JP5004151B2 - Novel hexabenzocoronene derivative and photoconductive nanotube comprising the same - Google Patents

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Description

本発明は、分子内に電子受容性の基を有する新規なヘキサベンゾコロネン誘導体、より詳細には一般式(1)で表される新規なヘキサベンゾコロネン誘導体、その自己組織化により形成されるナノサイズの構造体、それよりなる光伝導性ナノチューブ、並びに前記ナノサイズの構造体からなる光検出素子、光スイッチング素子、及び光応答性電荷輸送素子に関する。   The present invention relates to a novel hexabenzocoronene derivative having an electron-accepting group in the molecule, more specifically a novel hexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1), and a nanostructure formed by self-assembly thereof. The present invention relates to a structure having a size, a photoconductive nanotube made of the structure, and a photodetecting element, a photoswitching element, and a photoresponsive charge transporting element including the nanosized structure.

近年、有機分子や高分子化合物を用いた電子デバイスに関する研究、開発が盛んに行われている。有機物を電子デバイスとして用いる利点としては、素子の軽量化や構造体のフレキシブル化、またプロセスを簡便化出来る点などが挙げられる。また、各素子の微細化に伴い、分子を最小単位として用いることによるボトムアップ型の素子構造作製プロセスが注目を集めている。しかしながら、一分子を一つの素子として作動出来るデバイスは、研究段階では行われているものの、現時点では実用化には至っていない。その理由としては、単一分子のサイズが数nm以下であり、現在の半導体デバイス作製の微細加工技術を用いて組み込むには小さすぎる点が挙げられる。従って現在実用化に至っている液晶、有機EL素子などに代表される有機分子デバイスは、有機分子のバルクとしての性質を利用していると考えることが出来る。
一方、超分子ナノチューブは、一本一本が直径約20nmの構造体であり、各々のナノチューブを構成単位とする機能性ナノマテリアルとして利用出来る点が、従来の有機あるいは高分子薄膜デバイスとは本質的に異なるのである。
In recent years, research and development on electronic devices using organic molecules and polymer compounds have been actively conducted. Advantages of using an organic substance as an electronic device include a lighter element, a flexible structure, and a simplified process. Further, as each element is miniaturized, a bottom-up element structure manufacturing process using molecules as a minimum unit has attracted attention. However, devices that can operate with one molecule as one element have been in the research stage, but have not yet been put into practical use. The reason for this is that the size of a single molecule is several nanometers or less, and it is too small to be incorporated using the current microfabrication technology for semiconductor device fabrication. Therefore, it can be considered that organic molecular devices represented by liquid crystals, organic EL elements and the like that are currently in practical use utilize the properties of organic molecules as bulk.
On the other hand, each supramolecular nanotube is a structure having a diameter of about 20 nm, and can be used as a functional nanomaterial having each nanotube as a structural unit. Is different.

このような超分子ナノテクノロジーを支える機能性ナノマテリアル構築へのアプローチとして、自己集合プロセスによるボトムアップ型の手法が注目されている。これは、例えば溶液中において、会合性を有する低分子の自発的かつ階層的な集積化を利用するといった手法である。この手法により、ベシクル、ファイバー、リボン、チューブなどの構造体が得られることが知られている。しかしながら、従来、これらのナノ構造体を構成する分子しとして用いられてきたものは、脂質などの両親媒性化合物であり、電子的、光化学的特性等に乏しく、構造体が得られても特筆すべき性質を示さない。
これに対して本発明者等は、ナノ構造体構築の基本要素としてヘキサペリヘキサベンゾコロネン(HBC)に着目し、HBC骨格に親水性置換基と疎水性置換基を導入することにより、直径約20nm、アスペクト比5000以上の超分子ナノチューブが溶液プロセスにより簡便かつ定量的に得られることを報告してきている(特許文献1及び2参照)。このHBCナノチューブは、π−スタッキング相互作用によりHBC平面がらせん状に配列しており、化学ドーピングにより容易に電荷キャリア(ホール)を形成し導電性を示す(抵抗率10Ωcm)。このようなヘキサペリヘキサベンゾコロネンを含むドナー−アクセプター系として、以下の非特許文献1〜3に記載された系が知られているが、これらはいずれもヘキサペリヘキサベンゾコロネン分子にペリレンやTNF等の電子受容性の分子をドープした系である。
また、ヘキサベンゾコロネン類を有機半導体材料として使用することも報告されており(特許文献3〜6参照)、このような有機半導体を用いた太陽電池の開発も報告されている(特許文献7参照)。さらに、ヘキサベンゾコロネン類の電荷輸送物質としての性質に着目し、電子写真感光体の感光層表面における酸掃去剤として第三級アミンを有するヘキサベンゾコロネン誘導体を使用することが報告されている。これは、電子写真感光体の感光層表面が、繰り返しの使用や、周辺環境により生じる酸化性物質による劣化を防止するために感光層におけるこのような酸化性物質を中和するための酸掃去剤として、塩基性でありかつ電荷輸送能を有する物質である第三級アミンを有するヘキサベンゾコロネン誘導体が開発されてきたものである(特許文献8参照)。
As an approach to constructing functional nanomaterials that support such supramolecular nanotechnology, a bottom-up method based on a self-assembly process has attracted attention. This is a technique of utilizing spontaneous and hierarchical integration of small molecules having associative properties in a solution, for example. It is known that structures such as vesicles, fibers, ribbons, and tubes can be obtained by this method. However, what has been conventionally used as a molecule constituting these nanostructures are amphiphilic compounds such as lipids, which have poor electronic and photochemical properties, etc. It does not indicate the property to be.
In contrast, the present inventors focused on hexaperihexabenzocoronene (HBC) as a basic element for constructing nanostructures, and introduced a hydrophilic substituent and a hydrophobic substituent into the HBC skeleton to reduce the diameter to about It has been reported that supramolecular nanotubes having a 20 nm aspect ratio of 5000 or more can be easily and quantitatively obtained by a solution process (see Patent Documents 1 and 2). In this HBC nanotube, the HBC plane is helically arranged by π-stacking interaction, and charge carriers (holes) are easily formed by chemical doping to exhibit conductivity (resistivity: 10 Ωcm). As the donor-acceptor system containing such hexaperihexabenzocoronene, the systems described in the following non-patent documents 1 to 3 are known, and these are all perylene and TNF in the hexaperihexabenzocoronene molecule. It is a system doped with electron-accepting molecules such as.
In addition, the use of hexabenzocoronenes as organic semiconductor materials has been reported (see Patent Documents 3 to 6), and the development of solar cells using such organic semiconductors has also been reported (see Patent Document 7). ). Further, paying attention to the properties of hexabenzocoronene as a charge transport material, it has been reported that a hexabenzocoronene derivative having a tertiary amine is used as an acid scavenger on the surface of the photosensitive layer of an electrophotographic photoreceptor. . This is because the surface of the photosensitive layer of the electrophotographic photosensitive member is subjected to acid scavenging to neutralize such oxidizing substances in the photosensitive layer in order to prevent repeated use and deterioration due to oxidizing substances caused by the surrounding environment. As a chemical agent, a hexabenzocoronene derivative having a tertiary amine, which is a basic and charge transporting substance, has been developed (see Patent Document 8).

特開2005−220046号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-220046 特開2005−220047号公報JP-A-2005-220047 特開2004−158709号公報JP 2004-158709 A 特開2005−79163号公報JP 2005-79163 A 特開2006−41495号公報JP 2006-41495 A 特表2005−504663号公報JP 2005-504663 A 特開2003−168492号公報JP 2003-168492 A 特開2005−48336号公報JP 2005-48336 A L. Schmidt-Mende,et al.,Science,293,1119 (2001)L. Schmidt-Mende, et al., Science, 293, 1119 (2001) C. Im,W. Tian,et al.,Syn. Metals,139,683 (2003)C. Im, W. Tian, et al., Syn. Metals, 139, 683 (2003) C. Im,W. Tian,et al.,J. Chem. Phys.,119,3952 (2003)C. Im, W. Tian, et al., J. Chem. Phys., 119, 3952 (2003)

本発明は、光伝導特性の超分子ナノチューブ材料として有用な新規なヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体、及びそれを用いた光伝導特性の超分子ナノチューブなどを提供するものである。   The present invention provides a novel hexaperihexabenzocoronene derivative useful as a supermolecular nanotube material having photoconductive properties, a supermolecular nanotube having photoconductive properties using the same, and the like.

ヘキサペリヘキサベンゾコロネンを含むドナー−アクセプター系として、いずれもヘキサペリヘキサベンゾコロネン分子にペリレンや4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)等の電子受容性の分子をドープした系であり、本発明者らは、ドーピングせずに同一分子内に電子供与性のヘキサペリヘキサベンゾコロネン部分と電子受容性部分を有するヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体分子の開発を検討してきた。このために、本発明者らは、様々な置換基を有するHBC誘導体分子を精密設計し、その会合挙動と得られたHBCナノチューブの導電性に及ぼす親水性置換基の種類の影響を鋭意検討した結果、親水性置換基の先端部分に、電子受容性の強い4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)を導入することにより、光照射により導電性が大きく変化する、すなわち光伝導性を有するHBCナノチューブが得られることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、次の一般式(1)
As a donor-acceptor system containing hexaperihexabenzocoronene, all hexaperihexabenzocoronene molecules are doped with electron-accepting molecules such as perylene and 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF). The present inventors have developed nano-sized nano-size films formed by self-assembly of hexaperihexabenzocoronene derivatives having an electron-donating hexaperihexabenzocoronene moiety and an electron-accepting moiety in the same molecule without doping. We have been studying the development of structural molecules. For this purpose, the present inventors have designed HBC derivative molecules having various substituents precisely, and have intensively studied the influence of the type of hydrophilic substituents on the association behavior and the conductivity of the obtained HBC nanotubes. As a result, by introducing 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) having a strong electron accepting property at the tip of the hydrophilic substituent, the conductivity is greatly changed by light irradiation, that is, photoconductivity. The inventors have found that HBC nanotubes having the above can be obtained, and have reached the present invention.
That is, the present invention provides the following general formula (1)

[式中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して次の一般式(2)
−C−O−R−(O−R−OR (2)
(式中、−C−はフェニレン基を表し、Rは水素原子、アルキル基又は電子受容性の基を表し、R及びRはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよいがR及びRの少なくともどちらか一方のR基は電子受容性の基であり、R及びRはそれぞれ独立してアルキレン基を表し、nは正の整数を表す。)
で表される基を表し、Xは水素原子又は有機基を表す。]
で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体に関する。
また、本発明は、前記一般式(1)で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体に関する。
さらに、本発明は、前記一般式(1)で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光検出素子、及び光スイッチング素子に関する。
また、本発明は、前記一般式(1)で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光応答性電荷輸送素子に関する。
さらに、本発明は、前記した本発明の光検出素子、光スイッチング素子、又は光応答性電荷輸送素子の少なくとも1種を含有してなる電子部品材料に関する。
本発明をより詳細に説明すれば以下のとおりとなる。
(1)次の一般式(1)
[Wherein, R 1 independently represents an alkyl group, and R 2 and R 3 each independently represent the following general formula (2)
—C 6 H 4 —O—R 5 — (O—R 6 ) n —OR 4 (2)
(In the formula, —C 6 H 4 — represents a phenylene group, R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an electron-accepting group, and R 2 and R 3 may be the same as or different from each other. R 4 group of at least one of 2 and R 3 is an electron accepting group, R 5 and R 6 each independently represents an alkylene group, and n represents a positive integer.)
X represents a hydrogen atom or an organic group. ]
It is related with the hexaperihexabenzocoronene derivative represented by these.
The present invention also relates to a nano-sized structure formed by self-assembly of a hexaperihexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1).
Furthermore, the present invention relates to a light detection element and a light switching element comprising a nano-sized structure formed by self-organization of the hexaperihexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1).
The present invention also relates to a photoresponsive charge transport device comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1).
Furthermore, the present invention relates to an electronic component material containing at least one of the above-described photodetecting element, photoswitching element, or photoresponsive charge transport element of the present invention.
The present invention will be described in more detail as follows.
(1) The following general formula (1)

[式中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して次の一般式(2)
−C−O−R−(O−R−OR (2)
(式中、−C−はフェニレン基を表し、Rは水素原子、アルキル基又は電子受容性の基を表し、R及びRはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよいがR及びRの少なくともどちらか一方のR基は電子受容性の基であり、R及びRはそれぞれ独立してアルキレン基を表し、nは正の整数を表す。)
で表される基を表し、Xは水素原子又は有機基を表す。]
で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(2)一般式(1)のR及びRにおけるR及びRが、それぞれ独立してエチレン基(−CHCH−)である前記(1)に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(3)一般式(1)のR及びRにおけるR基の電子受容性の基が、4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)−2−カルボニル基である前記(1)又は(2)に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(4)一般式(1)のXにおける有機基が、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アミド基、アシル基、及び置換シリル基からなる群から選ばれる基である前記(1)〜(3)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(5)一般式(1)のRが、それぞれ独立して炭素数10〜30のアルキル基である前記(1)〜(4)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(6)一般式(1)におけるR及びRの少なく一方が、次式
−C−OCHCH−(OCHCH−OCO−TNF
(式中、−C−はフェニレン基を表し、TNFは4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)イル基を表す。)
で表される基である前記(1)〜(5)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(7)一般式(1)で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体が、次の式(3)
[Wherein, R 1 independently represents an alkyl group, and R 2 and R 3 each independently represent the following general formula (2)
—C 6 H 4 —O—R 5 — (O—R 6 ) n —OR 4 (2)
(In the formula, —C 6 H 4 — represents a phenylene group, R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an electron-accepting group, and R 2 and R 3 may be the same as or different from each other. R 4 group of at least one of 2 and R 3 is an electron accepting group, R 5 and R 6 each independently represents an alkylene group, and n represents a positive integer.)
X represents a hydrogen atom or an organic group. ]
A hexaperihexabenzocoronene derivative represented by:
(2) The hexaperihexabenzocoronene according to (1), wherein R 5 and R 6 in R 2 and R 3 in the general formula (1) are each independently an ethylene group (—CH 2 CH 2 —). Derivative.
(3) The electron accepting group of the R 4 group in R 2 and R 3 of the general formula (1) is a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) -2-carbonyl group (1 Or the hexaperihexabenzocoronene derivative according to (2).
(4) The organic group in X of the general formula (1) is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, a heterocyclic group, a halogen atom, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, The hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (3), which is a group selected from the group consisting of a cyano group, an amide group, an acyl group, and a substituted silyl group.
(5) The hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (4), wherein R 1 in the general formula (1) is independently an alkyl group having 10 to 30 carbon atoms.
(6) At least one of R 2 and R 3 in the general formula (1) is represented by the following formula: —C 6 H 4 —OCH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) n —OCO-TNF
(In the formula, —C 6 H 4 — represents a phenylene group, and TNF represents a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) yl group.)
The hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (5), which is a group represented by the formula:
(7) The hexaperihexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1) has the following formula (3)

で表される化合物である前記(6)に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
(8)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体。
(9)自己組織化により形成されるナノサイズの構造体がナノチューブである前記(8)に記載の構造体。
(10)構造体が、光伝導性である前記(8)又は(9)に記載の構造体。
(11)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光検出素子。
(12)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光スイッチング素子。
(13)前記(1)〜(7)のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光応答性電荷輸送素子。
(14)前記(11)〜(13)の記載のいずれかの素子の少なくとも1種を含有してなる電子部品材料。
The hexaperihexabenzocoronene derivative according to (6) above, which is a compound represented by the formula:
(8) A nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (7).
(9) The structure according to (8), wherein the nano-sized structure formed by self-assembly is a nanotube.
(10) The structure according to (8) or (9), wherein the structure is photoconductive.
(11) A photodetecting element comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (7).
(12) An optical switching element comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (7).
(13) A photoresponsive charge transport device comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of (1) to (7).
(14) An electronic component material containing at least one element according to any one of (11) to (13).

本発明の一般式(1)で表される化合物は、電子ドナー部位であるHBCと電子アクセプター部位である電子受容性の基、例えばTNFを同一分子内に有していることを特徴とするものであり、さらに親水性の部分及び疎水性の部分の両方を有しており、この化合物の溶液中での自己集合化により形成される超分子ナノチューブは、πスタックを形成するHBC骨格と、ナノチューブの内面および外面を覆う電子受容性の基により構成されることを特徴とするものである。この超分子ナノチューブに光を照射すると、励起された電子は電子アクセプターとしてのTNF部位にトラップされ、HBCカラム内を電荷キャリア(ホール)がスムーズに移動することにより光伝導特性を示す。このように、自己集合により形成された直径約20ナノメートルの独立した超分子ナノチューブが、光伝導性といった機能を併せ持つ材料は未だ知られておらず、本発明が初めて提供するものである。   The compound represented by the general formula (1) of the present invention has HBC as an electron donor site and an electron accepting group as an electron acceptor site, for example, TNF in the same molecule. In addition, the supramolecular nanotube formed by self-assembly of the compound in a solution having both a hydrophilic portion and a hydrophobic portion includes an HBC skeleton that forms a π stack, and a nanotube. It is comprised by the electron-accepting group which covers the inner surface and outer surface of this. When this supramolecular nanotube is irradiated with light, the excited electrons are trapped in the TNF site as an electron acceptor, and charge carriers (holes) move smoothly in the HBC column, thereby exhibiting photoconductive characteristics. Thus, a material in which an independent supramolecular nanotube having a diameter of about 20 nanometers formed by self-assembly has a function such as photoconductivity is not yet known, and the present invention provides for the first time.

本発明の一般式(1)で表される化合物についてより詳細に説明する。
本発明の一般式(1)のRにおけるアルキル基としては、例えば、炭素数が1〜30、好ましくは10〜30、より好ましくは10〜20の直鎖状、分枝状又は環状(ただし、環状の場合は炭素数は3以上である。)のアルキル基が挙げられ、好ましい具体例としては、例えば、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシルル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基などが挙げられ、これらの基は直鎖状、分枝状又は環状の何れであってもよい。また、炭素数が10以下のアルキル基の場合は、例えばt−ブチル基のような嵩高い基が好ましい。また、これらのアルキル基は物性に影響を与えない置換基で置換されていてもよい。
本発明の一般式(1)におけるR及びRは前記一般式(2)で表される基であり、当該一般式(2)のRにおけるアルキル基としては、例えば、炭素数が1〜20、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6の直鎖状、分枝状又は環状(ただし、環状の場合は炭素数は3以上である。)のアルキル基が挙げられ、具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、第二級ブチル基、第三級ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。また、これらのアルキル基は物性に影響を与えない置換基で置換されていてもよい。
また、前記一般式(2)のRにおける電子受容性の基としては、電子受容性の機能を有する有機基であれば特に制限はないが、好ましい電子受容性の基としては、例えば、4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)、ペリレンジイミド(PdI)、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)等を含有する基が挙げられ、TNF基は直接隣接する酸素原子に結合していてもよいが、好ましくはカルボニル基などの官能基を介して隣接する酸素原子と結合することができる基が挙げられる。好ましい電子受容性の基としては、例えば、次の式
The compound represented by the general formula (1) of the present invention will be described in more detail.
The alkyl group in R 1 of the general formula (1) of the present invention is, for example, a linear, branched or cyclic group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 10 to 30 carbon atoms, more preferably 10 to 20 carbon atoms (however, In the case of a cyclic group, the number of carbon atoms is 3 or more.), And preferred specific examples include, for example, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, a hexadecyl group, A heptadecyl group, an octadecyl group, a nonadecyl group, etc. are mentioned, These groups may be linear, branched or cyclic. In the case of an alkyl group having 10 or less carbon atoms, a bulky group such as a t-butyl group is preferable. These alkyl groups may be substituted with a substituent that does not affect the physical properties.
R 2 and R 3 in the general formula (1) of the present invention are groups represented by the general formula (2), and examples of the alkyl group in R 4 of the general formula (2) include 1 carbon atom. -20, preferably 1-10, more preferably 1-6 linear, branched or cyclic (however, in case of cyclic, the number of carbons is 3 or more) alkyl groups, specific examples As, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, secondary butyl group, tertiary butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group Etc. These alkyl groups may be substituted with a substituent that does not affect the physical properties.
Further, the electron-accepting group in R 4 of the general formula (2) is not particularly limited as long as it is an organic group having an electron-accepting function. Preferred examples of the electron-accepting group include 4 , 5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF), perylene diimide (PdI), tetracyanoquinodimethane (TCNQ), and the like, and the TNF group is directly bonded to the adjacent oxygen atom. However, a group that can be bonded to an adjacent oxygen atom through a functional group such as a carbonyl group is preferable. Preferred examples of the electron-accepting group include the following formulas:

で表される4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)−2−カルボニル基が挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記一般式(2)のR及びRにおけるアルキレン基としては、例えば、炭素数が2〜10、好ましくは2〜8、より好ましくは2〜5の直鎖状又は分枝状の2価のアルキレン基が挙げられ、具体例としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。また、これらのアルキレン基は物性に影響を与えない置換基で置換されていてもよい。
前記一般式(2)におけるフェニレン基としては、p−フェニレン基、m−フェニレン基などの2価のフェニレン基であればよいが、好ましいフェニレン基としてはp−フェニレン基が挙げられる。また、これらのフェニレン基は物性に影響を与えない置換基で置換されていてもよい。
前記一般式(2)におけるnは、1以上の正の整数であるが、好ましくは2以上の整数、より好ましくは2〜20、2〜10、又は2〜5が挙げられる。
The 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) -2-carbonyl group represented by these is mentioned, However, It is not limited to this.
Examples of the alkylene group in R 5 and R 6 of the general formula (2) include a linear or branched divalent group having 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. Specific examples thereof include ethylene group, propylene group, isopropylene group, butylene group, isobutylene group, pentylene group, hexylene group and the like. These alkylene groups may be substituted with a substituent that does not affect the physical properties.
The phenylene group in the general formula (2) may be a divalent phenylene group such as a p-phenylene group or an m-phenylene group, and a preferred phenylene group is a p-phenylene group. These phenylene groups may be substituted with a substituent that does not affect the physical properties.
N in the general formula (2) is a positive integer of 1 or more, preferably an integer of 2 or more, more preferably 2 to 20, 2 to 10, or 2 to 5.

一般式(2)で表されるR及びRの基の具体的な例としては、例えば、
−C−OCHCH(OCHCH−OH、
−C−OCHCH(OCHCH−OCH
−C−OCHCH(OCHCH−OCOTNF等が挙げられ、中でも、
−p−C−OCHCH(OCHCH−OH、
−p−C−OCHCH(OCHCH−OH、
−p−C−OCHCH(OCHCH−OH、
−p−C−OCHCH(OCHCH−OCH
−p−C−OCHCH(OCHCH−OCH
−p−C−OCHCH(OCHCH−OCH
−p−C−OCHCH(OCHCH−OCOTNF
[前記の式中、TNFは4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)イル基を表す。]
で表される基等がより好ましい例として挙げられるが、勿論これらに限定されるものではない。
Specific examples of the group represented by R 2 and R 3 represented by the general formula (2) include, for example,
-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) n -OH,
-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) n -OCH 3
-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) n -OCOTNF , and among them,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 2 -OH,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 3 -OH,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 4 -OH,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 2 -OCH 3,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 3 -OCH 3,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 4 -OCH 3,
-P-C 6 H 4 -OCH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2) 3 -OCOTNF
[In the above formula, TNF represents a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) yl group. ]
Although the group etc. which are represented by are mentioned as a more preferable example, of course, it is not limited to these.

本発明の一般式(1)において、Xで表される有機基としては、本発明の両親媒性ヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の製造及び使用(例えば機能性ナノチューブ作製等)に際して、支障を来さない有機基であればどのような基でも良いが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アミド基、アシル基、置換シリル基等がより一般的な基として挙げられる。好ましくは、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アミド基、アシル基、及び置換シリル基からなる群から選ばれる基からなる有機基が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、炭素数が1〜30、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10の直鎖状、分枝状又は環状(ただし、環状の場合は炭素数は3以上である。)のアルキル基が挙げられ、より具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、第二級ブチル基、第三級ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、例えば、前記した炭素数2以上のアルキル基に1個以上の二重結合を有するものが挙げられ、より具体的には、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、例えば、前記した炭素数2以上のアルキル基に1個以上の三重結合を有するものが挙げられ、より具体的には、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基などが挙げられる。
アリール基としては、例えば、炭素数6〜30、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜14の単環、多環又は縮合環式の芳香族炭化水素基が挙げられ、より具体的には、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基などが挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、炭素数7〜30、好ましくは7〜20、より好ましくは7〜15の単環、多環又は縮合環式のアラルキル基が挙げられ、より具体的には、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基などが挙げられる。
In the general formula (1) of the present invention, the organic group represented by X is a hindrance when the amphiphilic hexaperihexabenzocoronene derivative of the present invention is produced and used (for example, functional nanotube production). Any organic group may be used, for example, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, aralkyl group, heterocyclic group, halogen atom, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group , A cyano group, an amide group, an acyl group, a substituted silyl group, and the like. Preferably, for example, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, aralkyl group, heterocyclic group, halogen atom, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, cyano group, amide group, acyl group, and Examples thereof include an organic group consisting of a group selected from the group consisting of substituted silyl groups.
As the alkyl group, for example, a linear, branched or cyclic group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms (provided that the cyclic group has 3 or more carbon atoms) )), And more specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, secondary butyl group, tertiary butyl group, pentyl group, Examples include a hexyl group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
Examples of the alkenyl group include those having one or more double bonds in the aforementioned alkyl group having 2 or more carbon atoms, and more specifically, vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, isopropenyl. Group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, 2-hexenyl group, cyclopropenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group and the like.
Examples of the alkynyl group include those having one or more triple bonds in the aforementioned alkyl group having 2 or more carbon atoms, and more specifically, an ethynyl group, a 1-propynyl group, a 2-propynyl group, and the like. Can be mentioned.
Examples of the aryl group include monocyclic, polycyclic or condensed cyclic aromatic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and more specifically. Examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a methylnaphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, and a biphenyl group.
Examples of the aralkyl group include monocyclic, polycyclic or condensed cyclic aralkyl groups having 7 to 30 carbon atoms, preferably 7 to 20 carbon atoms, more preferably 7 to 15 carbon atoms. Examples include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, and a naphthylethyl group.

複素環基としては、環中に少なくとも1個以上の窒素原子、酸素原子又は/及び硫黄原子を有し、1個の環の大きさが5〜20員、好ましくは5〜10員、より好ましくは5〜7員であって、シクロアルキル基、シクロアルケニル基又はアリール基などの炭素環式基と縮合していてもよい飽和又は不飽和の単環、多環又は縮合環式のものが挙げられ、より具体的には、例えば、ピリジル基、チエニル基、フェニルチエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピペリジル基、ピペラジル基、ピロリル基、モルホリノ基、イミダゾリル基、インドリル基、キノリル基、ピリミジニル基などが挙げられる。
また、複素環基としては、ポルフィリニル基のような大環状複素環基でも良い。
ハロゲン原子としては、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素などが挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、炭素数が1〜30、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10の直鎖状又は分枝状のアルコキシ基が挙げられ、より具体的には、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、第二級ブトキシ基、第三級ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロプロピロキシ基、シクロペンチロキシ基、シクロヘキシロキシ基、シクロオクチロキシ基などが挙げられる。
アリールオキシ基としては、例えば、炭素数6〜30、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜14の単環、多環又は縮合環式の芳香族炭化水素基を有するアリールオキシ基が挙げられ、より具体的には、例えば、フェノキシ基、トリルオキシ基、キシリルオキシ基、ナフチルオキシ基、メチルナフチルオキシ基、アントリルオキシ基、フェナントリルオキシ基、ビフェニルオキシ基などが挙げられる。
アルキルチオ基としては、例えば、炭素数が1〜30、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10の直鎖状、分枝状又は環状のアルキルチオ基が挙げられ、より具体的には、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、第三級ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロプロピルチオ基、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基、シクロオクチルチオ基などが挙げられる。
アリールチオ基としては、例えば、炭素数6〜30、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜14の単環、多環又は縮合環式の芳香族炭化水素基を有するアリールチオ基が挙げられ、より具体的には、例えば、フェニルチオ基、トリルチオ基、キシリルチオ基、ナフチルチオ基、メチルナフチルチオ基、アントリルチオ基、フェナントリルチオ基、ビフェニルチオ基などが挙げられる。
アシル基としては、例えば、炭素数2〜30、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜10のアシル基が挙げられ、より具体的には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ベンゾイル基、フタロイル基などが挙げられる。
置換シリル基としては、シリル基の水素原子の1〜3個がアルキル基、アリール基等に置き換わったものが挙げられ、中でもトリ置換体が好ましく、より具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる。
The heterocyclic group has at least one nitrogen atom, oxygen atom and / or sulfur atom in the ring, and the size of one ring is 5 to 20 members, preferably 5 to 10 members, more preferably Is a 5- to 7-membered, saturated or unsaturated monocyclic, polycyclic or condensed ring which may be condensed with a carbocyclic group such as a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group or an aryl group. More specifically, for example, pyridyl group, thienyl group, phenylthienyl group, thiazolyl group, furyl group, piperidyl group, piperazyl group, pyrrolyl group, morpholino group, imidazolyl group, indolyl group, quinolyl group, pyrimidinyl group, etc. Is mentioned.
The heterocyclic group may be a macrocyclic heterocyclic group such as a porphyrinyl group.
Examples of the halogen atom include chlorine, bromine, iodine, fluorine, and the like.
Examples of the alkoxy group include linear or branched alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and more specifically, for example, methoxy Group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, isobutoxy group, secondary butoxy group, tertiary butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, cyclopropyloxy group, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy Group, cyclooctyloxy group and the like.
Examples of the aryloxy group include aryloxy groups having a monocyclic, polycyclic or condensed cyclic aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms. More specifically, for example, phenoxy group, tolyloxy group, xylyloxy group, naphthyloxy group, methylnaphthyloxy group, anthryloxy group, phenanthryloxy group, biphenyloxy group and the like can be mentioned.
Examples of the alkylthio group include linear, branched, or cyclic alkylthio groups having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms. , Methylthio group, ethylthio group, propylthio group, isopropylthio group, butylthio group, tertiary butylthio group, pentylthio group, hexylthio group, cyclopropylthio group, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, cyclooctylthio group, etc. .
Examples of the arylthio group include an arylthio group having a monocyclic, polycyclic or condensed cyclic aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and more. Specific examples include a phenylthio group, a tolylthio group, a xylylthio group, a naphthylthio group, a methylnaphthylthio group, an anthrylthio group, a phenanthrylthio group, and a biphenylthio group.
Examples of the acyl group include an acyl group having 2 to 30 carbon atoms, preferably 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, and more specifically, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, a valeryl group, A benzoyl group, a phthaloyl group, etc. are mentioned.
Examples of the substituted silyl group include those in which 1 to 3 hydrogen atoms of the silyl group are replaced with alkyl groups, aryl groups, etc. Among them, tri-substituted products are preferable, and more specifically, trimethylsilyl groups and triethylsilyl groups. , T-butyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group and the like.

本発明の一般式(1)で表される化合物は、任意の公知の方法に準じて製造することができる。例えば、特許文献1又は特許文献2に記載の方法に準じて、基R又はRに電子受容性の基を有する中間体を製造し、これを特許文献1又は特許文献2に記載の方法に準じて閉環することにより製造することができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物のなかで、最も好ましい化合物の例として、次の式(3)
The compound represented by the general formula (1) of the present invention can be produced according to any known method. For example, according to the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2, an intermediate having an electron-accepting group in the group R 2 or R 3 is produced, and the intermediate is produced by the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2. It can manufacture by ring-closing according to.
Among the compounds represented by the general formula (1) of the present invention, examples of the most preferable compound include the following formula (3):

で表される化合物が挙げられるが、本発明の一般式(1)で表される化合物はこれに限定されるものではない。
前記した式(3)で表される化合物も公知の方法に準じて製造することができる。前記した式(3)で表される化合物の具体的の製造方法の例を次の反応経路で示しておく。
The compound represented by general formula (1) of the present invention is not limited to this.
The compound represented by the above formula (3) can also be produced according to a known method. An example of a specific method for producing the compound represented by the above formula (3) is shown by the following reaction route.

まず、トシル基(Ts)で保護された化合物1を製造し、これをブロモビフェニル化して化合物2とし、これをアセチル化そて化合物3を製造する。化合物3とビフェニルアセチレン誘導体とを反応させてアセチレン誘導体4を製造し、これとテトラフェニルシクロペンタジエノン誘導体とを反応させて、ヘキサフェニルベンゼン誘導体5を製造する。得られヘキサフェニルベンゼン誘導体5の末端のアセトキシ基を加水分解してヒドロキシ体6とした後、これにTNFカルボン酸をDCCの存在下にカップリングしてTNF誘導体7を製造する。TNF誘導体7を公知の方法に準じて、ルイス酸の存在下に環化することにより、目的の式(3)で表される化合物8を製造することができる。   First, compound 1 protected with a tosyl group (Ts) is produced, and this is bromobiphenylated to give compound 2, which is acetylated to produce compound 3. Compound 3 and biphenylacetylene derivative are reacted to produce acetylene derivative 4, and this is reacted with tetraphenylcyclopentadienone derivative to produce hexaphenylbenzene derivative 5. The acetoxy group at the end of the obtained hexaphenylbenzene derivative 5 is hydrolyzed to a hydroxy form 6, and then a TNF carboxylic acid is coupled in the presence of DCC to produce a TNF derivative 7. The target compound 8 represented by the formula (3) can be produced by cyclizing the TNF derivative 7 in the presence of a Lewis acid according to a known method.

このようにして製造された本発明の一般式(1)で表される化合物は、以前に本発明者らが報告してきた末端に電子受容性の基を有していないヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体(HBC誘導体)(特許文献1及び2参照)と同様な挙動をとることがわかった。
即ち、テトラヒドロフラン/水混合液中における集積体の形成については、水溶液中の水の量やHBC誘導体の側鎖の置換基の親水性などに応じて、ゲル化、ミセル/小胞形成、繊維形成といったものが観察される。ロッド状や環状のミセルも観察されるが、テトラヒドロフラン溶液に、水又はメタノールをその割合を変えて混合したときに、集積体の形成が見られ、高軸比ナノチューブが形成される。また、テトラヒドロフラン溶液(1mg/1ml)中の水の配合割合を増すことにより、らせん状リボン構造が形成される。このらせん構造は、チューブがほぐれることにより形成されると考えられる。
このようなチューブの形成は、本発明の一般式(1)で表される化合物が有する両親媒性とπ−πスタッキング効果により、2層からなる幅〜20nmのリボン状集積体が形成され、次いで、このリボンは、らせん状にぐるぐる巻きになると考えられる。このときの巻きの強さは基R及びRの部分のトリエチレングリコール鎖の水和の程度によって調整されと考えられる。
The compound represented by the general formula (1) of the present invention produced as described above is a hexaperihexabenzocoronene derivative having no electron-accepting group at the terminal, which has been previously reported by the present inventors. It was found that the same behavior as (HBC derivative) (see Patent Documents 1 and 2) was taken.
That is, for the formation of aggregates in a tetrahydrofuran / water mixture, gelation, micelle / vesicle formation, fiber formation, depending on the amount of water in the aqueous solution and the hydrophilicity of the side chain substituent of the HBC derivative, etc. Are observed. Although rod-like and annular micelles are also observed, when water or methanol is mixed with the tetrahydrofuran solution at different ratios, formation of aggregates is observed, and high axial ratio nanotubes are formed. Moreover, a helical ribbon structure is formed by increasing the blending ratio of water in the tetrahydrofuran solution (1 mg / 1 ml). This helical structure is thought to be formed by loosening the tube.
The formation of such a tube is a two-layered ribbon-like aggregate having a width of 20 nm due to the amphiphilicity and π-π stacking effect of the compound represented by the general formula (1) of the present invention. The ribbon is then considered to spiral around. The strength of the winding at this time is considered to be adjusted by the degree of hydration of the triethylene glycol chain in the R 2 and R 3 moieties.

本発明の一般式(1)で表される化合物の例として、前記式(3)で表される化合物8について、溶媒中での自己組織化を試みたところ、黄色粉末の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体を得た。
得られた黄色沈殿物の電子顕微鏡像(SEM)を図1に図面に代わる写真で示す。図1の右側の下のバーは100nmのスケールを示している。この結果、この構造体は、均一な直径(約16nm)のナノチューブであることがわかった。
このことから、本発明の一般式(1)で表される化合物は、分子内に電子受容性の基を有する超分子ナノチューブを形成することができることがわかった。
次に、本発明の一般式(1)で表される化合物により形成された超分子ナノチューブの特性について検討した。
得られた黄色粉末状の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体である超分子ナノチューブを用いて、電気測定用試料を作製した。電流−電圧特性を、0V〜2V又は−2Vまでを0.05V間隔で、電圧印加後の遅延時間1秒として、暗状態及び光照射下で電流測定を行った。結果を図2に示す。図2のグラフの横軸は印加した電圧(V)を示し、縦軸は流れた電流(nA)を示す。図2の黒線は暗状態での測定結果を示し、白線は光照射下での測定結果を示す。その結果、暗状態では印加電圧に関係なく電流は流れず絶縁体としての特性であるのに対し、光照射下ではオーミックな電流−電圧特性を示し、印加電圧2Vにおいて0.07pA(暗状態)から4.2nA(光照射時)へと60,000倍にも及ぶ電流値の増大を確認することができた。
さらに、光照射のON/OFFに伴う電流のスイッチング特性を検討した。印加電圧を2Vとし、光量60mWの光を1分ごとにOFF/ONと繰り返し、1秒ごとに電流値を記録した。結果を図3に示す。図3のグラフの横軸は時間(分)を示し、縦軸は流れた電流(nA)を示す。この結果、光のON/OFFに伴い再現性よく電流値の変化が観測された。
As an example of the compound represented by the general formula (1) of the present invention, the compound 8 represented by the formula (3) was self-assembled in a solvent and formed by self-assembly of a yellow powder. A nano-sized structure was obtained.
An electron microscopic image (SEM) of the obtained yellow precipitate is shown in FIG. The lower bar on the right side of FIG. 1 shows a scale of 100 nm. As a result, this structure was found to be a nanotube having a uniform diameter (about 16 nm).
From this, it was found that the compound represented by the general formula (1) of the present invention can form a supramolecular nanotube having an electron-accepting group in the molecule.
Next, the characteristics of the supramolecular nanotube formed by the compound represented by the general formula (1) of the present invention were examined.
A sample for electrical measurement was produced using supramolecular nanotubes, which are nano-sized structures formed by self-assembly of the obtained yellow powder. Current-voltage characteristics were measured in the dark state and under light irradiation, with a delay time of 1 second after voltage application at intervals of 0.05 V from 0 V to 2 V or -2 V. The results are shown in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 2 indicates the applied voltage (V), and the vertical axis indicates the current (nA) that flows. The black line in FIG. 2 shows the measurement result in the dark state, and the white line shows the measurement result under light irradiation. As a result, in the dark state, current does not flow regardless of the applied voltage, and the characteristics as an insulator are shown. However, ohmic current-voltage characteristics are exhibited under light irradiation, and 0.07 pA (dark state) at an applied voltage of 2 V. It was confirmed that the current value increased by 60,000 times from 4 to 4.2 nA (during light irradiation).
Furthermore, the switching characteristic of the current accompanying ON / OFF of light irradiation was examined. The applied voltage was 2 V, light of 60 mW was repeatedly turned off / on every minute, and the current value was recorded every second. The results are shown in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 3 indicates time (minutes), and the vertical axis indicates the current (nA) that flows. As a result, a change in current value was observed with high reproducibility as the light was turned on / off.

このように、本発明の一般式(1)で表される化合物の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体は、超分子ナノチューブを形成することができるものである。そして、当該ナノチューブは、光応答性を示す。これは、この超分子ナノチューブに光を照射すると、励起された電子は電子受容体としてのTNF部位にトラップされ、HBCカラム内を電荷キャリア(ホール)がスムーズに移動することにより光伝導特性を示すものと考えられる。このように、本発明の材料は、超分子ナノチューブを形成するに必要な親水性部分などを有し、かつπ−πスタッキング効果を有する部分を有し、さらに電子受容性という機能を有することを特徴とするものであり、自己集合により形成された直径約20nm程度の独立した超分子ナノチューブが光伝導性といった機能を併せ持つ材料は本発明により初めて提供されたのである。
したがって、本発明は、本発明の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体、好ましくは超分子ナノチューブからなる光伝導性材料を提供するものであり、本発明の光伝導性材料は、新規な電子材料を提供するものであり、光検出素子、光スイッチング素子、光応答性電荷輸送素子などとして多くの電子部品材料に適用されるものである。本発明の電子部品材料は、例えば、ナノデバイス、太陽電池材料、電界効果トランジスタ材料などへ応用可能なものである。
Thus, the nano-sized structure formed by the self-assembly of the compound represented by the general formula (1) of the present invention can form supramolecular nanotubes. And the said nanotube shows photoresponsiveness. This is because when the supramolecular nanotube is irradiated with light, the excited electrons are trapped in the TNF site as an electron acceptor, and charge carriers (holes) move smoothly in the HBC column, thereby exhibiting photoconductive characteristics. It is considered a thing. As described above, the material of the present invention has a hydrophilic part necessary for forming a supramolecular nanotube, a part having a π-π stacking effect, and a function of electron accepting. A material characterized by the fact that an independent supramolecular nanotube having a diameter of about 20 nm formed by self-assembly has a function of photoconductivity is provided for the first time by the present invention.
Therefore, the present invention provides a photoconductive material comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the present invention, preferably a supramolecular nanotube, and the photoconductive material of the present invention is novel. And is applied to many electronic component materials as a light detection element, a light switching element, a photoresponsive charge transport element, and the like. The electronic component material of the present invention can be applied to, for example, nanodevices, solar cell materials, field effect transistor materials, and the like.

本発明は、分子内に電子受容性の基を有する自己組織化できるナノ集積体を形成できる新規なヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体を提供するものである。本発明のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体は、親水性及び疎水性置換基を有し、両親媒性の特性とπ−πスタッキング効果を介して自己集積し、超分子ナノチューブを形成することができるだけでなく、さらに光伝導性といった機能を併せ持ち、光応答性の新規な素子材料を提供するものである。
本発明の超分子ナノチューブは、光検出素子、光スイッチング素子、光応答性電荷輸送素子などとして多くの電子部品材料に適用されるだけでなく、光を利用した各種の電子材料の新規な機能性素子を提供することができるものである。
The present invention provides a novel hexaperihexabenzocoronene derivative capable of forming a self-assembled nano-aggregate having an electron-accepting group in the molecule. The hexaperihexabenzocoronene derivative of the present invention has hydrophilic and hydrophobic substituents and can only self-assemble through amphiphilic properties and π-π stacking effects to form supramolecular nanotubes. In addition, the present invention provides a novel element material having photoresponsiveness and photoresponsiveness.
The supramolecular nanotube of the present invention is not only applied to many electronic component materials as a photodetection element, an optical switching element, a photoresponsive charge transport element, etc., but also has a novel functionality of various electronic materials using light. An element can be provided.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

(1)化合物1の合成
トリエチレングリコール(20.00g,133.18mmol)をテトラヒドロフラン(THF,50ml)に溶解させ、水酸化ナトリウム(10ml,2.66M 水溶液)を0℃で加え、30分攪拌した。この溶液に20mlのTHFに溶解させたp−トルエンスルフォニルクロライド(5.07g,26.62mmol)を滴下し、一時間攪拌後、室温まで昇温し、さらに9時間攪拌した。反応混合物を氷水に注ぎ、ジクロロメタン(CHCl)で抽出、有機層を水、次いで塩酸(0.5N)、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(CHCl/MeOH)により精製し、化合物1を無色油状物として得た(6.67g,収率82.24%)。
(1) Synthesis of Compound 1 Triethylene glycol (20.00 g, 133.18 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (THF, 50 ml), sodium hydroxide (10 ml, 2.66 M aqueous solution) was added at 0 ° C., and the mixture was stirred for 30 minutes. did. To this solution, p-toluenesulfonyl chloride (5.07 g, 26.62 mmol) dissolved in 20 ml of THF was added dropwise, stirred for 1 hour, warmed to room temperature, and further stirred for 9 hours. The reaction mixture was poured into ice water and extracted with dichloromethane (CH 2 Cl 2 ). The organic layer was washed with water, then hydrochloric acid (0.5N) and water, and dried over anhydrous sodium sulfate. After distilling off the solvent, the obtained residue was purified by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / MeOH) to obtain Compound 1 as a colorless oil (6.67 g, yield 82.24%).

(2)化合物2の合成
アルゴン雰囲気下、前記で得られた化合物1(6.00g,19.71mmol)と4−ブロモ−4’−ヒドロキシビフェニル(4.46g,17.92mmol)を乾燥THF(100ml)に溶解させ、水酸化カリウム(2.01g,35.84mmol)を加えた後、19時間加熱還留させた。反応混合物を室温まで降温させた後、水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を水、次いで塩酸(0.5N)、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(CHCl/アセトン)により精製し、化合物2を白色個体として得た(4.80g,収率70%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
7.504 (d,J = 8.5 Hz,2H),7.453 (d,J = 8.5 Hz,2H),
7.386 (d,J = 8.5 Hz,2H),6.970 (d,J = 8.5 Hz,2H),
4.161 (t,J = 5.0 Hz,2H),3.872 (t,J = 5.0 Hz,2H),3.700 (m,6H),
3.611 (t,J = 4.0 Hz,2H)
(2) Synthesis of Compound 2 Under an argon atmosphere, Compound 1 (6.00 g, 19.71 mmol) obtained above and 4-bromo-4′-hydroxybiphenyl (4.46 g, 17.92 mmol) were dried in THF ( 100 ml) and potassium hydroxide (2.01 g, 35.84 mmol) was added, followed by heating for 19 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature, water was added, and the mixture was extracted with dichloromethane. The organic layer was washed with water, then hydrochloric acid (0.5N), water, and dried over anhydrous sodium sulfate. After distilling off the solvent, the resulting residue was purified by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) to obtain Compound 2 as a white solid (4.80 g, yield 70%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
7.504 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.453 (d, J = 8.5 Hz, 2H),
7.386 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.970 (d, J = 8.5 Hz, 2H),
4.161 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 3.872 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 3.700 (m, 6H),
3.611 (t, J = 4.0 Hz, 2H)

(3)化合物3の合成
アルゴン雰囲気下、前記得られた化合物2を乾燥CHCl(35ml)に溶解させ、0℃まで冷却した。この溶液にピリジン(1.16ml,15.74mmol)を加え、無水酢酸(1.49ml,15.74mmol)を加えて一時間攪拌し、室温まで昇温し、さらに一晩攪拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液で二回、ついで水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(CHCl/アセトン)により精製し、化合物3を白色個体として得た(3.37g,収率76%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
7.506 (d,J = 9.0 Hz,2H),7.452 (d,J = 9.0 Hz,2H),
7.387 (d,J = 9.0 Hz,2H),6.963 (d,J = 9.0 Hz,2H),
4.211 (t,J = 5.0 Hz,2H),4.156 (t,J = 5.0 Hz,2H),
3.865 (t,J = 5.0 Hz,2H),3.696 (m,6H),2.052 (s,3H)
(3) Synthesis of Compound 3 Under an argon atmosphere, the obtained compound 2 was dissolved in dry CH 2 Cl 2 (35 ml) and cooled to 0 ° C. Pyridine (1.16 ml, 15.74 mmol) was added to this solution, acetic anhydride (1.49 ml, 15.74 mmol) was added and stirred for 1 hour, warmed to room temperature, and further stirred overnight. The reaction mixture was washed twice with a saturated aqueous ammonium chloride solution, then with water, and dried over anhydrous sodium sulfate. After distilling off the solvent, the obtained residue was purified by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) to obtain Compound 3 as a white solid (3.37 g, yield 76%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
7.506 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.452 (d, J = 9.0 Hz, 2H),
7.387 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 6.963 (d, J = 9.0 Hz, 2H),
4.211 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 4.156 (t, J = 5.0 Hz, 2H),
3.865 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 3.696 (m, 6H), 2.052 (s, 3H)

(4)化合物4の合成
アルゴン雰囲気下、前記で得られた化合物3(3.24g,7.64mmol)とビス−トリフェニルフォスフォパラジウムジクロライド(0.27g,0.38mmol)、ヨウ化銅(0.14g,0.76mmol)を1,8−ジアゾビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU)(35ml)と、ベンゼン(25ml)に溶解し、ベンゼン(25ml)に溶解したアセチレン(2.06g,7.64mmol)を滴下し、60℃で一晩加熱攪拌した。室温まで降温後、反応混合物にCHClを加えて抽出し、飽和塩化アンモニウム水溶液にて洗浄、有機層を硫酸ナトリウムにて乾燥した。デカンテーションにて硫酸ナトリウムを除去し、CHCl懸濁液から白色固体状の化合物4を濾取して得た(3.13g,収率60%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
7.567 (d,J = 8.0 Hz,4H),7.526 (m,8H),6.982 (d,J = 8.0 Hz,4H),
4.219 (t,J = 4.5 Hz,2H),4.168 (t,J = 4.5 Hz,4H),
3.873 (t,J = 5.0 Hz,4H),3.690 (m,13H),3.539 (t,J = 5.0 Hz,2H),
3.366 (s,3H),2.057 (s,3H) ;
MALDI−TOF−MS: m/z:
4146として 計算値:[M] 682.3;
実測値: 682.4.
(4) Synthesis of Compound 4 Under an argon atmosphere, Compound 3 (3.24 g, 7.64 mmol) obtained above, bis-triphenylphosphopalladium dichloride (0.27 g, 0.38 mmol), copper iodide ( 0.14 g, 0.76 mmol) was dissolved in 1,8-diazobicyclo [5,4,0] -7-undecene (DBU) (35 ml) and benzene (25 ml), and acetylene dissolved in benzene (25 ml) (2.06 g, 7.64 mmol) was added dropwise, and the mixture was stirred with heating at 60 ° C. overnight. After cooling to room temperature, the reaction mixture was extracted by adding CH 2 Cl 2 , washed with a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the organic layer was dried over sodium sulfate. Sodium sulfate was removed by decantation, and white solid compound 4 was collected by filtration from the CH 2 Cl 2 suspension (3.13 g, yield 60%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
7.567 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 7.526 (m, 8H), 6.982 (d, J = 8.0 Hz, 4H),
4.219 (t, J = 4.5 Hz, 2H), 4.168 (t, J = 4.5 Hz, 4H),
3.873 (t, J = 5.0 Hz, 4H), 3.690 (m, 13H), 3.539 (t, J = 5.0 Hz, 2H),
3.366 (s, 3H), 2.057 (s, 3H);
MALDI-TOF-MS: m / z:
As C 41 H 46 O 9 Calcd: [M] + 682.3;
Actual value: 682.4.

(5)化合物5の合成
アルゴン雰囲気下、前記で得られた化合物4(1.00g,1.46mmol)とシクロペンタジエン(1.06g,1.46mmol)をジフェニルエーテル(4ml)に溶解し、350℃で 2日間加熱攪拌した。反応混合物を室温まで降温しシリカゲルクロマトグラフィー(CHCl/アセトン)、さらに中圧液体クロマトグラフィー(CHCl/アセトン)により精製し、化合物5を白色個体として得た(1.47g,収率73%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
7.320 (d,J = 8.0 Hz,4H),7.047 (d,J = 8.0 Hz,4H),6.830 (m,18H),
6.662 (d,J = 8.0 Hz,4H),6.610 (d,J = 8.0 Hz,4H),
4.195 (t,J = 4.5 Hz,2H),4.090 (t,J = 4.5 Hz,4H),3.819 (m,4H),
3.678 (m,12H),3.515 (m,2H),3.342 (s,3H),
2.321 (t,J = 4.5 Hz,4H),2.037 (s,3H),1.369 (m,4H),
1.236 (s,32H),1.073 (b,4H),0.859 (t,J = 7.0 Hz,6H);
MALDI−TOF−MS: m/z:
93115として、計算値:[M+H] 1375.8;
実測値: 1375.5:
(5) Synthesis of Compound 5 Compound 4 (1.00 g, 1.46 mmol) and cyclopentadiene (1.06 g, 1.46 mmol) obtained above were dissolved in diphenyl ether (4 ml) under an argon atmosphere at 350 ° C. And stirred for 2 days. The reaction mixture was cooled to room temperature and purified by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) and further by medium pressure liquid chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) to obtain Compound 5 as a white solid (1.47 g, Yield 73%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
7.320 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 7.047 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 6.830 (m, 18H),
6.662 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 6.610 (d, J = 8.0 Hz, 4H),
4.195 (t, J = 4.5 Hz, 2H), 4.090 (t, J = 4.5 Hz, 4H), 3.819 (m, 4H),
3.678 (m, 12H), 3.515 (m, 2H), 3.342 (s, 3H),
2.321 (t, J = 4.5 Hz, 4H), 2.037 (s, 3H), 1.369 (m, 4H),
1.236 (s, 32H), 1.073 (b, 4H), 0.859 (t, J = 7.0 Hz, 6H);
MALDI-TOF-MS: m / z:
As C 93 H 115 O 9, calculated values: [M + H] + 1375.8 ;
Actual value: 1375.5:

(6)化合物6の合成
前記で得られた化合物5(300mg,0.22mmol)をメタノール(20ml)とTHF(10ml)に溶解し、水酸化カリウム(002g,0.33mmol)を水(1ml)に溶解させた溶液を加え、室温で1時間攪拌した。溶媒を留去後、残渣にCHClを加え水で洗浄した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去後し、化合物6を白色固体として得た(0.27g,収率93%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
7.320 (m,4H),7.046 (d,J = 9.0 Hz,4H),6.827 (m,18H),
6.663 (d,J = 8.0 Hz,4H),6.611 (d,J = 8.0 Hz,4H), 4.194 (m,4H),
3.821 (m,4H),3.647 (m,14H),3.513 (t,J = 5.0 Hz,2H),
3.342 (s,3H),2.322 (t,J = 8.0 Hz,4H),1.370 (m,4H),
1.236 (m,32H),1.071 (b,4H),0.860 (t,J = 7.0 Hz,6H);
MALDI−TOF−MS: m/z:
91113として、計算値:[M+H] 1333.8;
実測値: 1333.8.
(6) Synthesis of Compound 6 Compound 5 (300 mg, 0.22 mmol) obtained above was dissolved in methanol (20 ml) and THF (10 ml), and potassium hydroxide (002 g, 0.33 mmol) was dissolved in water (1 ml). The solution dissolved in was added and stirred at room temperature for 1 hour. After the solvent was distilled off, CH 2 Cl 2 was added to the residue and washed with water. The organic layer was then dried over anhydrous sodium sulfate and the solvent was distilled off to obtain Compound 6 as a white solid (0.27 g, Yield 93%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
7.320 (m, 4H), 7.046 (d, J = 9.0 Hz, 4H), 6.828 (m, 18H),
6.663 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 6.611 (d, J = 8.0 Hz, 4H), 4.194 (m, 4H),
3.821 (m, 4H), 3.647 (m, 14H), 3.513 (t, J = 5.0 Hz, 2H),
3.342 (s, 3H), 2.322 (t, J = 8.0 Hz, 4H), 1.370 (m, 4H),
1.236 (m, 32H), 1.071 (b, 4H), 0.860 (t, J = 7.0 Hz, 6H);
MALDI-TOF-MS: m / z:
As C 91 H 113 O 8 , calculated: [M + H] + 1333.8;
Actual value: 1333.8.

(7)化合物7(HPB−TNF)の合成
アルゴン雰囲気下、前記で得られた化合物6(270mg,0.20mmol)と4−ジメチルアミノピリジン(12mg,0.1mmol)を室温で乾燥CHClに溶解し、THF(5ml)に溶解したTNF(109mg,0.30mmol)を加えて10分間攪拌した後、CHCl(5ml)に溶解したジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)(83mg,0.40mmol)を加え、2日間攪拌した。溶媒を留去後、シリカゲルクロマトグラフィー(CHCl/アセトン)、中圧液体クロマトグラフィー(CHCl/アセトン)にて精製し、茶色固体として化合物7を得た(150mg,収率44%)。
H NMR(500MHz,CDCl) δ:
8.781 (d,J = 1.0 Hz,1H),8.723 (d,J = 1.0 Hz,1H),
8.670 (d,J = 1.0 Hz,1H),8.644 (d,J = 1.0 Hz,1H),
7.310 (d,J = 9.0 Hz,2H),7.195 (d,J = 8.5 Hz,2H),
7.065 (d,J = 8.5 Hz,2H), 6.942 (d,J = 8.5 Hz,2H),6.826 (m,16H),
6.667 (m,6H),6.611 (d,4H),4.571 (t,2H),4.071 (t,2H),
4.004 (t,2H),3.828 (m,7H),3.723 (s,4H),3.694 (m,2H),
3.622 (m,4H),3.507 (t,2H) ,3.334 (s,3H) ,
2.321 (t,J = 7.5 Hz,4H) ,1.370(m,4H) ,1.236 (m,32H) ,
1.071 (b,4H) ,0.859 (t,J = 7.0 Hz,6H);
MALDI−TOF−MS: m/z:
10511616として、計算値:[M+H] :1674.8;
実測値: 1675.1.
(7) Synthesis of Compound 7 (HPB-TNF) Under an argon atmosphere, Compound 6 (270 mg, 0.20 mmol) obtained above and 4-dimethylaminopyridine (12 mg, 0.1 mmol) were dried at room temperature with CH 2 Cl 2 and TNF (109 mg, 0.30 mmol) dissolved in THF (5 ml) was added and stirred for 10 minutes, followed by dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (83 mg, 0.40 mmol) dissolved in CH 2 Cl 2 (5 ml). ) Was added and stirred for 2 days. After the solvent was distilled off, the residue was purified by silica gel chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) and medium pressure liquid chromatography (CH 2 Cl 2 / acetone) to obtain Compound 7 as a brown solid (150 mg, yield 44). %).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ) δ:
8.781 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 8.723 (d, J = 1.0 Hz, 1H),
8.670 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 8.644 (d, J = 1.0 Hz, 1H),
7.310 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.195 (d, J = 8.5 Hz, 2H),
7.065 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.942 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.826 (m, 16H),
6.667 (m, 6H), 6.611 (d, 4H), 4.571 (t, 2H), 4.071 (t, 2H),
4.004 (t, 2H), 3.828 (m, 7H), 3.723 (s, 4H), 3.694 (m, 2H),
3.622 (m, 4H), 3.507 (t, 2H), 3.334 (s, 3H),
2.321 (t, J = 7.5 Hz, 4H), 1.370 (m, 4H), 1.236 (m, 32H),
1.071 (b, 4H), 0.859 (t, J = 7.0 Hz, 6H);
MALDI-TOF-MS: m / z:
As C 105 H 116 N 3 O 16 , calculated: [M + H] + : 1674.8;
Actual value: 1675.1.

(8)化合物8(HBC−TNF)の合成
前記で得られた化合物7(150mg,0.09mmol)を乾燥CHCl(60ml)に溶解し、溶液を乾燥アルゴンにて10分間バブリングした後、MeNO(5ml)に溶解した塩化鉄(III)を加え、さらに2時間攪拌した。反応混合物を攪拌しながらメタノール(200ml)中に注ぎ込み、析出した固体を濾取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl/THF)で精製、さらにクロロフォルムに溶解し、メタノールへ再沈精製したものを、濾取して8を黒色固体として得た(143mg,収率96%)。
H NMR (500MHz,d−THF) δ:
8.335 (m,8H),8.159 (m,3H),7.965 (s,1H),7.721 (m,3H),
7.570 (m,3H),7.399 (b,1H),7.303 (b,1H),7.127(b,2H),
7.070 (b,2H),6.685 (b,1H),4.335 (b,2H),4.295 (b,2H),
4.237 (b,2H),3.952 (m,4H),3.766 (m,4H),3.674 (m,8H),
3.510 (b,2H),3.346 (s,3H),2.991 (b,4H),1.973 (b,4H),
1.580 (b,4H),1.300 (b,32H),0.873 (b,6H);
MALDI−TOF−MS: m/z:
10510416として、計算値:[M+H] 1662.7;
実測値: 1662.7.
(8) Synthesis of Compound 8 (HBC-TNF) Compound 7 (150 mg, 0.09 mmol) obtained above was dissolved in dry CH 2 Cl 2 (60 ml), and the solution was bubbled with dry argon for 10 minutes. Then, iron (III) chloride dissolved in MeNO 3 (5 ml) was added, and the mixture was further stirred for 2 hours. The reaction mixture was poured into methanol (200 ml) with stirring, and the precipitated solid was collected by filtration, purified by silica gel column chromatography (CHCl 3 / THF), further dissolved in chloroform, and purified by reprecipitation into methanol. Filtration gave 8 as a black solid (143 mg, 96% yield).
1 H NMR (500 MHz, d 8 -THF) δ:
8.335 (m, 8H), 8.159 (m, 3H), 7.965 (s, 1H), 7.721 (m, 3H),
7.570 (m, 3H), 7.399 (b, 1H), 7.303 (b, 1H), 7.127 (b, 2H),
7.070 (b, 2H), 6.685 (b, 1H), 4.335 (b, 2H), 4.295 (b, 2H),
4.237 (b, 2H), 3.952 (m, 4H), 3.766 (m, 4H), 3.664 (m, 8H),
3.510 (b, 2H), 3.346 (s, 3H), 2.991 (b, 4H), 1.993 (b, 4H),
1.580 (b, 4H), 1.300 (b, 32H), 0.873 (b, 6H);
MALDI-TOF-MS: m / z:
As C 105 H 104 N 3 O 16 , calculated: [M + H] + 1662.7;
Actual value: 1662.7.

化合物8の自己組織化
得られた化合物8(HBC−TNF)1mgを、5mlのTHFに溶解させ(0.12mM)、室温にて7.5mlのMeOHを蒸気拡散法により混入させることにより、静置約5日後、黄色懸濁液となった。吸引濾過により、黄色粉末を得た。
Self-assembly of Compound 8 1 mg of the obtained Compound 8 (HBC-TNF) was dissolved in 5 ml of THF (0.12 mM), and 7.5 ml of MeOH was mixed at room temperature by a vapor diffusion method. About 5 days after placement, a yellow suspension was formed. A yellow powder was obtained by suction filtration.

自己組織化物の構造
前記で得られた得られた黄色沈殿物の電子顕微鏡像(SEM)を図1に示す。この結果、均一な直径(約16nm)のナノチューブが生成していることが分かる。
Structure of self-assembled material An electron microscopic image (SEM) of the yellow precipitate obtained above is shown in FIG. As a result, it can be seen that nanotubes having a uniform diameter (about 16 nm) are generated.

光伝導測定
300nmのSiO絶縁膜をもつSi基板上に形成されたチタン−金電極(電極間距離3μm、電極長さ300μm、電極幅8μm)上に、HBC−TNFナノチューブを含むTHF−MeOH溶液を滴下し、乾燥することにより、電気測定用試料を作製した。
電流−電圧特性は、0Vから2V又は−2Vまでを0.05V間隔で、電圧印加後の遅延時間1秒として電流測定を行い、暗状態および光照射下(Xe光源、波長350−750nm,光量410mW)にて測定を行った。結果を図2に示す。その結果、暗状態では絶縁体としての特性であるのに対し光照射下ではオーミックな電流−電圧特性を示し、印加電圧2Vにおいて0.07pA(暗状態)から4.2nA(光照射時)へと60,000倍にも及ぶ電流値の増大を確認した。
また、光のON/OFFに伴う電流のスイッチング特性は、1分ごとに光のOFF/ONを繰り返し、1秒ごとに電流値を記録した(印加電圧2V、光量60mW)。この結果を図3に示す。光のON/OFFに伴い再現よく電流値の変化が観測された。
Photoconductivity measurement A THF-MeOH solution containing HBC-TNF nanotubes on a titanium-gold electrode (interelectrode distance 3 μm, electrode length 300 μm, electrode width 8 μm) formed on a Si substrate having a 300 nm SiO 2 insulating film. Was added dropwise and dried to prepare a sample for electrical measurement.
Current-voltage characteristics are measured from 0V to 2V or -2V at 0.05V intervals with a delay time of 1 second after voltage application, dark state and under light irradiation (Xe light source, wavelength 350-750nm, light intensity 410 mW). The results are shown in FIG. As a result, while it is a characteristic as an insulator in the dark state, it exhibits an ohmic current-voltage characteristic under light irradiation, from 0.07 pA (dark state) to 4.2 nA (during light irradiation) at an applied voltage of 2 V. And an increase in current value as much as 60,000 times.
As for the switching characteristics of the current accompanying the ON / OFF of light, the light was repeatedly turned OFF / ON every minute, and the current value was recorded every second (applied voltage 2 V, light amount 60 mW). The result is shown in FIG. A change in current value was observed with good reproducibility as the light was turned on and off.

本発明は、光伝導性を有する超分子ナノチューブを提供するものであり、新規な機能を有する機能性分子として、光検出素子、光スイッチング素子、光応答性電荷輸送素子などとして産業上有用なものであり、光電子デバイス材料、非線形光学材料、無機有機複合材料の鋳型材料、太陽電池材料、燃料電池用材料などの種々の応用が期待されることから、化学分野だけでなく電子材料などの産業分野において、産業上の利用可能性を有するものである。   The present invention provides a supramolecular nanotube having photoconductivity, which is industrially useful as a functional molecule having a novel function, such as a photodetection element, an optical switching element, and a photoresponsive charge transport element. Because various applications such as optoelectronic device materials, nonlinear optical materials, inorganic / organic composite material mold materials, solar cell materials, and fuel cell materials are expected, not only chemical fields but also industrial fields such as electronic materials In the present invention, it has industrial applicability.

図1は、本発明のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体から形成された超分子ナノチューブの走査型電子顕微鏡(SEM)による100,000倍の図面に代わる写真である。FIG. 1 is a photograph replacing supramolecular drawing formed by a scanning electron microscope (SEM) of a supramolecular nanotube formed from a hexaperihexabenzocoronene derivative of the present invention. 図2は、本発明のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体から形成された超分子ナノチューブの電流−電圧特性を、光の無い暗状態(図2の黒線)及び光の有る明状態(図2の白線)で測定した結果を示すグラフである。FIG. 2 shows the current-voltage characteristics of a supramolecular nanotube formed from the hexaperihexabenzocoronene derivative of the present invention, in a dark state without light (black line in FIG. 2) and a bright state with light (white line in FIG. 2). It is a graph which shows the result measured by). 図3は、本発明のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体から形成された超分子ナノチューブの光のON/OFFによる電流スイッチング特性を測定した結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the current switching characteristics of the supramolecular nanotubes formed from the hexaperihexabenzocoronene derivative of the present invention by ON / OFF of light.

Claims (12)

次の一般式(1)
[式中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して次の一般式(2)
−C−O−R−(O−R−OR (2)
(式中、−C−はフェニレン基を表し、Rは水素原子、アルキル基又は4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)−2−カルボニル基を表し、R及びRはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよいがR及びRの少なくともどちらか一方のR基は4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)−2−カルボニル基であり、R及びRはそれぞれ独立してアルキレン基を表し、nは正の整数を表す。)
で表される基を表し、Xは水素原子又はアルキル基を表す。]
で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
The following general formula (1)
[Wherein, R 1 independently represents an alkyl group, and R 2 and R 3 each independently represent the following general formula (2)
—C 6 H 4 —O—R 5 — (O—R 6 ) n —OR 4 (2)
(In the formula, —C 6 H 4 — represents a phenylene group, R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) -2-carbonyl group , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, but at least one R 4 group of R 2 and R 3 is a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) -2-carbonyl group , R 5 and R 6 each independently represent an alkylene group, and n represents a positive integer.)
X represents a hydrogen atom or an alkyl group . ]
A hexaperihexabenzocoronene derivative represented by:
一般式(1)のR及びRにおけるR及びRが、それぞれ独立してエチレン基(−CHCH−)である請求項1に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。 2. The hexaperihexabenzocoronene derivative according to claim 1, wherein R 5 and R 6 in R 2 and R 3 of the general formula (1) are each independently an ethylene group (—CH 2 CH 2 —). 一般式(1)のRが、それぞれ独立して炭素数10〜30のアルキル基である請求項1又は2に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。 The hexaperihexabenzocoronene derivative according to claim 1 or 2 , wherein R 1 in the general formula (1) is independently an alkyl group having 10 to 30 carbon atoms. 一般式(1)におけるR及びRの少なくとも一方が、次式
−C−OCHCH−(OCHCH−OCO−TNF
(式中、−C−はフェニレン基を表し、TNFは4,5,7−トリニトロ−9−フルオレノン(TNF)イル基を表す。)
で表される基である請求項1〜3のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
In the general formula (1), at least one of R 2 and R 3 is represented by the following formula: —C 6 H 4 —OCH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) n —OCO-TNF
(In the formula, —C 6 H 4 — represents a phenylene group, and TNF represents a 4,5,7-trinitro-9-fluorenone (TNF) yl group.)
The hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of claims 1 to 3 , which is a group represented by the formula:
一般式(1)で表されるヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体が、次の式(3)
で表される化合物である請求項に記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体。
The hexaperihexabenzocoronene derivative represented by the general formula (1) has the following formula (3)
The hexaperihexabenzocoronene derivative according to claim 4 , which is a compound represented by the formula:
請求項1〜のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体。 A nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of claims 1 to 5 . 自己組織化により形成されるナノサイズの構造体がナノチューブである請求項に記載の構造体。 The structure according to claim 6 , wherein the nano-sized structure formed by self-assembly is a nanotube. 構造体が、光伝導性である請求項又はに記載の構造体。 The structure according to claim 6 or 7 , wherein the structure is photoconductive. 請求項1〜のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光検出素子。 A photodetecting element comprising a nano-sized structure formed by self-assembly of the hexaperihexabenzocoronene derivative according to any one of claims 1 to 5 . 請求項1〜のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光スイッチング素子。 Optical switching element comprising a structure of nano size formed by the self-organization of hexamethylene peri hexabenzocoronene derivative according to any one of claims 1-5. 請求項1〜のいずれかに記載のヘキサペリヘキサベンゾコロネン誘導体の自己組織化により形成されるナノサイズの構造体からなる光応答性電荷輸送素子。 Photoresponsive charge transport element made of a structure of nano size formed by the self-organization of hexamethylene peri hexabenzocoronene derivative according to any one of claims 1-5. 請求項11の記載のいずれかの素子の少なくとも1種を含有してなる電子部品材料。 An electronic component material comprising at least one element according to any one of claims 9 to 11 .
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JP4921400B2 (en) * 2008-03-03 2012-04-25 独立行政法人科学技術振興機構 Supramolecular nanotubes with fullerenes on the inner and outer wall surfaces
JP5091059B2 (en) * 2008-08-29 2012-12-05 独立行政法人科学技術振興機構 Self-assembled nanotubes with fullerenes on the inner and outer wall surfaces and tuned photoconductive properties
JP2010056478A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Japan Science & Technology Agency Optical conductor consisting of supermolecule nanotube having fullerene on surfaces of internal and external walls
JP2011102271A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Japan Science & Technology Agency Modulation of photoconductivity by coaxial nanotube composed of hexabenzocoronene-diarylethene linked molecule

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JP4634020B2 (en) * 2003-08-28 2011-02-16 旭化成株式会社 Semiconductor layer for vertical field effect transistor, vertical field effect transistor
JP2005148336A (en) * 2003-11-14 2005-06-09 Ricoh Co Ltd Electrophotographic photoreceptor, and electrophotographic method and electrophotographic apparatus using same, and process cartridge for electrophotographic apparatus
JP4005571B2 (en) * 2004-02-04 2007-11-07 独立行政法人科学技術振興機構 Amphiphilic hexaperihexabenzocoronene derivatives
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