JP5468119B2 - 増強された太陽光集光効率のための高蛍光性かつ光安定性の発色団 - Google Patents

増強された太陽光集光効率のための高蛍光性かつ光安定性の発色団 Download PDF

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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Description

(関連出願に対する相互参照)
本特許出願は、米国仮特許出願第61/539,392号(2011年9月26日出願)、米国仮特許出願第61/567,534号(2011年12月6日出願)、米国仮特許出願第61/662,825号(2012年6月21日出願)および米国仮特許出願第61/662,835号(2012年6月21日出願)の優先権の利益を主張する。前記出願のすべてが全面的に、すべての目的のために参照により本明細書中に組み込まれる。
(発明の背景)
発明の分野
本発明は一般には、波長変換フィルムを含めて、様々な適用において有用である光安定な高発光発色団に関連する。波長変換フィルムは、光起電性デバイスまたは太陽電池デバイスの太陽光集光効率を著しく高める可能性を有する。
関連技術の説明
太陽エネルギーの利用により、従来の化石燃料に対する有望な代替エネルギー源が提供され、したがって、太陽エネルギーを電気に変換することができるデバイスの開発、例えば、光起電デバイス(これはまた、太陽電池として知られている)などの開発が近年では大きく注目されている。いくつかの異なるタイプの成熟した光起電デバイスが開発されており、これらには、例をいくつか挙げると、シリコン系デバイス、III−VおよびII−VIのPN接合デバイス、銅−インジウム−ガリウム−セレン(CIGS)薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイス、ならびに、硫化カドミウム/テルル化カドミウム(CdS/CdTe)薄膜デバイスが含まれる。これらのデバイスに関してのより詳細が、文献において、例えば、Linら、「High Photoelectric Conversion Efficiency of Metal Phthalocyanine/Fullerene Heterojunction Photovoltaic Device」(International Journal of Molecular Sciences、第12巻、476頁、2011年)などに見出され得る。しかしながら、これらのデバイスの多くの光電変換効率は依然として改善の余地があり、この効率を改善するための技術を開発することが、多くの研究者にとっては進行中の課題である。
光起電デバイスの効率を改善するために開発された1つの技術が、波長変換フィルムを利用することである。光起電デバイスの多くは、光のスペクトル全体を効果的に利用することができない。これは、デバイス上の材料が、光が電気に変換される光伝導性材料層のところにまで光を通過させる代わりに、特定波長の光(典型的には、より短いUV波長)を吸収するからである。波長変換フィルムを適用することにより、そのようなより短い波長の光子が吸収されて、これらの光子が、より好都合なより長い波長で再放出され、今度は、これらのより長い波長がデバイスにおける光伝導層によって吸収され、電気に変換され得る。
この現象がしばしば、ともにCdSを窓層として使用する薄膜型のCdS/CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池において認められる。これらの薄膜型太陽電池の低いコストおよび高い効率が近年では大きく注目されており、だが、典型的な商用電池は光電変換効率が10%〜16%である。しかしながら、CdSのエネルギーギャップがおよそ2.41eVであり、このため、514nm未満の波長の光は、この光がエネルギーに変換され得る光伝導層のところにまで通過する代わりにCdSによって吸収される。このように光のスペクトル全体を利用することができないことは事実上、デバイスの全体的な光電変換効率を低下させる。
光起電デバイスの性能を改善するために波長変換材料を利用することを開示する報告が数多く存在している。例えば、米国特許出願公開第2009/0151785号は、波長をダウンシフトする無機リン材料を含有するシリコン系太陽電池デバイスを開示する。米国特許出願公開第2011/0011455号は、プラズモン層、波長変換層および光起電層を含む一体化された太陽電池を開示する。米国特許第7,791,157号は、波長変換層が量子ドット化合物を含有する太陽電池を開示する。
光起電デバイスおよび太陽電池において使用される波長変換無機媒体が数多く開示されているが、ホトルミネセンス性有機媒体を光起電デバイスにおいて効率改善のために使用することに関する研究はほとんど報告されていない。無機媒体とは対照的に、有機媒体の使用が、有機材料は典型的にはより安価であり、かつ、使用することがより容易であり、このことから、有機材料が、より良好な経済的選択の1つになるという点で注目されている。CdS/CdTe太陽電池に適用される発光フィルムの理論的なモデル化および/またはシミュレーションがいくつか、下記の文献に記載される:米国特許出願公開第2010/0186801号;B.S.RichardsおよびK.R.McIntosh、「Overcoming the Poor Short Wavelength Spectral Response of CdS/CdTe Photovoltaic Modules via Luminescence Down−shifting: Ray−Tracing Simulations」(Progress in Photovoltaics:Research and Applications、第15巻、27頁〜34頁、2007年);ならびに、T.MaruyamaおよびR.Kitamura、「Transformations of the wavelength of the light incident upon solar cells」(Solar Energy Materials and Solar Cells、第69巻、207頁、2001年)。
ベンゾ複素環系の新規な化合物が開示される。これらの化合物は、望ましい光学特性および良好な光安定性を提供する発色団として有用である。
いくつかの実施形態は、下記の式I−aまたは式I−bによって表される発色団:
Figure 0005468119
(式中、
iは0〜100の範囲における整数である;
およびAはそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたヘテロアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアミド、場合により置換された環状アミド、場合により置換された環状イミド、場合により置換されたアルコキシ、および、場合により置換されたカルボキシ、および、場合により置換されたカルボニルからなる群から選択される)
を提供する。
は、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトン、エステル、および、
Figure 0005468119
(式中、Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールであり)からなる群から選択される。
は、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択され、かつ、Rは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトンおよびエステルからなる群から選択されるか、または、RおよびRはつながって一緒になり、環を形成することができる。
およびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
は独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態は、下記の式(II−a)または式(II−b):
Figure 0005468119
(式中、
iは0〜100の範囲における整数である;
Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールである;
は、
Figure 0005468119
または場合により置換された環状イミドである;
はそれぞれが独立して、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択される;
はそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリールからなる群から選択されるか、または、R’およびR”はつながって一緒になり、環を形成することができる)
によって表される化合物を提供する。
は、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
およびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
は独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態は、下記の式(III−a)または式(III−b):
Figure 0005468119
(式中、
iは0〜100の範囲における整数である;
およびAはそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたヘテロアルキル、場合により置換されたアミド、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたカボニル、および、場合により置換されたカルボキシからなる群から選択される)によって表される化合物を提供する。
それぞれのRが独立して、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、および、アミノからなる群から選択される。
は、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトン、エステル、および、
Figure 0005468119
(式中、Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールであり、Rは、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択され、かつ、Rは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトンおよびエステルからなる群から選択されるか、または、RおよびRはつながって一緒になり、環を形成することができる。)からなる群から選択される。
は独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態は、下記の式(IV)によって表される発色団を提供する。
Figure 0005468119
(式中、
iは0〜100の範囲における整数である;
ZおよびZはそれぞれが独立して、−O−、−S−、−Se−、−Te−、−NR−、−CR=CR−および−CR=N−(式中、Rは、水素、場合により置換されたC〜Cアルキル、または、場合により置換されたC〜C10アリールである)からなる群から選択される)
およびDは独立して、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択される;
jは、0、1または2であり、かつ、kは、0、1または2である。
およびYは独立して、場合により置換されたアリール、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたシクロアルキル、場合により置換されたアルコキシ、および、場合により置換されたアミノからなる群から選択される。
は独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態は、光学的透明なポリマーマトリックスと、本明細書に記載される発色団を含む少なくとも1つの発光色素とを含む波長変換発光媒体を提供する。
いくつかの実施形態は、少なくとも1つの光起電デバイスまたは太陽電池と、本明細書に記載される波長変換発光媒体とを含み、前記波長変換発光媒体が、入射光が前記光起電デバイスまたは太陽電池への到達に先立って前記波長変換発光媒体を通過するように配置される光起電モジュールを提供する。
いくつかの実施形態は、光起電デバイスまたは太陽電池の性能を改善するための方法であって、本明細書に記載される波長変換発光媒体を前記光起電デバイスまたは太陽電池の光入射側に直接に適用するか、あるいは、前記波長変換発光媒体を前記光起電デバイスまたは太陽電池に封入することを含む方法を提供する。
本発明のさらなる態様、特徴および利点が、下記の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
薄膜波長変換発光媒体がデバイスの光入射表面に直接に取り付けられる光起電デバイスまたは太陽電池を例示する。 薄膜波長変換発光媒体が、モジュールの光学的透明な光入射表面と、光起電デバイスまたは太陽電池との間における封入層としてモジュール内に直接に製造される光起電デバイスまたは太陽電池を例示する。
(好適な実施形態の詳細な説明)
蛍光(またはホトルミネセンス性)色素の有用な性質の1つが、これらの色素は、特定波長の光の光子を吸収し、かつ、当該光子を異なる波長で再放出することができることである。この現象はまた、これらの色素を光起電産業において有用にする。
一般式I−a、一般式I−b、一般式II−a、一般式II−b、一般式III−a、一般式III−bおよび一般式IVによって表される発色団は、波長変換フィルムを含めて、様々な適用において蛍光色素として有用である。これらの式において示されるように、色素はベンゾ複素環系を含む。本発明の範囲を限定することはないが、使用することができる化合物のタイプに関するさらなる詳細および実例が下記に記載される。
本明細書中に開示されるベンゾ複素環系には、2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール系が含まれる。原子の番号表示が下記に示される:
Figure 0005468119
本明細書中で使用される場合、「電子ドナー基」は、上記2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール系の電子密度を増大させる任意の基として定義される。
「電子ドナーリンカー」は、2つの2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール系を連結し、これにより、それらのπ軌道の共役をもたらすことができる任意の基として定義され、ただし、この場合、そのような基はまた、それらがつながる2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの電子密度を増大させることができるか、または、それらが結合する2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの電子密度に対する中性の影響を有することができる。
「電子アクセプター基」は、上記2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール系の電子密度を低下させる任意の基として定義される。2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール環系のN−2位における電子アクセプター基の設置。
用語「アルキル」は、分岐しているか、または線状である完全に飽和した非環式脂肪族炭化水素基(すなわち、炭素および水素から構成され、二重結合または三重結合を全く含有しない)を示す。アルキルには、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第三級ブチル、ペンチルおよびヘキシルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「ヘテロアリール」は、1つの環または多数の縮合した環であろうとも、1つまたは複数のヘテロ原子を含む芳香族基を示す。2つ以上のヘテロ原子が存在するとき、これらのヘテロ原子は同じまたは異なっていてもよい。縮合した環系においては、1つまたは複数のヘテロ原子が環の1つだけに存在していてもよい。ヘテロアリール基の例には、ベンゾチアジル、ベンゾオキサジル、キナゾリニル、キノリニル、イソキノリニル、キノキサリニル、ピリジニル、ピロリル、オキサゾリル、インドリルおよびチアジルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「シクロアルキル」は、3個〜20個の炭素原子を有する飽和した脂肪族環系基を示し、これには、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「アルケニル」は、炭素の二重結合を含有する2個〜20個の炭素原子からなる一価の直鎖基または分岐鎖基を示し、これには、1−プロペニル、2−プロペニル、2−メチル−1−プロペニル、1−ブテニルおよび2−ブテニルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「アルキニル」は、炭素の三重結合を含有する2個〜20個の炭素原子からなる一価の直鎖基または分岐鎖基を示し、これには、1−プロピニル、1−ブチニルおよび2−ブチニルなどが含まれるが、これらに限定されない。
Figure 0005468119
本明細書中で使用される用語「アリール」は、1つの環または多数の縮合した環であろうとも、同素環式の芳香族基を示す。アリール基の例には、フェニル、ナフチル、フェナントレニル、ナフタセニル、フルオレニルおよびピレニルなどが含まれるが、これらに限定されない。さらなる例には、***が含まれる。
本明細書中で使用される用語「ヘテロアリール」は、1つの環または多数の縮合した環であろうとも、1つまたは複数のヘテロ原子を含む芳香族基を示す。2つ以上のへテロ原子が存在するとき、これらのヘテロ原子は同じまたは異なっていてもよい。縮合した環系においては、1つまたは複数のヘテロ原子が環の1つだけに存在していてもよい。ヘテロアリール基の例には、ベンゾチアジル、ベンゾオキサジル、キナゾリニル、キノリニル、イソキノリニル、キノキサリニル、ピリジニル、ピロリル、オキサゾリル、インドリルおよびチアジルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「アルカリール」または用語「アルキルアリール」は、アルキル置換されたアリール基を示す。アルカリールの例には、エチルフェニルおよび9,9−ジヘキシル−9H−フルオレンなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「アラルキル」または用語「アリールアルキル」は、アリール置換されたアルキル基を示す。アラルキルの例には、フェニルプロピルおよびフェニルエチルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「ヘテロアリール」は、1つの環または多数の縮合した環であろうとも、1つまたは複数の環原子がヘテロ原子である芳香族環系の基を示す。2つ以上のヘテロ原子が存在するとき、これらのヘテロ原子は同じまたは異なっていてもよい。縮合した環系においては、1つまたは複数のヘテロ原子が環の1つだけに存在していてもよい。ヘテロアリール基の例には、ベンゾチアジル、ベンゾオキサジル、キナゾリニル、キノリニル、イソキノリニル、キノキサリニル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピロリル、オキサゾリルおよびインドリルなどが含まれるが、これらに限定されない。置換されたヘテロアリール環および非置換のヘテロアリール環のさらなる例には、下記が含まれる:
Figure 0005468119
本明細書中で使用される用語「アルコキシ」は、親分子に−O−連結を介して共有結合で結合する直鎖または分岐鎖のアルキル基を示す。アルコキシ基の例には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシおよびt−ブトキシなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「ヘテロ原子」は、S(イオウ)、N(窒素)およびO(酸素)を示す。
本明細書中で使用される用語「環状アミノ」は、環状成分での第二級アミンまたは第三級アミンのどちらかを示す。環状アミノの例には、アジリジニル、ピペリジニルおよびN−メチルピペリジニルなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「環状イミド」は、その2つのカルボニル炭素が炭素鎖によってつながれる基のイミドを示す。環状イミド基の例には、1,8−ナフタルイミド、ピロリジン−2,5−ジオンおよび1H−ピロール−2,5−ジオンなどが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書中で使用される用語「アリールオキシ」は、親分子に−O−連結を介して共有結合で結合するアリール基を示す。
本明細書中で使用される用語「アシルオキシ」は基R−C(=O)O−を示す。
本明細書中で使用される用語「カルバモイル」は−NHC(=O)Rを示す。
本明細書中で使用される用語「ケト」および用語「カルボニル」はC=Oを示す。
本明細書中で使用される用語「カルボキシ」は−COOHを示す。
本明細書中で使用される用語「エステル」はC(=O)Oを示す。
本明細書中で使用される用語「アミド」は−NRC(=O)R’を示す。
本明細書中で使用される用語「アミノ」は−NR’R’’を示す。
本明細書中で使用される場合、置換された基は、1つまたは複数の水素原子が別の原子または基に交換されていることを有する置換されていない親構造に由来する。置換されるとき、当該置換基(1つまたは複数)は、C〜Cアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、C〜Cシクロアルキル(これは、ハロ、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、ハロアルキル、CN、−SO−アルキル、−CFおよび−OCFにより場合により置換される)、ジェミナル結合するシクロアルキル(cycloalkyl geminally attached)、C〜Cヘテロアルキル、C〜C10ヘテロシクロアルキル(例えば、テトラヒドロフリル)(これは、ハロ、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、CN、−SO−アルキル、−CFおよび−OCFにより場合により置換される)、アリール(これは、ハロ、アルキル、C〜Cアルキルにより場合により置換されるアリール、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、カルボキシル、アミノ、イミド、アミド(カルバモイル)、場合により置換された環状イミド、環状アミド、CN、−NH−C(=O)−アルキル、−CFおよび−OCFにより場合により置換される)、アリールアルキル(これは、ハロ、アルキル、アルコキシ、アリール、カルボキシル、CN、−SO−アルキル、−CFおよび−OCFにより場合により置換される)、ヘテロアリール(これは、ハロ、アルキル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、カルボキシル、CN、−SO−アルキル、−CFおよび−OCFにより場合により置換される)、ハロ(例えば、クロロ、ブロモ、ヨードおよびフルオロ)、シアノ、ヒドロキシ、場合により置換された環状イミド、アミノ、イミド、アミド、−CF、C〜Cアルコキシ、アリールオキシ、アシルオキシ、スルフヒドリル(メルカプト)、ハロ(C〜C)アルキル、C〜Cアルキルチオ、アリールチオ、モノ(C〜C)アルキルアミノおよびジ(C〜C)アルキルアミノ、第四級アンモニウム塩、アミノ(C〜C)アルコキシ、ヒドロキシ(C〜C)アルキルアミノ、アミノ(C〜C)アルキルチオ、シアノアミノ、ニトロ、カルバモイル、ケト(オキシ)、カルボニル、カルボキシ、グリコリル、グリシル、ヒドラジノ、グアニル、スルファミル、スルホニル、スルフィニル、チオカルボニル、チオカルボキシ、スルホンアミド、エステル、C−アミド、N−アミド、N−カルバマート、O−カルバマート、ウレア、ならびに、それらの組合せから個々に、かつ、独立して選択される1つまたは複数の基である。置換基が、「場合により置換された」として記載される場合は常に、その置換基は上記置換基により置換され得る。
式I−aおよび式I−b
いくつかの実施形態により、下記の構造のうちの1つを有する発色団が提供される:
Figure 0005468119
式中、DおよびDは電子供与基であり、Lは電子ドナーリンカーであり、AおよびAは電子アクセプター基である。いくつかの実施形態において、2つ以上の電子ドナー基が存在する場合、他方の電子ドナー基は、別の電子ドナー、水素原子、または、別の中性置換基によって占められることがある。いくつかの実施形態において、D、DおよびLのうちの少なくとも1つが、それが結合する2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール系の電子密度を増大させる基である。
式I−aおよび式I−bにおいて、iは0〜100の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0〜50の範囲、0〜30の範囲、0〜10の範囲、0〜5の範囲または0〜3の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10である。
式I−aおよび式I−bにおいて、AおよびAはそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたヘテロアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアミド、場合により置換された環状アミド、場合により置換された環状イミド、場合により置換されたアルコキシ、および、場合により置換されたカルボキシ、および、場合により置換されたカルボニルからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが独立して、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアリール、場合により置換された環状イミド、場合により置換されたC1〜8アルキル、および、場合により置換されたC1〜8アルケニルからなる群から選択され、ただし、場合により置換されたヘテロアリールについての置換基が、アルキル、アリールおよびハロゲンからなる群から選択され、場合により置換されたアリールについての置換基が−NR−C(=O)Rまたは場合により置換された環状イミドである(式中、RおよびRは上記で記載される通りである)。
いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが独立して、−NR−C(=O)Rおよび場合により置換された環状イミドからなる群から選択される成分により置換されるフェニルである(式中、RおよびRは上記で記載される通りである)。
いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが、場合により置換されたヘテロアリールまたは場合により置換された環状イミドであり、ただし、場合により置換されたヘテロアリールおよび場合により置換された環状イミドについての置換基が、アルキル、アリールおよびハロゲンからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、AおよびAの少なくとも1つが、場合により置換されたピリジニル、場合により置換されたピリダジニル、場合により置換されたピリミジニル、場合により置換されたピラジニル、場合により置換されたトリアジニル、場合により置換されたキノリニル、場合により置換されたイソキノリニル、場合により置換されたキナゾリニル、場合により置換されたフタラジニル、場合により置換されたキノキサリニル、場合により置換されたナフチリジニル、および、場合により置換されたプリニルからなる群から選択される。
他の実施形態において、AおよびAはそれぞれが、場合により置換されたアルキルである。他の実施形態において、AおよびAはそれぞれが、場合により置換されたアルケニルである。いくつかの実施形態において、AおよびAの少なくとも1つが、
Figure 0005468119
(式中、Rは、場合により置換されたアルキルである)
からなる群から選択される。
式I−aおよび式I−bにおいて、Aは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトン、エステル、および、
Figure 0005468119
(式中、Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールである)
からなる群から選択される。Rは、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択され、かつ、Rは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトンおよびエステルからなる群から選択されるか、または、RおよびRはつながって一緒になり、環を形成することができる。
いくつかの実施形態において、Aは、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、および、
Figure 0005468119
(式中、Ar、RおよびRは上記で記載される通りである)
からなる群から選択される。
式I−aおよび式I−bにおいて、DおよびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
いくつかの実施形態において、DおよびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、および、アミノからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。いくつかの実施形態において、DおよびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、および、ジフェニルアミノからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
いくつかの実施形態において、DおよびDはそれぞれが独立して、場合により置換されたアリールである。いくつかの実施形態において、DおよびDはそれぞれが独立して、アルコキシまたはアミノによって場合により置換されるフェニルである。他の実施形態において、DおよびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたベンゾフラニル、場合により置換されたチオフェニル、場合により置換されたフラニル、ジヒドロチエノジオキシニル、場合により置換されたベンゾチオフェニル、および、場合により置換されたジベンゾチオフェニルから選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
いくつかの実施形態において、場合により置換されたアリールおよび場合により置換されたヘテロアリールについての置換基が、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、ヘテロアリールおよびアミノからなる群から選択され得る。
式I−aおよび式I−bにおいて、Lは独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、Lは、場合により置換されたヘテロアリーレンおよび場合により置換されたアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、Lの少なくとも1つが、1,2−エチレン、アセチレン、1,4−フェニレン、1,1’−ビフェニル−4,4’−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ナフタレン−1,4−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、ペリレン−3,9−ジイル、ペリレン−3,10−ジイルまたはピレン−1,6−ジイル、1H−ピロール−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[c]チオフェン−1,3−ジイル、ジベンゾ[b,d]チオフェン−2,8−ジイル、9H−カルバゾール−3,6−ジイル、9H−カルバゾール−2,7−ジイル、ジベンゾ[b,d]フラン−2,8−ジイル、10H−フェノチアジン−3,7−ジイルおよび10H−フェノチアジン−2,8−ジイル(ただし、それぞれの成分は場合により置換される)からなる群から選択される。
式II−aおよび式II−b
いくつかの実施形態により、下記の構造のうちの1つを有する発色団が提供される:
Figure 0005468119
式中、iは0〜100の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0〜50の範囲、0〜30の範囲、0〜10の範囲、0〜5の範囲または0〜3の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10である。
式II−aおよび式II−bにおいて、Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールである。いくつかの実施形態において、2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール環系のN−2位がアミド基または環状イミド基により置換されるアリールは、予想外かつ改善された利益をもたらす。
式II−aおよび式II−bにおいて、Rは、
Figure 0005468119
または場合により置換された環状イミドである;Rはそれぞれが独立して、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択される;Rはそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリールからなる群から選択されるか、または、R’およびR”はつながって一緒になり、環を形成することができる。
いくつかの実施形態において、Rは、
Figure 0005468119
(式中、R’はそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキルまたは場合により置換されたアリールであり、かつ、Xは、場合により置換されたヘテロアルキルである)
からなる群から選択される、場合により置換された環状イミドである。
式II−aおよび式II−bにおいて、Rは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
式II−aおよび式II−bにおいて、DおよびDはそれぞれが独立して、水素、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択され、ただし、DおよびDはともに水素ではない。
式II−aおよび式II−bにおいて、Lは独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、Lの少なくとも1つが、1,2−エチレン、アセチレン、1,4−フェニレン、1,1’−ビフェニル−4,4’−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ナフタレン−1,4−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、ペリレン−3,9−ジイル、ペリレン−3,10−ジイルまたはピレン−1,6−ジイル、1H−ピロール−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[c]チオフェン−1,3−ジイル、ジベンゾ[b,d]チオフェン−2,8−ジイル、9H−カルバゾール−3,6−ジイル、9H−カルバゾール−2,7−ジイル、ジベンゾ[b,d]フラン−2,8−ジイル、10H−フェノチアジン−3,7−ジイルおよび10H−フェノチアジン−2,8−ジイル(ただし、それぞれの成分は場合により置換される)からなる群から選択される。
式III−aおよび式III−b
いくつかの実施形態により、下記の構造のうちの1つを有する発色団が提供される:
Figure 0005468119
アルキル基を、C−4位およびC−7位での置換フェニルとともに、式(III−a)および式(III−b)において2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール環系のN−2位に設置することにより、予想外かつ改善された利益がもたらされる。式III−aおよび式III−bにおいて、iは0〜100の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0〜50の範囲、0〜30の範囲、0〜10の範囲、0〜5の範囲または0〜3の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10である。
式III−aおよび式III−bにおいて、AおよびAはそれぞれが独立して、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたヘテロアルキル、場合により置換されたアミド、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたカボニル(cabonyl)、および、場合により置換されたカルボキシからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが独立して、非置換のアルキルであるか、または、−NRR’’、−OR、−COOR、−COR、−CONHR、−CONRR’’、ハロおよび−CN(式中、RはC〜C20アルキルであり、R’’は水素またはC〜C20アルキルである)からなる群から選択される成分によって置換されるアルキルである。いくつかの実施形態において、場合により置換されたアルキルは、場合により置換されたC〜C40アルキルとすることができる。いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが独立して、C〜C40アルキルまたはC〜C20ハロアルキルである。
いくつかの実施形態において、AおよびAはそれぞれが独立して、C〜C20ハロアルキル、C〜C40アリールアルキルまたはC〜C20アルケニルである。
式III−aおよび式III−bにおいて、それぞれのRが独立して、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、および、アミノからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、Rはオルト位および/またはパラ位においてフェニル環に結合することができる。いくつかの実施形態において、Rは、式OC2n+1(式中、n=1〜40)によって表されるアルコキシとすることができる。いくつかの実施形態において、Rは、下記の式によって表されるアリールオキシとすることができる:ArOまたはO−CR−OAr、式中、Rはアルキル、置換アルキル、アリールまたはヘテロアリールであり、Arは任意の置換または非置換のアリール、あるいは、置換または非置換のヘテロアリールである。いくつかの実施形態において、Rは、式OCOC2n+1(式中、n=1〜40)によって表されるアシルオキシとすることができる。
式IIIaおよび式III−bにおいて、Aは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトン、エステル、および、
Figure 0005468119
(式中、Arは、場合により置換されたアリールまたは場合により置換されたヘテロアリールであり、Rは、H、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、アルカリールからなる群から選択され、かつ、Rは、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレン、ケトンおよびエステルからなる群から選択されるか、または、RおよびRはつながって一緒になり、環を形成することができる)
からなる群から選択される。
式IIIaおよび式III−bにおいて、Lは独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、Lの少なくとも1つが、1,2−エチレン、アセチレン、1,4−フェニレン、1,1’−ビフェニル−4,4’−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ナフタレン−1,4−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、ペリレン−3,9−ジイル、ペリレン−3,10−ジイルまたはピレン−1,6−ジイル、1H−ピロール−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[c]チオフェン−1,3−ジイル、ジベンゾ[b,d]チオフェン−2,8−ジイル、9H−カルバゾール−3,6−ジイル、9H−カルバゾール−2,7−ジイル、ジベンゾ[b,d]フラン−2,8−ジイル、10H−フェノチアジン−3,7−ジイルおよび10H−フェノチアジン−2,8−ジイル(ただし、それぞれの成分は場合により置換される)からなる群から選択される。
式IV
いくつかの実施形態により、下記の構造を有する発色団が提供される:
Figure 0005468119
式中、iは0〜100の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0〜50の範囲、0〜30の範囲、0〜10の範囲、0〜5の範囲または0〜3の範囲における整数である。いくつかの実施形態において、iは、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10である。
式IVにおいて、ZおよびZはそれぞれが独立して、−O−、−S−、−Se−、−Te−、−NR−、−CR=CR−および−CR=N−(式中、Rは、水素、場合により置換されたC〜Cアルキル、または、場合により置換されたC〜C10アリールである)からなる群から選択される。
式IVにおいて、DおよびDは独立して、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアミノ、アミド、環状アミドおよび環状イミドからなる群から選択される;jは、0、1または2であり、かつ、kは、0、1または2である。いくつかの実施形態において、−C(=O)Y基および−C(=O)Y基は、DおよびDについての場合により置換された成分の置換基(1つまたは複数)に結合することができる。
式IVにおいて、YおよびYは独立して、場合により置換されたアリール、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたシクロアルキル、場合により置換されたアルコキシ、および、場合により置換されたアミノからなる群から選択される。
式IVにおいて、Liは独立して、場合により置換されたアルキレン、場合により置換されたアルケニレン、場合により置換されたアルキニレン、場合により置換されたアリーレン、場合により置換されたヘテロアリーレンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、Lの少なくとも1つが、1,2−エチレン、アセチレン、1,4−フェニレン、1,1’−ビフェニル−4,4’−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、ナフタレン−1,4−ジイル、9H−フルオレン−2,7−ジイル、ペリレン−3,9−ジイル、ペリレン−3,10−ジイルまたはピレン−1,6−ジイル、1H−ピロール−2,5−ジイル、フラン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、チエノ[3,2−b]チオフェン−2,5−ジイル、ベンゾ[c]チオフェン−1,3−ジイル、ジベンゾ[b,d]チオフェン−2,8−ジイル、9H−カルバゾール−3,6−ジイル、9H−カルバゾール−2,7−ジイル、ジベンゾ[b,d]フラン−2,8−ジイル、10H−フェノチアジン−3,7−ジイルおよび10H−フェノチアジン−2,8−ジイル(ただし、それぞれの成分は場合により置換される)からなる群から選択される。
上記式のいずれかにおけるLに関して、電子リンカーは共役電子系を表し、ただし、この場合、この電子共役系は中性であってもよく、または、電子ドナー自身として働いてもよい。いくつかの実施形態において、一部の例が下記に提供され、ただし、それらはさらなる結合した置換基を含有してもよく、または、さらなる結合した置換基を含有しなくてもよい。
Figure 0005468119
波長変換発光媒体
本明細書中に開示される発色団は、長波長変換効率を改善する際に使用される蛍光フィルムを提供するために有用であり、また、そのような蛍光フィルムを提供するために好適である場合があり、かつ、大きい蛍光量子効率を提供する。本発色団は、優れた光変換効果を提供する波長変換発光媒体を提供することができる。この波長変換発光媒体は、第1の波長を有する少なくとも1つの光子を入力として受け入れて、第1の波長よりも長い(大きい)第2の波長を有する少なくとも1つの光子を出力として与える。
上記の波長変換発光媒体は、光学的透明なポリマーマトリックスと、本明細書中に開示される発色団を含む少なくとも1つの有機発光色素とを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックスは、ポリエチレンテレフタラート、ポリメチルメタクリラート、ポリビニルブチラール、エチレンビニルアセタート、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカルボナート、ポリスチレン、シロキサンゾル−ゲル、ポリウレタン、ポリアクリラートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質から形成される。
いくつかの実施形態において、発光色素が、約0.01wt%〜約3wt%の範囲、約0.03wt%〜約2wt%の範囲、約0.05wt%〜約1wt%の範囲、約0.1wt%〜約0.9wt%の範囲、または、約0.2wt%〜約0.7wt%の範囲における量でポリマーマトリックスに存在する。上記媒体の1つの実施形態において、発光色素が約0.5wt%の量でポリマーマトリックスに存在する。
いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックス材の屈折率が、約1.4〜約1.7の範囲、約1.45〜約1.65の範囲、または、約1.45〜約1.55の範囲である。いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックス材の屈折率が約1.5である。
いくつかの実施形態において、波長変換発光媒体が下記の工程によって薄膜構造体に製造される:(i)ポリマー粉末が所定の比率で溶媒(例えば、テトラクロロエチレン(TCE)、シクロペンタノン、ジオキサンなど)に溶解されたポリマー溶液を調製する工程、(ii)ポリマー混合物を含有する発光色素を、ポリマー溶液を所定の重量比で発光色素と混合して、色素含有ポリマー溶液を得ることによって調製する工程、(iii)色素/ポリマー薄膜を、色素含有ポリマー溶液をガラス基板の上に直接に流し込み、その後、基板を2時間で室温から最高で100℃まで熱処理し、残留溶媒を130℃での一晩のさらなる真空加熱によって完全に除くことによって形成する工程、および、(iv)使用前に、色素/ポリマー薄膜を水の中で剥がし、その後、自立型ポリマーフィルムを完全に乾燥する工程;(v)フィルムの厚さを、色素/ポリマー溶液の濃度および蒸発速度を変化させることによって制御することができる。
発光薄膜の厚さを広範囲にわたって変化させることができる。いくつかの実施形態において、発光薄膜の厚さが、約0.1μm〜約1mmの間、約0.5μm〜約1mmの間、または、約1μm〜約0.8mmの間である。いくつかの実施形態において、発光薄膜の厚さが約5μm〜約0.5mmの間である。
波長変換媒体は、様々な適用において、例えば、例をいくつか挙げると、光学的集光システム、蛍光に基づくソーラーコレクター、蛍光活性化ディスプレーおよび単分子分光法などにおいて有用である。本明細書中に開示されるような有機波長ダウンシフティング発光媒体の使用は、デバイスの光入射表面に直接に適用されるとき、または、製造時にデバイス内に直接に封入されるとき、光起電デバイスまたは太陽電池の光電変換効率を0.5%超、著しく高める。
光起電モジュールおよび方法
本発明の別の態様により、太陽光エネルギーを電気に変換するための光起電モジュールであって、少なくとも1つの光起電デバイスまたは太陽電池と、本明細書中に記載されるような波長変換発光媒体とを含む光起電モジュールが提供される。この少なくとも1つの光起電デバイスまたは太陽電池が、入射する太陽光エネルギーを電気に変換するために適合化される。波長変換発光媒体は、入射光が光起電デバイスまたは太陽電池への到達に先立って波長変換発光媒体を通過するように配置される。光起電モジュールは、光起電デバイスの光電変換効率を高めるために波長変換発光媒体を利用する。
これらの光起電デバイスまたは太陽電池の多くは、光をデバイスの光伝導性材料のところに通過させる代わりに、太陽スペクトルの特定波長(典型的には、より短い紫外線(UV)波長)を吸収する材料がデバイスの光入射側で利用される。このUV吸収は事実上、デバイスの効率を低下させる。ダウンシフティング媒体をこれらの光起電デバイスおよび太陽電池において使用することは、デバイスの光入射側に適用されるとき、より短い波長の光が励起されて、より長い(大きい)より好都合な波長で媒体から再放出されることを生じさせ、そして、この波長はその後、光起電デバイスまたは太陽電池によって利用することができ、したがって、このことは、光電変換効率を、太陽エネルギーのより広い範囲のスペクトルが電気に変換されることを可能にすることによって効果的に高める。
光起電デバイスおよび太陽電池の効率を改善するための発光ダウンシフティング材料の使用が、米国特許第7,791,157号、ならびに、米国特許出願公開第2009/0151785号、同第2010/0294339号および同第2010/0012183号を含めて、いくつかの刊行物に開示されている。これらの刊行物のすべてが、光起電デバイスまたは太陽電池に適用される発光ダウンシフティング媒体の実施例となる実施形態であって、媒体が無機材料から構成される実施形態を包含する。好都合なことに、有機媒体を、光起電デバイスまたは太陽電池の効率を高めるために無機媒体の代わりに使用することは、これらの有機材料は合成および適用がはるかにより安価であるので、デバイスのコストを著しく低下させる可能性がある。
本開示の別の態様が、波長変換発光媒体を太陽電池または光起電デバイスの光入射側に直接に適用することを含む、光起電デバイスまたは太陽電池の性能を改善するための方法である。
本開示のさらに別の態様が、波長変換発光媒体をその製造時に光起電デバイスまたは太陽電池の中に直接に封入し、その結果、発光媒体が、光起電デバイスまたは太陽電池と、光入射側におけるカバー基板との間に封入されるようにすることを含む、光起電デバイスまたは太陽電池の性能を改善するための方法である。
いくつかの実施形態において、発光フィルム100が、図1に示されるように、太陽電池103の光入射表面102に直接に取り付けられる。図1は、薄膜の波長変換発光媒体100がデバイスの光入射表面102に直接に取り付けられる光起電デバイスまたは太陽電池を例示する。屈折率整合液体または光学的接着剤101が、より良好な光アウトカップリング効率を保証するために、発光フィルムと、太陽電池103の光入射表面との間に適用される。
いくつかの実施形態において、屈折率整合液体または光学的接着剤101が、より良好な光アウトカップリング効率を保証するために、発光フィルムと、太陽電池の前方基板との間に適用される。
いくつかの実施形態において、発光フィルム100が、図2に示されるように、太陽電池製造時に封入層として直接に適用される。発光フィルム100が、太陽電池モジュール103と、その前方カバー基板102との間に封入される。図2は、薄膜の波長変換発光媒体100が、モジュール102の光学的透明な光入射表面と、光起電デバイスまたは太陽電池103との間における封入層としてモジュール内に直接に製造される光起電デバイスまたは太陽電池を例示する。
いくつかの実施形態において、太陽電池はCdS/CdTe太陽電池である。別の実施形態において、太陽電池はCIGS太陽電池である。1つの実施形態において、太陽電池は、非晶質シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池または結晶シリコン太陽電池からなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、太陽電池効率が、Newport太陽シミュレーターシステムを使用することによって1sunの照射(AM1.5G)のもと、薄膜有機ダウンシフティング発光媒体の存在下および非存在下で測定される。発光媒体を伴う太陽電池の効率増強が下記の式によって求められる:
効率増強=(η電池+発光フィルム−η電池)/η電池*100%
いくつかの実施形態において、結晶シリコン太陽電池が、本明細書中に開示される方法に従って波長変換発光媒体により改変され、効率増強が0.2%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が0.4%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が0.5%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が0.8%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が1.0%超であると求められる。
いくつかの実施形態において、11.3%の効率η電池(これは、ほとんどの市販されているCdS/CdTe電池において達成される効率レベルに類似する)を有するCdS/CdTe太陽電池が、本明細書中に開示される方法に従って波長変換発光媒体により改変され、効率増強が約2%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約6%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約10%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約12%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約14%超であると求められる。
いくつかの実施形態において、14.0%の効率η電池(これは、ほとんどの市販されているCIGS電池において達成される効率レベルよりもわずかに大きい)を有するCIGS太陽電池が、本明細書中に開示される方法に従って波長変換発光媒体により改変され、効率増強が約6%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約7%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約10%超であると求められる。1つの実施形態において、効率増強が約11%超であると求められる。
いくつかの実施形態において、光起電デバイスまたは太陽電池は、硫化カドミウム/テルル化カドミウム太陽電池、銅インジウムガリウム二セレン化物太陽電池、非晶質シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池または結晶シリコン太陽電池からなる群から選択される少なくとも1つのデバイスを含む。
本発明の態様、および、関連技術を上回って達成される利点をまとめるという目的のために、本発明の特定の目的および利点が本開示において記載される。当然のことながら、必ずしもすべてのそのような目的または利点が、本発明のどのような具体的実施形態に従って達成されないかもしれないことを理解しなければならない。したがって、例えば、当業者は、本発明が、本明細書中に教示されるような1つの利点または一群の利点を、本明細書中に教示または示唆され得るような他の目的または利点を必ずしも達成することなく達成または最適化する様式で具体化または実施され得ることを認識するであろう。
本発明のさらなる態様、特徴および利点が下記の実施例から明らかになるであろう。
下記の実施形態は、本発明を限定することが意図されない好ましい実施形態に関して説明されるであろう。本開示において、列挙された置換基は、別途指定されない限り、さらに置換された基および非置換の基の両方を包含する。さらに、条件および/または構造が指定されない本開示において、当業者は、そのような条件および/または構造を、本開示によって導かれる日常的実験の問題として、本開示を考慮して容易に提供することができる。
それぞれの実施例化合物について、最大吸収波長および最大蛍光放射波長が溶液および/またはポリビニルブチラール(PVB)フィルムにおいて測定された。例えば、得られた発色団実施例1(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)のジクロロメタン溶液では、470nmの光照射を行ったとき、この発色団の最大吸収が451nmであり、最大蛍光吸収が593nmであった。例えば、発色団実施例48を含むジクロロメタン(DCM)溶液では、470nmの光照射を行ったとき、この発色団の最大吸収が448nmであり、最大蛍光放射が618nmであった。発色団実施例48を含むPVBフィルム(0.3wt%の発色団を有する)では、470nmの光照射を行ったとき、この発色団の最大吸収が456nmであり、最大蛍光放射が562nmであった。最大吸収と、最大蛍光との波長の違いは、新しい光学的集光システムおよび蛍光型ソーラーコレクターのために有用である改善された性質である。
加えて、実施例1〜実施例32の化合物は式(I−a)および式(I−b)の構造に基づく。実施例33〜実施例41の化合物は式(II−a)および式(II−b)の構造に基づく。実施例42〜実施例47の化合物は式(III−a)および式(III−b)の構造に基づく。実施例48〜実施例59は式(IV−a)の構造に基づく。
実施例の合成およびスペクトルデータ
中間体A
共通の中間体Aを、2工程手順を使用して合成する。
Figure 0005468119
工程1:2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
4−クロロピリジニウム塩酸塩(25.0g、166mmol)、ベンゾトリアゾール(29.6g、249mmol)、炭酸カリウム(69.1g、500mmol)およびジメチルホルムアミド(500mL)の混合物を、アルゴン下、130℃で3日間撹拌し、加熱した。冷却後、固体をろ別し、溶媒を減圧下でエバポレーションした。残渣をジクロロメタン(200mL)で処理し、ろ過し、シリカゲル(500mL)を満たしたカラムと、溶出液としてのヘキサン/酢酸エチル(1:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。所望の生成物を含有する画分を一緒にし、溶媒を留去した。残渣をエタノールとともに粉砕し、固体をろ別し、真空オーブンで乾燥して、2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(6.45(20%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H,ピリジン),8.26(m,2H,ピリジン),7.93(m,2H,ベンゾトリアゾール),7.46(m,2H,ベンゾトリアゾール).
工程2:中間体A(4,7−ジブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(6.42g、32.7mmol)、臭素(5.20mL、100mmol)および48%HBr(50mL)の混合物を120℃で40時間加熱した。反応混合物を氷/水(500mL)に注ぎ、5N NaOHで処理してpH8にし、過剰な臭素を1Mチオ硫酸ナトリウムの添加によって除いた(KI/デンプン紙による試験)。30分間撹拌した後、固体をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)および酢酸エチル(50mL)による洗浄によって精製して、4,7−ジブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体A)を得た(5.00g(43%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.85(m,2H,ピリジン),8.33(m,2H,ピリジン),7.53(s,2H,ベンゾトリアゾール).
中間体B
Figure 0005468119
中間体Aの手順と同様な2工程手順を適用して、2−(ピラジン−2−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(23%の収率)を第1の工程で得て、4,7−ジブロモ−2−(ピラジン−2−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体B、26%)を第2の工程で得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ9.75(d,J=1.5Hz,1H,ピラジン),8.81(d,J=2.2Hz,1H,ピラジン),8.71(dd,J=2.5および1.5Hz,1H,ピラジン),7.56(s,2H,ベンゾトリアゾール).
中間体C
Figure 0005468119
中間体Aの手順と同様な2工程手順を適用して、2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(16%の収率)を第1の工程で得て、4,7−ジブロモ−2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体C、75%)を第2の工程で得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.65(m,2H,4−ニトロフェニル),8.44(m,2H,4−ニトロフェニル),7.54(s,2H,ベンゾトリアゾール).
中間体D
共通の中間体Dを2工程手順で合成する。
Figure 0005468119
工程1:4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
ベンゾトリアゾール(5.96g、50mmol)、臭素(7.7mL、150mmol)および48%HBr(30mL)の混合物を120℃で24時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、5N NaOHで中和し、過剰な臭素を1Mチオ硫酸ナトリウムの添加によって除いた(KI/デンプン紙による試験)。30分間撹拌した後、固体をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 75:25)および酢酸エチル(50mL)による洗浄によって精製して、4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(2.65g(19%))。
工程2:中間体D(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(1.37g、5.5mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(5.30g、50mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.15g、1.0mmol)、n−ブタノール(80mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で4日間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、15分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(300mLで2回)。溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 95:5)に供して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体D)を得た(1.85g(56%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.58(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.16−7.23(m,16H,p−フェニレンおよびPh),7.07(t,J=7.3,4H,Ph),7.02(bs,1H,N−H).
中間体Eおよび中間体F
Figure 0005468119
中間体A(90%、13.77g、35mmol)、9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジボロン酸(5.06g、12mmol)、水(25mL)における炭酸ナトリウム(4.24g、40mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.00g、1.72mmol)、n−ブタノール(60mL)およびトルエン(80mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、5N NaOH(30mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(400mLで4回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 9:1)。第1の画分により、回収された出発物質の中間体Aを得た(5.00g、36%)。
第2の画分からの物質をアセトン(20mL)により洗浄し、真空オーブンで乾燥して、2,7−ビス(7−ブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(中間体E)を得た(黄色結晶、4.52g(純度:90%、収率:39%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.84(m,4H,ピリジン),8.36(m,4H,ピリジン),8.10(s,2H,フルオレン),8.06(d,2H,ベンゾトリアゾール),7.93(d,J=8.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.77(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),7.59(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),2.15(m,4H,ヘキシル),1.13−1.15(m,12H,ヘキシル),0.89(m,4H,ヘキシル),0.72(t,J=6.6Hz,6H,ヘキシル).
第3の画分により、中間体Fを得た(黄色結晶、1.65g(純度:80%、収率:39%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.84(m,4H,ピリジン),8.36(m,4H,ピリジン),8.10(s,2H,フルオレン),8.06(d,2H,ベンゾトリアゾール),7.93(d,J=8.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.77(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),7.59(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),2.15(m,4H,ヘキシル),1.13−1.15(m,12H,ヘキシル),0.89(m,4H,ヘキシル),0.72(t,J=6.6Hz,6H,ヘキシル).
中間体G
Figure 0005468119
中間体A(90%、2.40g、6.14mmol)、1,4−ベンゼンジボロン酸(248mg、1.5mmol)、水(4mL)における炭酸ナトリウム(530g、5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(500mg、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で68時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、5N NaOH(50mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで3回、ジクロロメタンにおける低い溶解性)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、クロロホルム/テトラヒドロフラン 9:1)。得られた生成物を酢酸エチル(30mL)とともに粉砕し、ろ別し、真空オーブンで乾燥して、1,4−ビス(7−ブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)ベンゼン(中間体G)を得た(黄色結晶、610mg(純度:80%、収率:65%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.86(m,4H,ピリジン),8.39(m,4H,ピリジン),8.26(s,4H,ベンゾトリアゾール),7.79(d,J=7.7Hz,2H,ベンゼン),7.62(d,J=7.7Hz,2H,ベンゼン).
実施例1
Figure 0005468119
中間体A(純度:90%、1.95g、5mmol)、炭酸ナトリウム(2.69g、25mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.58g、0.5mmol)、水(20mL)、ジオキサン(80mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、2N NaOH(50mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離した。水相をジクロロメタン(200mL)により洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィーおよび酢酸エチル/エタノール(1:1)からの再結晶によって精製して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例1)を得た(橙色結晶、1.71g(50%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H,ピリジン),8.34(m,2H,ピリジン),8.06(d,J=8.7Hz,4H,p−フェニレン),7.67(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.31(m,8H,Ph),7.21(m,12H,p−フェニレンおよびPh),7.08(tt,J=7.3および2.2Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=451nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=593nm.
実施例2
Figure 0005468119
中間体A(704mg、2mmol)、4−フェノキシフェニルボロン酸(2.14g、10mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、水(8mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)、n−ブタノール(20mL)、トルエン(20mL)およびアセトン(5mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で16時間加熱する。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離する。水相をジクロロメタン(100mL)により洗浄する。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除く。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)および酢酸エチルからの再結晶によって精製して、4,7−ビス(4−フェノキシフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例2)を得る(黄緑色結晶、865mg(81%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,2H,ピリジン),8.35(m,2H,ピリジン),8.12(d,J=8.7Hz,4H,p−フェニレン),7.69(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.40(m,4H,Ph),7.18(d,J=8.7Hz,4H,p−フェニレン),7.17(m,2H,Ph),7.13(m,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=386nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=499nm.
実施例3
Figure 0005468119
中間体A(1.41g、4mmol)、ベンゾフラン−2−イルボロン酸(1.60g、9.8mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)、n−ブタノール(25mL)およびトルエン(25mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で3日間加熱する。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌する。固体をろ別し、水(50mL)により洗浄し、その後、ジクロロメタン(20mL)により洗浄し、乾燥して、4,7−ジ(ベンゾフラン−2−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例3)を得る(黄色結晶、745mg(43%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.92(m,2H,ピリジン),8.47(m,2H,ピリジン),8.16(s,2H,ベンゾトリアゾール),8.01(s,2H,ベンゾフラン),7.74(d,J=7.4Hz,2H,ベンゾフラン),7.59(d,J=7.4Hz,2H,ベンゾフラン),7.37(td,J=7.7および1.1Hz,2H,ベンゾフラン),7.30(td,J=7.5および1.1Hz,2H,ベンゾフラン).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=436nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=481nm.
実施例4、実施例5および実施例6
Figure 0005468119
中間体A(1.41g、4mmol)、ピレン−1−ボロン酸(1.23g、5.0mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸(0.76g、5.0mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(30mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で4日間加熱した。反応混合物の薄層クロマトグラフィー(TLC)は、出発物質が全く残っていないことを示した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで3回)。抽出液を無水炭酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除いた。残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 95:5)。第1の画分により、4,7−ジ(ピレン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例4)(610mg、25%)を橙色結晶として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.60(m,2H,ピリジン),8.38(m,4H,ピレン),8.22−8.29(m,6H,ピレン),8.20(m,4H,ピレン),8.05−8.10(m,6H,ピレンおよびピリジン),7.90(s,2H,ベンゾトリアゾール).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=381nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=524nm.
第2の画分により、4−(4−メトキシフェニル)−7−(ピレン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例5)(980mg、49%)を橙黄色結晶として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.70(m,2H,ピリジン),8.32(d,J=7.7Hz,1H,ピレン),8.12−8.27(m,10H,ピレン,4−メトキシフェニル,およびピリジン),8.02(m,2H,ピレン),7.79(d,J=7.3Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.73(d,J=7.4Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.15(d,J=8.8Hz,2H,4−メトキシフェニル),3.95(s,3H,メトキシ).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=386nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=527nm.
第3の画分により、4,7−ビス(4−メトキシフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例6)(160mg、10%)を黄色結晶として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.81(m,2H,ピリジン),8.35(m,2H,ピリジン),8.08(d,J=9.0Hz,2H,4−メトキシフェニル),7.64(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.09(d,J=9.0Hz,2H,4−メトキシフェニル),3.91(s,3H,メトキシ).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=394nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=512nm.
実施例7
Figure 0005468119
中間体A(1.60g、4mmol)、2−チエニルボロン酸(2.56g、20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.84g、0.73mmol)、水(20mL)における炭酸ナトリウム(5.30g、50mmol)、および、ジメトキシエタン(80mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で3日間加熱した。反応混合物を水(150mL)に注ぎ、2N NaOHで処理してpH13にし、30分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで3回)。抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 95:5)に供して、2−(ピリジン−4−イル)−4,7−ジ(チオフェン−2−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例7)を黄色結晶として得た(360mg(22%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.85(m,2H,ピリジン),8.39(m,2H,ピリジン),8.17(d,J=3.7Hz,2H,チオフェン),7.70(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.43(dd,J=5.1および1.1Hz,2H,チオフェン),7.22(dd,J=5.1および3.6Hz,2H,チオフェン).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=420nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=522nm.
実施例8
実施例8を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:トリブチル(5−フェニルチオフェン−2−イル)スタンナンの合成
ヘキサンにおける2.5M n−BuLi(16mL、40mmol)を、アルゴン下で撹拌され、かつ、ドライアイス/アセトン浴で冷却される2−フェニルチオフェン(5.00g、31mmol)およびテトラメチルエチレンジアミン(6.0mL、40mmol)のテトラヒドロフラン(50mL)における溶液に少量ずつ加えた。反応混合物を30℃に加熱し、この温度で1時間撹拌し、ドライアイス/アセトン浴でまた冷却した。その後、トリブチルスタンニルクロリド(9.49mL、35mmol)を加え、混合物を加温し、室温で20時間放置した。揮発物を減圧下で除いた。残渣をヘキサン(100mL)により希釈し、ろ過し、シリカゲル(500mL)を満たしたカラムを使用してクロマトグラフィー処理し、2%トリエチルアミン/ヘキサン(500mL)により洗浄して、純度80%のトリブチル(5−フェニルチオフェン−2−イル)スタンナート(10.26g)を得た(収率:59%)。
工程2:実施例8(4,7−ビス(5−フェニルチオフェン−2−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
中間体A(1.41g、4.0mmol)、80%のトリブチル(5−フェニルチオフェン−2−イル)スタンナート(6.74g、12mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(0.55g、0.78mmol)および無水ジメチルホルムアミド(20mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、75℃で20時間加熱した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、5N NaOHで処理してpH14にし、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(400mLで2回、低い溶解性)。揮発物を減圧下で除き、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)および酢酸エチル(150mL)による洗浄によって精製して、4,7−ビス(5−フェニルチオフェン−2−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例8)を赤色結晶として得た(1.78g(87%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.87(m,2H,ピリジン),8.39(m,2H,ピリジン),8.14(d,J=4.0Hz,2H,チオフェン),7.70(d,J=7.3Hz,4H,Ph),7.67(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.41−7.45(m,6H,Phおよびチオフェン),7.33(t,J=7.3Hz,2H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=468nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=564nm.
実施例9
実施例9を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:[2,2’−ビチオフェン]−5−イルトリブチルスタンナンの合成
2,2’−ビチオフェンから出発し、発色団実施例8のための手順(工程1)と類似する手順を適用することにより、純度50%の[2,2’−ビチオフェン]−5−イルトリブチルスタンナンを得た。これを、さらなる精製を行うことなく、次の工程で使用した。
工程2:実施例9(4,7−ジ([2,2’−ビチオフェン]−5−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
中間体A(704mg、2.0mmol)、50%の[2,2’−ビチオフェン]−5−イルトリブチルスタンナン(2.50g、5.5mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(200mg、0.28mmol)および無水ジメチルホルムアミド(20mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、90℃で1時間加熱した。TLCは、出発物質が全く残っていないことを示した。90℃での加熱をさらに2時間続けた。揮発物を減圧下で除き、粗生成物を、シリカゲルと、溶出液としてのジクロロメタン/酢酸エチル(9:1)とを使用するカラムクロマトグラフィーによって精製した。得られた生成物を酢酸エチル(50mL)により洗浄し、真空オーブンで乾燥して、4,7−ジ([2,2’−ビチオフェン]−5−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例9)を赤色結晶として得た(150mg(14%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.88(m,2H,ピリジン),8.40(m,2H,ピリジン),8.09(d,J=4.0Hz,2H,チオフェン),7.65(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.31(dd,J=3.7および1.1Hz,2H,チオフェン),7.29(m,2H,チオフェン),7.27(m,2H,チオフェン),7.08(dd,J=5.2および3.7Hz,2H,チオフェン).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=478nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=584nm.
実施例10
実施例10を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:トリブチル(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)スタンナンの合成
ヘキサンにおける1.5M n−BuLi(53mL、80mmol)を、アルゴン下で撹拌され、かつ、ドライアイス/アセトン浴で冷却される2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン(10.00g、80mmol)およびテトラメチルエチレンジアミン(12.0mL、80mmol)のテトラヒドロフラン(100mL)における溶液に少量ずつ加えた。反応混合物を35℃に加熱し、この温度で1時間撹拌し、その後、ドライアイス/アセトン浴で冷却した。その後、トリブチルスタンニルクロリド(20.3mL、75mmol)を加え、混合物を加温し、室温で16時間放置した。揮発物を減圧下で除いた。残渣をトルエン(100mL)により希釈し、シリカゲル(500mL)を満たしたカラムを使用してクロマトグラフィー処理し、2%トリエチルアミン/ヘキサン(500mL)により洗浄して、高純度のトリブチル(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)スタンナン(12.17g、40%)を得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ6.57(s,1H,チオフェン),4.15(m,4H,OCHCHO),1.53(m,6H,Bu),1.32(五重線,J=7.3Hz,6H,Bu),1.09(m,6H,Bu),0.88(t,J=7.3Hz,9H,Bu).
工程2:実施例10(4,7−ビス(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
中間体A(0.71g、2.0mmol)、トリブチル(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)スタンナン(2.27g、5.0mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(0.20g、0.28mmol)および無水ジメチルホルムアミド(20mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、100℃で4時間加熱した。揮発物を減圧下で除き、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 75:25)およびエタノール(20mL)による洗浄によって精製して、4,7−ビス(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−5−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例10)を橙色結晶として得た(0.47g(49%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,2H,ピリジン),8.37(m,2H,ピリジン),8.20(s,2H,ベンゾトリアゾール),6.53(s,2H,チオフェン),4.39(s,4H,OCHCHO),4.30(s,4H,OCHCHO).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=448nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=559nm.
実施例11
実施例11を、2つの異なる方法を使用して合成した。
Figure 0005468119
方法1:中間体B(純度:80%、1.00g、2.26mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(1.72g、6mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.69g、25mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.58g、0.5mmol)、n−ブタノール(40mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で48時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、2時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出する(100mLで2回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、トルエン)。分離された生成物をエタノールから再結晶して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピラジン−2−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例11)を赤色結晶として得た(0.35g(23%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ9.73(s,1H,ピラジン),8.72(d,J=2.5Hz,1H,ピラジン),8.65(d,J=2.5Hz,1H,ピラジン),8.03(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.68(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.31(m,8H,Ph),7.18−7.31(m,20H,p−フェニレンおよびPh),7.06(m,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=455nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=610nm.
方法2:中間体D(724mg、1.2mmol)、2−クロロピラジン(0.27mL、3.0mmol)、炭酸カリウム(1.33g、10mmol)およびジメチルホルムアミド(12mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、120℃で20時間加熱した。揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル(50:48:2)とを使用してクロマトグラフィー処理して、実施例11を得た(580mg、70%)。
実施例12
Figure 0005468119
中間体D(500mg、0.82mmol)、2−クロロピリミジン(343mg、3.0mmol)、60%NaH(60mg、1.5mmol)およびジメチルホルムアミド(10mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、120℃で20時間加熱した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで4回)。抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのジクロロメタン/酢酸エチル(95:5)とを使用してクロマトグラフィー処理した。得られた生成物をエタノールから再結晶して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリミジン−2−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例12)を得た(橙色結晶、340mg(61%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.99(d,J=5.1Hz,2H,ピリミジン),8.02(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.66(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.47(t,J=4.8Hz,1H,ピリミジン),7.28(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.18(m,8H,Ph),7.05(tt,J=7,3および1.1Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=451nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=600nm.
実施例13および実施例14
Figure 0005468119
中間体D(0.90g、1.49mmol)、3,6−ジクロロピリダジン(1.49g、3.0mmol)、炭酸カリウム(0.69g、5mmol)およびジメチルホルムアミド(12mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、60℃で16時間加熱した。TLCによれば、少量の出発物質が残存していた。反応混合物を砕氷(100g)に注ぎ、酢酸により酸性化してpH5にし、1時間撹拌した。沈殿物をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物を、シリカゲルと、溶出液としてのジクロロメタン/酢酸エチル(95:5)とを使用してクロマトグラフィー処理した。第1の画分により、実施例14を得た(深赤色結晶、330mg(17%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(d,s,2H,ピラジン),8.08(d,J=8.8Hz,8H,p−フェニレン),7.71(s,4H,ベンゾトリアゾール),7.31(m,16H,Ph),7.21(m,24H,Phおよびp−フェニレン),7.08(t,J=7.3Hz,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=475nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=641nm.
第2の画分により、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(6−クロロピリダジン−3−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例13)を得た(明赤色結晶、490mg(46%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.57(d,J=9.1Hz,1H,ピラジン),8.02(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.75(d,J=9.1Hz,1H,ピラジン),7.69(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.30(m,8H,Ph),7.20(m,12H,Phおよびp−フェニレン),7.18(m,8H,Ph),7.07(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=469nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=618nm.
実施例15
Figure 0005468119
中間体D(605mg、1.0mmol)、4−クロロキナルジン(266mg、1.5mmol)、60%NaH(60mg、1.5mmol)およびジメチルホルムアミド(15mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、160℃で4日間加熱した。揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのヘキサン/酢酸エチル(2:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。得られた生成物をエタノールから再結晶して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(2−メチルキノリン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例15)を橙色結晶として得た(520mg(70%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.73(d,J=8.4Hz,1H,キナルジン),8.13(d,J=8.4Hz,1H,キナルジン),8.07(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7,98(s,1H,キナルジン),7.77(ddd,J=8.4,7.0および1.1Hz,1H,キナルジン),7.73(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.60(ddd,J=8.4,7.3および1,1Hz,1H,キナルジン),7.25−7.30(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.16−7.19(m,8H,Ph),7.05(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph),2.86(s,3H,キナルジン).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=438nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=:617nm.
実施例16
Figure 0005468119
中間体D(605mg、1.0mmol)、4,7−ジクロロキノリン(297mg、1.5mmol)、60%NaH(60mg、1.5mmol)から出発し、発色団実施例15のための手順と類似する手順を適用することにより、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(7−クロロキノリン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例16)(180mg(23%))を橙色結晶として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ9.09(d,J=4.7Hz,1H,キノリン),8.93(d,J=9.2Hz,1H,キノリン),8.23(d,J=2.2Hz,1H,キノリン),8.16(d,J=4.7Hz,1H,キノリン)8.06(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.73(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.63(dd,J=9.1および2.2Hz,1H,キノリン),7.25−7.30(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.16−7.19(m,8H,Ph),7.06(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=448nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=631nm.
実施例17
Figure 0005468119
中間体D(605mg、1.0mmol)、4−クロロ−2−フェニルキノリン(481mg、2.0mmol)、60%NaH(80mg、2.0mmol)およびジメチルホルムアミド(15mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、50℃で3時間加熱した。冷却後、混合物をクロロベンゼン(50mL)により希釈し、ドライアイス片で処理してpHを下げた。揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのヘキサン/ジクロロメタン(2:1)とを使用してクロマトグラフィー処理して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(2−フェニルキノリン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例17)を橙−桃色結晶として得た(640mg(79%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.70(m,3H,2−フェニルキナゾリン−4−イル),8.22(d,J=8.4Hz,1H,2−フェニルキナゾリン−4−イル),8.12(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.97(ddd,J=8.4,6.9および1.4Hz,1H,2−フェニルキナゾリン−4−イル),7.76(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.68(ddd,J=8.5,7.0および1.1Hz,1H,2−フェニルキナゾリン−4−イル),7.53(m,3H,2−フェニルキナゾリン−4−イル),7.25−7.30(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.16−7.19(m,8H,Ph),7.05(tt,J=7,3および1.1Hz,4H,Ph),2.86(s,3H,キナルジン).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=452nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=654nm.
実施例18
実施例18を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:6−ブロモ−2−ヘキシル−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオンの合成
4−ブロモ−1,8−ナフタル酸無水物(21.40g、77.2mmol)、n−ヘキシルアミン(13.1mL、100mmol)、トルエン(200mL)およびクロロホルム(200mL)の混合物を加熱して、1時間沸騰させた。形成された沈殿物は撹拌を困難にした。混合物を酢酸により酸性化し、加熱を、クロロホルムの蒸留を行いながら90℃で続けた。すべての沈殿物が溶解した後、反応混合物を砕氷(300g)に注ぎ、濃HClにより酸性化してpH1にした。氷が溶けた後、固体をろ別し、乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/酢酸エチル 2:1)によって精製して、6−ブロモ−2−ヘキシル−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオンを得た(20.66g、74%)。
工程2:実施例18(6−(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)−2−ヘキシル−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン)の合成
中間体D(1.00g、1.65mmol)、6−ブロモ−2−ヘキシル−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(720mg、2.0mmol)、炭酸カリウム(276mg、2.0mmol)、CuI(382mg、2.0mmol)およびジメチルホルムアミド(12mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、160℃で3日間加熱した。冷却後、反応混合物を酢酸エチル(100mL)により希釈し、水により洗浄し(50mLで3回)、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:1)およびエタノールによる洗浄によって精製して、6−(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)−2−ヘキシル−1H−ベンゾ[de]イソキノリン−1,3(2H)−ジオン(実施例18)を得た(茶紫色結晶、445mg(30%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ9.08(dd,J=8.4および1.1Hz,1H,ナフタレン),8.74(d,J=7.6Hz,1H,ナフタレン),7.69(dd,J=7.3および1.1Hz,1H,ナフタレン),8.43(d,J=8.1Hz,1H,ナフタレン),8.07(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.85(dd,J=8.4および7.3Hz,1H,ナフタレン),7.74(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.18(m,8H,Ph),7.05(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=381nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=481nm.
実施例19
Figure 0005468119
中間体A(1.05g、3.0mmol)、ジフェニルアミン(2.03g、12.0mmol)、炭酸カリウム(1.66g、12.0mmol)、CuI(1.14g、6.0mmol)およびジメチルホルムアミド(20mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、160℃で3日間加熱した。冷却後、反応混合物を水(100mL)に注ぎ、15分間撹拌した。沈殿物をろ別し、水(50mL)により洗浄した。この固体のジクロロメタン(100mL)における懸濁物を濃水酸化アンモニウム(20mL)で処理し、1時間撹拌した。ジクロロメタン層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、クロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)。得られた生成物をエタノールから再結晶して、4,7−ビス(N,N−ジフェニルアミノ)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(実施例19)を得た(橙色結晶、55mg(3%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.57(m,2H,ピリジン),7.64(m,2H,ピリジン),7.28(m,8H,Ph),7.15(m,8H,Ph),7.06(t,J=7.3Hz,4H,Ph),6.96(s,2H,ベンゾトリアゾール,UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=471nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=640nm.
実施例20
実施例20を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:4−ブロモ−7−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
中間体A(純度:80%、1.38g、3.1mmol)、水(4mL)における炭酸ナトリウム(0.80g、7.5mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(0.58g、2.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.58g、0.5mmol)、n−ブタノール(30mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で3時間加熱した。冷却後、反応混合物を水(200mL)に注ぎ、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を減圧下で濃縮し、シリカゲルを満たしたカラムと、溶出液としてのジクロロメタン/酢酸エチル(9:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。第1の画分により、色素実施例1を得た(0.12g、11%)。第2の画分により、4−ブロモ−7−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(0.79g、76%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,2H,ピリジン),8.33(m,2H,ピリジン),7.96(d,J=8.4Hz,2H,p−フェニレン),7.69(d,J=7.7Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.46(d,J=7.7Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.30(m,4H,Ph),7.19(m,6H,p−フェニレンおよびPh),7.08(t,J=7.3Hz,2H,Ph).
工程2:実施例20(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
ホウ水素化ナトリウム(256mg、8.0mmol)を2時間以内に少量ずつ、4−ブロモ−7−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(200mg、0.38mmol)および塩化第一銅(99mg、1.0mmol)のジクロロメタン/メタノール(1:1、20mL)における撹拌溶液に加えた。さらに2時間撹拌した後、混合物を5N HClにより酸性化し、30分間撹拌した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、5N NaOHで中和し、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで2回)。抽出液を無水炭酸ナトリウムで乾燥し、溶媒をエバポレーションし、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)に供して、4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの黄色結晶を得た(実施例20、100mg、60%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H,ピリジン),8.30(m,2H,ピリジン),8.05(d,J=8.4Hz,2H,p−フェニレン),7.83(dd,J=8.4および1.1Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.59(dd,J=7.3および1.1Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.51(dd,J=8.4および7.0Hz,lH,ベンゾトリアゾール),7.30(m,4H,Ph),7.20(m,6H,p−フェニレンおよびPh),7.08(t,J=7.3Hz,2H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=400nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=577nm.
実施例21
Figure 0005468119
中間体E(90%、400mg、0.41mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(1.00g、2.26mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で4時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離した。水相をジクロロメタン(100mL)により洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 1:1)およびエタノールからの再結晶によって精製して、2,7−ビス(7−(4−(ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(実施例21)を得た(橙色結晶、350mg(71%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,4H,ピリジン),8.37(m,4H,ピリジン),8.21(d,J=1.1Hz,2H,フルオレン),8.14(dd,J=8.1および1.5Hz,2H,フルオレン),8.09(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.94(d,J=8.0Hz,2H,フルオレン),7.81(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.74(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.30−7.34(m,8H,Ph),7.25(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.21(m,8H,Ph),7.09(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph),2.19(m,4H,ヘキシル),1.12(m,12H,ヘキシル),0.95(m,4H,ヘキシル),0.73(t,J=6.6Hz,6H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=449nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=585nm.
実施例22
実施例22を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:4−ブロモ−7−(4−(ピレン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
中間体A(1.41g、4mmol)、ピレン−1−ボロン酸(0.49g、2.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)、n−ブタノール(30mL)およびトルエン(30mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で5時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(20mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を無水炭酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除いた。残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 9:10)に供して、4−ブロモ−7−(4−(ピレン−1−イル)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(純度:90%、650mg、53%の収率)を黄色結晶として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.72(m,2H,ピリジン),8.31(d,J=7.7Hz,1H,ピレン),8.24(dd,J=7.7および1.1Hz,1H,ピレン),8.16−8.20(m,6H,ピレンおよびピリジン),8.04(t,J=7.7Hz,1H,ピレン),8.00(m,2H,ピレン),7.86(d,J=7.7Hz,1H,ベンゾトリアゾール),7.86(d,J=7.3Hz,1H,ベンゾトリアゾール).
工程2:実施例22(2,7−ビス(7−(ピレン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン)の合成
4−ブロモ−7−(4−(ピレン−1−イル)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(90%、460mg、0.87mmol)、9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジボロン酸(169mg、0.40mmol)、水(3mL)における炭酸ナトリウム(530mg、5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(250mg、0.21mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で20時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離した。水相をジクロロメタン(100mL)により洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 75:25)およびトルエンからの再結晶によって精製して、2,7−ビス(7−(ピレン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(実施例22)を得た(黄色結晶、232mg(52%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.73(m,4H,ピリジン),8.36(d,J=7.7Hz,2H),8.33(d,J=1.1Hz,2H),8.30(d,J=7.7Hz,2H),8.23−8.28(m,8H),8.16−8.22(m,8H),8.02−8.07(m,6H),7.98(d,J=6.9Hz,2H),7.82(d,J=7.3Hz,2H),2.26(m,4H),1.25(m,4H),1.18(m,8H),1.02(m,4H),0.77(t,J=6.7Hz,6H).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=419nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=525nm.
実施例23
Figure 0005468119
中間体E(70%、370mg、0.29mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)、4−フェノキシフェニルボロン酸(428mg、2.00mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で16時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、1時間撹拌し、(100mL)により抽出した。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 75:25)。得られた生成物をジクロロメタン/エタノールから再結晶して、2,7−ビス(7−(4−フェノキシフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(実施例23)を得た(黄色結晶、182mg(59%))。H NMR(400MHz、CDC1):δ8.83(m、4H、ピリジン)、8.37(m、4H、ピリジン)、8.21(s、2H、フルオレン)、8.14(m、6H、フルオレンおよびp−フェニレン)、7.95(d、J=8.0Hz、2H、フルオレン)、7.82(d、J=7.3Hz、2H、ベンゾトリアゾール)、7.74(d、J=7.3Hz、2H、ベンゾトリアゾール)、7.41(m、4H、Ph)、7.12−7.23(m、10H,Phおよびp−フェニレン),2.20(m,4H,ヘキシル),1.18(m,4H,ヘキシル),1.13(m,8H,ヘキシル),0.95(m,4H,ヘキシル),0.73(t,J=6.8Hz,6H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=417nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=508nm.
実施例24
Figure 0005468119
中間体E(90%、488mg、0.50mmol)、)、ベンゾ[b]チオフェン−2−イルボロン酸(356mg、2.00mmol)、水(4mL)における炭酸ナトリウム(530mg、5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(240mg、0.20mmol)、n−ブタノール(15mL)およびトルエン(15mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で24時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(25mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで3回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 9:1)。得られた生成物を酢酸エチルにより洗浄し、真空オーブンで乾燥して、2,7−ビス(7−(ベンゾ[b]チオフェン−2−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(実施例24)を得た(橙色結晶、430mg(87%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.89(m,4H,ピリジン),8.56(s,2H,ベンゾチオフェン),8.44(m,4H,ピリジン),8.21(s,2H,フルオレン),8.14(d,2H,J=8.8Hz,フルオレン),7.88−7.98(m,8H,ベンゾチオフェン,フルオレンおよびベンゾトリアゾール),7.79(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.41(m,4H,ベンゾチオフェン),2.20(m,4H,ヘキシル),1.20(m,4H,ヘキシル),1.14(m,8H,ヘキシル),0.95(m,4H,ヘキシル),0.74(t,J=6.5Hz,6H,ヘキシル),UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=440nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=515nm.
実施例25
Figure 0005468119
中間体E(90%、488mg、0.50mmol)、ジベンゾ[b,d]チオフェン−4−イルボロン酸(456mg、2.00mmol)、水(4mL)における炭酸ナトリウム(530mg、5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(240mg、0.20mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(25mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで3回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 9:1)。得られた生成物をアセトンから再結晶して、2,7−ビス(7−(ジベンゾ[b,d]チオフェン−1−イル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(実施例25)を得た(黄緑色結晶、465mg(85%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,4H,ピリジン),8.33(m,4H,ピリジン),8.30(dd,J=7.7Hz,2H,ジベンゾチオフェン),8.27(s,2H,フルオレン),8.25(m,2H,ジベンゾチオフェン),8.22(dd,J=8.1および2.4Hz,2H,フルオレン),8.10(d,J=7.7Hz,2H,ベンゾトリアゾール),8.04(dd,J=7.3および0.7Hz,2H,ジベンゾチオフェン),8.01(d,J=8.1Hz,2H,フルオレン)7.92(d,J=7.4Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.86(m,2H,ジベンゾチオフェン),7.51(m,4H,ジベンゾチオフェン),2.23(m,4H,ヘキシル),1.21(m,4H,ヘキシル),1.15(m,8H,ヘキシル),0.97(m,4H,ヘキシル),0.75(t,J=7.0Hz,6H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=411nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=496nm.
実施例26、実施例27および実施例28
Figure 0005468119
中間体A(3.52g、10mmol)、9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジボロン酸(1.90g、4.5mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.00g、0.86mmol)、n−ブタノール(80mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で撹拌し、加熱した。48時間後、1−ブロモ−4−ブチルベンゼン(3.0mL、17mmol)を加え、続いて、水(10mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)と、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.00g、0.86mmol)とを加え、加熱をさらに20時間続けた。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、酢酸エチルにより抽出した。抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 3:1)。第1の画分により、中間体Eを得た(414mg、10%)。
第2の画分からの物質をエタノールから再結晶して、2,7−ビス(2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(実施例26)を黄緑色結晶として得た(335mg、10%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,4H,ピリジン),8.33(m,4H,ピリジン),8.16(d,J=1.1Hz,2H,フルオレン),8.09(dd,J=8.0および1.4Hz,2H,フルオレン),7.93(m,4H,ベンゾトリアゾールおよびフルオレン),7.73(dd,J=8.0および0.8Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.59(dd,J=8.4および8.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),2.16(m,4H,ヘキシル),1.11−1.14(m,12H,ヘキシル),0.89(m,4H,ヘキシル),0.73(t,J=6.8Hz,6H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=385nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=480nm.
第3の画分により、色素実施例27を黄色結晶として得た(480mg、12%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.84(m,6H,ピリジン),8.39(m,2H,ピリジン),8.34(m,4H,ピリジン),8.23(s,2H,フルオレン),8.15−8.18(m,4H),8.11(dd,J=7.7および1.5Hz,2H),7.91−7.98(m,8H),7.88(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.75(d,J=7.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.60(dd,J=8.4および7.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),2.20(m,8H,ヘキシル),1.13−1.24(m,24H,ヘキシル),0.95(m,8H,ヘキシル),0.74(t,J=6.6Hz,12H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=421nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=512nm.
第4の画分により、色素実施例28を黄色結晶として得た(75mg、2%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.85(m,8H,ピリジン),8.41(m,4H,ピリジン),8.34(m,4H,ピリジン),8.24(m,4H),8.15−8.19(m,6H),8.11(dd,J=7.6および1.5Hz,2H),7.91−8.00(m,8H),7.89(s,4H,ベンゾトリアゾール),7.75(d,J=7.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.60(dd,J=8.4および7.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),2.20(m,12H,ヘキシル),1.14−1.21(m,36H,ヘキシル),0.98(m,12H,ヘキシル),0.74(t,J=6.6Hz,18H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=430nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=513nm.
実施例29
Figure 0005468119
中間体F(80%、300mg、0.38mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(1.00g、2.26mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で20時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(20mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(300mLで5回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 4:1)。得られた生成物を熱エタノール(30mL)とともに粉砕し、冷却し、ろ別して、1,4−ビス(7−(4−N,N−ジフェニルアミノフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)ベンゼン(実施例29)を得た(深赤色結晶、250mg(69%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.84(m,4H,ピリジン),8.40(m,4H,ピリジン),8.35(s,4H,ベンゼン),8.09(d,J=8.8Hz,4H,フェニレン),7.84(d,J=7.7Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.74(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.30(m,8H,Ph),7.22(m,12H,p−フェニレンおよびPh),7.09(tt,J=7.3および2.2Hz,4H,Ph),UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=451nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=587nm.
実施例30
Figure 0005468119
中間体F(80%、182mg、0.29mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)、(2,4−ジメトキシフェニル)ボロン酸(364mg、2.00mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で20時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(20mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで2回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 1:1)。得られた生成物を熱エタノール(20mL)とともに粉砕し、冷却し、ろ別して、1,4−ビス(7−(2,4−ジメトキシフェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)ベンゼン(実施例30)を得た(黄色結晶、90mg(42%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,4H,ピリジン),8.32−8−36(m,8H,ピリジンおよびベンゼン),7.80(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.74(d,J=8.1Hz,2H,2,4−ジメトキシフェニル),7.73(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),6.71(dd,J=8,1および2.5Hz,2H,2,4−ジメトキシフェニル),6.70(bs,2H,2,4−ジメトキシフェニル),3.93(s,6H,メタノール),3.88(s,6H,メタノール).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=403nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=506nm.
実施例31
Figure 0005468119
中間体F(純度:80%、703mg、0.4mmol)、水(3mL)における炭酸ナトリウム(530mg、5mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(463mg、1.6mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(240mg、0.2mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(30mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(20mL)で処理し、30分間撹拌し、クロロホルムにより抽出した(100mLで2回)。揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのジクロロメタン/テトラヒドロフラン(3:1)とを使用するカラムクロマトグラフィーに供した。得られた生成物をさらに、アセトンからの再結晶によって精製して、実施例31を得た(黄色結晶、420mg(60%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.83(m,6H,ピリジン),8.37−8.41(m,6H,ピリジン),8.23(s,2H,フルオレン),8.22(s,2H,フルオレン),8.16(m,4H,フルオレン),8.09(d,J=8.4Hz,4H,p−フェニレン),7.88(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.82(d,J=7.6Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.75(d,J=7.6Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.30(m,8H,Ph),7.22(m,12H,p−フェニレンおよびPh),7.10(t,J=7.3および,4H,Ph),2.20(m,8H,ヘキシル),1.14−1.21(m,24H,ヘキシル),0.96(m,8H,ヘキシル),0.73(t,J=6.6Hz,12H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=452nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=590nm.
実施例32
Figure 0005468119
中間体F(純度:60%、1.40g、0.6mmol)、ピレン−1−ボロン酸(0.98g、4.0mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06mg、10mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.48g、0.4mmol)、n−ブタノール(30mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(20mL)で処理し、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌し、クロロホルムにより抽出した(200mLで2回)。揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのジクロロメタン/酢酸エチル/トリエチルアミン/メタノール(50:43:5:2)とを使用するカラムクロマトグラフィーに供した。得られた生成物をさらに、トルエン/酢酸エチル(10+10mL)からの再結晶によって精製して、実施例32を得た(橙色結晶、580mg(58%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.86(m,2H,ピリジン),8.73(m,4H,ピリジン),8.41(m,2H,ピリジン),8.35(d,J=8.1Hz,2H),8.31(m,2H),8.29(d,J=7.7Hz,2H),8.16−8.27(m,10H),8.00−8.07(m,8H),7.98(d,J=6.9Hz,2H),7.91(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.82(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),2.24(m,8H,ヘキシル),1.23(m,8H,ヘキシル),1.17(m,16H,ヘキシル),1.01(m,8H,ヘキシル),0.77(t,J=6.6Hz,12H,ヘキシル).
中間体H
共通の中間体Hを2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
4−クロロニトロベンゼン(55.0g、349mmol)、ベンゾトリアゾール(50.0g、420mmol)、炭酸カリウム(200g、500mmol)およびNMP(500mL)の混合物を、アルゴン下、130℃で5時間撹拌し、加熱した。反応の進行を薄層クロマトグラフィーによってモニターした。反応混合物を砕氷(2kg)に注いだ。すべての氷が溶けた後、固体をろ別し、水(200mL)により洗浄した。生成物をメタノール(1.5L)に懸濁し、30分間撹拌した。結晶をろ別し、真空オーブンで乾燥した。得られた物質を、シリカゲルと、溶出液としてのトルエンにおける酢酸エチル(1%)の熱溶液とを使用してカラムクロマトグラフィー処理することにより、2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(24.24g、30%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.57(d,J=9.2Hz,2H,4−ニトロフェニル),8.44(d,J=9.2Hz,2H,4−ニトロフェニル),7.93(m,2H,ベンゾトリアゾール),7.47(m,2H,ベンゾトリアゾール).
工程2:4,7−ジブロモ−2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体H)の合成
2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(7.70g、31.2mmol)、臭素(4.8mL、94mmol)および48%HBr(120mL)の混合物を、HBr捕集器につながれた還流冷却器のもと、130℃で20時間加熱した。反応混合物を砕氷(800g)に注ぎ、NaSOの5%溶液により脱色し、室温で2時間放置した。沈殿物をろ別し、水(200mL)により洗浄し、続いて、2%NaHCO(200mL)、そして、再び水(200mL)により洗浄した。物質を真空オーブンで乾燥して、純度90%の4,7−ジブロモ−2−(4−ニトロフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体H、13.47g)を得た(収率、97%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.65(m,2H,4−ニトロフェニル),8.44(m,2H,4−ニトロフェニル),7.54(s,2H,ベンゾトリアゾール).
中間体I
中間体Iを、下記の反応スキームを使用して合成した。
Figure 0005468119
中間体H(3.98g、10.0mmol)、4−イソブトキシフェニルボロン酸(5.00g、25.7mmol)、水(40mL)における炭酸ナトリウム(5.30g、50mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.00g)、n−ブタノール(60mL)およびトルエン(30mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、100℃で4時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌し、トルエン(500mL)により抽出した。抽出液を水(200mL)により洗浄し、100mLの体積に濃縮し、ジクロロメタン(200mL)およびメタノール(200mL)により希釈した。得られた溶液を、50psiで20分間、10%Pd/C(2g)で水素化し、セライト(Celite)の層でろ過し、溶媒を減圧下で除いた。残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル 35:50:5)に供して、4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体I)を得た(3.80g、75%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.22(d,J=8.4Hz,2H,4−アミノフェニル),8.09(d,J=8.7Hz,4H,4−i−BuOC),7.57(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.06(d,J=8.7Hz,4H,4−i−BuOC),6.79(d,J=8.5Hz,2H,4−アミノフェニル),3.90(bs,2H,NH),3.81(d,J=6.6Hz,4H,i−BuO),2.14(m,2H,i−BuO),1.06(d,J=7.0Hz,12H,i−BuO).
中間体J
中間体Jを、下記の反応スキームを使用して合成した。
Figure 0005468119
中間体Hおよび4−N,N−ジフェニルアミノフェニルボロン酸から出発し、上記と類似する手順を適用することにより、4,7−ビス(4−N,N−ジフェニルアミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体J)を74%の収率で得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.21(d,J=8.8,2H,4−アミノフェニル),8.09(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.62(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(m,8H,Ph),7.22(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.19(m,8H,Ph),7.05(tt,4H,J=7.3および1.1Hz,Ph),6.78(d,J=8.8Hz,2H,4−アミノフェニル),3.90(bs,2H,NH).
実施例33
実施例化合物33を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体I(506mg、1.0mmol)、ペンタン酸無水物(0.79mL、4.0mmol)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で1時間加熱した。反応混合物をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル、37:60:3)に供し、分離された生成物をエタノールから再結晶して、純粋なN−(4−(4,7−ビス−4−イソブトキシフェニル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)ペンタンアミド(化合物33)を得た(黄色結晶、350mg(59%).%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.40(d,J=9.1Hz,2H,4−アミノフェニル),8.09(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),7.72(d,J=9.1Hz,2H,4−アミドフェニル),7.60(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.07(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),3.82(d,J=6.3Hz,4H,i−BuO),2.41(t,J=7.3Hz,2H,n−BuCO),2.14(m,2H,i−BuO),1.75(五重線,J=7.7Hz,2H,n−BuCO),1.43(六重線,J=7.3Hz,2H,n−BuCO),1.06(d,J=7.0Hz,12H,i−BuO),0.97(t,J=7.3Hz,3H,n−BuCO).UV可視スペクトル(PVB):λmax=394nm.蛍光光度法(PVB):λmax=468nm.
実施例34
実施例化合物34を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体I(0.92g、1.82mmol)、3,3−ジメチルグルタル酸無水物(284mg、2.0mmol)の1,2−ジクロロエタン(20mL)における溶液を、還流冷却器のもと、80℃で20時間加熱した。室温に冷却した後、アセチルクロリド(0.28mL、4.0mmol)を加え、混合物を80℃で1時間加熱した。反応混合物をジクロロメタン(200mL)により希釈し、飽和NaHCO(100mL)により洗浄した。溶液をMgSOで乾燥し、揮発物を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル、37:60:3)およびエタノールから再結晶によって精製して、1−(4−(4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)−4,4−ジメチルピペリジン−2,6−ジオン(化合物34、551mg、48%の収率)を淡黄色の針状物として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.53(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),8.08(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),7.61(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.26(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),7.07(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),3.82(d,J=6.6Hz,4H,i−BuO),2.72(s,4H,4,4−ジメチルピペリジン−2,6−ジオン),2.14(m,2H,i−BuO),1.24(s,6H,4,4−ジメチルピペリジン−2,6−ジオン),1.06(d,J=7.0Hz,12H,i−BuO).UV可視スペクトル(PVB):λmax=388nm.蛍光光度法(PVB):λmax=478nm.
実施例35
実施例化合物35を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体I(1.13g、2.0mmol)、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物(339mg、2.2mmol)および乾燥クロロベンゼン(20mL)の混合物を、アルゴン下、130℃で4時間加熱した。冷却後、混合物をジクロロメタン/ヘキサン(2:1、75mL)により希釈し、クロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル、37:60:3)。分離された物質を熱アセトン(20mL)とともに粉砕し、冷却することにより、2−(4−(4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)ヘキサヒドロ−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオンの黄色結晶(化合物35、632mg、49%の収率)を得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.55(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),8.08(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),7.61(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.53(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),7.08(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),3.82(d,J=6.3Hz,4H,i−BuO),3.08(m,2H,ヘキサヒドロ−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオン),2.14(m,2H,i−BuO),1.94(m,4H,ヘキサヒドロ−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオン),1.51(m,4H,ヘキサヒドロ−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオン),1.06(d,J=6.6Hz,12H,i−BuO).UV可視スペクトル(PVB):λmax=390nm.蛍光光度法(PVB):λmax=475nm.
実施例36
実施例化合物36を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体I(506mg、1.0mmol)、フタル酸無水物(339mg、2.2mmol)および酢酸(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で16時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、撹拌し、5N NaOHで処理してpH10にした。30分間撹拌した後、ジクロロメタン層を分離し、水層をジクロロメタンにより洗浄した。一緒にしたジクロロメタン溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮し、クロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル、35:60:5)。分離された物質を熱アセトン(20mL)とともに粉砕し、冷却することにより、2−(4−(4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)−1H−イソインドール−1,3(2H)−ジオンの黄色結晶(化合物36、296mg、46%の収率)を得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.60(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),8.10(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),7.99(m,2H,フタルイミド),7.83(m,2H,フタルイミド),7.69(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル),7.62(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.08(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),3.82(d,J=6.2Hz,4H,i−BuO),2.14(m,2H,i−BuO),1.06(d,J=6.6Hz,12H,i−BuO).UV可視スペクトル(PVB):λmax=389nm.蛍光光度法(PVB):λmax=476nm.
実施例37
実施例化合物37を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体J(430mg、0.59mmol)、ヘキサノイルクロリド(0.50mL、3.58mmol)およびピリジン(1.0mL、12.4mmol)のジクロロメタン(15mL)における溶液を20℃で20時間撹拌した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、5%NaHCOで処理してpH8にし、30分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで2回)。抽出液を10%塩化アンモニウム(50mL)により洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒をエバポレーションした。残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル、48:50:2)。得られた生成物を熱エタノール(10mL)とともに粉砕し、懸濁物を室温で1時間放置した。橙色結晶をろ別し、真空オーブンで乾燥して、N−(4−(4,7−ビス(4−ジフェニルアミノ)フェニル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)ヘキサンアミドを得た(化合物37、395mg、84%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.38(d,J=8.8,2H,4−アミドフェニル),8.08(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.71(d,J=8.8Hz,2H,4−アミノフェニル),7.64(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(m,8H,Ph),7.22(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.19(m,8H,Ph),7.06(tt,J=7.5および1.1Hz,4H,Ph),2.39(t,J=7.4Hz,2H,ヘキサノイル),1.75(m,2H,ヘキサノイル),1.37(m,4H,ヘキサノイル),0.92(t,J=7.0Hz,3H,ヘキサノイル).UV可視スペクトル(PVB):λmax=436nm.蛍光光度法(PVB):λmax=521nm.
実施例38および実施例39
実施例化合物38および実施例化合物39を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体J(1.39g、2.0mmol)、グルタリルクロリド(0.32mL、2.5mmol)およびピリジン(10mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、100℃で16時間加熱した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、5%NaHCO(100mL)で処理し、80℃に加熱し、30分間撹拌した。得られた沈殿物をろ別し、水(50mL)により洗浄し、その後、メタノール(50mL)により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル、9:1)に供して、第1の画分として、1−(4−(4,7−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)ピペリジン−2,6−ジオンを得た(化合物38、201、25%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.53(d,J=8.8,2H,4−イミドフェニル),8.08(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.65(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(m,8H,Ph),7.18−7.32(m,14H),7.06(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph),2.86(t,J=6.4Hz,4H,ピペリジン−2,6−ジオン),2.14(m,2H,ピペリジン−2,6−ジオン).UV可視スペクトル(PVB):λmax=440nm.蛍光光度法(PVB):λmax=529nm.
クロマトグラフィーからの第2の画分により、発色団化合物39を得た(770mg、52%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.39(d,J=8.7Hz,4H,4−アミドフェニル),8.07(d,J=8.8Hz,8H,4−PhNC),7.90(bs,2H,NH),7.73(d,J=9.2Hz,4H,4−アミドフェニル),7.63(s,4H,ベンゾトリアゾール),7.28(m,16H,Ph),7.21(d,J=8.8Hz,8H,4−PhNC),7.18(m,16H,Ph),7.05(t,J=7.3Hz,8H,Ph),2.58(t,J=6,6Hz,4H,グルタリル),2.17(m,2H,グルタリル).UV可視スペクトル(PVB):λmax=435nm.蛍光光度法(PVB):λmax=527nm.
実施例40および実施例41
実施例化合物40および実施例化合物41を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体J(700mg、1.0mmol)、コハク酸無水物(110mg、1.1mmol)および酢酸(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で24時間加熱した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、30分間撹拌した。沈殿物をろ別し、真空オーブンで乾燥し、カラムクロマトグラフィー処理した。第1の画分から得られる物質を熱エタノール(10mL)とともに粉砕し、懸濁物を室温で2時間放置し、結晶をろ別し、真空オーブンで乾燥して、1−(4−(4,7−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−2−イル)フェニル)ピロリジン−2,5−ジオンを得た(化合物40、98mg、13%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.56(d,J=9.3,2H,4−イミドフェニル),8.07(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC),7.66(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.51(d,J=8.8Hz,2H,4−イミドフェニル)7.30(m,8H,Ph),7.22(d,J=8.8Hz,4H,4−PhNC)7.19(m,8H,pH),7.06(tt,J=7.5および1.1Hz,4H,Ph),2.94(s,4H,ピロリジン−2,5−ジオン).UV可視スペクトル(PVB):λmax=441nm.蛍光光度法(PVB):λmax=532nm.
クロマトグラフィーからの第2の画分により、発色団化合物41を得た(85mg、12%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.39(d,J=9.1,4H,4−アミドフェニル),8.08(d,J=8.8Hz,8H,4−PhNC),7.69(d,J=8.8Hz,4H,4−アミノフェニル),7.64(s,4H,ベンゾトリアゾール),7.29(m,16H,Ph),7.22(d,J=8.8Hz,8H,4−PhNC),7,19(m,16H,Ph),7.06(tt,J=75および1.1Hz,8H,Ph),2.22(s,4H,スクシニル).UV可視スペクトル(PVB):λmax=436nm.蛍光光度法(PVB):λmax=527nm.
中間体K
共通の中間体Aを下記のスキームに従って合成した。
Figure 0005468119
工程1:2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール
ベンゾトリアゾール(11.91g、100mmol)、1−ヨード−2−メチルプロパン(13.8mL、120mmol)、炭酸カリウム(41.46g、300mmol)およびジメチルホルムアミド(200mL)の混合物を、アルゴン下、40℃で2日間撹拌し、加熱した。反応混合物を氷/水(1L)に注ぎ、トルエン/ヘキサン留分(2:1)により抽出した(500mLで2回)。抽出液を1N HClにより洗浄し(200mLで2回)、続いて、ブライン(100mL)により洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。残渣をヘキサン(200mL)とともに粉砕し、室温で2時間放置した。沈殿物を分離し、捨て、溶液をシリカゲル(200g)の層でろ過した。シリカゲルをヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル(37:50:3、2L)により洗浄した。ろ液および洗浄液を一緒にし、溶媒を減圧下で除いて、2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(8.81g、50%の収率)を油状生成物として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.86(m,2H,ベンゾトリアゾール),7.37(m,2H,ベンゾトリアゾール),4.53(d,J=7.3Hz,2H,i−Bu),2.52(m,1H,i−Bu),0.97(d,J=7.0Hz,6H,i−Bu).
工程2:4,7−ジブロモ−2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体K)
2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(8.80g、50mmol)、臭素(7.7mL、150mmol)および48%HBr(50mL)の混合物を、HBr捕集器につながれた還流冷却器のもと、130℃で24時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(100mL)で処理し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。残渣のヘキサン/ジクロロメタン(1:1、200mL)における溶液をシリカゲルの層でろ過し、濃縮して、4,7−ジブロモ−2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体K)(11.14g、63%の収率)をオイルとして得た。このオイルは、室温で貯蔵したとき、ゆっくり固化した。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.44(s,2H,ベンゾトリアゾール),4.58(d,J=7.3Hz,2H,i−Bu),2.58(m,1H,i−Bu),0.98(d,J=6.6Hz,6H,i−Bu).
中間体L
共通の中間体Lを下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
工程1:2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール
水素化ナトリウム(オイル中に60%、4.00g、100mmol)を少量ずつ1時間以内に、室温においてアルゴン下で撹拌されるベンゾトリアゾール(14.3g、120mmol)および1−ヨードオクタン(25g、104mmol)の無水ジメチルホルムアミド(100mL)における溶液に加えた。添加後、撹拌を3日間続けた。反応混合物を氷/水(100mL)に注ぎ、2N NaOH(100mL)で処理し、ヘキサン/エチルエーテル(1:1)により抽出した(200mLで3回)。抽出液を水(200mL)により洗浄し、無水炭酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。残渣を、シリカゲル(500g)と、溶出液としてのヘキサン/ジクロロメタン(1:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。第1の画分により、2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(8.16g、35%の収率)を油状生成物として得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.85(m,2H,ベンゾトリアゾール),7.37(m,2H,ベンゾトリアゾール),4.71(t,J=7.3Hz,2H,オクチル),2.10(m,2H,オクチル),1.32(m,4H,オクチル),1.23(m,6H,オクチル),0.85(t,J=7,3Hz,3H,オクチル).
工程2:4,7−ジブロモ−2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体L)
2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(8.16g、35.3mmol)、臭素(7.17mL、140mmol)および48%HBr(30mL)の混合物を、HBr捕集器につながれた還流冷却器のもと、125℃で48時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、5N NaOH(100mL)で処理し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン、3:1)に供して、4,7−ジブロモ−2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体L)(7.83g、57%の収率)をオイルとして得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.43(s,2H,ベンゾトリアゾール),4.76(t,J=7.3Hz,2H,オクチル),2.13(m,2H,オクチル),1.34(m,4H,オクチル),1.25(m,6H,オクチル),0.85(t,J=7.3Hz,3H,オクチル).
実施例42
実施例化合物42を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体K(1.32g、4.0mmol)、4−イソブトキシフェニルボロン酸(1.94g、10.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.00g、0.86mmol)、水(15mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)の溶液、ブタノール(50mL)およびトルエン(30mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で16時間、激しく撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、30分間撹拌し、トルエン/酢酸エチル/ヘキサン(5:3:2、500mL)により抽出した。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:1)に供した。分離された生成物をエタノールから再結晶して、純粋な4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(化合物42)を得た(1.57g、83%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.99(d,J=8.7Hz,4H,4−i−BuOC),7.55(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.04(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),4.58(d,J=7.3Hz,2H,i−Bu),3.79(d,J=6.6Hz,4H,4−i−BuOC),2.59(m,1H,i−Bu),2.13(m,2H,4−i−BuOC),1.04(d,J=6.6Hz,12H,4−i−BuOC),1.00(d,J=6.6Hz,6H,i−Bu).UV可視スペクトル(PVB):λmax=359nm.蛍光光度法(PVB):λmax=434nm.
実施例43
実施例化合物43を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体K(666mg、2.0mmol)、4−イソプロポキシフェニルボロン酸(1.00g、5.5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、水(8mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)の溶液、ブタノール(30mL)およびトルエン(20mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で20時間、激しく撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、30分間撹拌し、トルエン/酢酸エチル(1:1、300mL)により抽出した。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:1)。分離された生成物をエタノールから再結晶して、純粋な4,7−ビス(4−イソプロポキシフェニル)−2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(化合物43)を得た(655mg、74%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.00(d,J=8.7Hz,4H,4−i−PrOC),7.55(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.02(d,J=8.8Hz,4H,4−i−PrOC),4.64(七重線,J=6.2Hz,2H,4−i−PrOC,4.59(d,J=7.7Hz,2H,i−Bu),2.61(m,1H,i−Bu),1.38(d,J=6.2Hz,12H,4−i−PrOC),1.01(d,J=6.6Hz,6H,i−Bu).UV可視スペクトル(PVB):λmax=360nm.蛍光光度法(PVB):λmax=435nm.
実施例44
実施例化合物44を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体K(1.66g、5.0mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.00g、0.86mmol)、水(15mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)の溶液、ブタノール(50mL)およびトルエン(30mL)の混合物を、アルゴン下、105℃で16時間、激しく撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌し、トルエン/酢酸エチル(3:1、400mL)により抽出した。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:1)。分離された生成物をアセトンから再結晶して、純粋な4,7−ビス(4−N,N−ジフェニルアミノフェニル)−2−イソブチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(化合物44)を得た(2.81g、85%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.99(d,J=8.4Hz,4H,4−PhNC),7.59(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(t,J=7.3Hz,8H,Ph),7.18(m,12H,4−PhNCおよびPh),7.04(t,J=7.4Hz,4H,Ph),4.58(d,J=7.3Hz,2H,i−Bu),2.58(m,1H,i−Bu),0.98(d,J=6.9Hz,6H,i−Bu).UV可視スペクトル(PVB):λmax=409nm.蛍光光度法(PVB):λmax=473nm.
実施例45
実施例化合物45を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
中間体L(778mg、2.0mmol)、4−イソブトキシフェニルボロン酸(970mg、5.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(500mg、0.43mmol)、水(15mL)における炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)の溶液、ブタノール(50mL)およびトルエン(30mL)の混合物を、アルゴン下、105℃で16時間、激しく撹拌し、加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌し、トルエン/酢酸エチル/ヘキサン(2:1:1、400mL)により抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:1)。分離された生成物をアセトニトリルから結晶化させて、純粋な4,7−ビス(4−イソブトキシフェニル)−2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(化合物45)を得た(1.57g、62%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.99(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),7.54(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.04(d,J=8.8Hz,4H,4−i−BuOC),4.76(t,J=7.0Hz,2H,オクチル),3.79(d,J=6.2Hz,4H,4−i−BuOC),2.13(m,4H,オクチル),1.28(m,2H,オクチル),1.25(m,6H,オクチル),1.04(d,J=6.6Hz,12H,4−i−BuOC),0.86(t,J=6.6Hz,3H,オクチル),UV可視スペクトル(PVB):λmax=359nm.蛍光光度法(PVB):λmax=431nm.
実施例46
実施例化合物46を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
実施例3における反応手順、後処理および精製と同様な反応手順、後処理および精製を、中間体L(1.95g、5mmol)および4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)から出発して適用した。分離された生成物をアセトンとともに粉砕して、純粋な4,7−ビス(4−N,N−ジフェニルアミノフェニル)−2−オクチル−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの黄色結晶(化合物46)を得た(2.81g、85%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.98(d,J=8.7Hz,4H,4−PhNC),7.59(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.28(t,J=7.3Hz,8H,Ph),7.18(m,12H,4−PhNCおよびPh),7.04(t,J=7.3Hz,4H,Ph),4.76(t,J=7.3Hz,2H,オクチル),2.14(m,4H,オクチル),1.36(m,2H,オクチル),1.23(m,6H,オクチル),0.83(t,J=6.6Hz,3H,オクチル).UV可視スペクトル(PVB):λmax=408nm.蛍光光度法(PVB):λmax=474nm.
実施例47
実施例化合物47を下記の反応スキームに従って合成した。
Figure 0005468119
発色団化合物44(662mg、1.0mmol)およびシクロヘキサンカルボニルクロリド(0.80mL、6mmol)の無水ジクロロメタン(20mL)における溶液を、エチルエーテルにおける1M塩化亜鉛(10mL、10mmol)で処理し、アルゴン下、室温で16時間撹拌した。薄層クロマトグラフィーは、出発物質が全く残留していないことを示した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、1M炭酸ナトリウム(50mL)で処理し、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、30分間撹拌した。ジクロロメタン層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で除き、残渣をカラムクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル 37:60:3)。得られた生成物をエタノールから再結晶して、純粋な化合物47を得た(550mg、62%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.06(d,J=8.8Hz,4H),7.83(d,J=9.2Hz,4H),7.63(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.34(t,J=7.3Hz,4H,Ph),7.27(d,J=8.8Hz,4H),7.23(m,4H,Ph),7.16(t,J=7.4Hz,2H,Ph),7.10(d,J=8.8Hz,4H),4.59(d,J=7.3Hz,2H,i−Bu),3.20(tt,J=11.3および3.1Hz,2H,シクロヘキシル),2.60(m,1H,i−Bu),1.86(m,8H,シクロヘキシル),1.20−1.73(m,12H,シクロヘキシル),1.00(d,J=7.0Hz,6H,i−Bu).UV可視スペクトル(PVB):λmax=405nm.蛍光光度法(PVB):λmax=468nm.
実施例48および実施例49
化合物48および実施例49を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:中間体M(4,7−ビス[(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)]ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール)の合成
4,7−ジブロモベンゾ[2,1,3]チアジアゾール(13.2g、45mmol)、4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(30.0g、104mmol)、水(80mL)における炭酸ナトリウム(21.2g、200mmol)の溶液、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(5.0g、4.3mmol)、n−ブタノール(800mL)およびトルエン(400mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、100℃で20時間加熱した。室温に冷却した後、混合物を水(600mL)により希釈し、2時間撹拌した。最後に、反応混合物をトルエン(2L)により抽出し、揮発物を減圧下で除いた。残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのヘキサン/ジクロロメタン(1:1)とを使用してクロマトグラフィー処理して、26.96g(43.3mmol、96%)の4,7−ビス[(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)]ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール(中間体M)を得た。
工程2:実施例48および実施例49の合成
4,7−ビス[(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)]ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール(22.0g、35.3mmol)の、アルゴン下で撹拌され、かつ、氷/水浴で冷却されるジクロロメタン(800mL)における溶液に、4−t−ブチルベンゾイルクロリド(97.4mL、500mmol)と、エチルエーテルにおける塩化亜鉛の1M溶液(700mL、700mmol)とを少量ずつ加えた。得られた混合物を44℃で68時間撹拌し、加熱した。反応混合物を砕氷(2kg)に注ぎ、撹拌し、飽和炭酸ナトリウムで処理してpH8にし、ジクロロメタン(2L)により希釈し、大気圧下においてフリットガラス漏斗でろ過した。ジクロロメタン層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、揮発物をエバポレーションした。残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル 48:50:2)に供し、続いて、第1の画分をエタノールから再結晶することにより、純粋な発色団実施例48を得た(7.72g(28%の収率))。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.95(d,2H,J=8.8Hz),7.88(d,2H,J=8.7Hz),7.76(m,2H),7.74(d,4H,J=8.4Hz),7.48(d,2H,J=8.4Hz),7.36(dd,2H,J=7.3および8.0Hz),7.29(m,8H),7.20(m,7H),7.14(d,2H,J=8.8Hz),7.07(t,2H,J=1.1および7.3Hz),1.36(s,9H).UV可視スペクトル:λmax=448nm(ジクロロメタン),456nm(PVBフィルム),蛍光光度法:λmax=618nm(ジクロロメタン),582nm(PVBフィルム).
第2の画分により、発色団実施例49を得た(12.35g(37%の収率))。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.95(d,4H,J=8.4Hz),7.79−7.73(m,10H),7.48(d,4H,J=7.7Hz),7.36(t,4H,J=7.7Hz),7.31(d,4H,J=8.4Hz),7.25(d,4H,J=7.7Hz),7.18(t,J=7.3,2H,Ph),7.14(d,4H,J=8.8Hz),1.35(s,18H),UV可視スペクトル:λmax=437nm(ジクロロメタン),441nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=607mn(ジクロロメタン),547nm(PVBフィルム).
実施例50および実施例51
実施例50および実施例51を4工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
4−クロロピリジニウム塩酸塩(25.0g、166mmol)、ベンゾトリアゾール(29.6g、249mmol)、炭酸カリウム(69.1g、500mmol)およびジメチルホルムアミド(DMF)(500mL)の混合物を、アルゴン下、130℃で3日間撹拌し、加熱した。冷却後、固体をろ別し、溶媒を減圧下でエバポレーションした。残渣をジクロロメタン(200mL)で処理し、ろ過し、シリカゲル(500mL)を満たしたカラムと、溶出液としてのヘキサン/酢酸エチル(1:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。所望の生成物を含有する画分を一緒にし、溶媒を留去した。残渣をエタノールとともに粉砕し、固体をろ別し、真空オーブンで乾燥して、2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(6.45g、20%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H,ピリジン),8.26(m,2H,ピリジン),7.93(m,2H,ベンゾトリアゾール),7.46(m,2H,ベンゾトリアゾール).
工程2:中間体N(4,7−ジブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(6.42g、32.7mmol)、臭素(5.20mL、100mmol)および48%HBr(50mL)の混合物を120℃で40時間加熱した。反応混合物を氷/水(500mL)に注ぎ、5N NaOHで処理してpH8にし、過剰な臭素を1Mチオ硫酸ナトリウムの添加によって除いた(KI/デンプン紙による試験)。30分間撹拌した後、固体をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)および酢酸エチル(50mL)による洗浄によって精製して、4,7−ジブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体B)を得た(5.00g(43%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.85(m,2H,ピリジン),8.33(m,2H,ピリジン),7.53(s,2H,ベンゾトリアゾール).
工程3:中間体O(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
中間体N(純度:90%、1.95g、5mmol)、炭酸ナトリウム(2.69g、25mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.58g、0.5mmol)、水(20mL)、ジオキサン(80mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、2N NaOH(50mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離した。水相をジクロロメタン(200mL)により洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィーおよび酢酸エチル/エタノール(1:1)からの再結晶によって精製して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体C)を得た(橙色結晶、1.71g(50%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H,ピリジン),8.34(m,2H,ピリジン),8.06(d,J=8.7Hz,4H,p−フェニレン),7.67(s,2H,ベンゾトリアゾール),7.31(m,8H,Ph),7.21(m,12H,p−フェニレンおよびPh),7.08(tt,J=7.3および2.2Hz,4H,Ph).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=451nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=593nm.UV可視スペクトル:λmax=437nm(ジクロロメタン),455nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=607nm(ジクロロメタン),547nm(PVBフィルム).
工程4:実施例50および実施例51の合成
中間体O(580mg、0.85mmol)の、アルゴン下で撹拌される無水ジクロロメタン(40mL)における溶液に、エチルエーテルにおける1M塩化亜鉛(10mL)を加え、続いて、ヘキサノイルクロリド(0.56mL、4.0mmol)を加えた。得られた混合物を40℃で16時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、5N水酸化ナトリウムで処理してpH12にし、1時間撹拌した。有機層を分離し、水層をジクロロメタン(50mL)により洗浄した。一緒にしたジクロロメタン溶液を飽和重炭酸ナトリウム(100mL)により洗浄し、無水炭酸ナトリウムで乾燥し、溶媒をエバポレーションした。残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)。第1の画分をエタノールから再結晶することにより、発色団実施例50を得た(445mg、59%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.80(m,2H),8.34(m,2H),8.11(d,4H,J=8.8Hz),7.85(d,4H,J=8.8Hz),7.71(s,2H),7.37(t,4H,J=7.7Hz),7.30(d,4H,J=8.4Hz),7.23(m,4H),7.19(t,2H,J=7.7Hz),7.12(d,4H,J=8.8Hz),2.89(t,4H,J=7.5Hz),1.73(m,4H),1.35(m,8H),0.90(t,6H,J=7.0Hz).UV可視スペクトル:λmax=432nm(ジクロロメタン),442nm(PVBフィルム),蛍光光度法:λmax=572nm(ジクロロメタン),535nm(PVBフィルム).
第2の画分により、発色団実施例51を得た(320mg、41%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.79(m,2H),8.33(m,2H),8.10(d,2H,J=8.8Hz),8.07(m,2H),7.85(d,2H,J=8.8Hz),7.69(s,2H),7.35(m,3H),7.29(m,3H,J=8.4Hz),7.23(m,8H),7.18(m,2H),7.11(m,5H),2.89(t,2H,J=7.4Hz),1.72(m,2H),1.36(m,4H),0.90(t,3H,J=7.0Hz).UV可視スペクトル:λmax=445nm(ジクロロメタン),448nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=594nm(ジクロロメタン),550nm(PVBフィルム).
実施例52
実施例52を4工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
ベンゾトリアゾール(5.96g、50mmol)、臭素(7.7mL、150mmol)および48%HBr(30mL)の混合物を120℃で24時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、5N NaOHで中和し、過剰な臭素を1Mチオ硫酸ナトリウムの添加によって除いた(KI/デンプン紙による試験)。30分間撹拌した後、固体をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 75/25)および酢酸エチル(50mL)による洗浄によって精製して、4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(2.65g(19%))。
工程2:中間体P(4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール)の合成
4,7−ジブロモ−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(1.37g、5.5mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(3.47g、12mmol)、水(10mL)における炭酸ナトリウム(5.30g、50mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.15g、1.0mmol)、n−ブタノール(80mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、120℃で4日間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、15分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(300mLで2回)。溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 95:5)に供して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(中間体P)を得た(1.85g(56%))。
工程3:4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(6−シアノピリジン−3−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールの合成
水素化ナトリウム(60%、120mg、3mmol)を、中間体P(1.21g、2.0mmol)および5−フルオロ−2−ピリジンカルボニトリル(0.61g、5.0mmol)の、アルゴン下で撹拌される無水ジメチルホルムアミド(20mL)における溶液に加え、得られた混合物を80℃で16時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により抽出した。抽出液を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒をエバポレーションした。残渣をクロロベンゼン(50mL)により希釈し、揮発物を高真空下で除いた。粗生成物をクロマトグラフィー(ジクロロメタン/ヘキサン 2:1)によって精製して、4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(6−シアノピリジン−3−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾールを得た(暗赤色結晶、1.20g(85%))。
工程4:実施例52の合成
4,7−ビス(4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(6−シアノピリジン−3−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール(708mg、1.0mmol)、ラウロイルクロリド(2.3mL、10mmol)、および、エチルエーテルにおける1M塩化亜鉛(15mL)の、ジクロロメタン(30mL)における溶液を40℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、撹拌し、1M炭酸ナトリウムで処理してpH8にした。有機層を分離し、ブライン(100mL)により洗浄し、溶媒および揮発物を減圧下でエバポレーションした。残渣をクロマトグラフィー処理(シリカゲル、ジクロロメタン/ヘキサン/酢酸エチル 48:50:2)に供して、粗製の発色団実施例52(赤色オイル)を第1の画分として得た。このオイルのアセトンにおける溶液をエタノールにゆっくり加えることにより、結晶性の実施例52が生じた(284mg(26%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ9.81(d,1H,J=2.6Hz),8.85(dd,1H,J=2.7および8.8Hz),8.08(d,4H,J=8.8Hz),7.89(d,1H,J=8.4Hz),7.86(d,4H,J=8.8Hz),7.73(s,2H),7.37(t,4H,J=7.9Hz)7.16−7.23(m,16H,p−フェニレンおよびPh),7.07(t,J=7.3,4H,Ph),7.02(bs,1H,N−H).HNMR(400MHz,CDC1):δ9.81(d,1H,J=2.6Hz),8.85(dd,1H,J=2.7および8.8Hz),8.08(d,4H,J=8.8Hz),7.89(d,1H,J=8.4Hz),7.86(d,4H,J=8.8Hz),7.73(s,2H),7.37(t,4H,J=7.9Hz),7.30(d,4H,J=8.8Hz),7.24(m,4H),7.20(t,2H,J=7.3Hz),7.13(d,4H,J=8.8Hz),2.90(t,4H,J=7.5Hz),1.72(m,4H),1.26(m,32H),0.87(t,6H,J=7.0Hz).UV可視スペクトル:λmax=447nm(ジクロロメタン),458nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=610nm(ジクロロメタン),559nm(PVBフィルム).
実施例53
実施例53を3工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:中間体Q(2,7−ビス(7−ブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン)の合成
中間体N(90%、13.77g、35mmol)、9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジボロン酸(5.06g、12mmol)、水(25mL)における炭酸ナトリウム(4.24g、40mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.00g、1.72mmol)、n−ブタノール(60mL)およびトルエン(80mL)の混合物を、アルゴン下、110℃で48時間撹拌し、加熱した。反応混合物を水(300mL)に注ぎ、5N NaOH(30mL)で処理し、1時間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(400mLで4回)。揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/テトラヒドロフラン 9:1)。第1の画分により、回収された出発物質の中間体Nを得た(5.00g、36%)。
第2の画分からの物質をアセトン(20mL)により洗浄し、真空オーブンで乾燥して、2,7−ビス(7−ブロモ−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(中間体Q)を得た(黄色結晶、4.52g(純度:90%、収率:39%))。H NMR(400MHz,CDC1):8.84(m,4H,ピリジン),8.36(m,4H,ピリジン),8.10(s,2H,フルオレン),8.06(d,2H,ベンゾトリアゾール),7.93(d,J=8.0Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.77(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),7.59(d,J=7.7Hz,2H,フルオレン),2.15(m,4H,ヘキシル),1.13−1.15(m,12H,ヘキシル),0.89(m,4H,ヘキシル),0.72(t,J=6.6Hz,6H,ヘキシル).
工程2:中間体R(2,7−ビス(7−(4−(ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン)の合成
中間体Q(90%、400mg、0.41mmol)、水(5mL)における炭酸ナトリウム(1.06g、10mmol)、4−(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(1.00g、2.26mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.50g、0.43mmol)、n−ブタノール(20mL)およびトルエン(10mL)の混合物を、アルゴン下、100℃で4時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1時間撹拌し、ジクロロメタン層を分離した。水相をジクロロメタン(100mL)により洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 1:1)およびエタノールからの再結晶によって精製して、2,7−ビス(7−(4−(ジフェニルアミノ)フェニル)−2−(ピリジン−4−イル)−2H−ベンゾ[d][1,2,3]トリアゾール−4−イル)−9,9−ジヘキシル−9H−フルオレン(中間体R)を得た(橙色結晶、350mg(71%))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.82(m,4H,ピリジン),8.37(m,4H,ピリジン),8.21(d,J=1.1Hz,2H,フルオレン),8.14(dd,J=8.1および1.5Hz,2H,フルオレン),8.09(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.94(d,J=8.0Hz,2H,フルオレン),7.81(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.74(d,J=7.3Hz,2H,ベンゾトリアゾール),7.30−7.34(m,8H,Ph),7.25(d,J=8.8Hz,4H,p−フェニレン),7.21(m,8H,Ph),7.09(tt,J=7.3および1.1Hz,4H,Ph),2.19(m,4H,ヘキシル),1.12(m,12H,ヘキシル),0.95(m,4H,ヘキシル),0.73(t,J=6.6Hz,6H,ヘキシル).UV可視スペクトル(ジクロロメタン):λmax=449nm.蛍光光度法(ジクロロメタン):λmax=585nm.
工程3:実施例53の合成
中間体R(1.07G、0.88mmol)、ヘキサノイルクロリド(2.2mL、16mmol)、および、エチルエーテルにおける1M塩化亜鉛(30mL、30mmol)の、ジクロロメタン(40mL)における溶液をアルゴン下で撹拌し、40℃で6時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、ジクロロメタン(200mL)により希釈し、5N水酸化ナトリウム(20mL)で処理し、30分間撹拌した。有機相を分離し、水相をジクロロメタン(100mL)により洗浄した。一緒にしたジクロロメタン溶液を2%重炭酸ナトリウム(100mL)により洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 2:1)および酢酸エチルからの再結晶によって精製して、発色団実施例53を得た(770mg、62%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.83(m,4H),8.37(m,4H),8.21(s,2H),8.15(m,2H),8.14(d,4H,J=8.4Hz),7.95(d,2H,J=8.1Hz),7.86(d,4H,J=8.4Hz),7.83(d,2H,J=7.7Hz),7.77(d,2H,J=7.7Hz),7.38(t,4H,J=7.9Hz),7.32(d,4H,J=8.5Hz),7.25(d,4H,J=8.1Hz),7.20(t,2H,J=7.3Hz),7.14(d,4H,J=85Hz),2.90(t,4H,J=7.5Hz),2.19(m,4H),1.74(m,4H),1.36(m,8H),1.19(m,4H),1.13(m,8H),1.07(m,10H),0.73(t,6H,J=7.0Hz).UV可視スペクトル:λmax=:442nm(ジクロロメタン),459nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=585nm(ジクロロメタン),530nm(PVBフィルム).
実施例54および実施例55
実施例54および実施例55を3工程プロセスで合成した。
Figure 0005468119
工程1:中間体Sの合成
中間体M(2.48g、4mmol)、POCl(3.60mL、40mmol)、ジメチルホルムアミド(4.62mL、60mmol)およびジクロロメタン(100mL)の混合物を、アルゴン下、40℃で20時間加熱した。反応混合物を氷/水(200mL)に注ぎ、飽和重炭酸ナトリウムで処理してpH8にし、1時間撹拌した。得られた混合物をジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒をエバポレーションし、残留する揮発物を高真空下で除いた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン/ヘキサン/酢酸エチル 60:37:3)によって精製して、純粋なジアルデヒド(中間体S)を得た(橙色結晶、2.35g(収率:86%))。
工程2:中間体Tの合成
中間体S(2.35G、3.5mmol)を、AgO(8.06G、35mmol)およびNaOH(5.60G、140mmol)のエタノール(200mL)における懸濁物に加え、得られた混合物を激しく撹拌し、40℃で16時間加熱した。反応混合物を氷/水(800mL)に注ぎ、濃塩酸によりpH2に酸性化し、30分間撹拌し、酢酸エチル/トルエン(2:1)により抽出した(400mLで2回)。抽出液を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いて、二酸(中間体T)を得た(2.06G、83%の収率)。
工程3a:実施例54の合成
チオニルクロリド(0.29mL、4mmol)を、中間体H(0.71G、1.0mmol)およびベンゾトリアゾール(0.24G、2mmol)のトルエン/ジクロロメタン(1:1、20mL)における懸濁物に加え、得られた混合物を、アルゴン下、40℃で1時間加熱した。その後、2−エチルヘキサノールを加え、混合物を室温で3日間撹拌した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、飽和重炭酸ナトリウムで中和し、30分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(100mLで2回)。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ヘキサン/ジクロロメタン 1:2)。蛍光性物質を含有する画分を一緒にし、溶媒をエバポレーションし、残渣を真空オーブンで乾燥して、発色団実施例54(661mg、71%の収率)を橙色のガラス状フォームとして得た。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.93(d,4H,J=8.8Hz),7.90(d,4H,J=8.8Hz),7.78(s,2H),7.35(dd,4H,J=7.3および8.4Hz),7.28(d,4H,J=85Hz),7.22(dd,4H,J=1.5および8.8Hz),7.16(tt,2H,J=7.4および1.1Hz),7.12(d,4H,J=8.5Hz),4.20(m,4H),1.69(m,2H),1.44−1.30(m,16H),0.94(t,6H,J=7.3Hz),0.89(t,6H,J=7.3Hz).UV可視スペクトル:λmax=442nm(ジクロロメタン),446nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=606nm(ジクロロメタン),558nm(PVBフィルム).
工程3b:実施例55の合成
中間体T(0.50G、0.70mmol)およびピリジン(1.0mL)のクロロホルム(30mL)における溶液をチオニルクロリド(0.50mL、6.9mmol)で処理し、アルゴン下、室温で1時間撹拌した。ヘキシルアミン(2.0mL、15mmol)を加え、得られた混合物を16時間撹拌した。反応混合物を水(100mL)に注ぎ、ジクロロメタン(100mL)により希釈し、1M炭酸ナトリウムで処理してpH10にし、1時間撹拌した。ジクロロメタン相を分離し、水相をジクロロメタンにより洗浄した。両方のジクロロメタン溶液を一緒にし、水(100mL)により洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理した(シリカゲル、ジクロロメタン/酢酸エチル 9:1)。粗生成物をエタノールから再結晶して、発色団実施例55を得た(赤色結晶)(0.60G、98%の収率)。H NMR(400MHz,CDC1):δ7.91(d,4H,J=8.8Hz),7.77(s,2H),7.64(d,4H,J=8.8Hz),7.33(dd,4H,J=7.4および8.5Hz),7.25(d,4H,J=8.8Hz),7.20(dd,4H,J=1.1および8.4Hz),7.15(d,4H,J=8.4Hz),7.14(tt,2H,J=7.4および1.1Hz),6.02(t,2H,J=5.5Hz),3.43(m,4H),1.59(m,4H),1.32(m,12H),0.89(t,6H,J=7.3Hz).UV可視スペクトル:λmax=446nm(ジクロロメタン),455nm(PVBフィルム).蛍光光度法:λmax=611nm(ジクロロメタン),569nm(PVBフィルム).
実施例56および実施例57
実施例56および実施例57を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:中間体Uの合成
4,7−ジブロモベンゾチアジアゾール(1.17g、4mmol)、2−(トリブチルスタンニル)フラン(5mL、15.9mmol)およびビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド(0.70g、1.0mmol)の無水ジメチルホルムアミド(20mL)における溶液を窒素下で撹拌し、40℃で2時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した(200mLで2回)。抽出液を減圧下で濃縮し、残渣をクロロベンゼン(100mL)により希釈した。揮発物を高真空下で除いた。最終残渣を、シリカゲルと、溶出液としてのヘキサン/ジクロロメタン(2:1)とを使用してクロマトグラフィー処理した。得られた生成物をエタノールから再結晶して、純粋な中間体Uを得た(0.84g、78%)。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.04(s,2H),7.68(dd,2H,J=3.3および0.7Hz),7.58(dd,2H,J=1.8および0.7Hz),6.63(dd,2H,J=3.6および1.8Hz).
工程2:実施例56および実施例57の合成
中間体U(500mg、1.86mmol)、エチル4−ブロモプロピオフェノン(846mg、4mmol)、酢酸カリウム(588mg、6mmol)および酢酸パラジウム(112mg、0.5mmol)のジメチルホルムアミド(10mL)における溶液をアルゴン下で撹拌し、80℃で4時間加熱した。反応混合物を水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌した。沈殿物をろ別し、メタノール(20mL)により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。この物質を、シリカゲルおよびヘキサン/ジクロロメタン/酢酸エチル(37:60:3)を使用してカラムクロマトグラフィー処理することにより、粗製の発色団実施例56を第1の画分として得た。この生成物をアセトンから再結晶することにより、純粋な実施例9を得た(79mg(20%の収率))。H NMR(400MHz,CDC1):δ8.15(d,1H,J=7.6Hz),8.06(d,1H,J=7.6Hz),8.03(d,2H,J=8.7Hz),7.86(d,2H,J=8.7Hz),7.80(d,1H,J=3.6Hz),7.70(d,1H,J=3.3Hz),7.60(d,1H,J=1.1Hz),7.02(d,1H,J=3.7Hz),6.64(dd,1H,J=3.3および1.9Hz),3.03(q,2H,J=6.9Hz),および1.25(t,3H,J=7.4Hz).
アセトンから再結晶される場合、第2の画分からの物質により、発色団実施例57を得た(45mg(8%の収率))。H NMR(400MHz,CDC1):S8.19(s,2H),8.04(d,4H,J=8.4Hz),7.87(d,4H,J=8.4Hz),7.82(d,2H,J=3.6Hz),7.03(d,2H,J=3.7Hz),3.03(q,4H,J=7.2Hz),1.26(t,6H,J=7.2Hz).
実施例58
実施例58を2工程プロセスで合成する。
Figure 0005468119
工程1:中間体Vの合成
ベンゾチアジアゾール(5.00G、36.7mmol)、48%HBr(50mL)および臭素(4.1mL、80mmol)の混合物を、還流冷却器のもと、120℃で16時間撹拌し、加熱した。熱反応混合物を4Lのビーカーにおける砕氷(1kG)および重炭酸ナトリウム(0.2kG)の混合物にゆっくり注ぎ、1時間撹拌し、DCMにおける20%THFにより抽出した(500mLで2回)。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除いた。残渣を熱エタノール(100mL)とともに粉砕し、室温で2時間放置した。結晶をろ別し、乾燥して、4,7−ジブロモベンゾチアジアゾールを得た(9.65G、89%の収率)。
Figure 0005468119
工程2:実施例58の合成
4,7−ジブロモベンゾチアジアゾール(1.47G、5mmol)、フェニルボロン酸(1.22g、10mmol)、炭酸ナトリウム(2.12g、20mmol)の飽和水溶液、パラジウム触媒(0.50g、0.43mmol)、ブタノール(30mL)およびトルエン(30mL)の混合物をアルゴン下で撹拌し、100℃で16時間加熱した。反応混合物をトルエン(200mL)により希釈し、水(200mL)に注ぎ、30分間撹拌した。有機層を分離し、揮発物を減圧下で除いた。粗生成物を、シリカゲルおよびヘキサン/DCM(4:1→1:1)を使用するカラムクロマトグラフィーによって精製した。得られた物質をエタノール(100mL)から再結晶して、純粋な発色団実施例58を得た(1.17g、81%)。
実施例59
実施例59を下記の反応スキームに従って合成する。
Figure 0005468119
4−フルオロフェニルボロン酸を使用し、実施例58の手順と類似する手順を適用することにより、発色団実施例59を82%の収率で得た。
発光媒体の実施例
本明細書中に開示されるように、上記発色団誘導体はポリマーマトリックスと組み合わせて、有機ダウンシフティング発光媒体を形成することができ、そして、この有機ダウンシフティング発光媒体が光入射表面に適用されるとき、あるいは、製造時に光起電デバイスまたは太陽電池の中に封入されるとき、この有機ダウンシフティング発光媒体は、0.2%超、0.5%超、1.0%超、2.0%超、5.0%超または10.0%超の光電変換効率の増強を生じさせ得ることが発見されている。このことにより、無機ダウンシフティング媒体を使用するデバイスと比較して、より低コストなデバイスがもたらされる(この場合、このデバイスもまた、太陽電池産業寿命基準を満たしている)。
これらの利点がさらに、下記の実施例によって記載される。下記の実施例は、本開示の実施形態を例示するために意図されるが、その範囲または基本原理を限定することは決して意図されない。
発光媒体実施例1:
薄膜有機波長変換発光媒体の調製
本発明の薄膜有機波長変換発光媒体は、光学的透明なポリマーマトリックス材と、少なくとも1つの発光色素とを含むものであり、下記の工程によって製造された:(i)ポリビニルブチラール(PVB)ポリマー溶液を、PVB粉末(これはAldrichから得られ、受領時のまま使用された)を20wt%の事前に決定された比率でシクロペンタノン(これはAldrichから得られ、受領時のまま使用された)に溶解することによって調製する工程、(ii)PVBマトリックスを含有する発光色素を、PVBポリマー溶液と、合成された実施例6の化合物とを0.5:99.5の重量比(実施例6化合物/PVB)で混合して、色素含有ポリマー溶液を得ることによって調製する工程、(iii)色素/ポリマー薄膜を、色素含有ポリマー溶液をガラス基板の上に直接に流し込み、その後、基板を2時間で室温から最高で100℃まで熱処理し、残留溶媒を130℃での一晩のさらなる真空加熱によって完全に除くことによって形成する工程、および、(iv)下記の実験での使用に先立って、色素/ポリマー薄膜を水の中で剥がし、その後、自立型ポリマーフィルムを完全に乾燥する工程;(v)フィルムの厚さが250μmであった(これは、色素/ポリマー溶液の濃度および蒸発速度を変化させることによって得られた)。
効率増強の測定
太陽電池の光電変換効率を、Newport 300Wの全スペクトル太陽シミュレーターシステムによって測定した。光強度を、2×2cmの較正された参照用単結晶シリコン太陽電池によって1sun(AM1.5G)に調節した。その後、CdS/CdTe太陽電池のI−V特徴づけを同じ照射のもとで行った。その効率が、シミュレーターにインストールされるNewportソフトウエアプログラムによって計算される。本研究で使用されるCdS/CdTe太陽電池は11.3%の効率(η電池)を有しており、この効率は、ほとんどの市販されているCdS/CdTe電池において達成される効率レベルに類似している。電池のスタンドアローン効率を求めた後、上記で製造されるような発光媒体実施例1の薄膜有機波長変換発光媒体(これは、CdS/CdTe電池の光入射有効窓の同じ形状およびサイズに切断されたものである)を、屈折率整合液体(n=1.500)充填物を、発光フィルムと、CdS/CdTe太陽電池の光入射ガラス表面との間に使用して、図1に例示されるようなCdS/CdTe電池の光入射の前方ガラス基板に取り付けた。発光フィルムを伴う太陽電池の効率(η電池+発光フィルム)を、同じ1sunの暴露のもとで再び測定した。取り付けられた発光フィルムに起因するCdS/CdTe太陽電池の効率増強を、下記の式を使用して求めた:
効率増強=(η電池+発光フィルム−η電池)/η電池100%
発光媒体実施例1についての効率増強が6.0%であると求められた。
発光媒体実施例2
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例2についての効率増強が6.7%であると求められた。
発光媒体実施例3
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例26の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例3についての効率増強が2.4%であると求められた。
発光媒体実施例4
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例3の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例4についての効率増強が6.1%であると求められた。
発光媒体実施例5
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例28の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例5についての効率増強が12.2%であると求められた。
発光媒体実施例6
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例5の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例6についての効率増強が10.6%であると求められた。
発光媒体実施例7
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例33の化合物であり、かつ、フィルムが結晶シリコン太陽電池に適用されたことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例7についての効率増強が1.2%であると求められた。
発光媒体実施例8
薄膜有機波長変換発光媒体を、実施例化合物34が化合物33の代わりに使用されたことを除いて、発光媒体実施例7の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例11についての効率増強が1.4%であると求められた。
発光媒体実施例9
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例42の化合物であり、かつ、フィルムが結晶シリコン太陽電池に適用されたことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例9についての効率増強が0.9%であると求められた。
発光媒体実施例10
薄膜有機波長変換発光媒体を、実施例化合物44が化合物42の代わりに使用されたことを除いて、発光媒体実施例9の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例10についての効率増強が0.4%であると求められた。
発光媒体実施例11
薄膜有機波長変換発光媒体を、実施例化合物45が化合物42の代わりに使用されたことを除いて、発光媒体実施例9の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例11についての効率増強が0.8%であると求められた。
発光媒体実施例12
薄膜有機波長変換発光媒体を、実施例化合物46が化合物42の代わりに使用されたことを除いて、発光媒体実施例9の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例12についての効率増強が0.4%であると求められた。
発光媒体実施例13
薄膜有機波長変換発光媒体を、実施例化合物48が化合物1の代わりに使用されたことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例13についての効率増強が14.9%であると求められた。
発光媒体実施例14
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例14の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例14についての効率増強が11.6%であると求められた。
発光媒体実施例15
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例49の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例13の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例15についての効率増強が15.0%であると求められた。
発光媒体実施例16
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例15の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例16についての効率増強が12.0%であると求められた。
発光媒体実施例17
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例52の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例13の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例17についての効率増強が13.6%であると求められた。
発光媒体実施例18
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例17の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例18についての効率増強が7.3%であると求められた。
発光媒体実施例19
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例54の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例13の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例19についての効率増強が15.2%であると求められた。
発光媒体実施例20
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例19の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例20についての効率増強が6.0%であると求められた。
発光媒体実施例21
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例55の化合物であったことを除いて、発光媒体実施例13の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例21についての効率増強が14.4%であると求められた。
発光媒体実施例22
薄膜有機波長変換発光媒体を、太陽電池が、14.0%の効率(η電池)(これは、様々な商用CIGS電池において達成される効率レベルよりも高かった)を有する薄膜CIGS電池であったことを除いて、発光媒体実施例21の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例22についての効率増強が6.6%であると求められた。
発光媒体実施例23
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例58の化合物であり、かつ、フィルムが結晶シリコン太陽電池に適用されたことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例23についての効率増強が0.9%であると求められた。
発光媒体実施例24
薄膜有機波長変換発光媒体を、使用された発光色素が実施例59の化合物であり、かつ、フィルムが結晶シリコン太陽電池に適用されたことを除いて、発光媒体実施例1の場合と同じ様式で得た。発光媒体実施例24についての効率増強が0.9%であると求められた。
下記の表1は上記実施例発光媒体のそれぞれについての測定された効率増強を示す。
Figure 0005468119
表1に例示されるように、CdS/CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池の太陽光光電変換効率が、本明細書中に開示されるような薄膜有機波長変換発光媒体を太陽電池に適用することによって高まる。本明細書中に開示される媒体を使用するすべての調製された実施例は、結晶シリコン太陽電池については0.4%を超える効率増強を示し、CdS/CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池については2%を超える効率増強を示す。
結晶シリコン太陽電池の太陽光光電変換効率が、薄膜有機波長変換発光媒体を適用することによって、0.4%を超えて高まる。シリコン太陽電池は高コストであるために、効率における小さい改善でさえ、これらのデバイスによって生じる電気の1ワットあたりの価格における大きい改善を提供し得る。これらの結果はまた、本明細書中に開示される媒体の発色団およびフィルム成分のさらなる最適化が潜在的には、使用されているシリコン太陽電池に依存して、1.0%を超える改善または1.5%を超える改善または2%を超える改善という一層より大きい効率増強をもたらし得ることを例示する。
CdS/CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池の太陽光光電変換効率が、薄膜有機波長変換発光媒体を太陽電池に適用することによって、2%を超えて高まる。媒体5、媒体6、媒体13〜媒体17、媒体19および媒体20は、10%を超える効率増強をもたらし、これらの媒体のいくつかは、14%を超える効率増強をもたらした。これらの結果はまた、本明細書中に開示される媒体の発色団およびフィルム成分のさらなる最適化が潜在的には、使用されている光起電デバイスに依存して、20%を超える改善または25%を超える改善という、CdS/CdTe太陽電池およびCIGS太陽電池についての一層より大きい効率増強をもたらし得ることを例示する。
前記の記載により、本教示の基礎となる新規な特徴が示され、記載され、また、指摘されているが、例示されるような発明の細部の形態における様々な省略、代用および変化、同様にまた、それらの使用が、本教示の範囲から逸脱することなく、当業者によってなされ得ることが理解されるであろう。したがって、本教示の範囲は前記議論に限定されるべきではなく、添付された請求項によって定義されなければならない。本明細書中で参照されるすべての特許、特許公開物および他の文書が本明細書により、それらの全体において参照により組み込まれる。

Claims (17)

  1. 下記の式I−aによって表される発色団:
    Figure 0005468119
    (式中
    は、場合により置換されたアルキルである;
    およびDはそれぞれが独立して、場合により置換されたアリールである)。
  2. が、場合により置換されたC1〜8アルキルである、請求項1に記載の発色団。
  3. 場合により置換されたアリールについての置換基が、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、ヘテロアリールおよびアミノからなる群から選択される、請求項1または2に記載の発色団。
  4. およびDがそれぞれ独立して、場合により置換されたベンゾフラニル、場合により置換されたチオフェニル、場合により置換されたフラニル、ジヒドロチエノジオキシニル、場合により置換されたベンゾチオフェニル、および、場合により置換されたジベンゾチオフェニルからなる群から選択され、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発色団。

  5. Figure 0005468119
    (式中、Rは、場合により置換されたアルキルである)
    からなる群から選択される、請求項1〜のいずれかに記載の発色団。
  6. さらに、下記の式(III−a):
    Figure 0005468119
    (式中
    独立して、場合により置換されたアルキルである
    それぞれのRが独立して、場合により置換されたアルコキシ、場合により置換されたアリールオキシ、場合により置換されたアシルオキシ、および、アミノからなる群から選択される)
    によって表される、請求項1に記載の発色団。
  7. が、−NRR’’、−OR、−COOR、−COR、−CONHR、−CONRR’’および−CN(式中、RはC〜C20アルキルであり、かつ、R’’は水素またはC〜C20アルキルである)からなる群から選択される成分によって場合により置換されるアルキルである、請求項に記載の発色団。
  8. が、〜C40アルキルまたはC〜C20ハロアルキルである、請求項に記載の発色団。
  9. 光学的透明なポリマーマトリックスと、請求項1〜のいずれか1項に記載される発色団を含む少なくとも1つの発光色素とを含む波長変換発光媒体。
  10. 前記ポリマーマトリックスが、ポリエチレンテレフタラート、ポリメチルメタクリラート、ポリビニルブチラール、エチレンビニルアセタート、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカルボナート、ポリスチレン、シロキサンゾル−ゲル、ポリウレタン、ポリアクリラートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む、請求項に記載の波長変換発光媒体。
  11. 前記ポリマーマトリックス材の屈折率が1.4〜1.7の範囲である、請求項9または10に記載の波長変換発光媒体。
  12. 前記発光色素が0.01wt%〜3wt%の範囲における量で前記ポリマーマトリックスに存在する、請求項9〜11のいずれかに記載の波長変換発光媒体。
  13. 少なくとも1つの光起電デバイスまたは太陽電池と、請求項9〜12のいずれかに記載される波長変換発光媒体とを含み、前記波長変換発光媒体が、入射光が前記光起電デバイスまたは太陽電池への到達に先立って前記波長変換発光媒体を通過するように配置される光起電モジュール。
  14. 前記波長変換発光媒体が、0.1μm〜1mmの範囲における厚さを有するフィルムである、請求項13に記載の光起電モジュール。
  15. 前記光起電デバイスまたは太陽電池が、硫化カドミウム/テルル化カドミウム太陽電池、銅インジウムガリウム二セレン化物太陽電池、非晶質シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池または結晶シリコン太陽電池からなる群から選択される少なくとも1つのデバイスを含む、請求項13または14に記載の光起電モジュール。
  16. 前記波長変換発光媒体を前記光起電デバイスまたは太陽電池の光入射表面に取り付けるために使用される屈折率整合液体または光学的接着剤をさらに含む、請求項13〜15のいずれかに記載の光起電モジュール。
  17. 光起電デバイスまたは太陽電池の性能を改善するための方法であって、請求項9〜12のいずれかに記載される波長変換発光媒体を前記光起電デバイスまたは太陽電池の光入射側に直接に適用するか、あるいは、前記波長変換発光媒体を前記光起電デバイスまたは太陽電池に封入することを含む方法。
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