量子化学計算法として、密度汎関数法(Density Functional Theory)を採用し、汎関数にはB3LYPを用いた。基底関数はGaussian 03, Revision D.01では6−31G*を用いた。 The molecular orbital calculation is performed by Gaussian03 * Revision D.C., which is electronic state calculation software. The structure optimization calculation of the ground state was performed using 01. At that time, the density functional theory was adopted as the quantum chemistry calculation method, and B3LYP was used as the functional. The basis functions are Gaussian 03, Revision D. In 01, 6-31G * was used.

本計算を行うに当たり使用したプログラムは、 Gaussian 09, Revision D.01( M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. SCALMANI, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2013.)である。
The program used to perform this calculation was Gaussian 09, Revision D. 01 (M. J. Frisch, GW Tracks, BB Schlegel, GE Scuseria, MA Robb, J. R. Cheeseman, G. SCALMANI, V. Cane, Barne, V. Barne, V. G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Broino, G. Zheng, J. L. Sonnenb. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Schlegel, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vrem, J. Vern, J. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heid, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Schlegelov, T. Keith, R. Kaba, R. K. Rendell, J.C. Burant, S.S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J.M. Millam, M. Klene, J.E. Knox, J.B. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gooperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, C. Pomerli, J. Schlegel, J. , K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniers, O. F. Far. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Walli ngford CT, 2013. ).

Claims (14)

下記一般式(1)で示されることを特徴とする有機化合物。
Figure 2021011441

一般式(1)において、AおよびAは、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。ただし、AおよびAの少なくともいずれかは、前記アルキル基または前記アルコキシ基である。
は、水素原子、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。
はハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコシキ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基からそれぞれ独立に選ばれる。RおよびRは、置換あるいは無置換のアルキル基および置換あるいは無置換のアラルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
An organic compound represented by the following general formula (1).
Figure 2021011441

In the general formula (1), A 1 and A 2 are derived from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted heterocyclic group. Each is chosen independently. However, at least one of A 1 and A 2 is the alkyl group or the alkoxy group.
R 3 is independently selected from a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted aryloxy group, respectively.
A 3 is a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, each independently selected from substituted or unsubstituted aryloxy group. R 1 and R 2 are independently selected from substituted or unsubstituted alkyl groups and substituted or unsubstituted aralkyl groups, respectively.
前記Aおよび前記Aの少なくともいずれか一方が、酸素原子を有する置換基であることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。 The organic compound according to claim 1, wherein at least one of A 1 and A 2 is a substituent having an oxygen atom. 前記Aおよび前記Aが、いずれも前記アルコキシ基から選ばれることを特徴とする請求項1または2に記載の有機化合物。 The organic compound according to claim 1 or 2, wherein both A 1 and A 2 are selected from the alkoxy groups. 前記Aが、前記アリールオキシ基であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機化合物。 The organic compound according to any one of claims 1 to 3 , wherein A3 is the aryloxy group. 前記Rおよび前記Rが、いずれも前記アルキル基から選ばれることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機化合物。 The organic compound according to any one of claims 1 to 4, wherein both R 1 and R 2 are selected from the alkyl groups. 第一電極と第二電極と前記第一電極と前記第二電極との間に配置されている有機化合物を有するエレクトロクロミック素子であって、
前記有機化合物は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機化合物であることを特徴とするエレクトロクロミック素子。
An electrochromic device having an organic compound arranged between the first electrode, the second electrode, the first electrode, and the second electrode.
An electrochromic device, wherein the organic compound is the organic compound according to any one of claims 1 to 5.
前記エレクトロクロミック素子は、前記第一電極と前記第二電極との間にエレクトロクロミック層を有し、前記エレクトロクロミック層に前記有機化合物が含まれていることを特徴とする請求項6に記載のエレクトロクロミック素子。 The sixth aspect of claim 6, wherein the electrochromic device has an electrochromic layer between the first electrode and the second electrode, and the organic compound is contained in the electrochromic layer. Electrochromic element. 前記エレクトロクロミック層は、前記有機化合物とは別種の有機化合物を有することを特徴とする請求項7に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic device according to claim 7, wherein the electrochromic layer has an organic compound of a different type from the organic compound. 前記別種の有機化合物は、フェナジン化合物、メタロセン化合物、フェニレンジアミン化合物、ピラゾリン化合物のいずれかであることを特徴とする請求項8に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic element according to claim 8, wherein the other type of organic compound is any one of a phenazine compound, a metallocene compound, a phenylenediamine compound, and a pyrazoline compound. 前記エレクトロクロミック層は、電解質と前記有機化合物とを有する液体であることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。 The electrochromic device according to any one of claims 7 to 9, wherein the electrochromic layer is a liquid having an electrolyte and the organic compound. 請求項6乃至10のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子と、前記エレクトロクロミック素子に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする光学フィルタ。 An optical filter comprising the electrochromic element according to any one of claims 6 to 10 and an active element connected to the electrochromic element. 複数のレンズを有する撮像光学系と、前記撮像光学系を透過した光を、透過または吸収する光学フィルタとを有し、前記光学フィルタが請求項11に記載の光学フィルタであることを特徴とするレンズユニット。 The optical filter has an imaging optical system having a plurality of lenses and an optical filter that transmits or absorbs light transmitted through the imaging optical system, and the optical filter is the optical filter according to claim 11. Lens unit. 複数のレンズを有する撮像光学系と、前記撮像光学系を透過した光を受光する撮像素子と、前記撮像光学系と、前記撮像素子との間に配置されている光学フィルタを有し、前記光学フィルタが請求項11に記載の光学フィルタであることを特徴とする撮像装置。 The optical system has an imaging optical system having a plurality of lenses, an imaging element that receives light transmitted through the imaging optical system, and an optical filter arranged between the imaging optical system and the imaging element. An imaging device according to claim 11, wherein the filter is the optical filter. 第一の透明基板と、第二の透明基板とを有し、前記第一の透明基板と前記第二の透明基板との間に配置されている、請求項6乃至10のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子と、前記エレクトロクロミック素子に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする窓材。 The present invention according to any one of claims 6 to 10, which has a first transparent substrate and a second transparent substrate and is arranged between the first transparent substrate and the second transparent substrate. A window material comprising the described electrochromic element and an active element connected to the electrochromic element.
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