JP5972849B2 - Metal complex, metal complex dye, photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, dye solution, dye-adsorbing electrode, and method for producing dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、金属錯体、金属錯体色素、光電変換素子、色素増感太陽電池、色素溶液、色素吸着電極および色素増感太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a metal complex, a metal complex dye, a photoelectric conversion element, a dye-sensitized solar cell, a dye solution, a dye-adsorbing electrode, and a method for producing a dye-sensitized solar battery.

光電変換素子は各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。この光電変換素子には金属を用いたもの、半導体を用いたもの、有機顔料や色素を用いたもの、あるいはこれらを組み合わせたものなどの様々な方式が実用化されている。とくに、非枯渇性の太陽エネルギーを利用した太陽電池は、燃料が不要であり、無尽蔵のクリーンエネルギーを利用するものとして、その本格的な実用化が大いに期待されている。その中でも、シリコン系太陽電池は古くから研究開発が進められ、各国の政策的な配慮もあって普及が進んでいる。しかし、シリコンは無機材料であり、スループットおよびコスト等の改良には自ずと限界がある。   Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. Various types of photoelectric conversion elements have been put to practical use, such as those using metals, semiconductors, organic pigments and dyes, or combinations thereof. In particular, a solar cell using non-depleting solar energy does not require fuel, and its full-scale practical use is expected as an inexhaustible clean energy. Among them, silicon-based solar cells have been researched and developed for a long time, and are spreading due to the policy considerations of each country. However, since silicon is an inorganic material, there is a limit to improving throughput and cost.

そこで色素増感太陽電池の研究が精力的に行われている。特にその契機となったのは、スイス ローザンヌ工科大学のGraetzel等の研究成果である。彼らは、ポーラス酸化チタン薄膜の表面にルテニウム錯体からなる色素を固定した構造を採用し、アモルファスシリコン並の変換効率を実現した。これにより、高価な真空装置を使用しなくても製造できる色素増感太陽電池が一躍世界の研究者から注目を集めるようになった。   Therefore, research on dye-sensitized solar cells has been vigorously conducted. In particular, it was the research results of Graetzel and others at the Swiss Lausanne University of Technology. They adopted a structure in which a dye composed of a ruthenium complex was fixed on the surface of a porous titanium oxide thin film, realizing conversion efficiency comparable to that of amorphous silicon. As a result, dye-sensitized solar cells that can be manufactured without using an expensive vacuum apparatus have attracted attention from researchers all over the world.

現在までに、光電変換素子に使用される金属錯体色素として一般にN3、N719、Z907、J2等が開発されている。しかしながら、従来の色素増感太陽電池は、一般に光電変換効率が低く、耐久性が悪い場合が多かった。   To date, N3, N719, Z907, J2 and the like have been developed as metal complex dyes used for photoelectric conversion elements. However, conventional dye-sensitized solar cells generally have low photoelectric conversion efficiency and often have poor durability.

最近になって、太陽光スペクトルの可視および長波長領域内で強度の吸収を示す、エテニレン構造を有するアンカー基を分子構造内に含む色素が提案されている(特許文献1参照)。   Recently, there has been proposed a dye containing an anchor group having an ethenylene structure in the molecular structure, which exhibits strong absorption in the visible and long wavelength regions of the sunlight spectrum (see Patent Document 1).

特表2011−502187号公報Special table 2011-502187

特許文献1で提案された色素は太陽光スペクトルの長波長領域内で吸収を示すことが記載され、光電変換素子に採用されると従来の色素よりも光電変換効率(η)を向上させることができると推測される。しかし、色素増感太陽電池に対する要求される性能レベルは年々高まっており、特に光電変換効率(η)の向上という点においてさらなる改良が求められている。   It is described that the dye proposed in Patent Document 1 exhibits absorption in the long wavelength region of the sunlight spectrum, and when employed in a photoelectric conversion element, the photoelectric conversion efficiency (η) can be improved over conventional dyes. Presumed to be possible. However, the required performance level for dye-sensitized solar cells is increasing year by year, and further improvement is demanded particularly in terms of improvement of photoelectric conversion efficiency (η).

従って、本発明の課題は、光電変換効率(η)に優れた性能を示す金属錯体色素、この金属錯体色素の合成中間体である金属錯体、この金属錯体色素を使用することで優れた性能の光電変換素子および色素吸着電極、色素増感太陽電池およびその製造方法ならびに金属錯体色素を含有する色素溶液を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to provide a metal complex dye exhibiting excellent performance in photoelectric conversion efficiency (η), a metal complex that is a synthetic intermediate of this metal complex dye, and an excellent performance by using this metal complex dye. The object is to provide a photoelectric conversion element, a dye adsorption electrode, a dye-sensitized solar cell, a method for producing the same, and a dye solution containing a metal complex dye.

本発明者等は、光電変換効率(η)を向上させるには、吸収波長を長波長側にシフトさせ、かつモル吸光係数を向上させることが重要であり、そのためには色素のπ共役系を拡大させると共に振動子強度を増加させ、加えて金属錯体色素の最低空軌道(LUMOと称する。)のレベルを上げることが有効であると考えた。
この想定に基づいて検討を行ったところ、半導体微粒子に吸着するアンカー基の連結基を介した配位子母核への置換方法および置換母核を工夫した3座配位子と、1つまたは2つの配位原子がアニオン性である2座配位子または3座配位子とを併用した場合に長波長領域の光電変換効率の向上が著しいことを見出した。これらの知見に基づき本発明者等はさらに研究を重ね、本発明をなすに至った。
In order to improve the photoelectric conversion efficiency (η), it is important for the present inventors to shift the absorption wavelength to the longer wavelength side and improve the molar extinction coefficient. It was considered effective to increase the vibrator strength as well as to increase the level of the lowest empty orbit (referred to as LUMO) of the metal complex dye.
As a result of investigation based on this assumption, a method for substitution of a ligand mother nucleus via a linking group of an anchor group adsorbed on a semiconductor fine particle and a tridentate ligand devised for the substitution mother nucleus and one or It has been found that when a bidentate ligand or a tridentate ligand in which two coordination atoms are anionic are used in combination, the photoelectric conversion efficiency in the long wavelength region is remarkably improved. Based on these findings, the inventors have further studied and have come to make the present invention.

すなわち、本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
(1)導電性支持体、電解質を含む感光体層、電解質を含む電荷移動体層および対極を有する光電変換素子であって、該感光体層が、下記式(I)で表される金属錯体色素が担持された半導体微粒子を有する光電変換素子。
That is, the subject of this invention was achieved by the following means.
(1) A photoelectric conversion element having a conductive support, a photoreceptor layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte and a counter electrode, wherein the photoreceptor layer is represented by the following formula (I) A photoelectric conversion element having semiconductor fine particles carrying a dye.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立にAnc1〜Anc3を有しない置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
は連結基を表す。Xは−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらを組み合わせた基を表す。Xは単結合または連結基を表す。Anc1〜Anc3は各々独立に酸性基を表す。l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数をそれぞれ表す。
m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜Lは配位子を表し、LとLが互いに結合した2座の配位子であるか、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。)
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent having no Anc 1 to Anc 3 . n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 1 represents a linking group. X 2 represents —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, or an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with the ring B. Represents a group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a combination thereof. X 3 represents a single bond or a linking group. Anc1 to Anc3 each independently represents an acidic group. l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5, respectively.
m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand and is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. is there. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )

(2)式(I)において、MがFe2+、Ru2+またはOs2+である(1)に記載の光電変換素子。
(3)式(I)において、環Aおよび環Cが、各々独立に、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、トリアゾール環またはピラゾール環である(1)または(2)に記載の光電変換素子。
(4)式(I)において、環Bがピリジン環またはピリミジン環である(1)〜(3)のいずれかに記載の光電変換素子。
(5)式(I)において、Anc1〜Anc3は、各々独立に、−COOH、−SOH、−PO、−OHまたは−SHである(1)〜(4)のいずれかに記載の光電変換素子。
(2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein in formula (I), M is Fe 2+ , Ru 2+ or Os 2+ .
(3) In formula (I), ring A and ring C are each independently a pyridine ring, pyrimidine ring, triazine ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, isoxazole ring, The photoelectric conversion element according to (1) or (2), which is an isothiazole ring, a triazole ring, or a pyrazole ring.
(4) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein in formula (I), ring B is a pyridine ring or a pyrimidine ring.
(5) formula (I), Anc1~Anc3 each independently, -COOH, -SO 3 H, in any one of -PO 3 H 2, is -OH or -SH (1) ~ (4) The photoelectric conversion element as described.

(6)式(I)において、XおよびXの少なくとも1つが、各々独立に、下記式(3)〜(10)のいずれか、もしくはこれらの組み合わせで表される(1)〜(5)のいずれかに記載の光電変換素子。 (6) In formula (I), at least one of X 1 and X 3 is each independently represented by any one of the following formulas (3) to (10) or a combination thereof: ).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、*は環Aまたは環Cとの結合位置を表す。
**はAnc1またはAnc3との結合位置を表す。
sは0〜2の整数を表す。
31〜R102は水素原子または置換基を表し、複数の置換基は直接または連結基を介して結合し環を形成してもよい。)
(In the formula, * represents a bonding position with ring A or ring C.
** represents a binding position with Anc1 or Anc3.
s represents the integer of 0-2.
R 31 to R 102 represent a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of substituents may be bonded directly or via a linking group to form a ring. )

(7)式(I)において、Lがイソチオシアネート配位子である(1)〜(6)のいずれかに記載の光電変換素子。
(8)式(I)において、LとLが互いに結合した2座の配位子が下記式(2L−1)〜(2L−5)のいずれかで表される2座配位子である(1)〜(7)のいずれかに記載の光電変換素子。
(7) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (6), wherein in Formula (I), L 3 is an isothiocyanate ligand.
(8) A bidentate ligand in which the bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other in the formula (I) is represented by any one of the following formulas (2L-1) to (2L-5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (7).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、*は金属イオンMへの結合位置を表す。
環Dは芳香族環を表す。
111〜A141はアニオン性の窒素原子または炭素原子を表し、A151はアニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。R111〜R154は水素原子、または、Anc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。)
(In the formula, * represents a bonding position to the metal ion M.
Ring D represents an aromatic ring.
A 111 to A 141 each represents an anionic nitrogen atom or carbon atom, and A 151 represents any one of an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom. R 111 to R 154 each represent a hydrogen atom or a substituent having no Anc1, Anc2 and Anc3. )

(9)式(I)において、LとLとLが互いに結合した3座の配位子が下記式(3L−1)〜(3L−5)のいずれかで表される3座配位子である(1)〜(6)のいずれかに記載の光電変換素子。 (9) In the formula (I), a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other is represented by any of the following formulas (3L-1) to (3L-5) The photoelectric conversion element according to any one of (1) to (6), which is a ligand.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、*は金属イオンMへの結合位置を表す。
環Dは芳香族環を表す。
211〜A242は窒素原子または炭素原子を表し、A251およびA252は窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。ただし、A211とA212、A221とA222、A231とA232、A241とA242、A251とA252のそれぞれ少なくとも1つはアニオン性である。R211〜R253は水素原子、または、Anc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。)
(In the formula, * represents a bonding position to the metal ion M.
Ring D represents an aromatic ring.
A 211 to A 242 represent a nitrogen atom or a carbon atom, and A 251 and A 252 represent a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. However, at least one of A 211 and A 212 , A 221 and A 222 , A 231 and A 232 , A 241 and A 242 , and A 251 and A 252 is anionic. R 211 to R 253 represent a hydrogen atom or a substituent that does not have Anc 1, Anc 2, and Anc 3. )

(10)前記(1)〜(9)のいずれかに記載の光電変換素子を具備する色素増感太陽電池。 (10) A dye-sensitized solar cell including the photoelectric conversion element according to any one of (1) to (9).

(11)下記式(I)で表される金属錯体色素。 (11) A metal complex dye represented by the following formula (I).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。Z およびZ は各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、Z とN原子の間の結合およびZ とN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜R は各々独立にAnc1〜Anc3を有しない置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R 〜R が各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
は連結基を表す。X は−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらを組み合わせた基を表す。X は単結合または連結基を表す。Anc1〜Anc3は各々独立に酸性基を表す。l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数をそれぞれ表す。
m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜L は配位子を表し、L とL が互いに結合した2座の配位子であるか、L 、L およびL が互いに結合した3座の配位子である。ここで、L 〜L の1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent having no Anc 1 to Anc 3 . n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 1 represents a linking group. X 2 represents —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, or an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with the ring B. Represents a group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a combination thereof. X 3 represents a single bond or a linking group. Anc1 to Anc3 each independently represents an acidic group. l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5, respectively.
m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand and is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. is there. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )

(12)前記(11)に記載の金属錯体色素を溶解してなる色素溶液。
(13)有機溶媒中に、前記金属錯体色素を0.001〜0.1質量%含有かつの含有量が0.1質量%以下である(12)に記載の色素溶液。
(14)半導体微粒子表面に、(11)に記載の金属錯体色素が担持した色素増感太陽電池用の色素吸着電極。
(15)前記(14)に記載の色素吸着電極、電解質および対極極となる各材料を用いて組み立てる色素増感太陽電池の製造方法。
(12) A dye solution obtained by dissolving the metal complex dye described in (11).
(13) in an organic solvent, a dye solution according to the metal complex dye containing 0.001 to 0.1 wt%, and the content of water is Ru der 0.1 wt% (12).
(14) A dye-adsorbing electrode for a dye-sensitized solar cell, wherein the metal complex dye according to (11) is supported on the surface of the semiconductor fine particles .
(15) A method for producing a dye-sensitized solar cell, which is assembled by using the dye-adsorbing electrode, the electrolyte, and each material serving as a counter electrode according to (14).

(16)下記式(II)で表される金属錯体。 (16) A metal complex represented by the following formula (II).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立に置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
10およびX30は各々独立に単結合または連結基を表す。X20は単結合または−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基もしくはこれらを組み合わせた基を表す。
Gは、アルデヒド基または下記のいずれかの構造で表される、置換基を有していてもよいアセタール基を表す。
p1は1〜4の整数、p2は0〜3の整数、p3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜Lは配位子を表し、いずれもが単座の配位子、LとLが互いに結合した2座の配位子、または、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。)
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent. n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 10 and X 30 each independently represent a single bond or a linking group. X 20 represents a single bond or —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, an unsaturated group that does not π-conjugated with the ring B. A saturated aliphatic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group, or a combination thereof is represented.
G represents an aldehyde group or an acetal group which is represented by any one of the following structures and may have a substituent.
p1 represents an integer of 1 to 4, p2 represents an integer of 0 to 3, and p3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand, both of which are monodentate ligands, a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other Tridentate ligand. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(式中、Rは各々独立にアルキル基を表す。*は、X10、X20またはX30との結合位置を表す。) (In the formula, each R G independently represents an alkyl group. * Represents a bonding position with X 10 , X 20 or X 30. )

本明細書において、特に断りがない限り、炭素−炭素二重結合については、分子内にE型およびZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。特定の符号で表示された置換基や連結基、配位子等(以下、置換基等という)が複数あるとき、あるいは複数の置換基等を同時もしくは択一的に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成してもよい。また、環、例えば脂環、芳香環、ヘテロ環はさらに縮環して縮合環を形成していてもよい。   In the present specification, unless otherwise specified, the carbon-carbon double bond may be either E-type or Z-type in the molecule or a mixture thereof. When there are a plurality of substituents, linking groups, ligands, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) indicated by a specific code, or when a plurality of substituents etc. are specified simultaneously or alternatively, a special notice is given. As long as there is no, each substituent etc. may mutually be same or different. The same applies to the definition of the number of substituents and the like. Further, when a plurality of substituents and the like are close to each other (especially when they are adjacent to each other), they may be connected to each other to form a ring unless otherwise specified. In addition, a ring such as an alicyclic ring, an aromatic ring, or a heterocyclic ring may be further condensed to form a condensed ring.

本発明により、光電変換効率(η)を向上させることのできる優れた性能を発揮する金属錯体色素、この金属錯体色素の合成中間体である金属錯体、この金属錯体色素を使用することで優れた性能の光電変換素子および色素吸着電極、色素増感太陽電池およびその製造方法ならびに金属錯体色素を含有する色素溶液が提供できる。   According to the present invention, a metal complex dye exhibiting excellent performance capable of improving photoelectric conversion efficiency (η), a metal complex which is a synthetic intermediate of this metal complex dye, and an excellent use of this metal complex dye A photoelectric conversion element and a dye adsorption electrode, a dye-sensitized solar cell and a method for producing the same, and a dye solution containing a metal complex dye can be provided.

本発明の光電変換素子の一実施態様について、層中の円部分の拡大図も含めて模式的に示した断面図である。It is sectional drawing typically shown including the enlarged view of the circular part in a layer about one embodiment of the photoelectric conversion element of this invention. 実施例2で作製した色素増感太陽電池を模式的に示す断面図である。3 is a cross-sectional view schematically showing a dye-sensitized solar cell produced in Example 2. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−1の合成中間体である化合物(6)のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of Compound (6), which is a synthetic intermediate of metal complex dye Dye-1 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−1の合成中間体である化合物(7)のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of Compound (7) which is a synthetic intermediate of metal complex dye Dye-1 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−1のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of metal complex dye Dye-1 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−2の合成中間体である化合物(11)のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of Compound (11), which is a synthetic intermediate of metal complex dye Dye-2 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−2の合成中間体である化合物(12)のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of Compound (12) which is a synthetic intermediate of metal complex dye Dye-2 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−2のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of metal complex dye Dye-2 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−4のH−NMRスペクトルのチャートである。2 is a chart of 1 H-NMR spectrum of metal complex dye Dye-4 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−1の紫外可視スペクトルのチャートである。2 is an ultraviolet-visible spectrum chart of the metal complex dye Dye-1 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−2の紫外可視スペクトルのチャートである。2 is a chart of an ultraviolet-visible spectrum of the metal complex dye Dye-2 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−4の紫外可視スペクトルのチャートである。2 is a chart of an ultraviolet-visible spectrum of the metal complex dye Dye-4 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−5の紫外可視スペクトルのチャートである。2 is a chart of an ultraviolet-visible spectrum of the metal complex dye Dye-5 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−6の紫外可視スペクトルのチャートである。2 is a chart of an ultraviolet-visible spectrum of the metal complex dye Dye-6 synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−1を酸化チタンに吸着させた酸化チタン膜の可視吸収スペクトル図である。It is a visible absorption spectrum figure of the titanium oxide film which made the metal complex pigment | dye Dye-1 synthesize | combined in Example 1 adsorb | suck to titanium oxide. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−5を酸化チタンに吸着させた酸化チタン膜での可視吸収スペクトル図である。It is a visible absorption spectrum figure in the titanium oxide film | membrane which made the metal complex pigment | dye Dye-5 synthesize | combined in Example 1 adsorb | sucked to titanium oxide. 実施例1で合成した金属錯体色素Dye−6を酸化チタンに吸着させた酸化チタン膜での可視吸収スペクトル図である。It is a visible absorption spectrum figure in the titanium oxide film | membrane which made the metal complex pigment | dye Dye-6 synthesize | combined in Example 1 adsorb | sucked to titanium oxide.

<<光電変換素子および色素増感太陽電池>>
本発明の光電変換素子は、例えば、図1に示すように、光電変換素子10は、導電性支持体1、色素(金属錯体色素)21により増感された半導体微粒子を含む感光体層2、正孔輸送層である電荷移動体層3および対極4からなる。感光体層2を設置した導電性支持体1は光電変換素子10において作用電極として機能する。本実施形態においては、この光電変換素子10を外部回路6で動作手段Mに仕事をさせる電池用途に使用できるようにした色素増感太陽電池を利用したシステム100として示している。
<< Photoelectric conversion element and dye-sensitized solar cell >>
For example, as shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 10 of the present invention has a photoelectric conversion element 10 including a conductive support 1, a photoreceptor layer 2 including semiconductor fine particles sensitized by a dye (metal complex dye) 21, It consists of a charge transfer layer 3 and a counter electrode 4 which are hole transport layers. The conductive support 1 provided with the photoreceptor layer 2 functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10. In the present embodiment, the photoelectric conversion element 10 is shown as a system 100 using a dye-sensitized solar cell that can be used for a battery for causing the operating means M to work with the external circuit 6.

本実施形態において受光電極5は、導電性支持体1、および色素(金属錯体色素)21の吸着した半導体微粒子を含む感光体層2よりなる。感光体層2は目的に応じて設計され、単層構成でも多層構成でもよい。一層の感光体層中の色素(金属錯体色素)21は一種類でも多種の混合でもよいが、そのうちの少なくとも1種は、上述した本発明の金属錯体色素を用いる。感光体層2に入射した光は色素(金属錯体色素)21を励起する。励起された色素はエネルギーの高い電子を有しており、この電子が色素(金属錯体色素)21から半導体微粒子22の伝導帯に渡され、さらに拡散によって導電性支持体1に到達する。このとき色素(金属錯体色素)21は酸化体となっているが、電極上の電子が外部回路6で仕事をしながら、対極4を経由して、色素(金属錯体色素)21の酸化体および電解質が存在する感光体層2に戻ることで太陽電池として働く。   In the present embodiment, the light-receiving electrode 5 includes a conductive support 1 and a photoreceptor layer 2 including semiconductor fine particles adsorbed with a dye (metal complex dye) 21. The photoreceptor layer 2 is designed according to the purpose, and may be a single layer structure or a multilayer structure. The dye (metal complex dye) 21 in one photosensitive layer may be one kind or a mixture of various kinds, but at least one of them uses the metal complex dye of the present invention described above. The light incident on the photoreceptor layer 2 excites the dye (metal complex dye) 21. The excited dye has high energy electrons, and the electrons are transferred from the dye (metal complex dye) 21 to the conduction band of the semiconductor fine particles 22 and reach the conductive support 1 by diffusion. At this time, the dye (metal complex dye) 21 is an oxidant, but the electrons on the electrode work in the external circuit 6 and pass through the counter electrode 4 so that the oxidant of the dye (metal complex dye) 21 and By returning to the photoreceptor layer 2 where the electrolyte is present, it functions as a solar cell.

本発明において光電変換素子もしくは色素増感太陽電池に用いられる材料および各部材の作製方法については、この種のものにおける通常のものを採用すればよく、例えば米国特許第4,927,721号明細書、米国特許第4,684,537号明細書、米国特許第5,084,365号明細書、米国特許第5,350,644号明細書、米国特許第5,463,057号明細書、米国特許第5,525,440号明細書、特開平7−249790号公報、特開2004−220974号公報、特開2008−135197号公報を参照することができる。
以下、主たる部材について概略を説明する。
In the present invention, the materials used for the photoelectric conversion element or the dye-sensitized solar cell and the method for producing each member may be the usual ones of this type, for example, US Pat. No. 4,927,721. U.S. Pat.No. 4,684,537, U.S. Pat.No. 5,084,365, U.S. Pat.No. 5,350,644, U.S. Pat. Reference can be made to US Pat. No. 5,525,440, JP-A-7-249790, JP-A-2004-220974, and JP-A-2008-135197.
Hereinafter, an outline of the main members will be described.

<感光体層>
感光体層は後述する電解質を含み、下記本発明の金属錯体色素を含む増感色素が担持された半導体微粒子を含む層である。
<Photoreceptor layer>
The photoreceptor layer is a layer containing semiconductor fine particles containing an electrolyte described later and carrying a sensitizing dye containing the metal complex dye of the present invention described below.

<<金属錯体色素>>
本発明の金属錯体色素は、下記式(I)で表される。
<< metal complex dye >>
The metal complex dye of the present invention is represented by the following formula (I).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立にAnc1〜Anc3を有しない置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
は連結基を表す。Xは−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらを組み合わせた基を表す。Xは単結合または連結基を表す。Anc1〜Anc3は各々独立に酸性基を表す。l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数をそれぞれ表す。
m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜Lは配位子を表し、LとLが互いに結合した2座の配位子であるか、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。
In the formula, M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent having no Anc 1 to Anc 3 . n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 1 represents a linking group. X 2 represents —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, or an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with the ring B. Represents a group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a combination thereof. X 3 represents a single bond or a linking group. Anc1 to Anc3 each independently represents an acidic group. l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5, respectively.
m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand and is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. is there. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2.

式(I)で表される金属錯体色素は、連結基Xおよび酸性基Anc1が少なくとも1つ結合した環Aを有する、環A、環Bおよび環Cからなる3座配位子と、配位原子がアニオン性の配位子を1つまたは2つ含む配位子L〜Lとを有している。このような構造を有する金属錯体色素は、光電変換効率(η)が大幅に増加すると共に吸着安定性および性能のばらつき低減にも優れる。 Metal complex dye of the formula (I), the linking groups X 1 and an acid group Anc1 has at least one linked ring A, a tridentate ligand consisting of ring A, ring B and ring C, distribution The coordination atom has ligands L 1 to L 3 containing one or two anionic ligands. The metal complex dye having such a structure greatly increases the photoelectric conversion efficiency (η) and is excellent in reducing adsorption stability and performance.

式(I)で表される金属錯体色素は、m3が1〜4の整数であるとき下記式(I−1)で表され、m3が0であるとき下記式(I−2)で表される。   The metal complex dye represented by the formula (I) is represented by the following formula (I-1) when m3 is an integer of 1 to 4, and is represented by the following formula (I-2) when m3 is 0. The

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、M、環A〜環C、Z、Z、R〜R、n1〜n3、X〜X、Anc1〜Anc3、l1〜l3、m1およびm2、L〜L、Yおよびnは式(I)と同義であり、好ましい範囲も同じである。m31は1〜4の整数である。 In the formula, M, ring A to ring C, Z 1 , Z 2 , R 1 to R 3 , n1 to n3, X 1 to X 3 , Anc1 to Anc3, l1 to l3, m1 and m2, L 1 to L 3 , Y and n have the same meanings as in formula (I), and preferred ranges are also the same. m31 is an integer of 1-4.

式(I−1)で表される金属錯体色素は、環AにAnc1および連結基Xを少なくとも1つと環CにAnc3および連結基Xとを有していればよく、環Bは連結基XおよびAnc2を有していてもいなくてもよい。式(I−1)で表される金属錯体色素は、酸性基として少なくとも1つのAnc1と少なくとも1つのAnc3を有しているから、半導体微粒子により強固に吸着する。従って、この金属錯体色素は、より一層高い光電変換効率(η)を発揮し、耐久性および性能のばらつき低減に優れる。
式(I−2)で表される金属錯体色素は、環AにAnc1および連結基Xを少なくとも1つ有していればよく、環Bは連結基XおよびAnc2を有していてもいなくてもよい。
Metal complex dye of the formula (I-1) has only to have a Anc3 and linking groups X 3 in at least one ring C a Anc1 and linking groups X 1 to the ring A, ring B is linked it may or may not have a group X 2 and Anc2. Since the metal complex dye represented by the formula (I-1) has at least one Anc1 and at least one Anc3 as acidic groups, it is strongly adsorbed by the semiconductor fine particles. Therefore, this metal complex dye exhibits a still higher photoelectric conversion efficiency (η) and is excellent in durability and reduction in variation in performance.
Metal complex dye represented by formula (I-2) may have at least one of Anc1 and linking groups X 1 to the ring A, ring B, which may have a linking group X 2 and Anc2 It does not have to be.

− 金属イオンM −
Mは金属錯体色素の中心金属であり、長周期律表上6〜12族の元素が挙げられる。
このような元素としては、Ru、Fe、Os、Cu、W、Cr、Mo、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Rh、Re、MnおよびZnの各金属イオンが挙げられる。
本発明においては、MはOs2+、Ru2+、Fe2+またはCu2+が好ましく、Os2+、Ru2+、Fe2+がより好ましく、Os2+、Ru2+がさらに好ましく、なかでもRu2+が好ましい。
なお、光電変換素子中に組み込まれた状態においては、前記Mの価数は、周囲の材料との酸化還元反応により変化することがある。
− Metal ion M −
M is a central metal of the metal complex dye, and examples thereof include elements of groups 6 to 12 on the long periodic table.
Examples of such elements include Ru, Fe, Os, Cu, W, Cr, Mo, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Rh, Re, Mn, and Zn.
In the present invention, M is preferably Os 2+ , Ru 2+ , Fe 2+ or Cu 2+, more preferably Os 2+ , Ru 2+ and Fe 2+ , more preferably Os 2+ and Ru 2+ , and particularly preferably Ru 2+ .
In addition, in the state incorporated in the photoelectric conversion element, the valence of M may be changed by an oxidation-reduction reaction with surrounding materials.

− アクセプター配位子 −
式(I)において、環A、環Bおよび環Cが互いに連結して形成される3座配位子は、半導体微粒子の表面に吸着する吸着基(酸性基ともいう。)を有する。この配位子を「アクセプター配位子」と称することがある。以下、このアクセプター配位子を説明する。
− Acceptor ligand −
In the formula (I), the tridentate ligand formed by connecting the ring A, the ring B, and the ring C to each other has an adsorbing group (also referred to as an acidic group) that is adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles. This ligand may be referred to as an “acceptor ligand”. Hereinafter, this acceptor ligand will be described.

[環A、環Bおよび環C]
環A、環Bおよび環Cは、ぞれぞれ、含窒素芳香族ヘテロ環であり、それぞれ連結基などを介することなく互いに環構成原子同士が連結して、アクセプター配位子としての3座配位子を形成する。ここで、環Aおよび環Cを構成し、金属イオンMに結合する窒素原子は、アニオンでもよいが、孤立電子対を有するのが好ましい。また、環Aおよび環CにおいてZおよびZは炭素原子または窒素原子を表し、環AにおけるZとN原子の間の結合、および、環CにおけるZとN原子の間の結合は、各々独立に、単結合でも二重結合でもよい。これらZおよびZによって環Aおよび環Cは環Bに連結している。ZおよびZは共に炭素原子であるのが特に好ましい。
[Ring A, Ring B and Ring C]
Ring A, Ring B, and Ring C are each a nitrogen-containing aromatic heterocycle, and each ring-constituting atom is connected to each other without using a linking group to form a tridentate as an acceptor ligand. Ligand is formed. Here, the nitrogen atom constituting ring A and ring C and bonded to metal ion M may be an anion, but preferably has a lone pair of electrons. In Ring A and Ring C, Z 1 and Z 2 represent a carbon atom or a nitrogen atom, and the bond between Z 1 and N atom in Ring A and the bond between Z 2 and N atom in Ring C are Independently, each may be a single bond or a double bond. Ring A and ring C are connected to ring B by these Z 1 and Z 2 . Z 1 and Z 2 are particularly preferably both carbon atoms.

環A、環Bおよび環Cは、ぞれぞれ、金属イオンMと結合することができればどのような含窒素芳香族ヘテロ環でもよい。このような含窒素芳香族ヘテロ環は5員環または6員環であるのが好ましい。これらの含窒素芳香族ヘテロ環は、他の環、例えば、後述する置換基Tのアリール基もしくはヘテロ環基、または、後述する非芳香族ヘテロ環基の環もしくは非芳香族炭化水素環基が縮環しても構わない。また、含窒素芳香族ヘテロ環の環構成ヘテロ原子は、2〜6個の窒素原子であっても、窒素原子に加えて、他のヘテロ原子、例えば、酸素原子、硫黄原子を含んでもよい。
6員環の含窒素芳香族ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環が挙げられ、5員環の含窒素芳香族ヘテロ環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インドリン環、インダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、インドール環、ベンゾピロール環、イソインドール環、ベンゾトリアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環が挙げられる。
Ring A, ring B, and ring C may each be any nitrogen-containing aromatic heterocycle as long as it can bind to metal ion M. Such a nitrogen-containing aromatic heterocycle is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring. These nitrogen-containing aromatic heterocycles may be other rings, for example, an aryl group or a heterocyclic group of the substituent T described later, or a non-aromatic heterocyclic group ring or a non-aromatic hydrocarbon ring group described later. It does not matter if it is condensed. Further, the ring-constituting heteroatoms of the nitrogen-containing aromatic heterocycle may be 2 to 6 nitrogen atoms, or may contain other heteroatoms such as oxygen atoms and sulfur atoms in addition to the nitrogen atoms.
Examples of the 6-membered nitrogen-containing aromatic heterocycle include a pyridine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrazine ring, triazine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, and quinazoline ring, and a 5-membered nitrogen-containing aromatic ring. Examples of the heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a benzimidazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, an indoline ring, an indazole ring, a triazole ring, a tetrazole ring, an isoxazole ring, Examples include isothiazole ring, furazane ring, indole ring, benzopyrrole ring, isoindole ring, benzotriazole ring, oxadiazole ring, and thiadiazole ring.

環Aおよび環Cは、非縮合の5もしくは6員環または縮環(好ましくはベンゼン縮環)した5員環が好ましく、環Aまたは環Cのπ電子と共役しない孤立電子対を有する含窒素芳香族ヘテロ環であるが特に好ましい。孤立電子対を有する含窒素芳香族ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、トリアゾール環、ピラゾール環等が挙げられ、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、トリアゾール環、ピラゾール環が好ましい。
環Bは、非縮合の6員環が好ましく、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアゾール環がより好ましく、ピリジン環またはピリミジン環が特に好ましい。
Ring A and ring C are preferably a non-condensed 5- or 6-membered ring or a condensed (preferably benzene-fused) 5-membered ring having a lone electron pair that is not conjugated to the π electron of ring A or ring C. An aromatic heterocycle is particularly preferred. Examples of the nitrogen-containing aromatic heterocycle having a lone pair of electrons include a pyridine ring, pyrimidine ring, triazine ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, benzothiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, isoxazole ring, Examples include isothiazole ring, triazole ring, pyrazole ring, pyridine ring, pyrimidine ring, triazine ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, triazole ring. The pyrazole ring is preferred.
Ring B is preferably a non-condensed 6-membered ring, for example, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring or a triazole ring is more preferred, and a pyridine ring or a pyrimidine ring is particularly preferred.

およびZは、少なくとも一方が、炭素原子が好ましく、両方が炭素原子の場合がより好ましい。ZまたはZが窒素原子である場合は環Aまたは環Cはそれぞれピラゾール環またはトリアゾール環が好ましい。 At least one of Z 1 and Z 2 is preferably a carbon atom, and more preferably both are carbon atoms. When Z 1 or Z 2 is a nitrogen atom, ring A or ring C is preferably a pyrazole ring or a triazole ring, respectively.

環A、環Bおよび環Cは同一でも互いに異なっていてもよく、環Aおよび環Cは異なっていてもよいが同一であるのが好ましい。環A、環Bおよび環Cの組合せとしては、例えば、環A−環B−環Cの順に、ピリジン環−ピリジン環−ピリジン環、ピリジン環−ピリジン環−ピリミジン環、ピリジン環−ピリジン環−ベンゾチアゾール環、ピリジン環−ピリジン環−イミダゾール環、ピリジン環−ピリミジン環−ピリジン環、ピリミジン環−ピリジン環−ピリミジン環、トリアジン環−ピリジン環−トリアジン環、ピリジン環−ピラジン環−ピリジン環、ピリジン環−ピリジン環−ピラジン環、ピラジン環−ピリジン環−ピラジン環、ピリジン環−ピリジン環−ピラゾール環等が挙げられ、なかでも、ピリジン環−ピリジン環−ピリジン環、ピリジン環−ピリジン環−ピリミジン環、ピリジン環−ピリジン環−ベンゾチアゾール環、ピリジン環−ピリジン環−イミダゾール環、ピリジン環−ピリミジン環−ピリジン環が好ましく、ピリジン環−ピリジン環−ピリジン環がより好ましい。   Ring A, ring B and ring C may be the same or different from each other, and ring A and ring C may be different but are preferably the same. Examples of combinations of ring A, ring B and ring C include, for example, ring A-ring B-ring C in this order: pyridine ring-pyridine ring-pyridine ring, pyridine ring-pyridine ring-pyrimidine ring, pyridine ring-pyridine ring- Benzothiazole ring, pyridine ring-pyridine ring-imidazole ring, pyridine ring-pyrimidine ring-pyridine ring, pyrimidine ring-pyridine ring-pyrimidine ring, triazine ring-pyridine ring-triazine ring, pyridine ring-pyrazine ring-pyridine ring, pyridine Ring-pyridine ring-pyrazine ring, pyrazine ring-pyridine ring-pyrazine ring, pyridine ring-pyridine ring-pyrazole ring, etc., among others, pyridine ring-pyridine ring-pyridine ring, pyridine ring-pyridine ring-pyrimidine ring Pyridine ring-pyridine ring-benzothiazole ring, pyridine ring-pyridine ring-imidazole Ring, pyridine ring - pyrimidine ring - pyridine ring are preferred, pyridine ring - pyridine ring - pyridine ring is more preferable.

[置換基R、RおよびR
環A、環Bおよび環CはそれぞれAnc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基R、RおよびRを有していてもよい。これらの環A〜Cが各々独立に有する置換基R、RおよびRとしては置換基Tが挙げられる。
[Substituents R 1 , R 2 and R 3 ]
Ring A, ring B, and ring C may have substituents R 1 , R 2, and R 3 that do not have Anc 1 , Anc 2, and Anc 3, respectively. The substituent R 1, R 2 and R 3 in which the ring A~C have each independently include substituents T.

<置換基T>
置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。なお、本明細書において、単に置換基としてしか記載されていないは、この置換基Tを参照するものであり、また、各々の基、例えば、アルキル基、が記載されているのみの時は、この置換基Tの対応する基における好ましい範囲、具体例が適用される。
<Substituent T>
Examples of the substituent T include the following. In addition, in this specification, what is described only as a substituent refers to this substituent T, and when each group, for example, an alkyl group is only described, Preferred ranges and specific examples of the corresponding group of the substituent T are applied.

アルキル基(好ましくは炭素数1〜20で、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル、トリフルオロメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20で、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20で、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20で、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5〜20で、例えばシクロペンテニル、シクロヘキセニル等)、アリール基(好ましくは炭素数6〜26で、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2〜20で、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5員環または6員環のヘテロ環基がより好ましく、例えば、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20で、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20で、例えば、ビニルオキシ、アリルオキシ等)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20で、例えば、2−プロピニルオキシ、4−ブチニルオキシ等)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3〜20で、例えば、シクロプロピルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、4−メチルシクロヘキシルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜26で、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、ヘテロ環オキシ基(例えば、イミダゾリルオキシ、ベンゾイミダゾリルオキシ、チアゾリルオキシ、ベンゾチアゾリルオキシ、トリアジニルオキシ、プリニルオキシ)、   An alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, trifluoromethyl, etc.), Alkenyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), alkynyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.), cycloalkyl groups (preferably Have 3 to 20 carbon atoms, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), cycloalkenyl groups (preferably 5-20 carbon atoms, for example, cyclopentenyl, cyclohexenyl, etc.), aryl groups (preferably Has 6 to 26 carbon atoms, such as phenyl, 1 Naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl and the like), a heterocyclic group (preferably having 2 to 20 carbon atoms and having at least one oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom) A heterocyclic group of a ring is more preferable, for example, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzoimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl and the like, an alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, , Methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), alkenyloxy groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, vinyloxy, allyloxy, etc.), alkynyloxy groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, 2 -Propynyloxy, 4-butynyloxy, etc.), cycloalkyloxy groups (preferably A prime number of 3 to 20, for example, cyclopropyloxy, cyclopentyloxy, cyclohexyloxy, 4-methylcyclohexyloxy and the like, an aryloxy group (preferably having a carbon number of 6 to 26, for example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3- Methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), a heterocyclic oxy group (for example, imidazolyloxy, benzoimidazolyloxy, thiazolyloxy, benzothiazolyloxy, triazinyloxy, purinyloxy),

アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20で、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、シクロアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数4〜20で、例えば、シクロプロピルオキシカルボニル、シクロペンチルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6〜20で、例えば、フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜20で、アルキルアミノ基、アルケニルアミノ基、アルキニルアミノ基、シクロアルキルアミノ基、シクロアルケニルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含み、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、N−アリルアミノ、N−(2−プロピニル)アミノ、N−シクロヘキシルアミノ、N−シクロヘキセニルアミノ、アニリノ、ピリジルアミノ、イミダゾリルアミノ、ベンゾイミダゾリルアミノ、チアゾリルアミノ、ベンゾチアゾリルアミノ、トリアジニルアミノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルファモイル基が好ましく、例えば、N,N−ジメチルスルファモイル、N−シクロヘキシルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20で、例えば、アセチル、シクロヘキシルカルボニル、ベンゾイル等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20で、例えば、アセチルオキシ、シクロヘキシルカルボニルオキシ、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのカルバモイル基が好ましく、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−シクロヘキシルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、 Alkoxycarbonyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.), cycloalkoxycarbonyl group (preferably having 4 to 20 carbon atoms, for example, cyclopropyloxycarbonyl, cyclopentyloxycarbonyl, etc. , Cyclohexyloxycarbonyl, etc.), aryloxycarbonyl groups (preferably having 6 to 20 carbon atoms, such as phenyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl, etc.), amino groups (preferably having 0 to 20 carbon atoms, alkylamino groups, alkenyls) Including amino group, alkynylamino group, cycloalkylamino group, cycloalkenylamino group, arylamino group, heterocyclic amino group, for example, amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethyl Amino, N-allylamino, N- (2-propynyl) amino, N-cyclohexylamino, N-cyclohexenylamino, anilino, pyridylamino, imidazolylamino, benzoimidazolylamino, thiazolylamino, benzothiazolylamino, triazinylamino, etc.) A sulfamoyl group (preferably an alkyl, cycloalkyl or aryl sulfamoyl group having 0 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylsulfamoyl, N-cyclohexylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl, etc. ), An acyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl, cyclohexylcarbonyl, benzoyl, etc.), an acyloxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyloxy, cyclohexylcarbonyloxy). , Benzoyloxy, etc.), carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkyl, cycloalkyl or aryl, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-cyclohexylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.) ,

アシルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数0〜20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルホンアミド基が好ましく、例えば、メタンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、N−メチルメタンスルホンアミド、N−シクロヘキシルスルホンアミド、N−エチルベンゼンスルホンアミド等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20で、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、シクロアルキルチオ基(好ましくは炭素数3〜20で、例えば、シクロプロピルチオ、シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ、4−メチルシクロヘキシルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜26で、例えば、フェニルチオ、1−ナフチルチオ、3−メチルフェニルチオ、4−メトキシフェニルチオ等)、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20で、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル、ベンゼンスルホニル等)、 An acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, cyclohexylcarbonylamino, benzoylamino, etc.), a sulfonamide group (preferably a sulfoamide having 0 to 20 carbon atoms, alkyl, cycloalkyl or aryl) Groups such as methanesulfonamide, benzenesulfonamide, N-methylmethanesulfonamide, N-cyclohexylsulfonamide, N-ethylbenzenesulfonamide, etc., alkylthio groups (preferably having 1 to 20 carbon atoms, for example methylthio , Ethylthio, isopropylthio, benzylthio, etc.), cycloalkylthio group (preferably having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropylthio, cyclopentylthio, cyclohexylthio, 4-methylcyclohexylthio Etc.), an arylthio group (preferably having 6 to 26 carbon atoms, such as phenylthio, 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, 4-methoxyphenylthio, etc.), alkyl, cycloalkyl or arylsulfonyl group (preferably having a carbon number) 1-20, for example, methylsulfonyl, ethylsulfonyl, cyclohexylsulfonyl, benzenesulfonyl, etc.),

シリル基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、アリール、アルコキシおよびアリールオキシが置換したシリル基が好ましく、例えば、トリエチルシリル、トリフェニルシリル、ジエチルベンジルシリル、ジメチルフェニルシリル等)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1〜20で、アルキル、アリール、アルコキシおよびアリールオキシが置換したシリルオキシ基が好ましく、例えば、トリエチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、ジエチルベンジルシリルオキシ、ジメチルフェニルシリルオキシ等)、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、カルボキシル基、スルホ基、ホスホニル基、ホスホリル基、ホウ酸基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、上記アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基またはハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基またはシアノ基が挙げられる。 A silyl group (preferably a silyl group having 1 to 20 carbon atoms and substituted with alkyl, aryl, alkoxy and aryloxy, such as triethylsilyl, triphenylsilyl, diethylbenzylsilyl, dimethylphenylsilyl, etc.), silyloxy group ( Preferably, it is a silyloxy group having 1 to 20 carbon atoms and substituted with alkyl, aryl, alkoxy and aryloxy, such as triethylsilyloxy, triphenylsilyloxy, diethylbenzylsilyloxy, dimethylphenylsilyloxy, etc.), hydroxyl group , Cyano group, nitro group, halogen atom (eg fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), carboxyl group, sulfo group, phosphonyl group, phosphoryl group, boric acid group, more preferably alkyl group An alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, a cycloalkoxycarbonyl group, the amino group, an acylamino group, a cyano group, or a halogen atom, An alkyl group, an alkenyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, or a cyano group is preferable.

また、置換基Tは、前述の基を複数組み合わせてなる基であってもよい。例えば、1または2以上のアルコキシ基で置換されたアリール基、1または2以上のアルキル基を有するアリール基またはヘテロ環基、1または2以上のアルキル基を有するアリール基またはヘテロ環基で置換されたアルケニル基等が挙げられる。   Further, the substituent T may be a group formed by combining a plurality of the aforementioned groups. For example, an aryl group substituted with one or more alkoxy groups, an aryl group or heterocyclic group having one or more alkyl groups, and an aryl group or heterocyclic group having one or more alkyl groups And alkenyl groups.

置換基Tまたは化合物等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。   When the substituent T or the compound contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. When an aryl group, a heterocyclic group, or the like is included, they may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted.

置換基R、RおよびRとしては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ハロゲン原子が好ましく、アルキル基、アルケニル基、アリール基が特に好ましい。なお、置換基R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは直接または連結基を介して互いに結合して環を形成してもよい。 As the substituents R 1 , R 2 and R 3 , an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a cyano group and a halogen atom are preferable, and an alkyl group, an alkenyl group and an aryl group are particularly preferable. When a plurality of substituents R 1 to R 3 are present in each, they may be bonded to each other directly or via a linking group to form a ring.

[n1〜n3]
式(I)において、n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。n1〜n3はいずれも0または1であるのが好ましい。
[N1-n3]
In formula (I), n1 and n3 each independently represent an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. n1 to n3 are preferably 0 or 1.

[連結基XおよびX
連結基Xは連結基であり、Anc1の結合原子と環Aとを連結する。一方、Xは単結合または連結基であり、Anc3の結合原子と環Cとを連結する。ここで、XおよびXは、単結合を含むか否か以外は同義であり、好ましいものも同じであるので、以下、XおよびXにおける連結基について説明する。
[Linking groups X 1 and X 3 ]
Linking group X 1 is a linking group, connecting the ring with A bonded atoms ANC1. On the other hand, X 3 is a single bond or a linking group, and connects the bond atom of Anc 3 and the ring C. Here, X 1 and X 3 are synonymous except for whether or not a single bond is included, and preferable ones are also the same, so the linking group in X 1 and X 3 will be described below.

連結基XおよびXの価数は酸性基Anc1およびAnc3の置換数および置換基RおよびRの置換数によって変動し、少なくとも2価である。このような連結基は特に制限されず、例えば、不飽和結合を有する非環式炭化水素基または不飽和結合を有する環式炭化水素基、非芳香族ヘテロ環基、芳香族ヘテロ環基等が挙げられる。非環式炭化水素基としては、具体的には、直鎖または分岐鎖の脂肪族炭化水素基等が挙げられ、不飽和結合を有する環式炭化水素基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基等が挙げられる。この連結基XおよびXは、π共役系の延長による吸収特性の改善効果が期待できる点で、Anc1の結合原子と環Aとをπ共役する共役鎖またはAnc3の結合原子と環Cとをπ共役する共役鎖からなる連結基であるのが好適である。従って、直鎖または分岐鎖の脂肪族炭化水素基、非芳香族炭化水素環基および非芳香族ヘテロ環基は、環Aまたは環Cとπ共役する位置に不飽和結合を有するのが好ましい。また、芳香族炭化水素環基および芳香族ヘテロ環基は、結合する環Aまたは環Cと同一平面上にあり、π共役するのが好ましい。 The valence of the linking groups X 1 and X 3 varies depending on the number of substitutions of the acidic groups Anc1 and Anc3 and the number of substitutions of the substituents R 1 and R 3 and is at least divalent. Such a linking group is not particularly limited, and examples thereof include an acyclic hydrocarbon group having an unsaturated bond or a cyclic hydrocarbon group having an unsaturated bond, a non-aromatic heterocyclic group, and an aromatic heterocyclic group. Can be mentioned. Specific examples of the acyclic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the cyclic hydrocarbon group having an unsaturated bond includes a non-aromatic hydrocarbon ring group. And aromatic hydrocarbon ring groups. The linking groups X 1 and X 3 can be expected to have an effect of improving the absorption characteristics due to the extension of the π-conjugated system. The linking group is preferably a linking group comprising a conjugated chain that is π-conjugated. Therefore, the linear or branched aliphatic hydrocarbon group, non-aromatic hydrocarbon ring group and non-aromatic heterocyclic group preferably have an unsaturated bond at a position π-conjugated with ring A or ring C. In addition, the aromatic hydrocarbon ring group and the aromatic heterocyclic group are preferably on the same plane as the ring A or ring C to be bonded and π-conjugated.

直鎖または分岐鎖の脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素−炭素二重結合および/または炭素−炭素三重結合を1つまたは2つ以上有する脂肪族炭化水素基が挙げられる。好適な脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素−炭素二重結合を1つまたは2つ以上有する炭化水素基、炭素−炭素三重結合を1つまたは2つ以上有する炭化水素基等が挙げられる。炭素−炭素二重結合を1つ有する炭化水素基としては、後述する式(3)で表されるアルケニレン基、例えば、エテニレン基等が挙げられる。炭素−炭素二重結合を2つ以上有する炭化水素基としては、偶数個のπ共役したメチン鎖を骨格とする炭化水素基、例えば後述する式(4)〜(6)で表される炭化水素基が挙げられる。炭素−炭素三重結合を1つ有する炭化水素基としては、エチニレン基等のアルキニレン基が挙げられる。   Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include an aliphatic hydrocarbon group having one or more carbon-carbon double bonds and / or carbon-carbon triple bonds. Suitable aliphatic hydrocarbon groups include, for example, hydrocarbon groups having one or more carbon-carbon double bonds, hydrocarbon groups having one or more carbon-carbon triple bonds, and the like. . Examples of the hydrocarbon group having one carbon-carbon double bond include an alkenylene group represented by the formula (3) described later, for example, ethenylene group. Examples of the hydrocarbon group having two or more carbon-carbon double bonds include hydrocarbon groups having an even number of π-conjugated methine chains as a skeleton, for example, hydrocarbons represented by formulas (4) to (6) described later. Groups. Examples of the hydrocarbon group having one carbon-carbon triple bond include alkynylene groups such as an ethynylene group.

非芳香族炭化水素環基としては、例えば、ヒュッケル則を満たさないように炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を1つまたは2つ以上有する炭化水素環基が挙げられる。なお、環構成原子がオキソ基(>C=O)を含む場合、互変異性体としてエノール構造を取り得、形式上、例えば6π共役となるが、これらは非芳香族炭化水素環基に分類する。好適な非芳香族炭化水素環基としては、例えば、炭素−炭素二重結合を1つまたは2つ以上有するシクロアルケニレン基、炭素−炭素三重結合を1つまたは2つ以上有するシクロアルキニレン基等が挙げられる。シクロアルケニレン基およびシクロアルキニレン基としては、例えば、環を構成する炭素数が4〜6のシクロアルケニレン基およびシクロアルキニレン基が挙げられる。なお、非芳香族炭化水素環基において環Aまたは環Cに結合する炭素原子は炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を形成する炭素原子であるのがπ共役系を延長できるので好ましい。   Examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a hydrocarbon ring group having one or more carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds so as not to satisfy the Hückel rule. In addition, when the ring-constituting atom contains an oxo group (> C═O), it can take an enol structure as a tautomer and formally, for example, 6π conjugate, but these are classified as non-aromatic hydrocarbon ring groups. . Suitable non-aromatic hydrocarbon ring groups include, for example, cycloalkenylene groups having one or more carbon-carbon double bonds, cycloalkynylene groups having one or more carbon-carbon triple bonds, etc. Is mentioned. Examples of the cycloalkenylene group and the cycloalkynylene group include a cycloalkenylene group and a cycloalkynylene group having 4 to 6 carbon atoms constituting the ring. In addition, since the carbon atom couple | bonded with the ring A or the ring C in a non-aromatic hydrocarbon ring group is a carbon atom which forms a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, since (pi) conjugated system can be extended, it is preferable. .

芳香族炭化水素環基としては、例えば、置換基Tのアリール基に対応する2価以上の基等が挙げられ、具体的には、ベンゼン環基、ナフタレン環基等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon ring group include a divalent or higher valent group corresponding to the aryl group of the substituent T, and specific examples include a benzene ring group and a naphthalene ring group.

非芳香族ヘテロ環基としては、例えば、炭素−炭素二重結合および/または炭素−ヘテロ二重結合を1つまたは2つ以上有し、ヒュッケル則を満たさないヘテロ環基、例えば、ピロリン環基、イミダゾリン環基、下記式で表されるヘテロ環基等が挙げられる。なお、前記非芳香族炭化水素環基と同様に、非芳香族ヘテロ環基の環構成原子がオキソ基(>C=O)を含む場合も非芳香族ヘテロ環基に分類する。非芳香族ヘテロ環基において環Aまたは環Cに結合する原子(例えば、下記式で表される複素環基において符号「*」または「**」が付されている炭素原子)は炭素−炭素二重結合または炭素−ヘテロ二重結合を形成する炭素原子またはヘテロ原子であるのがπ共役系を延長できるので好ましい。   Examples of the non-aromatic heterocyclic group include a heterocyclic group having one or two or more carbon-carbon double bonds and / or carbon-hetero double bonds and not satisfying the Hückel rule, such as a pyrroline ring group. , An imidazoline ring group, a heterocyclic group represented by the following formula, and the like. As in the case of the non-aromatic hydrocarbon ring group, the case where the ring-constituting atom of the non-aromatic heterocyclic group includes an oxo group (> C═O) is also classified as a non-aromatic heterocyclic group. An atom bonded to ring A or ring C in a non-aromatic heterocyclic group (for example, a carbon atom marked with “*” or “**” in a heterocyclic group represented by the following formula) is carbon-carbon. A carbon atom or a hetero atom forming a double bond or a carbon-hetero double bond is preferable because the π-conjugated system can be extended.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、*および**は環Aもしくは環CまたはAnc1もしくはAnc3との結合位置を表し、R11およびR12は置換基を示す。置換基R11としては置換基Tが挙げられ、R12としては置換基Tのうち電子求引性基が挙げられ、例えばシアノ基等が好ましい。 Wherein * and ** represent the binding position of the ring A or ring C or Anc1 or Anc3, R 11 and R 12 represents a substituent. Examples of the substituent R 11 include the substituent T, and examples of the substituent R 12 include an electron-withdrawing group among the substituent T. For example, a cyano group is preferable.

芳香族ヘテロ環基としては、環A〜環Cの含窒素芳香族ヘテロ環に対応する2価以上の基および置換基Tのヘテロ環基に対応する2価以上の基等が挙げられる。具体的には、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環およびピラゾール環等に対応する2価以上の芳香族ヘテロ環基、チオフェン環構造を有する基(チオフェン環基、ベンゾチオフェン環基、チオフェン 1−オキシド環基、チオフェン 1,1−ジオキシド環基等を含む。)およびフラン環基等に対応する2価以上の芳香族ヘテロ環基が挙げられる。   Examples of the aromatic heterocyclic group include a divalent or higher valent group corresponding to the nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring of ring A to ring C and a divalent or higher valent group corresponding to the heterocyclic group of substituent T. Specifically, a bivalent or higher-valent aromatic heterocyclic group corresponding to a pyridine ring, a pyrimidine ring, a triazine ring, a triazole ring, a pyrazole ring, or the like, or a group having a thiophene ring structure (thiophene ring group, benzothiophene ring group, thiophene) A 1-oxide cyclic group, a thiophene 1,1-dioxide cyclic group, etc.) and a furan cyclic group corresponding to a divalent or higher valent aromatic heterocyclic group.

連結基XおよびXは、前記で説明した連結基を複数組み合わせてなる連結基(以下、複合連結基ということがある。)であってもよい。このような複合連結基は、例えば、複数の該連結基が結合してなる結合連結基、前記連結基がAnc1、Anc2およびAnc3を有しない少なくとも1つの置換基で置換された置換連結基等が挙げられる。なお、これら複合連結基においても環Aまたは環Cとπ共役するのが好ましい。 The linking groups X 1 and X 3 may be a linking group formed by combining a plurality of the linking groups described above (hereinafter sometimes referred to as a composite linking group). Such a composite linking group includes, for example, a bond linking group formed by bonding a plurality of the linking groups, a substituted linking group in which the linking group is substituted with at least one substituent that does not have Anc1, Anc2, and Anc3. Can be mentioned. These composite linking groups are preferably π-conjugated with ring A or ring C.

結合連結基としては、例えば、直鎖または分岐鎖の脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素環基または芳香族ヘテロ環基とが結合した結合連結基、芳香族ヘテロ環基同士が結合した結合連結基等が挙げられる。このような結合連結基としては、例えば、水素原子がエテニレン基またはエチニレン基で置換されたベンゼン環基またはチオフェン環構造を有する基、2以上のチオフェン環構造を有する基を組み合わせた基等が挙げられる。これらの結合連結基においては、酸性基と結合する連結基は、エテニレン基またはエチニレン基であってもよく、ベンゼン環基またはチオフェン環構造を有する基であってもよい。置換連結基の置換基としては置換基Tが挙げられ、m3が0のときには、置換基Tは電子求引性(例えば置換もしくは無置換のアルキルカルボニル基、置換もしくは無置換のアリールカルボニル基、置換もしくは無置換のアミノカルボニル基、置換もしくは無置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは無置換のアリールスルホニル基、置換もしくは無置換のアミノスルホニル基、シアノ基)の置換基が好ましく、m3が1以上のときには置換基Tは水素原子であることが好ましい。その理由は光電変換効率が改善されること、および、性能のばらつきを低減できることにある。   Examples of the bond linking group include a bond linking group in which a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is bonded to an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, and a bond in which aromatic heterocyclic groups are bonded to each other. Examples thereof include a linking group. Examples of such a linking group include a group having a benzene ring group in which a hydrogen atom is substituted with an ethenylene group or an ethynylene group, a group having a thiophene ring structure, or a group having two or more thiophene ring structures. It is done. In these bonded linking groups, the linking group bonded to the acidic group may be an ethenylene group or an ethynylene group, or may be a group having a benzene ring group or a thiophene ring structure. Examples of the substituent of the substituted linking group include a substituent T. When m3 is 0, the substituent T is electron withdrawing (for example, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group, a substituted or unsubstituted arylcarbonyl group, a substituted group). Or an unsubstituted aminocarbonyl group, a substituted or unsubstituted alkylsulfonyl group, a substituted or unsubstituted arylsulfonyl group, a substituted or unsubstituted aminosulfonyl group, or a cyano group), and when m3 is 1 or more The substituent T is preferably a hydrogen atom. The reason is that the photoelectric conversion efficiency is improved and the variation in performance can be reduced.

連結基XおよびXは、金属錯体色素がより一層高い光電変換効率(η)を発揮する点で、直鎖または分岐鎖の不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族ヘテロ環基またはこれらの複合連結基であるのが好ましい。直鎖または分岐鎖の脂肪族炭化水素基の中でも特に下記式(3)〜(6)で表される偶数個のπ共役したメチン鎖を骨格とする炭化水素基が好ましく、式(3)がより好ましい。芳香族ヘテロ環基の中では、芳香族5員ヘテロ環基が好ましく、フラン環、チオフェン環がより好ましく、下記式(7)〜(9)で表されるチオフェン環骨格を有する基であるのがさらに好ましい。 The linking groups X 1 and X 3 are linear or branched unsaturated aliphatic hydrocarbon groups, aromatic heterocyclic groups, or these, in that the metal complex dye exhibits a higher photoelectric conversion efficiency (η). It is preferably a composite linking group. Among straight-chain or branched-chain aliphatic hydrocarbon groups, hydrocarbon groups having an even number of π-conjugated methine chains represented by the following formulas (3) to (6) are preferred, and the formula (3) is More preferred. Among the aromatic heterocyclic groups, an aromatic 5-membered heterocyclic group is preferable, a furan ring and a thiophene ring are more preferable, and a group having a thiophene ring skeleton represented by the following formulas (7) to (9). Is more preferable.

連結基XおよびXは、式(3)と下記式(7)〜(10)で表される複合連結基であることも好ましく、式(3)と下記式(7)の複合連結基がより好ましく、複合の順序として式(7)の**が式(3)の*と結合してなる複合連結基がさらに好ましい。 The linking groups X 1 and X 3 are also preferably a composite linking group represented by the formula (3) and the following formulas (7) to (10). The composite linking group of the formula (3) and the following formula (7) Is more preferable, and as a composite order, a composite linking group in which ** of the formula (7) is bonded to * of the formula (3) is more preferable.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、*は環Aまたは環Cとの結合位置を表し、**はAnc1またはAnc3との結合位置を表す。sは0〜2の整数を表す。R31〜R102は水素原子または置換基を表し、複数の置換基は直接または連結基を介して結合し環を形成してもよい。ここで、R31〜R102の置換基の例としては前記置換基Tを挙げることができる。 In the formula, * represents a bonding position to ring A or ring C, and ** represents a bonding position to Anc1 or Anc3. s represents the integer of 0-2. R 31 to R 102 represent a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of substituents may be bonded directly or via a linking group to form a ring. Here, as examples of substituents of R 31 to R 102 may be exemplified the substituent T.

[連結基X
連結基Xは、環BおよびAnc2を連結する基であり、例えば、−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらの組み合わせにより形成される基である。ここで、R’は水素原子または前述の置換基Tを挙げることができる。なお、連結基Xは置換基Tを有していてもよい。
[Linking group X 2 ]
The linking group X 2 is a group that links the ring B and Anc2, and includes, for example, —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, It is a group formed by an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with ring B, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group, or a combination thereof. Here, R ′ can include a hydrogen atom or the above-described substituent T. The connecting group X 2 may have a substituent T.

連結基Xにおいて、飽和脂肪族基は、直鎖状、分岐鎖または環状であってもよい。特に好適な飽和脂肪族基はアルキレン基であり、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等の炭素数1〜6のアルキレン基が挙げられる。
環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基は、Anc2と結合する原子と環Bとがπ共役しない不飽和基を有していればよく、例えば、1つまたは2つ以上の不飽和結合を環Bとπ共役しない位置に有している。不飽和結合としては、例えば、炭素−炭素二重結合および/または炭素−炭素三重結合が挙げられる。このような基として、環Bに結合する炭素原子がsp混成軌道を有する炭素原子すなわち飽和炭素原子である不飽和脂肪族基が挙げられる。この不飽和脂肪族基の不飽和基は、環Bとπ共役しなければ、他の不飽和基とπ共役してもしなくてもよい。特に好適な不飽和脂肪族基について具体的に説明すると、炭素数3以上のアルケニレン基、炭素数3以上のアルキニレン基等が挙げられる。炭素数3以上のアルケニレン基としては、例えば1−プロぺニレン基(−CH=CH−CH−)等が挙げられ、炭素数3以上のアルキニレン基としては、例えば1−プロピニレン基(−C≡C−CH−)等が挙げられる。これらのアルケニレン基およびアルキニレン基において、環Bと結合する炭素原子は前記の通りsp混成軌道を有する炭素原子、例えば、メチレン炭素原子である。
In linking groups X 2, saturated aliphatic group may be linear, branched or cyclic. A particularly preferred saturated aliphatic group is an alkylene group, and specific examples include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
The unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with ring B only needs to have an unsaturated group that is not π-conjugated with an atom bonded to Anc2 and ring B. For example, one or two or more In the position where the ring B is not π-conjugated. As an unsaturated bond, a carbon-carbon double bond and / or a carbon-carbon triple bond are mentioned, for example. Examples of such a group include unsaturated aliphatic groups in which the carbon atom bonded to ring B is a carbon atom having an sp 3 hybrid orbital, that is, a saturated carbon atom. The unsaturated group of the unsaturated aliphatic group may or may not be π-conjugated with another unsaturated group as long as it is not π-conjugated with ring B. Specific examples of the particularly preferred unsaturated aliphatic group include alkenylene groups having 3 or more carbon atoms, alkynylene groups having 3 or more carbon atoms, and the like. Examples of the alkenylene group having 3 or more carbon atoms include 1-propenylene group (—CH═CH—CH 2 —) and the like, and examples of the alkynylene group having 3 or more carbon atoms include 1-propynylene group (—C ≡C—CH 2 —) and the like. In these alkenylene group and alkynylene group, the carbon atom bonded to the ring B is a carbon atom having an sp 3 hybrid orbital as described above, for example, a methylene carbon atom.

非芳香族炭化水素環基は、前記連結基XおよびXの非芳香族炭化水素環基と同義であって、好ましいものも同じである。
非芳香族ヘテロ環基は、連結基XおよびXにおける非芳香族ヘテロ環基と同義であり、好ましいものも同じである。
Non-aromatic hydrocarbon ring group, the a same meaning as the non-aromatic hydrocarbon ring group of the linking group X 1 and X 3, it is preferable also the same.
The non-aromatic heterocyclic group is synonymous with the non-aromatic heterocyclic group in the linking groups X 1 and X 3 , and preferred ones are also the same.

組み合わせにより形成される基は、連結基Xとして説明した前記基を1以上組み合わせて形成される基が挙げられる。 Group formed by the combination include groups formed by combining the groups described as the linking group X 2 1 or more.

なお、連結基Xにおいては、環Bに結合する原子は炭素−炭素二重結合または炭素−ヘテロ二重結合を形成する炭素原子またはへテロ原子であっても、それ以外の原子、例えばsp混成軌道を有する炭素原子であってもよい。 In the linking group X 2 , even if the atom bonded to the ring B is a carbon atom or heteroatom forming a carbon-carbon double bond or a carbon-hetero double bond, other atoms such as sp It may be a carbon atom having three hybrid orbitals.

[酸性基Anc1、Anc2およびAnc3]
式(I)中、Anc1、Anc2およびAnc3で示される酸性基は、解離性のプロトンを有する置換基であり、pKaが11以下の基である。例えば、−COOH、−SOH、−PO、−OHまたは−SH等の酸性を示す酸性基が挙げられる。また酸性基はプロトンを放出して解離した形を採っていてもよく、塩であってもよい。酸性基としては、−COOH、−SOH、−POもしくは−OHもしくは−SHまたはこれらの塩のいずれかであることが好ましい。酸性基が塩である場合、その塩となるときの対イオンとしては特に限定されないが、例えば、式(I)における対イオンYで示す正のイオンの例が挙げられる。Anc1、Anc2およびAnc3としては、それぞれ、吸着安定性と電子注入の観点から−COOHまたは−OHであるのが好ましく、−COOHがより好ましい。
[Acid groups Anc1, Anc2 and Anc3]
In formula (I), the acidic groups represented by Anc1, Anc2 and Anc3 are substituents having a dissociative proton, and are groups having a pKa of 11 or less. For example, -COOH, -SO 3 H, -PO 3 H 2, include an acidic group exhibiting acidity, such as -OH or -SH. Further, the acidic group may take a form of releasing a proton and dissociating, or may be a salt. The acidic group is preferably —COOH, —SO 3 H, —PO 3 H 2, —OH or —SH, or a salt thereof. When the acidic group is a salt, the counter ion when the salt is converted is not particularly limited, and examples thereof include positive ions represented by counter ion Y in formula (I). Anc1, Anc2 and Anc3 are each preferably —COOH or —OH, more preferably —COOH from the viewpoints of adsorption stability and electron injection.

また、酸性基の好ましい一態様として、下記式(Anc)を挙げることができる。   Further, as a preferred embodiment of the acidic group, the following formula (Anc) can be exemplified.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、Zxは単結合または−〔C(=W)〕nx−を表す。ここでnxは1〜3の整数を表す。=W、=Wおよび=Wは各々独立に=Oまたは=C(Ra1)(Ra2)を表す。Ra1およびRa2は各々独立に置換基を表す。なお、上記式中の−OHは塩を形成していてもよい。 In the formula, Zx represents a single bond or-[C (= W 3 )] nx-. Here, nx represents an integer of 1 to 3. = W 1 , = W 2 and = W 3 each independently represent = O or = C (Ra1) (Ra2). Ra1 and Ra2 each independently represent a substituent. In addition, -OH in the above formula may form a salt.

式(Anc)において、W〜Wにおける=C(Ra1)(Ra2)中のRa1およびRa2の置換基としては、前述の置換基Tが挙げられる。Ra1およびRa2はアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、アシル基、スルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基がより好ましく、アルキル基、アリール基、シアノ基がさらに好ましい。 In the formula (Anc), examples of the substituent of Ra1 and Ra2 in = C (Ra1) (Ra2) in W 1 to W 3 include the substituent T described above. Ra1 and Ra2 are more preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a cyano group, an acyl group, a sulfonyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, or a sulfamoyl group, and an alkyl group, an aryl group, or a cyano group is more preferable. Further preferred.

式(Anc)で表される基は、好ましくは、下記式(Anc−1)〜(Anc−5)のいずれかで表される基である。   The group represented by the formula (Anc) is preferably a group represented by any one of the following formulas (Anc-1) to (Anc-5).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、Ra1〜Ra4は各々独立に置換基を表す。上記式中の−OHは塩を形成していてもよい。   In the formula, Ra1 to Ra4 each independently represent a substituent. -OH in the above formula may form a salt.

Ra1〜Ra4における置換基は、前述のRa1およびRa2と同義であり、好ましい範囲も同じである。
式(Anc−1)〜(Anc−5)で表される基のうち、式(Anc−1)、(Anc−5)で表される基が好ましく、式(Anc−1)で表される基が特に好ましい
The substituents in Ra1 to Ra4 have the same meanings as Ra1 and Ra2 described above, and the preferred ranges are also the same.
Of the groups represented by the formulas (Anc-1) to (Anc-5), groups represented by the formulas (Anc-1) and (Anc-5) are preferable, and represented by the formula (Anc-1). Group is particularly preferred

本発明の式(I)で表される金属錯体色素は、吸着安定性、すなわち耐久性の観点および性能のばらつき低減の観点から、少なくとも1つのAnc1を必須とする複数の酸性基を有しているのが好ましく、複数の酸性基は同一の連結基または環に結合していてもよく、他の連結基または環に結合していてもよい。複数の酸性基を有する態様として、例えば、環Aに複数のAnc1を有していてもよく、Anc1に加えて、Anc2もしくはAnc3をを有していてもよい。好ましくは、環Aに少なくとも1つのAnc1を有し、環Cに少なくとも1つのAnc3を有する。   The metal complex dye represented by the formula (I) of the present invention has a plurality of acidic groups essentially including at least one Anc1 from the viewpoint of adsorption stability, that is, durability and reduction in performance variation. It is preferable that the plurality of acidic groups may be bonded to the same linking group or ring, or may be bonded to another linking group or ring. As an embodiment having a plurality of acidic groups, for example, the ring A may have a plurality of Anc1s, and in addition to Anc1, it may have Anc2 or Anc3. Preferably, ring A has at least one Ancl and ring C has at least one Anc3.

[l1〜l3]
式(I)において、l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数を表す。l1およびl3は各々独立に1または2であるのが好ましく、l2は1または2であるのが好ましい。
[L1-l3]
In formula (I), l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5. l1 and l3 are preferably each independently 1 or 2, and l2 is preferably 1 or 2.

[m1〜m3およびm31]
式(I)において、m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数を表す。m3が1〜4の整数であるとき金属錯体色素は前記式(I−1)で表され、環Aに連結する連結基XおよびAnc1ならびに環Cに連結する連結基XおよびAnc3が必須となる。その理由は前記した通りである。m3が0であるとき金属錯体色素は前記式(I−2)で表される。m3が0である場合には環Aに連結する連結基XおよびAnc1が必須となる。その理由は前記した通りである。m1は1が好ましく、m2は0〜2が好ましく、0、1がより好ましく、0がさらに好ましく、m3は1が好ましい。m31は、1〜4の整数を表し、1が好ましい。
[M1-m3 and m31]
In formula (I), m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4. metal complex dye when m3 is an integer from 1 to 4 are represented by the formula (I-1), the linking group X 3 and Anc3 coupled to the linking group X 1 and Anc1 and ring C is connected to the ring A is essential It becomes. The reason is as described above. When m3 is 0, the metal complex dye is represented by the formula (I-2). linking groups X 1 and Anc1 linked to ring A is required if m3 is 0. The reason is as described above. m1 is preferably 1, m2 is preferably 0 to 2, 0 is more preferably 1, 0 is more preferable, and m3 is preferably 1. m31 represents an integer of 1 to 4, and 1 is preferable.

以下に、本発明の式(I)で表される配位子の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the ligand represented by the formula (I) of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 0005972849
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これらの配位子は、特開2012−508227号公報、特開2011−502965号公報、特開2011−502187号公報、Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50,1−6に記載の方法、該文献で挙げられている参照文献に記載されている方法、もしくはこれらの方法に準じた方法で合成することができる。   These ligands are disclosed in JP2012-508227A, JP2011-502965A, JP2011-502187A, Angew. Chem. Int. Ed. , 2011, 50, 1-6, the method described in the reference cited in the literature, or a method according to these methods.

− 配位子L、LおよびL
本発明において、L、LおよびLは配位子を表し、LとLが互いに結合した2座の配位子であるか、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。配位子L〜Lは、いずれも、酸性基を有しない配位子であり、「ドナー配位子」とも称される。LとLが互いに結合した2座の配位子または、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子を前記アクセプター配位子と組み合わせて用いると、長波長領域の光電変換効率が大幅に増加する。L、LおよびLは、それぞれ、金属イオンMに結合する配位子を表し、L〜Lの1つまたは2つがアニオン性の配位原子を持つ配位子である。例えば、LとLが互いに結合した2座の配位子である場合には、それらの配位原子のうち少なくとも一方はアニオン性であり、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である場合には、それらの配位原子のうち1つまたは2つがアニオン性である。配位子の1つまたは2つがアニオン性の配位原子を持つ配位子であると、金属錯体色素の最高被占軌道と最低空軌道のレベルが適度になり好ましい吸収特性を示し、および/または、電圧が高くなるという効果が期待できる。結果、光電変換素子の光電変換効率が改善される。特に、配位子L、LおよびLが共役構造を有していると光電変換素子の光電変換効率がさらに増大する点で好ましい。
-Ligands L 1 , L 2 and L 3-
In the present invention, L 1 , L 2 and L 3 represent ligands and are bidentate ligands in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other It is a tridentate ligand. The ligands L 1 to L 3 are all ligands having no acidic group, and are also referred to as “donor ligands”. When a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other is used in combination with the acceptor ligand, a long wavelength region The photoelectric conversion efficiency is greatly increased. L 1 , L 2, and L 3 each represent a ligand that binds to the metal ion M, and one or two of L 1 to L 3 are ligands having an anionic coordination atom. For example, when L 1 and L 2 are bidentate ligands bonded to each other, at least one of the coordination atoms is anionic, and L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. When it is a tridentate ligand, one or two of the coordination atoms are anionic. When one or two of the ligands are ligands having an anionic coordination atom, the level of the highest occupied orbital and the lowest unoccupied orbital of the metal complex dye is moderated, and preferable absorption characteristics are exhibited. Or the effect that a voltage becomes high can be expected. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element is improved. In particular, it is preferable that the ligands L 1 , L 2 and L 3 have a conjugated structure in that the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element is further increased.

配位子L、LおよびLとしては、
(La)金属イオンMに結合する原子が孤立電子対を有し、アニオン性を有しない含窒素芳香族環基、
(Lb)金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の窒素原子を有する含窒素芳香族環基、
(Lc)金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の炭素原子を有する、含窒素芳香族環基(Lb)以外の芳香環基
(Ld)アニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する官能基で置換された芳香族炭化水素環基、
(Le)アニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する官能基で置換された含窒素芳香族環基、および、
(Lf)前記(La)〜(Le)以外の配位子
等が挙げられる。
As the ligands L 1 , L 2 and L 3 ,
(La) a nitrogen-containing aromatic ring group in which an atom bonded to the metal ion M has a lone electron pair and has no anionic property;
(Lb) a nitrogen-containing aromatic ring group having an anionic nitrogen atom as a ring constituent atom bonded to the metal ion M;
(Lc) An aromatic ring group other than a nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) having an anionic carbon atom as a ring constituent atom bonded to the metal ion M (Ld) an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom An aromatic hydrocarbon ring group substituted with a functional group having,
(Le) a nitrogen-containing aromatic ring group substituted with a functional group having an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom, and
(Lf) Examples include ligands other than (La) to (Le).

これらの配位子(La)〜(Lf)は、同種または異種が連結して2座または3座の配位子を形成し、好ましくはこれらが単結合で連結した2座または3座の配位子である。
なお、これらの配位子は、各配位子の特性を阻害しない置換基を有していてもよい。このような置換基として、半導体微粒子表面に吸着する吸着基以外の置換基が挙げられ、例えば、置換基Tが挙げられる。具体的には、含窒素芳香族環基(La)はアニオン性でない置換基Tを有していてもよい。置換基Tのうち好ましい置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、ペルフルオロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、これらを複数組み合わせてなる基等である。この置換基Tは隣接する2つの環それぞれに結合してこれらと縮環してもよい。
These ligands (La) to (Lf) are linked in the same or different form to form a bidentate or tridentate ligand, preferably a bidentate or tridentate arrangement in which they are linked by a single bond. It is a rank.
In addition, these ligands may have a substituent which does not inhibit the characteristics of each ligand. Examples of such a substituent include a substituent other than the adsorptive group adsorbed on the surface of the semiconductor fine particles, and examples thereof include a substituent T. Specifically, the nitrogen-containing aromatic ring group (La) may have a substituent T that is not anionic. Preferred examples of the substituent T include an alkyl group, an alkenyl group, a perfluoroalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a cyano group, a nitro group, a halogen atom, and a group formed by combining a plurality of these. It is. This substituent T may be bonded to each of two adjacent rings and condensed with them.

金属イオンMに結合する原子が孤立電子対を有し、アニオン性を有しない含窒素芳香族環基(La)としては、環構成原子の少なくとも1つが孤立電子対を有する窒素原子を有し、環構成原子として、窒素原子のほかに、酸素原子、硫黄原子(−S−、−SO−、−SO−)、セレン原子等を含有していてもよい。ここで、孤立電子対を有する含窒素芳香族環基(La)における孤立電子対とは、芳香環上のπ電子ではなく、結合に関与しない孤立電子対である。
この含窒素芳香族環基(La)は、金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の炭素原子または窒素原子を有さず、かつアニオン性の官能基を有していない含窒素芳香族環基である。なお、アニオン性の炭素原子または窒素原子およびアニオン性の官能基については後述する。この含窒素芳香族環基(La)における環としては、5〜7員環が好ましく、縮環していてもよい。このような含窒素芳香族環基(La)の環としては、例えば、環A等で説明した含窒素芳香族ヘテロ環のうち金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の炭素原子または窒素原子を有していないものが挙げられる。具体的には、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、キノリン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、金属イオンMに結合する原子が2位の窒素原子であるピラゾール環基等が挙げられ、ピリジン環が好ましい。この含窒素芳香族環基(La)は置換基Tを有していてもよく、配位子Lが含窒素芳香族環基(La)から選択される場合は置換基Tを有しているのが好ましい。含窒素芳香族環基(La)の置換基Tは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、1または2以上のアルコキシ基で置換されたアリール基、1または2以上のアルキル基を有するアリール基またはヘテロ環基、1または2以上のアルキル基を有するアリール基またはヘテロ環基で置換されたアルケニル基等が好ましい。
As the nitrogen-containing aromatic ring group (La) in which the atom bonded to the metal ion M has a lone electron pair and has no anionic property, at least one of the ring constituent atoms has a nitrogen atom having a lone electron pair, As a ring constituent atom, in addition to a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom (—S—, —SO—, —SO 2 —), a selenium atom or the like may be contained. Here, the lone electron pair in the nitrogen-containing aromatic ring group (La) having a lone electron pair is not a π electron on the aromatic ring but a lone electron pair not involved in the bond.
This nitrogen-containing aromatic ring group (La) does not have an anionic carbon atom or nitrogen atom as a ring constituent atom bonded to the metal ion M, and does not have an anionic functional group. It is a cyclic group. An anionic carbon atom or nitrogen atom and an anionic functional group will be described later. The ring in the nitrogen-containing aromatic ring group (La) is preferably a 5- to 7-membered ring and may be condensed. Examples of the ring of such a nitrogen-containing aromatic ring group (La) include an anionic carbon atom or nitrogen as a ring-constituting atom bonded to the metal ion M in the nitrogen-containing aromatic heterocycle described in ring A or the like. The thing which does not have an atom is mentioned. Specific examples include an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a quinoline ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a triazine ring, and a pyrazole ring group in which the atom bonded to the metal ion M is a nitrogen atom at the 2-position. And a pyridine ring is preferred. The nitrogen-containing aromatic ring group (La) may have a substituent T. When the ligand L 2 is selected from the nitrogen-containing aromatic ring group (La), the nitrogen-containing aromatic ring group (La) has a substituent T. It is preferable. The substituent T of the nitrogen-containing aromatic ring group (La) is an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an aryl group substituted with one or two or more alkoxy groups, and one or two or more alkyl groups. An aryl group or heterocyclic group having one, an aryl group having one or more alkyl groups or an alkenyl group substituted with a heterocyclic group is preferred.

金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の窒素原子を有する含窒素芳香族環基(Lb)は金属錯体色素の配位子として組み込まれた場合に含窒素芳香族環基の少なくとも1つの窒素原子−NH−部分がアニオン−N−になる炭素環芳香族基である。そして、この含窒素芳香族環基(Lb)は、この−NH−部分がアニオン−N−になって金属イオンMと結合する、または結合できるものが好ましい。すなわち、この含窒素芳香族環基(Lb)は金属イオンMに結合する環構成原子である窒素原子が活性水素を有する含窒素芳香族環基である。含窒素芳香族環基(Lb)における環としては、5〜7員環が好ましく、縮環していてもよい。このような含窒素芳香族環基(Lb)の環としては、環A等で説明した含窒素芳香族へテロ環のうちアニオン性の窒素原子を有するものが挙げられ、具体的には、イミダゾール環基、トリアゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、1H−インダゾール環基、プリン環基、ピロール環基、金属イオンMに結合する原子が1位の窒素原子であるピラゾール環基等が挙げられ、イミダゾール環基、トリアゾール環基、ピロール環基、金属イオンMに結合する原子が1位の窒素原子であるピラゾール環基が好ましい。 When the nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) having an anionic nitrogen atom as a ring-constituting atom bonded to the metal ion M is incorporated as a ligand of a metal complex dye, at least one of the nitrogen-containing aromatic ring groups It is a carbocyclic aromatic group in which the nitrogen atom —NH— moiety becomes an anion —N —. The nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) is preferably one in which the -NH- moiety becomes an anion -N -- and can be bonded or bonded to the metal ion M. That is, this nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) is a nitrogen-containing aromatic ring group in which the nitrogen atom that is a ring-constituting atom bonded to the metal ion M has active hydrogen. The ring in the nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) is preferably a 5- to 7-membered ring and may be condensed. Examples of the ring of the nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) include those having an anionic nitrogen atom among the nitrogen-containing aromatic hetero rings described in Ring A and the like. Specifically, imidazole A ring group, a triazole ring group, a benzimidazole ring group, a 1H-indazole ring group, a purine ring group, a pyrrole ring group, a pyrazole ring group in which the atom bonded to the metal ion M is a nitrogen atom at the 1-position, and the like. A cyclic group, a triazole ring group, a pyrrole ring group, and a pyrazole ring group in which the atom bonded to the metal ion M is the nitrogen atom at the 1-position are preferable.

この含窒素芳香族環基(Lb)は、前記した中でも、イミダゾール環基、ピラゾール環基、トリアゾール環基またはピロール環基に由来する、下記式(a−1)〜(a−5)で表される基が好ましく、(a−1)、(a−2)または(a−5)で表される基がより好ましく、(a−2)で表される基が特に好ましい。   This nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) is represented by the following formulas (a-1) to (a-5) derived from an imidazole ring group, a pyrazole ring group, a triazole ring group, or a pyrrole ring group, among the above-described ones. The group represented by (a-1), (a-2) or (a-5) is more preferred, and the group represented by (a-2) is particularly preferred.

Figure 0005972849
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式中、Rdは置換基を表す。b1は0〜2の整数、b2は0〜3の整数、b3は0または1をそれぞれ表す。b1が2のとき、またはb2が2以上のとき、複数のRd同士が互いに結合して環を形成してもよい。Rdとしては、例えば、前述の置換基Tが挙げられる。   In the formula, Rd represents a substituent. b1 represents an integer of 0 to 2, b2 represents an integer of 0 to 3, and b3 represents 0 or 1, respectively. When b1 is 2 or b2 is 2 or more, a plurality of Rd's may be bonded to each other to form a ring. As Rd, the above-mentioned substituent T is mentioned, for example.

ここで、式(a−1)〜(a−5)において、隣接するRd同士が環を形成した場合も含めると下記構造の基が挙げられる。   Here, in the formulas (a-1) to (a-5), groups including the following structures are included when the adjacent Rds form a ring.

Figure 0005972849
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式中、Rd、b1〜b3は前述の式(a−1)〜(a−5)中のRd、b1〜b3と同義であり、好ましい範囲も同じである。b4は0〜4、b5は0〜5の各整数を表す。なお、式(a−1a)、(a−1b)において、Rdはベンゼン環だけでなく、ピロール環にも有してもよいことを示すものである。   In the formula, Rd and b1 to b3 have the same meanings as Rd and b1 to b3 in the formulas (a-1) to (a-5) described above, and preferred ranges are also the same. b4 represents an integer of 0 to 4, and b5 represents an integer of 0 to 5. In formulas (a-1a) and (a-1b), Rd represents not only a benzene ring but also a pyrrole ring.

Rdとして好ましくは直鎖または分岐のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基およびこれらを組み合わせてなる基であり、さらに好ましくは直鎖または分岐のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルキル基、アリール基およびこれらを組み合わせてなる基であり、特に好ましくは直鎖または分岐のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、フルオロアルキル基およびこれらを組み合わせてなる基である。   Rd is preferably a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a fluoroalkyl group, an aryl group, a halogen atom, an alkoxycarbonyl group, a cycloalkoxycarbonyl group, or a group formed by combining these, more preferably A straight chain or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a fluoroalkyl group, an aryl group or a group formed by combining these, particularly preferably a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a fluoro group. An alkyl group and a group formed by a combination thereof.

金属イオンMに結合する環構成原子としてアニオン性の炭素原子を有する、含窒素芳香族環基(Lb)以外の芳香環基(Lc)は、金属錯体色素の配位子として組み込まれた場合に芳香族環基の炭素原子=CH−部分がアニオン=C−になる芳香族環基である。このような芳香族環基(Lc)としては、金属イオンMに結合する環構成原子として炭素原子を有し、芳香族性を発揮する環であればよく、例えば、芳香族炭化水素環基、ヘテロ環基、金属イオンMに結合する環構成原子として窒素原子を有しない含窒素芳香族環基等が挙げられる。芳香族炭化水素環基としては、置換基Tのアリール基のうち環構成原子としてアニオン性の炭素原子を有するもの、特にm,m−ジフルオロベンゼン環、o,p−ジフルオロベンゼン環、p−フルオロベンゼン環、p−シアノベンゼン環、p−ニトロベンゼン環、シクロペンタジエン環、ナフタレン環、無置換のベンゼン環等が挙げられる。なお、ベンゼン環の置換位置o、mおよびpは金属イオンMに結合する炭素原子に対する位置を表す。また、ヘテロ環基としては、置換基Tのヘテロ環基のうちのうち環構成原子として炭素原子がアニオン性になるもの、例えば、フラン、チオフェン等が挙げられる。さらに、金属イオンMに結合する環構成原子が窒素原子でない含窒素芳香族環基としては、金属イオンMに結合する原子が5位の炭素原子であるピラゾール環基、金属イオンMに結合する原子が4位の炭素原子であるピリジン環基等が挙げられる。 When an aromatic ring group (Lc) other than a nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) having an anionic carbon atom as a ring-constituting atom bonded to the metal ion M is incorporated as a ligand of a metal complex dye carbon atoms = CH- moiety of the aromatic ring group anion = C - - is an aromatic ring group becomes. As such an aromatic ring group (Lc), any ring having a carbon atom as a ring constituent atom bonded to the metal ion M and exhibiting aromaticity may be used, for example, an aromatic hydrocarbon ring group, Examples of the ring group atom bonded to the heterocyclic group and the metal ion M include a nitrogen-containing aromatic ring group having no nitrogen atom. Examples of the aromatic hydrocarbon ring group include those having an anionic carbon atom as a ring constituent atom among the aryl groups of the substituent T, in particular, m, m-difluorobenzene ring, o, p-difluorobenzene ring, p-fluoro. Examples thereof include a benzene ring, a p-cyanobenzene ring, a p-nitrobenzene ring, a cyclopentadiene ring, a naphthalene ring, and an unsubstituted benzene ring. The substitution positions o, m and p of the benzene ring represent positions with respect to the carbon atom bonded to the metal ion M. Moreover, as the heterocyclic group, among the heterocyclic groups of the substituent T, those in which a carbon atom becomes anionic as a ring constituent atom, for example, furan, thiophene and the like can be mentioned. Furthermore, examples of the nitrogen-containing aromatic ring group in which the ring-constituting atom bonded to the metal ion M is not a nitrogen atom include a pyrazole ring group in which the atom bonded to the metal ion M is a 5-position carbon atom, and an atom bonded to the metal ion M. A pyridine ring group in which is a 4-position carbon atom.

アニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する官能基で置換された芳香族炭化水素環基(Ld)としては、金属錯体色素の配位子として組み込まれた場合に官能基の窒素原子、酸素原子または硫黄原子の少なくとも1つの−XH−または−XH部分(XはN、OまたはSを表す。)がアニオン−X−または−Xになる芳香族炭化水素環基である。そして、この芳香族炭化水素環基(Ld)は、この−XH−または−XH部分がアニオン−X−または−Xになって金属イオンMと結合する、または結合できるものが好ましい。すなわち、この芳香族炭化水素環基(Ld)は官能基を構成する少なくとも1つの窒素原子、酸素原子または硫黄原子が活性水素を有する芳香族炭化水素環基である。芳香族炭化水素環基(Ld)における環としては、置換基Tのアリール基からなる環が挙げられ、置換基Tを有していてもよい。 As the aromatic hydrocarbon ring group (Ld) substituted with a functional group having an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom, the nitrogen atom of the functional group when incorporated as a ligand of a metal complex dye, An aromatic hydrocarbon ring group in which at least one —XH— or —XH moiety (X represents N, O or S) of an oxygen atom or a sulfur atom becomes an anion —X — or —X . Then, the aromatic hydrocarbon Hajime Tamaki (Ld), the -XH- or -XH moiety anion -X - - or -X - bonded to the metal ion M becomes, or it can bond. That is, this aromatic hydrocarbon ring group (Ld) is an aromatic hydrocarbon ring group in which at least one nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom constituting the functional group has active hydrogen. Examples of the ring in the aromatic hydrocarbon ring group (Ld) include a ring composed of the aryl group of the substituent T, and the ring may have the substituent T.

このような芳香族炭化水素環基(Ld)が有する官能基としては、例えば、水酸基、チオール基、アミノ基、置換アミノ基、ヒドロキシアルキル基、メルカプトアルキル基、アミノアルキル基等が挙げられ、水酸基、チオール基、アミノ基、置換アミノ基が好ましい。このような官能基を有する芳香族炭化水素環基(Ld)としては、具体的には、フェノール環基、チオフェノール環基、アニリン環基、置換アニリン環基、ヒドロキシアルキルベンゼン環基、メルカプトアルキルベンゼン環基、アノミアルキルベンゼン環基等が挙げられる。   Examples of the functional group possessed by such an aromatic hydrocarbon ring group (Ld) include a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, a substituted amino group, a hydroxyalkyl group, a mercaptoalkyl group, and an aminoalkyl group. , A thiol group, an amino group, and a substituted amino group are preferable. Specific examples of the aromatic hydrocarbon ring group (Ld) having such a functional group include a phenol ring group, a thiophenol ring group, an aniline ring group, a substituted aniline ring group, a hydroxyalkylbenzene ring group, and a mercaptoalkylbenzene ring. Group, anomialkylbenzene ring group and the like.

これらの官能基のうち、置換アミノ基は、その水素原子の1つが置換されたアミノ基であり、例えば、−NHSORy(Ryは置換基を表す。)等が挙げられる。Ryとして前述の置換基Tが挙げられ、中でもアルキル基が好ましい。−NHSORyとしては、具体的には、−NHSOCH、−NHSO、−NHSO等が挙げられる。ヒドロキシアルキル基は、その水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換されたアルキル基であり、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等が挙げられる。メルカプトアルキル基は、その水素原子の少なくとも1つがチオール基で置換されたアルキル基であり、例えば、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基等が挙げられる。アミノアルキル基は、その水素原子の少なくとも1つがアミノ基で置換されたアルキル基であり、例えば、アミノメチル基、アミノエチル基等が挙げられる。ここで、ヒドロキシアルキル基、メルカプトアルキル基およびアノミアルキル基において、ヒドロキシ基、メルカプト基またはアミノ基が結合するアルキル基の炭素原子は特に限定されないが、金属イオンMとの配位容易性を考慮すると、アルキル基の末端炭素原子であるのがよい。 Among these functional groups, the substituted amino group is an amino group in which one of its hydrogen atoms is substituted, and examples thereof include —NHSO 2 Ry (Ry represents a substituent). Examples of Ry include the substituent T described above, and an alkyl group is particularly preferable. Specific examples of —NHSO 2 Ry include —NHSO 2 CH 3 , —NHSO 2 C 2 H 5 , —NHSO 2 C 3 H 7 and the like. The hydroxyalkyl group is an alkyl group in which at least one of its hydrogen atoms is substituted with a hydroxyl group, and examples thereof include a hydroxymethyl group and a hydroxyethyl group. The mercaptoalkyl group is an alkyl group in which at least one of its hydrogen atoms is substituted with a thiol group, and examples thereof include a mercaptomethyl group and a mercaptoethyl group. An aminoalkyl group is an alkyl group in which at least one of its hydrogen atoms is substituted with an amino group, and examples thereof include an aminomethyl group and an aminoethyl group. Here, in the hydroxyalkyl group, mercaptoalkyl group and anomialkyl group, the carbon atom of the alkyl group to which the hydroxy group, mercapto group or amino group is bonded is not particularly limited, but considering the ease of coordination with the metal ion M The terminal carbon atom of the alkyl group is preferable.

アニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する官能基で置換された含窒素芳香族環基(Le)としては、金属錯体色素の配位子として組み込まれた場合に官能基の窒素原子、酸素原子または硫黄原子の少なくとも1つの−XH−または−XH部分(XはN、OまたはSを表す。)がアニオン−X−または−Xになる含窒素芳香族環基である。そして、この含窒素芳香族環基(Le)は、この−XH−または−XH部分がアニオン−X−または−Xになって前記金属イオンMと結合する、または結合できるものが好ましい。すなわち、この含窒素芳香族環基(Le)は官能基を構成する少なくとも1つの窒素原子、酸素原子または硫黄原子が活性水素を有する含窒素芳香族環基である。この含窒素芳香族環基(Le)は、芳香族炭化水素環基の代わりに含窒素芳香族環基を有していること以外は芳香族炭化水素環基(Ld)と同義である。すなわち、含窒素芳香族環基(Le)の官能基は芳香族炭化水素環基(Ld)の官能基と同義であり、好ましいものも同じである。含窒素芳香族環基(Le)の含窒素芳香族環基は、含窒素芳香族環基(La)の環または含窒素芳香族環基(Lb)の環と同様の環であればよいが、活性水素のない含窒素芳香族環基(La)の環と同様の環が好ましい。この含窒素芳香族環基(Le)は例えば置換基Tを有していてもよい。 As the nitrogen-containing aromatic ring group (Le) substituted with a functional group having an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom, the nitrogen atom of the functional group when incorporated as a ligand of a metal complex dye, at least one -XH- or -XH portion of the oxygen atom or a sulfur atom (X represents N, O or S.) is the anion -X - is to become nitrogen-containing aromatic ring group - - or -X. Then, the nitrogen-containing aromatic Hajime Tamaki (Le), the -XH- or -XH moiety anion -X - - or -X - bonded to the metal ion M becomes, or it can bond. That is, this nitrogen-containing aromatic ring group (Le) is a nitrogen-containing aromatic ring group in which at least one nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom constituting the functional group has active hydrogen. This nitrogen-containing aromatic ring group (Le) is synonymous with the aromatic hydrocarbon ring group (Ld) except that it has a nitrogen-containing aromatic ring group instead of the aromatic hydrocarbon ring group. That is, the functional group of the nitrogen-containing aromatic ring group (Le) is synonymous with the functional group of the aromatic hydrocarbon ring group (Ld), and preferred ones are also the same. The nitrogen-containing aromatic ring group of the nitrogen-containing aromatic ring group (Le) may be the same ring as the ring of the nitrogen-containing aromatic ring group (La) or the ring of the nitrogen-containing aromatic ring group (Lb). A ring similar to the ring of the nitrogen-containing aromatic ring group (La) having no active hydrogen is preferable. This nitrogen-containing aromatic ring group (Le) may have a substituent T, for example.

配位子(Lf)としては、(La)〜(Le)以外の配位子であればよく、例えば無機配位子、または、含窒素芳香族環基もしくは配位子(Ld)および(Le)の官能基を有しない有機配位子等が挙げられる。本発明において、無機化合物または無機化合物に由来するアニオン、原子もしくは化合物を無機配位子と称し、含窒素芳香族環基もしくはこの官能基以外で金属イオンMに結合する有機化合物またはこの有機化合物に由来するアニオンを有機配位子と称する。このような配位子としては、公知の配位子を特に限定されることなく挙げることができ、例えば、アシルオキシアニオン、アシルチオアニオン、チオアシルオキシアニオン、チオアシルチオアニオン、アシルアミノオキシアニオン、チオカルバメートアニオン、ジチオカルバメートアニオン、チオカルボネートアニオン、ジチオカルボネートアニオン、トリチオカルボネートアニオン、アシルアニオン、チオシアネートアニオン、イソチオシアネートアニオン、シアネートアニオン、イソシアネートアニオン、シアノアニオン、アルキルチオアニオン、アルコキシアニオンからなる群から選択されるアニオンもしくはこれらの基で結合する単座の配位子、またはハロゲン原子、シアノ、エーテル、チオエーテル、スルホキシド、カルボニル、ジアルキルケトン、カルボンアミド、チオカルボンアミドおよびチオ尿素からなるアニオン、原子もしくは化合物(アニオンに水素原子が置換された化合物を含む)の群より選ばれる単座の配位子を表す。なお、この配位子(Lf)がアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキレン基等を含む場合、それらは直鎖状でも分岐状でも環状でもよく、置換されていても無置換でもよい。また配位子(Lf)がアリール基、ヘテロ環基、シクロアルキル基等を含む場合、それらは置換されていても無置換でもよく、単環でも縮環していてもよい。   The ligand (Lf) may be any ligand other than (La) to (Le), for example, an inorganic ligand, or a nitrogen-containing aromatic ring group or ligand (Ld) and (Le And an organic ligand having no functional group. In the present invention, an inorganic compound or an anion, atom or compound derived from the inorganic compound is referred to as an inorganic ligand, and the organic compound or the organic compound bonded to the metal ion M other than the nitrogen-containing aromatic ring group or this functional group The derived anion is called an organic ligand. Examples of such ligands include known ligands without any particular limitation. For example, acyloxy anion, acylthioanion, thioacyloxyanion, thioacylthioanion, acylaminooxyanion, thiol Carbamate anion, dithiocarbamate anion, thiocarbonate anion, dithiocarbonate anion, trithiocarbonate anion, acyl anion, thiocyanate anion, isothiocyanate anion, cyanate anion, isocyanate anion, cyano anion, alkylthio anion, alkoxy anion An anion selected from or a monodentate ligand bonded by these groups, or a halogen atom, cyano, ether, thioether, sulfoxide, carbonyl, Alkyl ketones, carboxylic amides, represents a monodentate ligand selected from the group of anions consisting of thio carboxylic amides and thioureas, atom or compound (including a compound anion hydrogen atoms are substituted). In addition, when this ligand (Lf) contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group, etc., these may be linear, branched or cyclic, and may be substituted or unsubstituted. Moreover, when a ligand (Lf) contains an aryl group, a heterocyclic group, a cycloalkyl group, etc., they may be substituted or unsubstituted, and may be monocyclic or condensed.

本発明において、配位子(Lf)は、これらの中でも、シアネートアニオン、イソシアネートアニオン、チオシアネートアニオン、イソチオシアネートアニオン等のアニオンが好ましく、イソシアネートアニオン、イソチオシアネートアニオンがより好ましく、イソチオシアネートアニオンが特に好ましい。   In the present invention, the ligand (Lf) is preferably an anion such as a cyanate anion, an isocyanate anion, a thiocyanate anion, and an isothiocyanate anion, more preferably an isocyanate anion and an isothiocyanate anion, and particularly preferably an isothiocyanate anion. .

配位子L、LおよびLは、それぞれ、(La)〜(Lf)からなる群より選択され、その1つまたは2つがアニオン性の配位原子を持つ配位子として、例えば(Lb)〜(Le)および(Lf)のアニオンからなる群より選択され、残りの2つまたは1つが(La)、場合によっては(Lf)の化合物からなる群より選択される。このとき、配位子LとLが直接結合して2座の配位子を形成し、また配位子LとLとLが直接結合して3座の配位子を形成する。特に、光電変換素子の光電変換効率が増大する点で、LとLが互いに結合した2座の配位子となる場合は、配位子Lは(La)から選択され、配位子Lは(Lb)〜(Le)の中から選択される配位原子がアニオン性の配位子であるのが好ましく、配位子Lは配位子(Lf)から選択されるのが特に好ましい。また、光電変換素子の光電変換効率が増大する点で、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子となる場合は、配位子Lは(La)から選択され、配位子LおよびLは前記(Lb)〜(Le)の中から選択される配位原子がアニオン性の配位子であるのが、好ましい。 The ligands L 1 , L 2 and L 3 are each selected from the group consisting of (La) to (Lf), and one or two of them have as an anionic coordination atom, for example, ( Lb) to (Le) and (Lf) are selected from the group consisting of anions, and the remaining two or one is selected from (La) and optionally (Lf). At this time, the ligands L 1 and L 2 are directly bonded to form a bidentate ligand, and the ligands L 1 , L 2 and L 3 are directly bonded to form a tridentate ligand. Form. In particular, when L 1 and L 2 are bonded to each other in terms of increasing photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element, the ligand L 2 is selected from (La) and coordinated. The child L 1 is preferably an anionic ligand with a coordination atom selected from (Lb) to (Le), and the ligand L 3 is selected from the ligand (Lf). Is particularly preferred. In addition, when L 1 , L 2 and L 3 are tridentate ligands bonded to each other in terms of increasing the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element, the ligand L 2 is selected from (La). In the ligands L 1 and L 3, the coordination atom selected from the above (Lb) to (Le) is preferably an anionic ligand.

とLが互いに結合した2座の配位子としては、下記式(2L−1)〜(2L−5)のいずれかで表される2座配位子が好ましい。 The bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other is preferably a bidentate ligand represented by any of the following formulas (2L-1) to (2L-5).

Figure 0005972849
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式(2L−1)〜(2L−5)中、*は金属イオンMへの結合位置を表す。環Dは芳香族環を表す。A111〜A141はアニオン性の窒素原子または炭素原子を表し、A151はアニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。R111〜R154は水素原子またはAnc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。 In the formulas (2L-1) to (2L-5), * represents a bonding position to the metal ion M. Ring D represents an aromatic ring. A 111 to A 141 each represents an anionic nitrogen atom or carbon atom, and A 151 represents any one of an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom. R 111 to R 154 each represent a hydrogen atom or a substituent that does not have Anc1, Anc2, and Anc3.

111〜A141は環Dを構成する窒素原子または炭素原子に結合した水素原子が脱離した炭素アニオンまたは窒素アニオンである。A151は芳香族炭化水素環基(Ld)および含窒素芳香族環基(Le)における官能基のうち(置換)アミノ基、水酸基またはチオール基から活性水素を除去した残基と同義である。式(2L−1)〜(2L−5)において、環Dは、芳香族炭素環、含酸素芳香族へテロ環、含硫黄芳香族へテロ環、含窒素芳香族ヘテロ環が挙げられる。この芳香族環は、例えば、含窒素芳香族環基(Lb)から構成される含窒素芳香族環、または、(Lc)の芳香族炭化水素環基から構成される芳香族炭化水素環、(Lc)のヘテロ環基から構成されるヘテロ環、もしくは、(Lc)の、金属イオンMに結合する環構成原子として窒素原子を有しない含窒素芳香族環基から構成される含窒素芳香族環等が挙げられ、それぞれ、好ましいものも同様である。式(2L−1)〜(2L−4)においてA111〜A141がアニオン化する前の環Dおよび式(2L−5)においてA151が置換する環Dは、例えば、ベンゼン環、m,m−ジフルオロベンゼン環、o,p−ジフルオロベンゼン環、p−フルオロベンゼン環、p−シアノベンゼン環、p−ニトロベンゼン環もしくはチオフェン環、フラン環、または、式(a−1)〜(a−5)、(a−1a)、(a−2a)、(a−1b)および(a−4a)で表される基のアニオン部分が水素原子で置換された環等が挙げられる。 A 111 to A 141 are a carbon anion or a nitrogen anion from which a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom or a carbon atom constituting the ring D is eliminated. A 151 is synonymous with a residue obtained by removing active hydrogen from a (substituted) amino group, hydroxyl group or thiol group among the functional groups in the aromatic hydrocarbon ring group (Ld) and the nitrogen-containing aromatic ring group (Le). In the formulas (2L-1) to (2L-5), examples of the ring D include aromatic carbocycles, oxygen-containing aromatic heterocycles, sulfur-containing aromatic heterocycles, and nitrogen-containing aromatic heterocycles. This aromatic ring is, for example, a nitrogen-containing aromatic ring composed of a nitrogen-containing aromatic ring group (Lb) or an aromatic hydrocarbon ring composed of an aromatic hydrocarbon ring group of (Lc), ( A heterocyclic ring composed of a heterocyclic group of Lc), or a nitrogen-containing aromatic ring composed of a nitrogen-containing aromatic ring group having no nitrogen atom as a ring-constituting atom bonded to the metal ion M of (Lc) Etc., and preferable examples are also the same. In Formulas (2L-1) to (2L-4), Ring D before A 111 to A 141 are anionized and Ring D substituted by A 151 in Formula (2L-5) are, for example, a benzene ring, m, m-difluorobenzene ring, o, p-difluorobenzene ring, p-fluorobenzene ring, p-cyanobenzene ring, p-nitrobenzene ring or thiophene ring, furan ring, or formulas (a-1) to (a-5) ), (A-1a), (a-2a), (a-1b) and a ring in which the anion portion of the group represented by (a-4a) is substituted with a hydrogen atom.

111〜R154の置換基としては例えば置換基Tが挙げられ、その中でも、ヘテロ環基、芳香族炭素環基、エテニル基、エチニル基、ハロゲン原子、アルキル基、アミノ基(アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、N−アルキル−アリールアミノ基等を含む)、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、シリル基が好ましく、ヘテロ環基、芳香族炭素環基、エテニル基、アルキル基、アミノ基(アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、N−アルキル−アリールアミノ基等を含む)がより好ましい。
配位子L〜Lのうち2つが2座配位子となる場合は、残りの配位子は配位子L〜Lのうち少なくとも1つがアニオン性の配位原子を持つ配位子ではないように(La)〜(Lf)から選択され、NCS(イソチオシアネート)配位子が選択されるのが好ましい。
Examples of the substituent of R 111 to R 154 include a substituent T, among which a heterocyclic group, an aromatic carbocyclic group, an ethenyl group, an ethynyl group, a halogen atom, an alkyl group, an amino group (an alkylamino group, A dialkylamino group, an arylamino group, a diarylamino group, an N-alkyl-arylamino group, etc.), an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, and a silyl group are preferred, a heterocyclic group, an aromatic carbocycle Group, ethenyl group, alkyl group and amino group (including alkylamino group, dialkylamino group, arylamino group, diarylamino group, N-alkyl-arylamino group and the like) are more preferable.
When two of the ligands L 1 to L 3 are bidentate ligands, the remaining ligand is a ligand in which at least one of the ligands L 1 to L 3 has an anionic coordination atom. It is preferably selected from (La) to (Lf) so as not to be a ligand, and an NCS (isothiocyanate) ligand is selected.

、LおよびLが互いに結合した3座の配位子としては、下記式(3L−1)〜(3L−5)のいずれかで表される3座配位子が好ましい。 As the tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other, a tridentate ligand represented by any of the following formulas (3L-1) to (3L-5) is preferable.

Figure 0005972849
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式(3L−1)〜(3L−5)中、*は金属イオンMへの結合位置を表す。環Dは芳香族環を表す。A211〜A242は窒素原子または炭素原子を表し、A251およびA252は窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。ただし、A211とA212、A221とA222、A231とA232、A241とA242、A251とA252のそれぞれ少なくとも1つはアニオン性である。R211〜R253は水素原子またはAnc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。 In the formulas (3L-1) to (3L-5), * represents a bonding position to the metal ion M. Ring D represents an aromatic ring. A 211 to A 242 represent a nitrogen atom or a carbon atom, and A 251 and A 252 represent a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. However, at least one of A 211 and A 212 , A 221 and A 222 , A 231 and A 232 , A 241 and A 242 , and A 251 and A 252 is anionic. R 211 to R 253 represent a hydrogen atom or a substituent that does not have Anc 1, Anc 2, and Anc 3.

211〜A242のうちアニオン性であるものは式(2L−1)〜(2L−5)のA111〜A141と同義である。A211〜A242のうちアニオン性を有しないものは、水素原子を有しない炭素原子または窒素原子である。A251およびA252は式(2L−5)のA151と同義である。式(3L−1)〜(3L−5)における環Dは式(2L―1)〜(2L−5)の環Dと同義であり、具体的には、A211〜A242のいずれか1つと炭素原子または2つの炭素原子を含む芳香族炭化水素環基または含窒素芳香族環基から構成される芳香族炭化水素環または含窒素芳香族環である。このとき、各式において2つの環Dは同一でも異なってもよい。置換基R211〜R253は式(2L−1)〜(2L−5)の置換基R111〜R154と同義であり、好ましいものも同じである。 What is anionic among A 211 to A 242 has the same meaning as A 111 to A 141 in formulas (2L-1) to (2L-5). Among A 211 to A 242 , those having no anionic property are carbon atoms or nitrogen atoms not having a hydrogen atom. A 251 and A 252 have the same meaning as A 151 in the formula (2L-5). Ring D in the formulas (3L-1) to (3L-5) has the same meaning as the ring D in the formulas (2L-1) to (2L-5), and specifically, any one of A 211 to A 242 An aromatic hydrocarbon ring or a nitrogen-containing aromatic ring composed of an aromatic hydrocarbon ring group or a nitrogen-containing aromatic ring group containing one and two carbon atoms or two carbon atoms. At this time, in each formula, two rings D may be the same or different. The substituents R 211 to R 253 are the same as the substituents R 111 to R 154 in the formulas (2L-1) to (2L-5), and preferred ones are also the same.

− 対イオンY −
式(I)中のYは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の電荷中和対イオンを表す。一般に、色素が陽イオンまたは陰イオンであるか、あるいは正味のイオン電荷を有するかどうかは、金属錯体色素中の金属、配位子および置換基に依存する。
置換基が解離性基を有することなどにより、式(I)で表される金属錯体色素は解離して負電荷を持ってもよい。この場合、式(I)で表される金属錯体色素全体の電荷はYにより電気的に中性とされる。
対イオンYが正の対イオンの場合、例えば、対イオンYは、無機または有機のアンモニウムイオン(例えばテトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン等)、ホスホニウムイオン(例えばテトラアルキルホスホニウムイオン、アルキルトリフェニルホスホニウムイオン等)、アルカリ金属イオンまたはプロトンである。
− Counter ion Y −
Y in the formula (I) represents a charge neutralizing counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge. In general, whether a dye is a cation or an anion or has a net ionic charge depends on the metal, ligand and substituent in the metal complex dye.
The metal complex dye represented by the formula (I) may be dissociated and have a negative charge because the substituent has a dissociable group. In this case, the charge of the whole metal complex dye represented by the formula (I) is electrically neutralized by Y.
When the counter ion Y is a positive counter ion, for example, the counter ion Y is an inorganic or organic ammonium ion (for example, tetraalkylammonium ion, pyridinium ion, etc.), phosphonium ion (for example, tetraalkylphosphonium ion, alkyltriphenylphosphonium ion). Etc.), alkali metal ions or protons.

対イオンYが負の対イオンの場合、例えば、対イオンYは、無機陰イオンでも有機陰イオンでもよい。例えば、ハロゲン陰イオン(例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)、置換アリールスルホン酸イオン(例えばp−トルエンスルホン酸イオン、p−クロロベンゼンスルホン酸イオン等)、アリールジスルホン酸イオン(例えば1,3−ベンゼンジスルホン酸イオン、1,5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2,6−ナフタレンジスルホン酸イオン等)、アルキル硫酸イオン(例えばメチル硫酸イオン等)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン等が挙げられる。さらに電荷均衡対イオンとして、イオン性ポリマーあるいは色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよく、金属錯イオン(例えばビスベンゼン−1,2−ジチオラトニッケル(III)等)も使用可能である。
本発明において、Yは無機または有機のアンモニウムイオン、特にテトラブチルアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、プロトンが好ましい。
When the counter ion Y is a negative counter ion, for example, the counter ion Y may be an inorganic anion or an organic anion. For example, halogen anions (eg, fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, etc.), substituted aryl sulfonate ions (eg, p-toluene sulfonate ions, p-chlorobenzene sulfonate ions, etc.), aryl disulfones Acid ion (for example, 1,3-benzenedisulfonic acid ion, 1,5-naphthalenedisulfonic acid ion, 2,6-naphthalenedisulfonic acid ion, etc.), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion, etc.), sulfate ion, thiocyanate ion Perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion and the like. Further, as the charge balance counter ion, an ionic polymer or another dye having a charge opposite to that of the dye may be used, and a metal complex ion (for example, bisbenzene-1,2-dithiolatonickel (III)) can also be used. is there.
In the present invention, Y is preferably an inorganic or organic ammonium ion, particularly tetrabutylammonium ion, sodium ion or proton.

− n −
対イオンYは、電荷を中和させるのに必要な数であればよく、通常、0〜2の整数から選択される。
− N −
The counter ion Y should just be a number required in order to neutralize an electric charge, and is normally selected from the integers of 0-2.

以下に、本発明の金属錯体色素の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、下記具体例中のMeはメチル、TMSはトリメチルシリルを表す。
Specific examples of the metal complex dye of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
Here, Me in the following specific examples represents methyl, and TMS represents trimethylsilyl.

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本発明の金属錯体色素は、溶液における極大吸収波長が、好ましくは300〜1000nmの範囲であり、より好ましくは350〜950nmの範囲であり、特に好ましくは370〜900nmの範囲である。   In the metal complex dye of the present invention, the maximum absorption wavelength in the solution is preferably in the range of 300 to 1000 nm, more preferably in the range of 350 to 950 nm, and particularly preferably in the range of 370 to 900 nm.

本発明の金属錯体色素は、特開2001−291534号公報や当該公報に引用された方法に準じた方法、Chem.Commun.,2009,5844−5846に記載の方法、Angew.Chem.Int.Ed.,50,2054〜2058(2011)に記載の方法、またはこれらに準じた方法で合成することができる。   The metal complex dyes of the present invention are disclosed in JP-A No. 2001-291534 and a method according to the method cited in the publication, Chem. Commun. , 2009, 5844-5846, Angew. Chem. Int. Ed. , 50, 2054-2058 (2011), or a method analogous thereto.

その一例を簡単に説明する。まず、出発原料として、2位にハロゲン原子を有し、酸性基を導入する位置に直接または置換基を介してハロゲン原子またはアルデヒド基もしくはアセタール基を有する含窒素芳香族ヘテロ環化合物を用いて、式(IIA)で表される前駆体を合成する。この前駆体は、少なくとも環Aにアルデヒド基またはアセタール基を有する環A〜環Cからなる3座のアクセプター配位子の前駆体である。   An example is briefly described. First, as a starting material, using a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound having a halogen atom at the 2-position and having a halogen atom, an aldehyde group or an acetal group directly or via a substituent at a position where an acidic group is introduced, A precursor represented by the formula (IIA) is synthesized. This precursor is a precursor of a tridentate acceptor ligand composed of ring A to ring C having at least an aldehyde group or an acetal group in ring A.

Figure 0005972849
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式中、
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立に置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
10およびX30は各々独立に単結合または連結基を表す。X20は単結合または−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基もしくはこれらを組み合わせた基を表す。
Gは、アルデヒド基または置換基を有していてもよいアセタール基を表す。
p1は1〜4の整数、p2は0〜3の整数、p3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
Where
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent. n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 10 and X 30 each independently represent a single bond or a linking group. X 20 represents a single bond or —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, an unsaturated group that does not π-conjugated with the ring B. A saturated aliphatic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group, or a combination thereof is represented.
G represents an acetal group which may have an aldehyde group or a substituent.
p1 represents an integer of 1 to 4, p2 represents an integer of 0 to 3, and p3 represents an integer of 0 to 4, respectively.

環A、環Bおよび環Cは各々式(I)における環A、環Bおよび環Cと同義であり、好ましい範囲も同じである。ZおよびZは各々式(I)におけるZおよびZと同義である。
〜Rは各々式(I)におけるR〜Rと同義であり、好まし範囲も同じである。n1〜n3は各々式(I)におけるn1〜n3と同義であり、好ましい範囲も同じである。
10は単結合を含む点以外は式(I)におけるXと同義であり、好ましい範囲も同じであり、特に好ましくは芳香族炭化水素環基、芳香族ヘテロ環基または単結合である。X20は単結合を含む点以外は式(I)におけるXと同義であり、好ましい範囲も同じであり、特に好ましくは単結合である。X30は式(I)におけるXと同義であり、好ましい範囲も同じであり、特に好ましくは芳香族炭化水素環基、芳香族ヘテロ環基または単結合である。
Ring A, ring B and ring C are the same as ring A, ring B and ring C in formula (I), respectively, and preferred ranges are also the same. Z 1 and Z 2 has the same meaning as Z 1 and Z 2 in each formula (I).
R < 1 > -R < 3 > is synonymous with R < 1 > -R < 3 > in Formula (I), respectively, and its preferable range is also the same. n1-n3 is synonymous with n1-n3 in Formula (I), respectively, and its preferable range is also the same.
X 10 is synonymous with X 1 in formula (I) except that it contains a single bond, and the preferred range is also the same, and particularly preferably an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group or a single bond. X 20 is synonymous with X 2 in formula (I) except that it contains a single bond, and the preferred range is also the same, and particularly preferably a single bond. X 30 has the same meaning as X 3 in formula (I), and the preferred range is also the same, and particularly preferably an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group or a single bond.

Gは、アルデヒド基または下記のいずれかの構造で表される、置換基を有していてもよいアセタール基を表す。   G represents an aldehyde group or an acetal group which is represented by any one of the following structures and may have a substituent.

Figure 0005972849
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式中、Rは各々独立にアルキル基を表す。*は、X10、X20またはX30との結合位置を表す。
は各々独立にアルキル基を表し、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数1または2のアルキル基である。炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル等が挙げられる。
アセタール基が有していてもよい置換基としては置換基Tが挙げられる。
In formula, R <G > represents an alkyl group each independently. * Represents a bonding position with X 10 , X 20 or X 30 .
R G each independently represents an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl and the like.
The substituent T may be mentioned as the substituent that the acetal group may have.

p1〜p3は各々式(I)におけるm1〜m3と同義であり、好ましいものも同じである。   p1 to p3 are respectively synonymous with m1 to m3 in formula (I), and preferred ones are also the same.

この前駆体を金属イオンMの化合物に配位させ、所望により別途合成したLとLが互いに結合した2座の配位子またはL、LおよびLが互いに結合した3座の配位子を金属イオンMに配位させて、合成中間体として下記式(II)で表される金属錯体を合成する。 This precursor is coordinated to a compound of metal ion M, and if desired, a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are separately bonded or a tridentate in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other A ligand is coordinated to the metal ion M to synthesize a metal complex represented by the following formula (II) as a synthetic intermediate.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、環A〜環C、Z、Z、R〜R、n1〜n3、X10〜X30、G、p1〜p3、Yおよびnは式(IIA)と同義である。Mは金属イオンを表す。
〜Lは配位子を表し、いずれも単座の配位子、LとLが互いに結合した2座の配位子、または、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。
In the formula, ring A to ring C, Z 1 , Z 2 , R 1 to R 3 , n1 to n3, X 10 to X 30 , G, p1 to p3, Y, and n are as defined in formula (IIA). M represents a metal ion.
L 1 to L 3 each represent a ligand, each of which is a monodentate ligand, a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other It is a tridentate ligand. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2.

式(II)におけるL〜Lは、その1つまたは2つがアニオン性の配位原子を持つ配位子であれば、いずれもが単座の配位子であってもよい。L〜Lがいずれも単座の配位子である金属錯体は、式(IIA)で表される前駆体を金属イオンMの化合物に配位させることで得られる。この金属錯体において、単座の配位子であるL〜Lは、式(I)における配位子(La)〜(Lf)と同義であり、金属イオンMの化合物の入手容易性または調製容易性の点で、式(I)における配位子(La)〜(Lf)のうち配位子(Lf)が好ましく、無機化合物または無機化合物に由来するアニオンがより好ましく、特に塩素アニオン(Cl)およびイソチオシアネートアニオン(NCS)であるのが好ましい。金属イオンMの化合物としては、特に限定されず、例えば、金属イオンMのハロゲン化物等が挙げられる。 Any one of L 1 to L 3 in the formula (II) may be a monodentate ligand as long as one or two of them have an anionic coordination atom. The metal complex in which L 1 to L 3 are all monodentate ligands can be obtained by coordinating the precursor represented by the formula (IIA) to the compound of the metal ion M. In this metal complex, L 1 to L 3 which are monodentate ligands are synonymous with the ligands (La) to (Lf) in the formula (I), and the availability or preparation of the compound of the metal ion M From the viewpoint of ease, the ligand (Lf) is preferable among the ligands (La) to (Lf) in the formula (I), and an inorganic compound or an anion derived from an inorganic compound is more preferable, and a chlorine anion (Cl - is preferably a) -) and isothiocyanate anion (NCS. The compound of the metal ion M is not particularly limited, and examples thereof include a halide of the metal ion M.

式(II)におけるL〜LのうちLおよびLが互いに結合した2座の配位子である金属錯体は、式(IIA)で表される前駆体を金属イオンMの化合物に配位させた後に別途合成したLとLが互いに結合した2座の配位子を金属イオンMに配位させることで得られる。この金属錯体において、LとLが互いに結合した2座の配位子は式(I)におけるLとLが互いに結合した2座の配位子と同義であり、好ましいものも同じである。なお、配位子Lは配位子(La)〜(Lf)の中から選択され、配位子(Lf)から選択されるのが好ましい。 The metal complex which is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other among L 1 to L 3 in the formula (II) is used as a compound of the metal ion M as a precursor represented by the formula (IIA). It can be obtained by coordinating the metal ion M with a bidentate ligand in which L 1 and L 2 synthesized separately after coordination are bonded to each other. In the metal complexes, bidentate ligands L 1 and L 2 are bonded to each other has the same meaning as ligand bidentate where L 1 and L 2 in formula (I) bonded to each other, preferably those same It is. The ligand L 3 is selected from the ligands (La) to (Lf), and is preferably selected from the ligand (Lf).

式(II)におけるL〜LのうちL、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である金属錯体は、式(IIA)で表される前駆体を金属イオンMの化合物に配位させた後に別途合成したL、LおよびLが互いに結合した3座の配位子を金属イオンMに配位させることで得られる。この金属錯体において、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子は、式(I)におけるL、LおよびLが互いに結合した3座の配位子と同義であり、好ましいものも同じである。
金属イオンMは式(I)におけるMと同義であり、好ましいものも同じである。
Wherein the metal complex L 1, L 2 and L 3 are tridentate ligands bonded to each other among the L 1 ~L 3 in (II) has the formula metal precursor represented by (IIA) ion M It is obtained by coordinating the metal ion M with a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 which are separately synthesized are coordinated with each other, and then synthesized. In the metal complexes, L 1, L 2 and L 3 are tridentate ligand bound to each other, tridentate ligands synonymous the L 1, L 2 and L 3 in formula (I) bonded to each other The preferred ones are also the same.
Metal ion M has the same meaning as M in formula (I), and preferred ones are also the same.

次いで、この金属錯体と連結基X〜Xおよび酸性基Anc1〜Anc3に対応する化合物とを反応させて、式(I)で表される金属錯体色素を合成できる。例えば、連結基のうち酸性基Ancが結合する部分がエテニレン基(結合連結基を含む。)である場合には、式(II)で表される金属錯体と、例えばシアノ酢酸等の活性メチレン化合物とを、例えばKnoevenagel縮合反応に供することよって、式(I)で表される金属錯体色素を合成できる。ここで、式(II)で表される金属錯体のGがアセタール基である場合には加水分解等によって脱保護し、アルデヒド基にしておくのがよい。 Next, this metal complex can be reacted with compounds corresponding to the linking groups X 1 to X 3 and the acidic groups Anc 1 to Anc 3 to synthesize the metal complex dye represented by the formula (I). For example, when the portion to which the acidic group Anc is bonded in the linking group is an ethenylene group (including the linking linking group), an active methylene compound such as cyanoacetic acid and the metal complex represented by the formula (II) Is subjected to, for example, a Knoevenagel condensation reaction to synthesize a metal complex dye represented by the formula (I). Here, when G of the metal complex represented by the formula (II) is an acetal group, it is preferably deprotected by hydrolysis or the like to be an aldehyde group.

− 導電性支持体 −
導電性支持体は、金属のように支持体そのものに導電性があるものか、または表面に導電膜層を有するガラスもしくはプラスチックの支持体であるのが好ましい。プラスチックの支持体としては、例えば、特開2001−291534号公報の段落番号0153に記載の透明ポリマーフィルムが挙げられる。支持体としては、ガラスおよびプラスチックの他、セラミック(特開2005−135902号公報)、導電性樹脂(特開2001−160425号公報)を用いてもよい。導電性支持体上には、表面に光マネージメント機能を施してもよく、例えば、特開2003−123859号公報に記載の高屈折膜および低屈折率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜を有してもよく、特開2002−260746号公報に記載のライトガイド機能を有してもよい。
− Conductive support −
The conductive support is preferably a support made of glass or plastic having a conductive film layer on the surface, such as a metal, which is conductive in itself. Examples of the plastic support include a transparent polymer film described in paragraph No. 0153 of JP-A No. 2001-291534. As the support, in addition to glass and plastic, ceramic (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-135902) or conductive resin (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-160425) may be used. On the conductive support, the surface may have a light management function. For example, an antireflection film in which high refractive films and low refractive index oxide films described in JP-A-2003-123859 are alternately laminated. And may have a light guide function described in JP-A-2002-260746.

導電膜層の厚さは0.01〜30μmであることが好ましく、0.03〜25μmであることが更に好ましく、特に好ましくは0.05〜20μmである。   The thickness of the conductive film layer is preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.03 to 25 μm, and particularly preferably 0.05 to 20 μm.

導電性支持体は実質的に透明であることが好ましい。実質的に透明であるとは光の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上であることが好ましく、80%以上が特に好ましい。透明導電性支持体としては、ガラスもしくはプラスチックに導電性の金属酸化物を塗設したものが好ましい。金属酸化物としてはスズ酸化物が好ましく、インジウム−スズ酸化物、フッ素ドープド酸化物が特に好ましい。このときの導電性の金属酸化物の塗布量は、ガラスもしくはプラスチックの支持体1m当たり0.1〜100gが好ましい。透明導電性支持体を用いる場合、光は支持体側から入射させることが好ましい。 It is preferable that the conductive support is substantially transparent. Substantially transparent means that the light transmittance is 10% or more, preferably 50% or more, particularly preferably 80% or more. As the transparent conductive support, a glass or plastic coated with a conductive metal oxide is preferable. As the metal oxide, tin oxide is preferable, and indium-tin oxide and fluorine-doped oxide are particularly preferable. The coating amount of the conductive metal oxide at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of glass or plastic support. When a transparent conductive support is used, light is preferably incident from the support side.

− 半導体微粒子 −
半導体微粒子は、好ましくは金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)またはペロブスカイトの微粒子である。金属のカルコゲニドとしては、好ましくはチタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、もしくはタンタルの酸化物、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。ペロブスカイトとしては、好ましくはチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等が挙げられる。これらのうち酸化チタン(チタニア)、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが特に好ましい。
− Semiconductor fine particles −
The semiconductor fine particles are preferably metal chalcogenide (for example, oxide, sulfide, selenide, etc.) or perovskite fine particles. Preferred examples of the metal chalcogenide include titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, tantalum oxide, cadmium sulfide, cadmium selenide, and the like. . Preferred perovskites include strontium titanate and calcium titanate. Of these, titanium oxide (titania), zinc oxide, tin oxide, and tungsten oxide are particularly preferable.

チタニアの結晶構造としては、アナターゼ型、ブルッカイト型、またはルチル型が挙げられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。チタニアナノチューブ・ナノワイヤー・ナノロッドをチタニア微粒子に混合するか、または半導体電極として用いてもよい。   The crystal structure of titania includes anatase type, brookite type, or rutile type, and anatase type and brookite type are preferable. Titania nanotubes, nanowires, and nanorods may be mixed with titania fine particles or used as a semiconductor electrode.

半導体微粒子の粒径は、投影面積を円に換算したときの直径を用いた平均粒径で1次粒子として0.001〜1μm、分散物の平均粒径として0.01〜100μmであることが好ましい。半導体微粒子を導電性支持体上に塗設する方法として、湿式法、乾式法、その他の方法が挙げられる。   The particle diameters of the semiconductor fine particles are 0.001 to 1 μm as primary particles and 0.01 to 100 μm as the average particle diameter of the dispersion in terms of the average particle diameter when the projected area is converted into a circle. preferable. Examples of the method for coating the semiconductor fine particles on the conductive support include a wet method, a dry method, and other methods.

透明導電膜と半導体層(感光体層)の間には、電解質と電極が直接接触することによる逆電流を防止するため、短絡防止層を形成することが好ましい。光電極と対極の接触を防ぐために、スペーサーやセパレータを用いることが好ましい。半導体微粒子は多くの色素を吸着することができるように表面積の大きいものが好ましい。例えば半導体微粒子を支持体上に塗設した状態で、その表面積が投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。この上限には特に制限はないが、通常5000倍程度である。一般に、半導体微粒子を含む層の厚みが大きいほど単位面積当たりに担持できる色素の量が増えるため光の吸収効率が高くなるが、発生した電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大きくなる。半導体層である感光体層の好ましい厚みは素子の用途によって異なるが、典型的には0.1〜100μmである。色素増感太陽電池として用いる場合は、1〜50μmが好ましく、3〜30μmがより好ましい。半導体微粒子は、支持体に塗布した後に粒子同士を密着させるために、100〜800℃の温度で10分〜10時間焼成してもよい。支持体としてガラスを用いる場合、製膜温度は60〜400℃が好ましい。   In order to prevent reverse current due to direct contact between the electrolyte and the electrode, it is preferable to form a short-circuit prevention layer between the transparent conductive film and the semiconductor layer (photoreceptor layer). In order to prevent contact between the photoelectrode and the counter electrode, it is preferable to use a spacer or a separator. The semiconductor fine particles preferably have a large surface area so that many dyes can be adsorbed. For example, in a state where the semiconductor fine particles are coated on the support, the surface area is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the projected area. Although there is no restriction | limiting in particular in this upper limit, Usually, it is about 5000 times. In general, the greater the thickness of the layer containing semiconductor fine particles, the greater the amount of dye that can be carried per unit area and the higher the light absorption efficiency, but the longer the diffusion distance of the generated electrons, the greater the loss due to charge recombination. . Although the preferable thickness of the photoreceptor layer which is a semiconductor layer changes with uses of an element, it is 0.1-100 micrometers typically. When using as a dye-sensitized solar cell, 1-50 micrometers is preferable and 3-30 micrometers is more preferable. The semiconductor fine particles may be fired at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours in order to adhere the particles to each other after being applied to the support. When glass is used as the support, the film forming temperature is preferably 60 to 400 ° C.

なお、半導体微粒子の支持体1m当たりの塗布量は0.5〜500g、さらには5〜100gが好ましい。色素の使用量は、全体で、支持体1m当たり0.01〜100ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜50ミリモル、特に好ましくは0.1〜10ミリモルである。この場合、本発明の金属錯体色素の使用量は5モル%以上とすることが好ましい。また、色素の半導体微粒子に対する吸着量は半導体微粒子1gに対して0.001〜1ミリモルが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5ミリモルである。このような色素量とすることによって、半導体微粒子における増感効果が十分に得られる。
前記色素が塩である場合、前記特定の金属錯体色素の対イオンは特に限定されず、例えばアルカリ金属イオンまたは4級アンモニウムイオン等が挙げられる。
The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 500 g, more preferably 5 to 100 g. The total amount of the dye used is preferably 0.01 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 50 mmol, particularly preferably 0.1 to 10 mmol, per 1 m 2 of the support. In this case, the amount of the metal complex dye of the present invention is preferably 5 mol% or more. Further, the adsorption amount of the dye to the semiconductor fine particles is preferably 0.001 to 1 mmol, more preferably 0.1 to 0.5 mmol, with respect to 1 g of the semiconductor fine particles. By using such a dye amount, the sensitizing effect in the semiconductor fine particles can be sufficiently obtained.
When the dye is a salt, the counter ion of the specific metal complex dye is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal ions and quaternary ammonium ions.

色素を吸着させた後に、アミン類を用いて半導体微粒子の表面を処理してもよい。好ましいアミン類としてピリジン類(例えば4−tert−ブチルピリジン、ポリビニルピリジン)等が挙げられる。これらは液体の場合はそのまま用いてもよいし有機溶媒に溶解して用いてもよい。   After adsorbing the dye, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with amines. Preferable amines include pyridines (for example, 4-tert-butylpyridine, polyvinylpyridine) and the like. These may be used as they are in the case of a liquid, or may be used by dissolving in an organic solvent.

本発明の光電変換素子(例えば光電変換素子10)および色素増感太陽電池(例えば光電気化学電池20)においては、少なくとも上記の本発明の金属錯体色素を使用する。   In the photoelectric conversion element (for example, photoelectric conversion element 10) and the dye-sensitized solar cell (for example, photoelectrochemical cell 20) of the present invention, at least the metal complex dye of the present invention is used.

本発明においては、本発明の金属錯体色素と他の色素を併用してもよい。
併用する色素としては、特表平7−500630号公報に記載のRu錯体色素(特に第5頁左下欄5行目〜第7頁右上欄7行目に例1〜例19で合成された色素)、特表2002−512729号公報に記載のRu錯体色素(特に第20頁の下から3行目〜第29頁23行目に例1〜例16で合成された色素)、特開2001−59062号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0087〜0104に記載の色素)、特開2001−6760号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0093〜0102に記載の色素)、特開2001−253894号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0009〜0010に記載の色素)、特開2003−212851号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0005に記載の色素)、国際公開第2007/91525号パンフレットに記載のRu錯体色素(特に、[0067]に記載の色素)、特開2001−291534号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0120〜0144に記載の色素)、特開2012−012570号公報に記載のRu錯体色素(特に、段落番号0095〜0103に記載の色素)、特開平11−214730号公報に記載のスクアリリウムシアニン色素(特に、段落番号0036〜0047に記載の色素)、特開2012−144688号公報に記載のスクアリリウムシアニン色素(特に、段落番号0039〜0046および段落番号0054〜0060に記載の色素)、特開2012−84503号公報に記載のスクアリリウムシアニン色素(特に、段落番号0066〜0076などに記載の色素)、特開2004−063274号公報に記載の有機色素(特に、段落番号0017〜0021に記載の色素)、特開2005−123033号公報に記載の有機色素(特に、段落番号0021〜0028に記載の色素)、特開2007−287694号公報に記載の有機色素(特に、段落番号0091〜0096に記載の色素)、特開2008−71648号公報に記載の有機色素(特に、段落番号0030〜0034に記載の色素)、国際公開第2007/119525号パンフレットに記載の有機色素(特に、[0024]に記載の色素)、Angew.Chem.Int.Ed.,49,1〜5(2010)などに記載のポルフィリン色素、Angew.Chem.Int.Ed.,46,8358(2007)などに記載のフタロシアニン色素が挙げられる。
併用する色素として好ましくは、Ru錯体色素、スクアリリウムシアニン色素、または有機色素が挙げられる。
In the present invention, the metal complex dye of the present invention may be used in combination with another dye.
Examples of the dye used in combination include Ru complex dyes described in JP-A-7-500630 (especially dyes synthesized in Examples 1 to 19 on page 5, lower left column, line 5 to page 7, upper right column, line 7). ), Ru complex dyes described in JP-T-2002-512729 (especially dyes synthesized in Examples 1 to 16 on the third line to the 29th page and the 23rd line from the bottom of page 20), JP-A-2001- Ru complex dyes described in Japanese Patent No. 59062 (especially dyes described in paragraphs 0087 to 0104), Ru complex dyes described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-6760 (particularly dyes described in paragraphs 0093 to 0102), Ru complex dyes described in JP-A No. 2001-253894 (particularly dyes described in paragraph Nos. 0009 to 0010), Ru complex dyes described in JP-A No. 2003-212851 (particularly colors described in paragraph No. 0005) ), Ru complex dyes described in International Publication No. 2007/91525 pamphlet (particularly the dye described in [0067]), Ru complex dyes described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291534 (particularly in paragraphs 0120 to 0144). Described), Ru complex dyes described in JP2012-012570A (especially, dyes described in paragraphs 0095 to 0103), squarylium cyanine dyes described in JP11-214730A (particularly, paragraph numbers) Dyes described in JP-A-2012-144688, squarylium cyanine dyes described in JP2012-144688 (particularly, dyes described in paragraphs 0039 to 0046 and paragraphs 0054 to 0060), JP2012-84503A. The squarylium cyanine dyes described (particularly paragraphs 0066-0076) The organic dyes described in JP-A-2004-063274 (particularly the dyes described in paragraph Nos. 0017 to 0021), and the organic dyes described in JP-A-2005-123033 (particularly paragraph numbers). 0021 to 0028), organic dyes described in JP-A-2007-287694 (particularly dyes described in paragraphs 0091 to 0096), organic dyes described in JP-A-2008-71648 (particularly, Paragraph Nos. 0030 to 0034), organic dyes described in WO 2007/119525 pamphlet (particularly, the dye described in [0024]), Angew. Chem. Int. Ed. , 49, 1-5 (2010), etc., Angew. Chem. Int. Ed. , 46, 8358 (2007), and the like.
The dye used in combination is preferably a Ru complex dye, a squarylium cyanine dye, or an organic dye.

本発明の金属錯体色素と他の色素を併用する場合、本発明の金属錯体色素の質量/他の色素の質量の比は、95/5〜10/90が好ましく、95/5〜50/50がより好ましく、95/5〜60/40がさらに好ましく、95/5〜65/35が特に好ましく、95/5〜70/30が最も好ましい。   When the metal complex dye of the present invention is used in combination with another dye, the ratio of the mass of the metal complex dye of the present invention / the mass of the other dye is preferably 95/5 to 10/90, and 95/5 to 50/50. Is more preferable, 95/5 to 60/40 is more preferable, 95/5 to 65/35 is particularly preferable, and 95/5 to 70/30 is most preferable.

− 電荷移動体層 −
本発明の光電変換素子に用いられる電荷移動体層は、色素の酸化体に電子を補充する機能を有する層であり、受光電極と対極(対向電極)との間に設けられる。電荷移動体層は電解質を含む。電解質の例としては、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体電解質、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリクスに含浸したいわゆるゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩などが挙げられる。光電変換効率を高めるためには液体電解質が好ましい。液体電解質の溶媒はニトリル化合物、エーテル化合物、エステル化合物等が用いられるが、ニトリル化合物が好ましく、アセトニトリル、メトキシプロピオニトリルが特に好ましい。
− Charge transfer layer −
The charge transfer layer used in the photoelectric conversion element of the present invention is a layer having a function of replenishing electrons to the dye oxidant, and is provided between the light receiving electrode and the counter electrode (counter electrode). The charge transfer layer includes an electrolyte. Examples of the electrolyte include a liquid electrolyte obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, a so-called gel electrolyte obtained by impregnating a polymer matrix obtained by dissolving a redox couple in an organic solvent, and a molten salt containing the redox couple. . In order to increase the photoelectric conversion efficiency, a liquid electrolyte is preferable. As the solvent for the liquid electrolyte, a nitrile compound, an ether compound, an ester compound or the like is used, and a nitrile compound is preferable, and acetonitrile and methoxypropionitrile are particularly preferable.

酸化還元対として、例えばヨウ素とヨウ化物(ヨウ化物塩、ヨウ化イオン性液体が好ましく、ヨウ化リチウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム、ヨウ化メチルプロピルイミダゾリウムが好ましい)との組み合わせ、アルキルビオローゲン(例えばメチルビオローゲンクロリド、ヘキシルビオローゲンブロミド、ベンジルビオローゲンテトラフルオロボレート)とその還元体との組み合わせ、ポリヒドロキシベンゼン類(例えばハイドロキノン、ナフトハイドロキノン等)とその酸化体との組み合わせ、2価と3価の鉄錯体の組み合せ(例えば赤血塩と黄血塩の組み合せ)、2価と3価のコバルト錯体の組み合わせ等が挙げられる。これらのうちヨウ素とヨウ化物との組み合わせ、2価と3価のコバルト錯体の組み合わせが好ましい。   As an oxidation-reduction pair, for example, iodine and iodide (iodide salt, ionic liquid is preferable, lithium iodide, tetrabutylammonium iodide, tetrapropylammonium iodide, methylpropylimidazolium iodide are preferable) Combinations, combinations of alkyl viologens (for example, methyl viologen chloride, hexyl viologen bromide, benzyl viologen tetrafluoroborate) and reduced forms thereof, combinations of polyhydroxybenzenes (for example, hydroquinone, naphthohydroquinone, etc.) and oxidized forms thereof, divalent And trivalent iron complexes (for example, red blood salt and yellow blood salt), divalent and trivalent cobalt complexes, and the like. Of these, a combination of iodine and iodide, and a combination of divalent and trivalent cobalt complexes are preferred.

前記コバルト錯体は、なかでも下記式(CC)で表される錯体が好ましい。   In particular, the cobalt complex is preferably a complex represented by the following formula (CC).

Co(LL)ma(X)mb・CI 式(CC)     Co (LL) ma (X) mb · CI Formula (CC)

式(CC)において、LLは2座または3座の配位子を表す。Xは単座の配位子を表す。maは0〜3の整数を表す。mbは0〜6の整数を表す。CIは電荷を中和させるのに対イオンが必要な場合の対イオンを表す。   In the formula (CC), LL represents a bidentate or tridentate ligand. X represents a monodentate ligand. ma represents an integer of 0 to 3. mb represents the integer of 0-6. CI represents a counter ion when a counter ion is required to neutralize the charge.

CIは前記式(I)におけるCIが挙げられる。
LLは下記式(LC)で表される配位子が好ましい。
CI includes CI in the formula (I).
LL is preferably a ligand represented by the following formula (LC).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式(LC)において、XLC1およびXLC3は各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、XLC1が炭素原子の場合、XLC1とN原子の結合は二重結合(XLC1=N)を表し、XLC3が炭素原子の場合、XLC3とN原子の結合は二重結合(XLC3=N)を表し、XLC1が窒素原子の場合、XLC1とN原子の結合は単結合(XLC1−N)を表し、XLC3が窒素原子の場合、XLC3とN原子の結合は単結合(XLC3−N)を表す。
LC1、ZLC2およびZLC3は各々独立に、5員環または6員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ZLC1、ZLC2およびZLC3は置換基を有していてもよく、置換基を介して隣接する環と閉環していてもよい。qは0または1を表す。該置換基としては、後述の置換基Tが挙げられる。なお、qが0の場合、XLC3がZLC2で形成される5員環または6員環に結合する位置の炭素原子は、水素原子、またはZLC3で形成されるヘテロ環基以外の置換基が結合する。
In the formula (LC), X LC1 and X LC3 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, when X LC1 is a carbon atom, the bond between X LC1 and N atom represents a double bond (X LC1 = N), and when X LC3 is a carbon atom, the bond between X LC3 and N atom is a double bond. ( XLC3 = N), when XLC1 is a nitrogen atom, the bond between XLC1 and N atom represents a single bond ( XLC1- N), and when XLC3 is a nitrogen atom, XLC3 and N atom The bond represents a single bond ( XLC3- N).
Z LC1 , Z LC2 and Z LC3 each independently represent a nonmetallic atom group necessary for forming a 5-membered ring or a 6-membered ring. Z LC1 , Z LC2 and Z LC3 may have a substituent and may be closed with an adjacent ring via the substituent. q represents 0 or 1; Examples of the substituent include the substituent T described later. In addition, when q is 0, the carbon atom at the position where X LC3 is bonded to the 5-membered ring or 6-membered ring formed by Z LC2 is a hydrogen atom or a substituent other than the heterocyclic group formed by Z LC3 Join.

Xはハロゲンイオンが好ましい。   X is preferably a halogen ion.

上記式(LC)で表される配位子は、下記式(LC−1)〜(LC−4)で表される配位子がより好ましい。   The ligand represented by the formula (LC) is more preferably a ligand represented by the following formulas (LC-1) to (LC-4).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

LC1〜RLC11は各々独立に置換基を表す。q1、q2、q6およびq7は各々独立に、0〜4の整数を表す。q3、q5、q10およびq11は各々独立に、0〜3の整数を表す。q4は0〜2の整数を表す。 R LC1 to R LC11 each independently represent a substituent. q1, q2, q6 and q7 each independently represents an integer of 0 to 4. q3, q5, q10 and q11 each independently represents an integer of 0 to 3. q4 represents an integer of 0 to 2.

式(LC−1)〜(LC−4)において、RLC1〜RLC11で表される置換基としては例えば、脂肪族基、芳香族基、複素環基等が挙げられる。置換基の具体的な例としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、ヘテロ環等を挙げることができる。好ましい例としては、アルキル基(例えばメチル、エチル、n−ブチル、n−ヘキシル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ドデシル、シクロヘキシル、ベンジル等)、アリール基(例えばフェニル、トリル、ナフチル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、n−ブチルチオ、n−ヘキシルチオ、2−エチルヘキシルチオ等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ、ナフトキシ等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ、ナフチルチオ等)、ヘテロ環基(例えば、2−チエニル、2−フリル等)を挙げることができる。 In the formulas (LC-1) to (LC-4), examples of the substituent represented by R LC1 to R LC11 include an aliphatic group, an aromatic group, and a heterocyclic group. Specific examples of the substituent include alkyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, aryl groups, aryloxy groups, arylthio groups, and heterocyclic rings. Preferred examples include alkyl groups (eg methyl, ethyl, n-butyl, n-hexyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, n-dodecyl, cyclohexyl, benzyl etc.), aryl groups (eg phenyl, tolyl, naphthyl). Etc.), alkoxy groups (eg methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy etc.), alkylthio groups (eg methylthio, n-butylthio, n-hexylthio, 2-ethylhexylthio etc.), aryloxy groups (eg phenoxy, naphthoxy etc.) Etc.), arylthio groups (eg, phenylthio, naphthylthio, etc.), and heterocyclic groups (eg, 2-thienyl, 2-furyl, etc.).

式(LC)で表される配位子を有するコバルト錯体の具体例としては、例えば以下の錯体が挙げられる。   Specific examples of the cobalt complex having a ligand represented by the formula (LC) include the following complexes.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

電解質として、ヨウ素とヨウ化物との組み合せを用いる場合、5員環または6員環の含窒素芳香族カチオンのヨウ素塩をさらに併用するのが好ましい。   When a combination of iodine and iodide is used as the electrolyte, it is preferable to further use an iodine salt of a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing aromatic cation.

酸化還元対を、これらを溶かす有機溶媒としては、非プロトン性の極性溶媒(例えばアセトニトリル、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−ジメチルイミダゾリノン、3−メチルオキサゾリジノン等)が好ましい。ゲル電解質のマトリクスに使用されるポリマーとしては、例えばポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリド等が挙げられる。溶融塩としては、例えばヨウ化リチウムと他の少なくとも1種類のリチウム塩(例えば酢酸リチウム、過塩素酸リチウム等)にポリエチレンオキシドを混合することにより、室温での流動性を付与したもの等が挙げられる。この場合のポリマーの添加量は1〜50質量%である。また、γ−ブチロラクトンを電解液に含んでいてもよく、これによりヨウ化物イオンの拡散効率が高くなり変換効率が向上する。   As the organic solvent for dissolving the redox couple, these are aprotic polar solvents (for example, acetonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, 1,3-dimethylimidazolinone, 3-methyloxazolidinone, etc. ) Is preferred. Examples of the polymer used for the matrix of the gel electrolyte include polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride. Examples of the molten salt include those imparted with fluidity at room temperature by mixing polyethylene oxide with lithium iodide and at least one other lithium salt (such as lithium acetate and lithium perchlorate). It is done. In this case, the amount of the polymer added is 1 to 50% by mass. Moreover, (gamma) -butyrolactone may be contained in electrolyte solution, and thereby the diffusion efficiency of iodide ion becomes high and conversion efficiency improves.

電解質への添加物として、前述の4−tert−ブチルピリジンのほか、アミノピリジン系化合物、ベンズイミダゾール系化合物、アミノトリアゾール系化合物およびアミノチアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、アミノトリアジン系化合物、尿素誘導体、アミド化合物、ピリミジン系化合物および窒素を含まない複素環を加えることができる。   As an additive to the electrolyte, in addition to the aforementioned 4-tert-butylpyridine, an aminopyridine compound, a benzimidazole compound, an aminotriazole compound and an aminothiazole compound, an imidazole compound, an aminotriazine compound, a urea derivative, Amide compounds, pyrimidine compounds and nitrogen-free heterocycles can be added.

また、光電変換効率を向上するために、電解液の水分を制御する方法をとってもよい。水分を制御する好ましい方法としては、濃度を制御する方法や脱水剤を共存させる方法を挙げることができる。ヨウ素の毒性軽減のために、ヨウ素とシクロデキストリンの包摂化合物の使用をしてもよく、水分を常時補給する方法を用いてもよい。また環状アミジンを用いてもよく、酸化防止剤、加水分解防止剤、分解防止剤、ヨウ化亜鉛を加えてもよい。   Moreover, in order to improve photoelectric conversion efficiency, you may take the method of controlling the water | moisture content of electrolyte solution. Preferred methods for controlling moisture include a method for controlling the concentration and a method in which a dehydrating agent is allowed to coexist. In order to reduce the toxicity of iodine, an inclusion compound of iodine and cyclodextrin may be used, or a method of constantly supplying water may be used. Cyclic amidine may be used, and an antioxidant, hydrolysis inhibitor, decomposition inhibitor, and zinc iodide may be added.

電解質として溶融塩を用いてもよく、好ましい溶融塩としては、イミダゾリウムまたはトリアゾリウム型陽イオンを含むイオン性液体、オキサゾリウム系、ピリジニウム系、グアニジウム系およびこれらの組み合わせが挙げられる。これらカチオン系に対して特定のアニオンと組み合わせてもよい。これらの溶融塩に対しては添加物を加えてもよい。液晶性の置換基を持っていてもよい。また、四級アンモニウム塩系の溶融塩を用いてもよい。   Molten salts may be used as the electrolyte, and preferred molten salts include ionic liquids containing imidazolium or triazolium type cations, oxazolium-based, pyridinium-based, guanidinium-based, and combinations thereof. These cationic systems may be combined with specific anions. Additives may be added to these molten salts. You may have a liquid crystalline substituent. Further, a quaternary ammonium salt-based molten salt may be used.

これら以外の溶融塩としては、例えば、ヨウ化リチウムと他の少なくとも1種類のリチウム塩(例えば酢酸リチウム、過塩素酸リチウム等)にポリエチレンオキシドを混合することにより、室温での流動性を付与したもの等が挙げられる。   As molten salts other than these, for example, flowability at room temperature was imparted by mixing polyethylene oxide with lithium iodide and at least one other lithium salt (for example, lithium acetate, lithium perchlorate, etc.). And the like.

電解質と溶媒からなる電解液にゲル化剤を添加してゲル化させることにより、電解質を擬固体化してもよい。ゲル化剤としては、分子量1000以下の有機化合物、分子量500〜5000の範囲のSi含有化合物、特定の酸性化合物と塩基性化合物からできる有機塩、ソルビトール誘導体、ポリビニルピリジンが挙げられる。   The electrolyte may be quasi-solidified by adding a gelling agent to an electrolyte solution composed of an electrolyte and a solvent to cause gelation. Examples of the gelling agent include organic compounds having a molecular weight of 1000 or less, Si-containing compounds having a molecular weight in the range of 500 to 5000, organic salts made of a specific acidic compound and a basic compound, sorbitol derivatives, and polyvinylpyridine.

また、マトリックス高分子、架橋型高分子化合物またはモノマー、架橋剤、電解質および溶媒を高分子中に閉じ込める方法を用いてもよい。
マトリックス高分子として好ましくは、含窒素複素環を主鎖あるいは側鎖の繰り返し単位中に持つ高分子およびこれらを求電子性化合物と反応させた架橋体、トリアジン構造を持つ高分子、ウレイド構造をもつ高分子、液晶性化合物を含むもの、エーテル結合を有する高分子、ポリフッ化ビニリデン系、メタクリレート・アクリレート系、熱硬化性樹脂、架橋ポリシロキサン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアルキレングリコールとデキストリンなどの包摂化合物、含酸素または含硫黄高分子を添加した系、天然高分子などが挙げられる。これらにアルカリ膨潤型高分子、一つの高分子内にカチオン部位とヨウ素との電荷移動錯体を形成できる化合物を持った高分子などを添加してもよい。
Alternatively, a method of confining the matrix polymer, the crosslinkable polymer compound or monomer, the crosslinking agent, the electrolyte, and the solvent in the polymer may be used.
As a matrix polymer, a polymer having a nitrogen-containing heterocyclic ring in the main chain or side chain repeating unit, a crosslinked product obtained by reacting these with an electrophilic compound, a polymer having a triazine structure, or having a ureido structure Inclusion of polymers, liquid crystal compounds, ether-bonded polymers, polyvinylidene fluoride, methacrylate / acrylate, thermosetting resins, crosslinked polysiloxane, polyvinyl alcohol (PVA), polyalkylene glycol and dextrin Examples thereof include compounds, systems to which oxygen-containing or sulfur-containing polymers are added, natural polymers, and the like. An alkali swelling polymer, a polymer having a compound capable of forming a charge transfer complex between a cation moiety and iodine in one polymer, and the like may be added thereto.

マトリックスポリマーとして2官能以上のイソシアネートを一方の成分として、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基などの官能基と反応させた架橋ポリマーを含む系を用いてもよい。また、ヒドロシリル基と二重結合性化合物による架橋高分子、ポリスルホン酸またはポリカルボン酸などを2価以上の金属イオン化合物と反応させる架橋方法などを用いてもよい。   As the matrix polymer, a system including a cross-linked polymer obtained by reacting a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, or a carboxyl group with a bifunctional or higher functional isocyanate as one component may be used. In addition, a crosslinking method in which a crosslinked polymer composed of a hydrosilyl group and a double bond compound, polysulfonic acid, polycarboxylic acid, or the like is reacted with a divalent or higher valent metal ion compound may be used.

上記擬固体の電解質との組み合わせで好ましく用いることができる溶媒としては、特定のリン酸エステル、エチレンカーボネートを含む混合溶媒、特定の比誘電率を持つ溶媒などが挙げられる。固体電解質膜あるいは細孔に液体電解質溶液を保持させてもよく、その方法として好ましくは、導電性高分子膜、繊維状固体、フィルタなどの布状固体が挙げられる。   Examples of the solvent that can be preferably used in combination with the quasi-solid electrolyte include a specific phosphate ester, a mixed solvent containing ethylene carbonate, and a solvent having a specific dielectric constant. The liquid electrolyte solution may be held in a solid electrolyte membrane or pores, and preferred methods thereof include conductive polymer membranes, fibrous solids, and cloth-like solids such as filters.

以上の液体電解質および擬固体電解質の代わりにp型半導体あるいはホール輸送材料などの固体電荷輸送層、例えば、CuI、CuNCSなどを用いることができる。また、Nature,vol.486,p.487(2012)等に記載の電解質を用いてもよい。固体電荷輸送層として有機ホール輸送材料を用いてもよい。ホール輸送層として好ましくは、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリシランなどの導電性高分子および2個の環がC、Siなど四面体構造をとる中心元素を共有するスピロ化合物、トリアリールアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリフェニレン誘導体、含窒素複素環誘導体、液晶性シアノ誘導体が挙げられる。   Instead of the above liquid electrolyte and quasi-solid electrolyte, a solid charge transport layer such as a p-type semiconductor or a hole transport material, for example, CuI, CuNCS or the like can be used. Also, Nature, vol. 486, p. The electrolyte described in 487 (2012) or the like may be used. An organic hole transport material may be used as the solid charge transport layer. The hole transport layer is preferably a conductive polymer such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole and polysilane, and a spiro compound in which two rings share a tetrahedral structure such as C or Si, an aromatic such as triarylamine Examples include amine derivatives, triphenylene derivatives, nitrogen-containing heterocyclic derivatives, and liquid crystalline cyano derivatives.

酸化還元対は、電子のキャリアになるので、ある程度の濃度が必要である。好ましい濃度としては合計で0.01モル/L以上であり、より好ましくは0.1モル/L以上であり、特に好ましくは0.3モル/L以上である。この場合の上限は特に制限はないが、通常5モル/L程度である。   Since the redox couple becomes an electron carrier, a certain concentration is required. A preferable concentration is 0.01 mol / L or more in total, more preferably 0.1 mol / L or more, and particularly preferably 0.3 mol / L or more. The upper limit in this case is not particularly limited, but is usually about 5 mol / L.

− 共吸着剤 −
本発明の光電変換素子においては、本発明の金属錯体色素または必要により併用する色素とともに共吸着剤を使用することが好ましい。このような共吸着剤としては酸性基(好ましくは、カルボキシル基もしくはその塩の基)を1つ以上有する共吸着剤が好ましく、脂肪酸やステロイド骨格を有する化合物が挙げられる。脂肪酸は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよく、例えばブタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ヘキサデカン酸、ドデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。
ステロイド骨格を有する化合物として、コール酸、グリココール酸、ケノデオキシコール酸、ヒオコール酸、デオキシコール酸、リトコール酸、ウルソデオキシコール酸等が挙げられる。好ましくはコール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸であり、さらに好ましくはケノデオキシコール酸である。
− Coadsorbent −
In the photoelectric conversion element of this invention, it is preferable to use a coadsorbent with the metal complex dye of this invention or the pigment | dye used together if necessary. As such a coadsorbent, a coadsorbent having at least one acidic group (preferably a carboxyl group or a salt group thereof) is preferable, and examples thereof include compounds having a fatty acid or a steroid skeleton. The fatty acid may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid, and examples thereof include butanoic acid, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, hexadecanoic acid, dodecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid.
Examples of the compound having a steroid skeleton include cholic acid, glycocholic acid, chenodeoxycholic acid, hyocholic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid, ursodeoxycholic acid and the like. Preferred are cholic acid, deoxycholic acid and chenodeoxycholic acid, and more preferred are chenodeoxycholic acid.

好ましい共吸着剤は、下記式(CA)で表される化合物である。   A preferred co-adsorbent is a compound represented by the following formula (CA).

Figure 0005972849
Figure 0005972849

式中、RA1は酸性基を有する置換基を表す。RA2は置換基を表す。nAは0以上の整数を表す。
酸性基は、先に示したものと同義であり、好ましい範囲も同じである。
A1は、これらの中でも、カルボキシル基またはスルホ基もしくはそれらの塩が置換したアルキル基が好ましく、−CH(CH)CHCHCOH、−CH(CH)CHCHCONHCHCHSOHがさらに好ましい。
In the formula, R A1 represents a substituent having an acidic group. R A2 represents a substituent. nA represents an integer of 0 or more.
An acidic group is synonymous with what was shown previously, and its preferable range is also the same.
Among these, R A1 is preferably a carboxyl group or an alkyl group substituted by a sulfo group or a salt thereof, —CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 CO 2 H, —CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 CONHCH. More preferred is 2 CH 2 SO 3 H.

A2としては、後述の置換基Tが挙げられるが、中でもアルキル基、ヒドロキシ基、アシルオキシ基、アルキルアミノカルボニルオキシ基、アリールアミノカルボニルオキシ基が好ましく、アルキル基、ヒドロキシ基、アシルオキシ基がより好ましい。
nAは2〜4が好ましい。
Examples of R A2 include the substituent T described later. Among them, an alkyl group, a hydroxy group, an acyloxy group, an alkylaminocarbonyloxy group, and an arylaminocarbonyloxy group are preferable, and an alkyl group, a hydroxy group, and an acyloxy group are more preferable. .
nA is preferably from 2 to 4.

これらの具体的化合物は、上述のステロイド骨格を有する化合物として例示した化合物が挙げられる。   Examples of these specific compounds include the compounds exemplified as the compounds having the above-mentioned steroid skeleton.

本発明の共吸着剤は、半導体微粒子に吸着させることにより、色素の非効率な会合を抑制する効果および半導体微粒子表面から電解質中のレドックス系への逆電子移動を防止する効果がある。共吸着剤の使用量は特に限定されないが、上記色素1モルに対して、好ましくは1〜200モル、さらに好ましくは10〜150モル、特に好ましくは20〜50モルであることが上記の作用を効果的に発現させられる観点から好ましい。   The co-adsorbent of the present invention has an effect of suppressing inefficient association of dyes by adsorbing to semiconductor fine particles and an effect of preventing reverse electron transfer from the surface of the semiconductor fine particles to the redox system in the electrolyte. The amount of coadsorbent used is not particularly limited, but it is preferably 1 to 200 mol, more preferably 10 to 150 mol, and particularly preferably 20 to 50 mol with respect to 1 mol of the dye. It is preferable from the viewpoint of being effectively expressed.

<対極(対向電極)>
対極は、色素増感太陽電池(光電気化学電池)の正極として働くものであることが好ましい。対極は、通常前述の導電性支持体と同義であるが、強度が十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要でない。対極の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。感光体層に光が到達するためには、前述の導電性支持体と対極との少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の色素増感太陽電池においては、導電性支持体が透明であって太陽光を支持体側から入射させるのが好ましい。この場合、対極は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。色素増感太陽電池の対極としては、金属もしくは導電性の酸化物を蒸着したガラス、またはプラスチックが好ましく、白金を蒸着したガラスが特に好ましい。色素増感太陽電池では、構成物の蒸散を防止するために、電池の側面をポリマーや接着剤等で密封することが好ましい。
<Counter electrode (counter electrode)>
The counter electrode is preferably a positive electrode of a dye-sensitized solar cell (photoelectrochemical cell). The counter electrode is usually synonymous with the conductive support described above, but the support is not necessarily required in a configuration in which the strength is sufficiently maintained. As the structure of the counter electrode, a structure having a high current collecting effect is preferable. In order for light to reach the photoreceptor layer, at least one of the conductive support and the counter electrode described above must be substantially transparent. In the dye-sensitized solar cell of the present invention, the conductive support is preferably transparent, and sunlight is preferably incident from the support side. In this case, it is more preferable that the counter electrode has a property of reflecting light. As a counter electrode of the dye-sensitized solar cell, glass or plastic on which metal or conductive oxide is vapor-deposited is preferable, and glass on which platinum is vapor-deposited is particularly preferable. In the dye-sensitized solar cell, it is preferable to seal the side surface of the battery with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent the constituents from evaporating.

本発明は、特許第4260494号公報、特開2004−146425号公報、特開2000−340269号公報、特開2002−289274号公報、特開2004−152613号公報、特開平9−27352号公報に記載の光電変換素子、色素増感太陽電池に適用することができる。また、特開2004-152613号公報、特開2000-90989号公報、特開2003−217688号公報、特開2002−367686号公報、特開2003−323818号公報、特開2001−43907号公報、特開2000−340269号公報、特開2005−85500号公報、特開2004−273272号公報、特開2000−323190号公報、特開2000−228234号公報、特開2001−266963号公報、特開2001−185244号公報、特表2001−525108号公報、特開2001−203377号公報、特開2000−100483号公報、特開2001−210390号公報、特開2002−280587号公報、特開2001−273937号公報、特開2000−285977号公報、特開2001−320068号公報等に記載の光電変換素子、色素増感太陽電池に適用することができる。   The present invention is disclosed in Japanese Patent No. 4260494, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-146425, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-340269, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-289274, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-152613, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27352. It can apply to the described photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell. JP-A-2004-152613, JP-A-2000-90989, JP-A-2003-217688, JP-A-2002-367686, JP-A-2003-323818, JP-A-2001-43907, JP 2000-340269, JP 2005-85500, JP 2004-273272, JP 2000-323190, JP 2000-228234, JP 2001-266963, JP 2001-185244, JP-T-2001-525108, JP-A-2001-203377, JP-A-2000-1000048, JP-A-2001-210390, JP-A-2002-280588, JP-A-2001-2001. 273937, JP-A 2000-2859 7 No. photoelectric conversion device described in JP 2001-320068 Patent Publication can be applied to a dye-sensitized solar cell.

<<色素溶液、それを用いた色素吸着電極および色素増感太陽電池の製造方法>>
本発明においては、本発明の金属錯体色素を含有する色素溶液を使用して色素吸着電極を製造することが好ましい。
このような色素溶液には、本発明の金属錯体色素が溶媒に溶解されてなり、必要により共吸着剤や他の成分を含んでもよい。
使用する溶媒としては、特開2001−291534号公報に記載の溶媒が挙げられるが特に限定されない。本発明においては有機溶媒が好ましく、さらにアルコール類、アミド類、ニトリル類、炭化水素類、および、これらの2種以上の混合溶媒が好ましい。混合溶媒としては、アルコール類と、アミド類、ニトリル類または炭化水素類から選択される溶媒との混合溶媒が好ましい。さらに好ましくはアルコール類とアミド類、アルコール類と炭化水素類の混合溶媒、特に好ましくはアルコール類とアミド類の混合溶媒である。具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドが好ましい。
<< Dye Solution, Dye-Adsorbing Electrode and Dye-Sensitized Solar Cell Manufacturing Method Using It >>
In this invention, it is preferable to manufacture a pigment | dye adsorption electrode using the pigment | dye solution containing the metal complex pigment | dye of this invention.
In such a dye solution, the metal complex dye of the present invention is dissolved in a solvent and may contain a co-adsorbent and other components as necessary.
Examples of the solvent to be used include, but are not limited to, the solvents described in JP-A No. 2001-291534. In the present invention, an organic solvent is preferable, and alcohols, amides, nitriles, hydrocarbons, and a mixed solvent of two or more of these are preferable. As the mixed solvent, a mixed solvent of an alcohol and a solvent selected from amides, nitriles or hydrocarbons is preferable. Further preferred are alcohols and amides, mixed solvents of alcohols and hydrocarbons, and particularly preferred are mixed solvents of alcohols and amides. Specifically, methanol, ethanol, propanol, butanol, dimethylformamide, and dimethylacetamide are preferable.

色素溶液は共吸着剤を含有することが好ましく、共吸着剤としては、前述の共吸着剤が好ましく、なかでも前記式(CA)で表される化合物が好ましい。
ここで、本発明の色素溶液は、光電変換素子や色素増感太陽電池を製造する際に、この溶液をこのまま使用できるように、金属錯体色素や共吸着剤が濃度調整されているものが好ましい。本発明においては、本発明の金属錯体色素を0.001〜0.1質量%含有することが好ましい。
The dye solution preferably contains a co-adsorbent. As the co-adsorbent, the above-mentioned co-adsorbent is preferable, and among them, the compound represented by the formula (CA) is preferable.
Here, the dye solution of the present invention is preferably one in which the concentration of the metal complex dye or coadsorbent is adjusted so that the solution can be used as it is when producing a photoelectric conversion element or a dye-sensitized solar cell. . In this invention, it is preferable to contain the metal complex pigment | dye of this invention 0.001-0.1 mass%.

色素溶液は、水分含有量を調整することが特に好ましく、従って、本発明では水の含有量(含有率)を0〜0.1質量%に調整することが好ましい。
同様に、光電変換素子や色素増感太陽電池における電解質の水分含有量の調整も、本発明の効果を効果的に奏するために好ましく、このため、この電解液の水分含有量(含有率)を0〜0.1質量%に調整することが好ましい。この電解質の調整は、色素溶液で行なうのが特に好ましい。
In the dye solution, it is particularly preferable to adjust the water content. Therefore, in the present invention, the water content (content ratio) is preferably adjusted to 0 to 0.1% by mass.
Similarly, the adjustment of the water content of the electrolyte in the photoelectric conversion element or the dye-sensitized solar cell is also preferable in order to effectively exhibit the effect of the present invention. For this reason, the water content (content rate) of the electrolyte solution is It is preferable to adjust to 0-0.1 mass%. The electrolyte is particularly preferably adjusted with a dye solution.

本発明では、上記色素溶液を用いて、半導体電極が備える半導体微粒子表面に金属錯体色素を担持させてなる色素増感太陽電池用の半導体電極である色素吸着電極が好ましい。
すなわち、色素増感太陽電池用の色素吸着電極は、上記色素溶液から得られてなる組成物を、半導体微粒子を付与した導電性支持体上に塗布し、塗布後の該組成物を硬化させて感光体層としたものが好ましい。
本発明では、この色素増感太陽電池用の色素吸着電極を使用し、電解質、および対極を準備し、これらを用いて組み立てることで、色素増感太陽電池を製造することが好ましい。
In the present invention, a dye adsorption electrode which is a semiconductor electrode for a dye-sensitized solar cell in which a metal complex dye is supported on the surface of a semiconductor fine particle provided in a semiconductor electrode using the dye solution is preferable.
That is, a dye-adsorbing electrode for a dye-sensitized solar cell is obtained by applying a composition obtained from the dye solution onto a conductive support provided with semiconductor fine particles, and curing the composition after application. What was made into the photoreceptor layer is preferable.
In the present invention, it is preferable to produce a dye-sensitized solar cell by using the dye-adsorbing electrode for the dye-sensitized solar cell, preparing an electrolyte and a counter electrode, and assembling them using these.

以下に実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明がこれに限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.

<金属錯体色素の合成>
以下に、本発明の金属錯体色素の合成方法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体および合成ルートについてはこれにより限定されるものではない。
<Synthesis of metal complex dye>
Hereinafter, the method for synthesizing the metal complex dye of the present invention will be described in detail, but the starting material, the dye intermediate and the synthesis route are not limited thereto.

〔金属錯体色素Dye−1〕〜〔金属錯体色素Dye−9〕を以下のようにして合成した。   [Metal Complex Dye Dye-1] to [Metal Complex Dye Dye-9] were synthesized as follows.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

実施例1〔金属錯体色素の合成〕
〔金属錯体色素Dye−1の合成〕
金属錯体色素Dye−1の合成スキームを以下に示す。
Example 1 [Synthesis of Metal Complex Dye]
[Synthesis of Metal Complex Dye-1]
A synthesis scheme of the metal complex dye Dye-1 is shown below.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(i)化合物(2)の合成
化合物(1)11.6g、エチレングリコール7mL、p−トルエンスルホン酸一水和物3.56g、脱水トルエン58mLを200mLの3つ口フラスコに入れ、撹拌した。得られた溶液にモレキュラーシーブス4Aを加え、3時間加熱還流させた。室温に戻し、炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、撹拌して、pH8にし、酢酸エチルで抽出した。有機層をろ過し、不溶物を除去した後、減圧濃縮を施した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、化合物(2)を13.31g得た。得られた化合物(2)の同定はH−NMRにより行った。
(I) Synthesis of Compound (2) 11.6 g of Compound (1), 7 mL of ethylene glycol, 3.56 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, and 58 mL of dehydrated toluene were placed in a 200 mL three-necked flask and stirred. Molecular sieves 4A was added to the obtained solution, and the mixture was heated to reflux for 3 hours. The temperature was returned to room temperature, an aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added, the mixture was stirred, adjusted to pH 8, and extracted with ethyl acetate. The organic layer was filtered to remove insolubles, concentrated under reduced pressure, and purified by silica gel column chromatography to obtain 13.31 g of compound (2). The obtained compound (2) was identified by 1 H-NMR.

(ii)化合物(4)の合成
化合物(2)11.7g、{(CHSn} 20g、脱水トルエン203mL、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム5.88gを500mLの3つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で3時間加熱還流させ、化合物(3)を生成させた。その後、2,6−ジブロモピリジン5.42g、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム5.88gを加え、さらに1時間加熱還流させた。室温に戻し、クロロホルムを加え、超音波処理を施した後、ろ過により不溶物を除去した。溶媒を減圧留去し、メタノールを加えて超音波処理を施し、沈殿物を濾別した。濾液を減圧濃縮し、アルミナカラムクロマトグラフィーにより精製した。得られた粗結晶をジクロロメタンに完溶し、ヘキサンを加えてエバポレーターを用いてジクロロメタンを留去した。生成した沈殿物をろ過し、ヘキサンで洗浄することで化合物(4)を2.48g得た。この化合物(4)は、式(IIA)で表されるアクセプター配位子の前駆体である。得られた化合物(4)の同定はH−NMRにより行った。
(Ii) Synthesis of Compound (4) 11.7 g of Compound (2), 20 g of {(CH 3 ) 3 Sn} 2 , 203 mL of dehydrated toluene, and 5.88 g of tetrakistriphenylphosphine palladium were placed in a 500 mL three-necked flask. The mixture was heated to reflux for 3 hours under a nitrogen atmosphere to produce compound (3). Thereafter, 5.42 g of 2,6-dibromopyridine and 5.88 g of tetrakistriphenylphosphine palladium were added, and the mixture was further heated to reflux for 1 hour. It returned to room temperature, chloroform was added, and the ultrasonic treatment was performed, Then, the insoluble matter was removed by filtration. The solvent was distilled off under reduced pressure, methanol was added and sonication was performed, and the precipitate was separated by filtration. The filtrate was concentrated under reduced pressure and purified by alumina column chromatography. The obtained crude crystals were completely dissolved in dichloromethane, hexane was added, and dichloromethane was distilled off using an evaporator. The produced precipitate was filtered and washed with hexane to obtain 2.48 g of Compound (4). This compound (4) is a precursor of an acceptor ligand represented by the formula (IIA). The obtained compound (4) was identified by 1 H-NMR.

(iii)化合物(5)の合成
化合物(4)500mg、塩化ルテニウム、エタノールを200mLの3つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にて6時間加熱還流させた。得られた沈殿物を濾過し、エタノールで洗浄することで化合物(5)を540mg得た。この化合物(5)は、L〜Lがいずれも単座の配位子である、式(II)で表される金属錯体である。得られた化合物(5)の同定はESI−MSにより行った。Clが2つ脱離したフラグメントが検出された。ESI−MS:[M-Cl2]+=513.8
(Iii) Synthesis of Compound (5) 500 mg of compound (4), ruthenium chloride and ethanol were placed in a 200 mL three-necked flask and heated to reflux for 6 hours under a nitrogen atmosphere. The obtained precipitate was filtered and washed with ethanol to obtain 540 mg of Compound (5). This compound (5) is a metal complex represented by the formula (II), wherein L 1 to L 3 are all monodentate ligands. The resulting compound (5) was identified by ESI-MS. A fragment from which two Cls were eliminated was detected. ESI-MS: [M-Cl 2 ] + = 513.8

(iv)化合物(6)の合成
化合物(5)280mg、化合物(4)と同様にして別途合成した化合物(5’)296mg、N−メチルモルホリン264mg、脱水N,N−ジメチルホルムアミド3mLを10mLのナスフラスコに入れ、外温150℃で2時間反応させた。室温に戻し、酢酸エチルと1N塩酸を加えて分液操作を施し、有機層を減圧濃縮した。酢酸エチルを溶離液としたアルミナカラムクロマトグラフィーにより精製した後、酢酸エチルを減圧濃縮し、ヘキサンを加えて沈殿を生成させた。これをろ過し、ヘキサンで洗浄することにより化合物(6)を192mg得た。この化合物(6)は、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子であり、Gがアセタール基である、式(II)で表される金属錯体である。得られた化合物(6)の同定はH−NMR、ESI−MSにより行った。
(Iv) Synthesis of Compound (6) 280 mg of Compound (5), 296 mg of Compound (5 ′) separately synthesized in the same manner as Compound (4), 264 mg of N-methylmorpholine, 3 mL of dehydrated N, N-dimethylformamide in 10 mL The mixture was placed in an eggplant flask and reacted at an external temperature of 150 ° C. for 2 hours. The temperature was returned to room temperature, ethyl acetate and 1N hydrochloric acid were added to carry out a liquid separation operation, and the organic layer was concentrated under reduced pressure. After purification by alumina column chromatography using ethyl acetate as an eluent, the ethyl acetate was concentrated under reduced pressure, and hexane was added to form a precipitate. This was filtered and washed with hexane to obtain 192 mg of Compound (6). This compound (6) is a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other, and G is an acetal group and is a metal complex represented by the formula (II). The obtained compound (6) was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.

[化合物(6)]
ESI−MS:[M+H]=1157.4
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;CDCl)を図3に示す。
[Compound (6)]
ESI-MS: [M + H] + = 1157.4
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; CDCl 3 ) is shown in FIG.

(v)化合物(7)の合成
化合物(6)175mg、p−トルエンスルホン酸一水和物1.44g、テトラヒドロフラン31.5mL、蒸留水3.5mLを100mLの3つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下4時間加熱還流させた。その後さらにp−トルエンスルホン酸一水和物1.44gを加え、2時間加熱還流させた。室温に戻し、炭酸水素ナトリウム水溶液でpH8に調整した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を減圧乾燥し、ヘキサンを加えて超音波処理を施した。沈殿物をろ過し、ヘキサンで洗浄することで化合物(7)を130mg得た。この化合物(7)は、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子であり、Gがアルデヒド基である、式(II)で表される金属錯体である。得られた化合物(7)の同定はH−NMRにより行った。
(V) Synthesis of Compound (7) 175 mg of Compound (6), 1.44 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate, 31.5 mL of tetrahydrofuran, and 3.5 mL of distilled water were placed in a 100 mL three-necked flask, and a nitrogen atmosphere The mixture was heated to reflux for 4 hours. Thereafter, 1.44 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added, and the mixture was heated to reflux for 2 hours. The mixture was returned to room temperature, adjusted to pH 8 with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried under reduced pressure, and sonication was performed by adding hexane. The precipitate was filtered and washed with hexane to obtain 130 mg of compound (7). This compound (7) is a tridentate ligand in which L 1 , L 2, and L 3 are bonded to each other, and G is a metal complex represented by the formula (II), in which G is an aldehyde group. The obtained compound (7) was identified by 1 H-NMR.

[化合物(7)]
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;CDCl)を図4に示す。
[Compound (7)]
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; CDCl 3 ) is shown in FIG.

(vi)金属錯体色素Dye−1の合成
化合物(7)100mg、シアノ酢酸24mg、アセトニトリル3mLを10mLナスフラスコに入れ、窒素雰囲気下で撹拌しながらピペリジン10mgを加え、加熱還流させた。室温に戻し、塩化アンモニウムで中和し、酢酸エチルで抽出した。減圧濃縮を施し、ヘキサンを加えて沈殿を生成させた。沈殿物をろ過し、ヘキサンで洗浄することにより、Dye−1を合成した。化合物の同定はH−NMR、ESI−MSにより行った。
(Vi) Synthesis of Metal Complex Dye Dye-1 Compound (7) 100 mg, cyanoacetic acid 24 mg, and acetonitrile 3 mL were placed in a 10 mL eggplant flask, and 10 mg of piperidine were added with stirring under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated to reflux. The mixture was returned to room temperature, neutralized with ammonium chloride, and extracted with ethyl acetate. Concentration was performed under reduced pressure, and hexane was added to form a precipitate. Dye-1 was synthesized by filtering the precipitate and washing with hexane. The compound was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.

(Dye−1)
ESI−MS:[M+H]=1203
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;DMSO−d6)を図5に示す。
(Dye-1)
ESI-MS: [M + H] + = 1203
1 H-NMR: Chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; DMSO-d6) is shown in FIG.

〔金属錯体色素Dye−2の合成〕
金属錯体色素Dye−1と同様にして、金属錯体色素Dye−2の合成スキームを以下に示す。
得られた化合物(11)、(12)の同定はH−NMRにより行った。また、金属錯体色素Dye−2の同定は、H−NMRとESI−MSにより行った。
[Synthesis of Metal Complex Dye-2]
A synthesis scheme of the metal complex dye Dye-2 is shown below in the same manner as in the metal complex dye Dye-1.
The obtained compounds (11) and (12) were identified by 1 H-NMR. The metal complex dye Dye-2 was identified by 1 H-NMR and ESI-MS.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

[化合物(11)]
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;DMSO−d6)を図6に示す。
[Compound (11)]
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; DMSO-d6) is shown in FIG.

[化合物(12)]
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;DMSO−d6)を図7に示す。
[Compound (12)]
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; DMSO-d6) is shown in FIG.

(Dye−2)
ESI−MS:[M+H]=1108.6
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;DMSO−d6)を図8に示す。
(Dye-2)
ESI-MS: [M + H] + = 1108.6
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; DMSO-d6) is shown in FIG.

〔金属錯体色素Dye−3および6の合成〕
金属錯体色素Dye−1と同様にして、金属錯体色素Dye−3および金属錯体色素Dye−6を合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye Dye-3 and 6]
In the same manner as the metal complex dye Dye-1, metal complex dye Dye-3 and metal complex dye Dye-6 were synthesized.

〔金属錯体色素Dye−4の合成〕
金属錯体色素Dye−4を下記合成スキームで合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye-4]
Metal complex dye Dye-4 was synthesized by the following synthesis scheme.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(i)化合物(8)の合成
上記で合成した化合物(7)100mg、ジエチルホスホノ酢酸メチル57.2μL、炭酸カリウム88mgをTHF中で30分間、加熱還流した後、放冷し、水と塩化メチレンで分液した。有機層を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、化合物(8)を70mg得た。
(I) Synthesis of Compound (8) 100 mg of the compound (7) synthesized above, 57.2 μL of methyl diethylphosphonoacetate and 88 mg of potassium carbonate were heated to reflux in THF for 30 minutes, allowed to cool, and then mixed with water and chloride. Separated with methylene. The organic layer was concentrated and purified by silica gel column chromatography to obtain 70 mg of compound (8).

(ii)金属錯体色素Dye−4の合成
化合物(8)65mgを1規定水酸化ナトリウム水溶液1mL、メタノール2mL、THF2mL中で1時間攪拌した後、トリフルオロメタンスルホン酸のメタノール溶液を滴下し、ろ過し、残渣としてDye−4を50mg得た。
(Ii) Synthesis of metal complex dye Dye-4 After 65 mg of compound (8) was stirred in 1 mL of 1N aqueous sodium hydroxide solution, 2 mL of methanol, and 2 mL of THF for 1 hour, a methanol solution of trifluoromethanesulfonic acid was added dropwise and filtered. As a residue, 50 mg of Dye-4 was obtained.

(Dye−4)
ESI−MS:[M+H]=1153.6
H−NMR:H−NMRスペクトルのチャート(測定溶媒;DMSO−d6)を図9に示す。
(Dye-4)
ESI-MS: [M + H] + = 1153.6
1 H-NMR: A chart of 1 H-NMR spectrum (measuring solvent; DMSO-d6) is shown in FIG.

〔金属錯体色素Dye−5の合成〕
以下に示す合成スキームに従って、金属錯体色素Dye−5を合成した。
最初に、下記化合物(25)を、下記合成スキームに従って合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye Dye-5]
A metal complex dye Dye-5 was synthesized according to the following synthesis scheme.
First, the following compound (25) was synthesized according to the following synthesis scheme.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(i)化合物(21)の合成
化合物(20)(2−アセチル 4−メチルピリジン)25gをテトラヒドロフラン(THF)200mlに溶解し、窒素雰囲気下、0℃で攪拌しならがら、ナトリウムエトキシド18.9gを添加し15分攪拌した。その後、トリフルオロ酢酸エチル28.9gを滴下し、外温70℃で20時間攪拌した。室温に戻した後、塩化アンモニウム水溶液を滴下、分液し、有機層を濃縮し、化合物(21)の粗精製物を72.6g得た。
(I) Synthesis of Compound (21) 25 g of Compound (20) (2-acetyl 4-methylpyridine) was dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran (THF) and stirred at 0 ° C. in a nitrogen atmosphere while sodium ethoxide 18. 9 g was added and stirred for 15 minutes. Thereafter, 28.9 g of ethyl trifluoroacetate was added dropwise, and the mixture was stirred at an external temperature of 70 ° C. for 20 hours. After returning to room temperature, an aqueous ammonium chloride solution was dropped and separated, and the organic layer was concentrated to obtain 72.6 g of a crude product of compound (21).

(ii)化合物(22)の合成
化合物(21)72.6gをエタノール220mlに溶解し、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、ヒドラジン1水和物5.6mlを添加し、外温90℃で12時間加熱した。その後、濃塩酸5mlを添加し、1時間攪拌した。濃縮後、重曹水150mlと酢酸エチル150mlで抽出・分液後、有機層を濃縮した。アセトニトリルで再結晶後、化合物(22)を31.5g得た。
(Ii) Synthesis of Compound (22) 72.6 g of Compound (21) was dissolved in 220 ml of ethanol, and 5.6 ml of hydrazine monohydrate was added with stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere at an external temperature of 90 ° C. Heated for 12 hours. Thereafter, 5 ml of concentrated hydrochloric acid was added and stirred for 1 hour. After concentration, the mixture was extracted and separated with 150 ml of sodium bicarbonate water and 150 ml of ethyl acetate, and the organic layer was concentrated. After recrystallization from acetonitrile, 31.5 g of Compound (22) was obtained.

(iii)化合物(23)の合成
ジイソプロピルアミン 4.1gとテトラヒドロフラン30mlを窒素雰囲気下、−40℃で攪拌しながら、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を23.1ml滴下した後、2時間攪拌した。その後、化合物(22)4.0gを添加し0℃で80分攪拌した後、2−ヘキシルチオフェン−5−カルボキシアルデヒド 5.00gをテトラヒドロフラン15mlに溶解した溶液を滴下した。その後、0℃で80分攪拌し、室温で5時間攪拌した。その後塩化アンモニウム溶液を添加し、酢酸エチルで抽出分液した。有機層を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製後、化合物(23)を5.0g得た。
(Iii) Synthesis of Compound (23) 23.1 ml of 1.6M n-butyllithium hexane solution was added dropwise while stirring 4.1 g of diisopropylamine and 30 ml of tetrahydrofuran at −40 ° C. in a nitrogen atmosphere, followed by stirring for 2 hours. did. Thereafter, 4.0 g of compound (22) was added and stirred at 0 ° C. for 80 minutes, and then a solution of 5.00 g of 2-hexylthiophene-5-carboxaldehyde dissolved in 15 ml of tetrahydrofuran was added dropwise. Then, it stirred at 0 degreeC for 80 minutes, and stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, an ammonium chloride solution was added, and the mixture was extracted and separated with ethyl acetate. The organic layer was concentrated and purified by silica gel column chromatography to obtain 5.0 g of compound (23).

(iv)化合物(24)の合成
化合物(23)4.9gとPPTS(ピリジニウムパラトルエンスルホン酸)4.1gを、トルエン50mlに加え、窒素雰囲気下で5時間加熱還流を行った。濃縮後、飽和重曹水および塩化メチレンで分液を行い、有機層を濃縮した。得られた結晶はメタノールおよび塩化メチレンで再結晶後、化合物(24)を3.2g得た。
(Iv) Synthesis of Compound (24) 4.9 g of Compound (23) and 4.1 g of PPTS (pyridinium paratoluenesulfonic acid) were added to 50 ml of toluene, and the mixture was heated to reflux for 5 hours in a nitrogen atmosphere. After concentration, liquid separation was performed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and methylene chloride, and the organic layer was concentrated. The obtained crystals were recrystallized from methanol and methylene chloride to obtain 3.2 g of compound (24).

(v)化合物(25)の合成
ジクロロ(p−シメン)ルテニウム(II)ダイマー 1.22g、化合物(24)1.62g、をエタノール150mlに加え窒素雰囲気下70℃で3時間攪拌した。その後、室温に戻し、重曹水、酢酸エチルを加えて分液操作を施し、有機層を減圧濃縮した。得られた粗生成物にアセトニトリルを加えて再結晶し、ろ過、乾燥を経て化合物(25)を1.5g得た。
(V) Synthesis of Compound (25) 1.22 g of dichloro (p-cymene) ruthenium (II) dimer and 1.62 g of compound (24) were added to 150 ml of ethanol and stirred at 70 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. Then, it returned to room temperature, the sodium hydrogen carbonate solution and ethyl acetate were added, liquid separation operation was performed, and the organic layer was concentrate | evaporated under reduced pressure. Acetonitrile was added to the resulting crude product for recrystallization, and filtration and drying were performed to obtain 1.5 g of Compound (25).

合成した化合物(25)および化合物(4)から得た化合物(27)を用いて、以下の合成スキームで金属錯体色素Dye−5を合成した。   Using the synthesized compound (25) and the compound (27) obtained from the compound (4), a metal complex dye Dye-5 was synthesized by the following synthesis scheme.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(vi)化合物(27)の合成
化合物(4)を用いて、化合物(6)から化合物(7)を合成した方法と同様にして化合物(26)を合成した。続いて、化合物(7)から化合物(8)を合成した方法と同様にして化合物(27)を合成した。
(Vi) Synthesis of Compound (27) Compound (26) was synthesized using compound (4) in the same manner as compound (7) was synthesized from compound (6). Subsequently, the compound (27) was synthesized in the same manner as the method of synthesizing the compound (8) from the compound (7).

(vii)化合物(28)の合成
化合物(25)640mg、化合物(27)407mg、N,N−ジメチルホルムアミド10mlを三つ口フラスコに入れ、130℃で3時間加熱撹拌した。室温に戻し、飽和食塩水、酢酸エチルを加え、分液操作を施した後、有機層を減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(28)を250mg得た。
(Vii) Synthesis of Compound (28) 640 mg of Compound (25), 407 mg of Compound (27), and 10 ml of N, N-dimethylformamide were placed in a three-necked flask and stirred with heating at 130 ° C. for 3 hours. After returning to room temperature, saturated brine and ethyl acetate were added, and liquid separation operation was performed. Then, the organic layer was concentrated under reduced pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain 250 mg of compound (28).

(viii)化合物(29)の合成
化合物(28)182mg、チオシアン酸アンモニウム142mg、N,N−ジメチルホルムアミド4mlを三つ口フラスコに入れ、130℃で2時間加熱撹拌した。室温に戻し、飽和食塩水、酢酸エチルを加え、分液操作を施した後、有機層を減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(29)を100mg得た。
(Viii) Synthesis of Compound (29) 182 mg of Compound (28), 142 mg of ammonium thiocyanate, and 4 ml of N, N-dimethylformamide were placed in a three-necked flask and heated and stirred at 130 ° C. for 2 hours. After returning to room temperature, saturated brine and ethyl acetate were added, and liquid separation operation was performed. Then, the organic layer was concentrated under reduced pressure and purified by silica gel column chromatography to obtain 100 mg of compound (29).

(ix)金属錯体色素Dye−5の合成
化合物(29)88mg、N,N−ジメチルホルムアミド6mlを三つ口フラスコに入れ、0℃に冷却した。撹拌しながら、3N水酸化ナトリウム水溶液を過剰量加え、6時間撹拌した。次に、予め調整しておいた1Nのトリフルオロメタンスルホン酸水溶液を加えて酸性にし、生成した沈殿物をろ過、水洗、乾燥し、金属錯体色素Dye−5を75mg得た。
(Ix) Synthesis of Metal Complex Dye Dye-5 Compound (29) 88 mg and N, N-dimethylformamide 6 ml were placed in a three-necked flask and cooled to 0 ° C. While stirring, an excessive amount of 3N aqueous sodium hydroxide solution was added and stirred for 6 hours. Next, 1N trifluoromethanesulfonic acid aqueous solution prepared in advance was added to make it acidic, and the resulting precipitate was filtered, washed with water, and dried to obtain 75 mg of metal complex dye Dye-5.

〔金属錯体色素Dye−7の合成〕
以下に示す合成スキームに従って、化合物(46)を合成し、金属錯体色素Dye−5と同様にして、金属錯体色素Dye−7を合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye Dye-7]
Compound (46) was synthesized according to the synthesis scheme shown below, and metal complex dye Dye-7 was synthesized in the same manner as metal complex dye Dye-5.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

(i)化合物(42)の合成
ナトリウム−tert−ブトキシド 2.47g、キシレン25ml、4−アミノ−2−クロロピリジン 1.5g、4−ヨードペンチルベンゼン9.60gを三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。撹拌しながらトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.534g、トリ−tert−ブチルホスフィン0.472gを加え、2時間加熱還流させた。室温に戻し、氷水、酢酸エチルを加え、有機層を減圧濃縮した。ヘキサン/酢酸エチルを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(42)を3.7g得た。
(I) Synthesis of Compound (42) Sodium-tert-butoxide 2.47 g, xylene 25 ml, 4-amino-2-chloropyridine 1.5 g, 4-iodopentylbenzene 9.60 g were placed in a three-necked flask, and nitrogen was added. Replaced. While stirring, 0.534 g of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) and 0.472 g of tri-tert-butylphosphine were added, and the mixture was heated to reflux for 2 hours. The temperature was returned to room temperature, ice water and ethyl acetate were added, and the organic layer was concentrated under reduced pressure. Purification by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as an eluent gave 3.7 g of compound (42).

(ii)化合物(44)の合成
J.Org.Chem.,2008,73,p.4309−4312に記載の方法に従って合成した化合物(43)2.66g、化合物(42)2.70g、三リン酸カリウム5.45g、1,2−ジメトキシエタン54mlを三つ口フラスコに入れ、窒素置換した。撹拌しながらXphos GIII 0.54gを加え、3時間加熱還流させた。室温に戻し、セライトろ過を施し、溶媒を減圧留去した後、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(44)を1.82g得た。
(Ii) Synthesis of Compound (44) Org. Chem. 2008, 73, p. Compound (43) 2.66 g, compound (42) 2.70 g, potassium triphosphate 5.45 g, 1,2-dimethoxyethane 54 ml synthesized according to the method described in 4309-4312 were placed in a three-necked flask, and nitrogen was added. Replaced. While stirring, 0.54 g of Xphos GIII was added and heated to reflux for 3 hours. After returning to room temperature and filtering through celite, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as an eluent to obtain 1.82 g of compound (44).

(iii)化合物(45)の合成
化合物(44)1.70g、塩酸/酢酸エチル溶液28mlを三つ口フラスコに入れ、1時間撹拌させた。その後、重曹水を加えて、分液操作を施し、有機層を濃縮した。140℃で減圧させることで、化合物(45)を3.7g得た。
(Iii) Synthesis of Compound (45) 1.70 g of Compound (44) and 28 ml of hydrochloric acid / ethyl acetate solution were placed in a three-necked flask and allowed to stir for 1 hour. Thereafter, sodium bicarbonate water was added to carry out a liquid separation operation, and the organic layer was concentrated. By reducing the pressure at 140 ° C., 3.7 g of compound (45) was obtained.

(iv)金属錯体色素Dye−7の合成
金属錯体色素Dye−1と同様にして、金属錯体色素Dye−7を合成した。
(Iv) Synthesis of Metal Complex Dye Dye-7 A metal complex dye Dye-7 was synthesized in the same manner as metal complex dye Dye-1.

〔金属錯体色素Dye−8の合成〕
金属錯体色素Dye−7と同様にして、金属錯体色素Dye−8を合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye Dye-8]
In the same manner as in the metal complex dye Dye-7, a metal complex dye Dye-8 was synthesized.

〔金属錯体色素Dye−9の合成〕
金属錯体色素Dye−7と同様にして、下記合成スキームに従って、金属錯体色素Dye−9を合成した。
[Synthesis of Metal Complex Dye-9]
In the same manner as in the metal complex dye Dye-7, a metal complex dye Dye-9 was synthesized according to the following synthesis scheme.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

合成した金属錯体色素Dye−1〜9について、340μmol/Lのテトラブチルアンモニウムヒドロキシドメタノール溶媒で色素濃度が17μmol/Lとなるように調整し、分光吸収測定を行った。その結果、金属錯体色素Dye−1〜Dye−9はいずれも長波長領域の650nm以上に極大吸収波長(λmax)を有することを確認できた。
Dye−1、2、4、5および6の紫外可視吸収スペクトルを図10〜14に示す。Dye−1が図10、Dye−2が図11、Dye−4が図12、Dye−5が図13、Dye−6が図14である。
いずれも700nm以上の長波長領域でモル吸光係数εが大きく、特に2つのAnc(Anc1〜Anc3のうちの2つ)を有するものがより大きな吸収特性を示すことがわかる。
The synthesized metal complex dyes Dye-1 to 9 were adjusted with a 340 μmol / L tetrabutylammonium hydroxide methanol solvent so that the dye concentration would be 17 μmol / L, and spectral absorption measurement was performed. As a result, it was confirmed that all of the metal complex dyes Dye-1 to Dye-9 had a maximum absorption wavelength (λmax) at 650 nm or longer in the long wavelength region.
The ultraviolet-visible absorption spectra of Dye-1, 2, 4, 5 and 6 are shown in FIGS. Dye-1 is FIG. 10, Dye-2 is FIG. 11, Dye-4 is FIG. 12, Dye-5 is FIG. 13, and Dye-6 is FIG.
It can be seen that both have a large molar extinction coefficient ε in a long wavelength region of 700 nm or more, and in particular, those having two Ancs (two of Anc1 to Anc3) exhibit larger absorption characteristics.

以下の実施例2に準じてモデル的な半導体膜(金属錯体色素を吸着させた酸化チタン膜)での可視吸収スペクトルを図15〜17に示す。Dye−1が図15、Dye−5が図16、Dye−6が図17である。   15 to 17 show visible absorption spectra of a model semiconductor film (a titanium oxide film on which a metal complex dye is adsorbed) according to Example 2 below. Dye-1 is FIG. 15, Dye-5 is FIG. 16, and Dye-6 is FIG.

<色素増感太陽電池の作製>
実施例2〔色素増感太陽電池〕
比較の金属錯体色素として、下記比較化合物(1)および(2)を使用した。比較化合物(1)は国際公開第2009/082163号パンフレットに記載のDCSC9である。比較化合物(2)は特開2008−266639号公報に記載の化合物I−25である。
<Preparation of dye-sensitized solar cell>
Example 2 [Dye-sensitized solar cell]
The following comparative compounds (1) and (2) were used as comparative metal complex dyes. Comparative compound (1) is DCSC9 described in International Publication No. 2009/082163. Comparative compound (2) is compound I-25 described in JP-A-2008-266639.

Figure 0005972849
Figure 0005972849

以下に示す手順により、特開2002−289274号公報に記載の図5に示されている光電極12と同様の構成を有する光電極を作製し、更に、光電極を用いて、同公報の図3に記載されている光電極以外は色素増感型太陽電池20と同様の構成を有する10mm×10mmのスケールの色素増感型太陽電池1を作製した。具体的な構成は本願に添付の図2に示した。本願の図2では、41が透明電極、42が半導体電極、43が透明導電膜、44が基板、45が半導体層、46が光散乱層、40が光電極、20が色素増感太陽電池、CEが対極、Eが電解質、Sがスペーサーである。   A photoelectrode having the same configuration as the photoelectrode 12 shown in FIG. 5 described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-289274 is prepared by the following procedure. A 10 mm × 10 mm scale dye-sensitized solar cell 1 having the same configuration as that of the dye-sensitized solar cell 20 except for the photoelectrode described in 3 was prepared. A specific configuration is shown in FIG. 2 attached to the present application. In FIG. 2 of the present application, 41 is a transparent electrode, 42 is a semiconductor electrode, 43 is a transparent conductive film, 44 is a substrate, 45 is a semiconductor layer, 46 is a light scattering layer, 40 is a photoelectrode, 20 is a dye-sensitized solar cell, CE is a counter electrode, E is an electrolyte, and S is a spacer.

[ペーストの調製]
(ペーストA)
球形のTiO粒子(アナターゼ、平均粒径;25nm、以下、球形TiO粒子Aという。)を硝酸溶液に入れて撹拌することによりチタニアスラリーを調製した。次に、チタニアスラリーに増粘剤としてセルロース系バインダーを加え、混練してペーストを調製した。
(ペースト1)
球形TiO粒子Aと、球形のTiO粒子(アナターゼ、平均粒径;200nm、以下、球形TiO粒子Bという。)を硝酸溶液に入れて撹拌することによりチタニアスラリーを調製した。次に、チタニアスラリーに増粘剤としてセルロース系バインダーを加え、混練してペースト(TiO粒子Aの質量:TiO粒子Bの質量=30:70)を調製した。
(ペースト2)
ペーストAに、棒状TiO粒子(アナターゼ、直径;100nm、アスペクト比;5、以下、棒状TiO粒子Cという。)を混合し、棒状TiO粒子Cの質量:ペーストAの質量=30:70のペーストを調製した。
[Preparation of paste]
(Paste A)
A titania slurry was prepared by placing spherical TiO 2 particles (anatase, average particle size; 25 nm, hereinafter referred to as spherical TiO 2 particles A) in a nitric acid solution and stirring. Next, a cellulose binder as a thickener was added to the titania slurry and kneaded to prepare a paste.
(Paste 1)
A titania slurry was prepared by placing spherical TiO 2 particles A and spherical TiO 2 particles (anatase, average particle size: 200 nm, hereinafter referred to as spherical TiO 2 particles B) in a nitric acid solution and stirring. Next, a cellulose binder as a thickener was added to the titania slurry and kneaded to prepare a paste (mass of TiO 2 particles A: mass of TiO 2 particles B = 30: 70).
(Paste 2)
The paste A is mixed with rod-like TiO 2 particles (anatase, diameter: 100 nm, aspect ratio: 5, hereinafter referred to as rod-like TiO 2 particles C), and the mass of the rod-like TiO 2 particles C: the mass of the paste A = 30: 70. A paste was prepared.

(光電極40の作製)
ガラス基板44上にフッ素ドープされたSnO導電膜(膜厚;500nm)43を形成した透明電極41を準備した。そして、このSnO導電膜43上に、上述のペースト1をスクリーン印刷し、次いで乾燥させた。その後、空気中、450℃の条件のもとで焼成した。更に、ペースト2を用いてこのスクリーン印刷と焼成とを繰り返すことにより、SnO導電膜43上に図2に示す半導体電極42と同様の構成の半導体電極(受光面の面積;10mm×10mm、層厚;10μm、半導体層45の層厚;6μm、光散乱層46の層厚;4μm、光散乱層に含有される棒状TiO粒子Cの含有率;30質量%)42を形成し、色素を含有していない光電極40を作製した。
(Production of photoelectrode 40)
A transparent electrode 41 having a fluorine-doped SnO 2 conductive film (film thickness: 500 nm) 43 formed on a glass substrate 44 was prepared. Then, on the SnO 2 conductive film 43, the paste 1 of the above screen printing and then dried. Then, it baked on the conditions of 450 degreeC in the air. Further, by repeating the firing and the screen printing using a paste 2, the area of the semiconductor electrode (light receiving surface of the same structure as the semiconductor electrode 42 shown in FIG. 2 on SnO 2 conductive film 43; 10 mm × 10 mm, the layer 10 μm, layer thickness of semiconductor layer 45; 6 μm, layer thickness of light scattering layer 46; 4 μm, content of rod-like TiO 2 particles C contained in the light scattering layer; The photoelectrode 40 which does not contain was produced.

(色素吸着)
次に、半導体電極(色素吸着電極の前駆体)42に色素を以下のようにして吸着させた。先ず、ジメチルホルムアミド/tert−ブタノール=1/1を溶媒として、下記表1に記載の金属錯体色素を3×10−4モル/Lとなるように溶解し、さらに共吸着剤として、ケノデオキシコール酸とコール酸の等モル混合物を金属錯体色素1モルに対して20モル加え、各色素溶液を調製した。この色素溶液をカール・フィッシャー滴定により水分量を測定したところ、水は0.01質量%未満であった。この色素溶液には0.059質量%の金属錯体色素が含有していた。次に、この溶液に半導体電極42を数時間〜数十時間浸漬し、浸漬した半導体電極42を溶液から引き上げた後に50℃で乾燥させることにより、半導体電極42に色素が吸着した光電極40をそれぞれ完成させた。
(Dye adsorption)
Next, the dye was adsorbed to the semiconductor electrode (precursor of the dye adsorption electrode) 42 as follows. First, dimethylformamide / tert-butanol = 1/1 was used as a solvent, and the metal complex dyes listed in Table 1 below were dissolved to 3 × 10 −4 mol / L. Further, as a coadsorbent, chenodeoxycholic acid and 20 mol of an equimolar mixture of cholic acid was added to 1 mol of the metal complex dye to prepare each dye solution. When the water content of this dye solution was measured by Karl Fischer titration, the water content was less than 0.01% by mass. This dye solution contained 0.059% by mass of a metal complex dye. Next, the semiconductor electrode 42 is immersed in this solution for several hours to several tens of hours, and the immersed semiconductor electrode 42 is pulled up from the solution and then dried at 50 ° C., whereby the photoelectrode 40 having the dye adsorbed on the semiconductor electrode 42 is obtained. Each completed.

(太陽電池の組み立て)
次に、対極CEとして上記の光電極40と同様の形状と大きさを有する白金電極(Pt薄膜の厚さ;100nm)、電解液として、ヨウ素0.1M、ヨウ化リチウム0.05M、4−t−ブチルピリジン0.25Mを含むヨウ素系レドックスアセトニトリル溶液を調製した。更に、半導体電極42の大きさに合わせた形状を有するデュポン社製のスペーサーS(商品名:「サーリン」)を準備し、光電極40と対極CEを、スペーサーSを介して対向、熱圧着させ、内部に上記の電解質を充填して各色素増感太陽電池をそれぞれ完成させた。これらの色素増感太陽電池の性能を下記のようにして評価した。
(Assembling solar cells)
Next, a platinum electrode (thickness of Pt thin film; 100 nm) having the same shape and size as the above-described photoelectrode 40 as the counter electrode CE, iodine 0.1M, lithium iodide 0.05M, 4- An iodine redox acetonitrile solution containing 0.25M t-butylpyridine was prepared. Further, a DuPont spacer S (trade name: “Surlin”) having a shape matched to the size of the semiconductor electrode 42 is prepared, and the photoelectrode 40 and the counter electrode CE are opposed to each other through the spacer S and thermocompression bonded. Each of the dye-sensitized solar cells was completed by filling the electrolyte therein. The performance of these dye-sensitized solar cells was evaluated as follows.

(IPCEの測定)
このようにして作製した各色素増感太陽電池の300〜1000nmにおけるIPCE(量子収率)をペクセル社製のIPCE測定装置にて測定した。このうち、800nmにおけるIPCEを表1に示す。IPCEは、比較化合物(1)のIPCEを基準にして、このIPCEの1.50倍以上を「A」で表記し、1.01倍以上1.50倍未満を「B」、1.01倍未満を「C」とした。結果をまとめて下記表1に示す。
(Measurement of IPCE)
The IPCE (quantum yield) at 300 to 1000 nm of each dye-sensitized solar cell produced in this manner was measured with an IPCE measuring device manufactured by Pexel. Of these, IPCE at 800 nm is shown in Table 1. IPCE is expressed as “A” in terms of IPCE of the comparative compound (1), with 1.50 times or more of this IPCE being expressed as “A”, 1.01 or more and less than 1.50 times being “B”, 1.01 times Less than “C” was assigned. The results are summarized in Table 1 below.

(光電変換効率の測定)
電池特性試験を行い、金属錯体色素Dye−5、6、8の光電変換効率(η(%))を測定した。電池特性試験は、ソーラーシミュレーター(WACOM製、WXS−85H)を用い、AM1.5フィルタを通したキセノンランプから1000W/mの疑似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、光電変換効率(η(%))を求めた。光電変換効率(η(%))は、比較化合物(2)に対して1.50倍以上を「A」で表記し、1.10倍以上1.50倍未満を「B」、1.00倍以上1.10倍未満を「C」、1.00倍未満を「D」とした。これらの結果をまとめて下記表2に示す。
(Measurement of photoelectric conversion efficiency)
A battery characteristic test was performed, and the photoelectric conversion efficiency (η (%)) of the metal complex dyes Dye-5, 6, and 8 was measured. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m < 2 > pseudo sunlight from the xenon lamp which passed the AM1.5 filter using the solar simulator (the product made from WACOM, WXS-85H). Current-voltage characteristics were measured using an IV tester to determine photoelectric conversion efficiency (η (%)). The photoelectric conversion efficiency (η (%)) is 1.50 times or more with respect to the comparative compound (2) as “A”, 1.10 times or more and less than 1.50 times is “B”, 1.00 “C” is defined as “double” or more and less than 1.10, and “D” is defined as less than 1.00. These results are summarized in Table 2 below.

Figure 0005972849
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Figure 0005972849
Figure 0005972849

上記表1および2から明らかなように、本発明の金属錯体色素Dye−1〜Dye−9を用いた本発明の色素増感太陽電池は、各比較化合物を用いた色素増感太陽電池に対し、IPCE(量子収率)が高いこと、光電変換効率(η)に優れていることがわかった。   As is apparent from Tables 1 and 2 above, the dye-sensitized solar cell of the present invention using the metal complex dyes Dye-1 to Dye-9 of the present invention is different from the dye-sensitized solar cell using each comparative compound. , IPCE (quantum yield) was high, and photoelectric conversion efficiency (η) was excellent.

1 導電性支持体
2 感光体層
21 色素
22 半導体微粒子
3 電荷移動体層
4 対極
5 受光電極
6 回路
10 光電変換素子
100 色素増感太陽電池を利用したシステム
M 電動モーター(扇風機)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive support body 2 Photoconductor layer 21 Dye 22 Semiconductor fine particle 3 Charge transfer body layer 4 Counter electrode 5 Photosensitive electrode 6 Circuit 10 Photoelectric conversion element 100 System M using dye-sensitized solar cell Electric motor (fan)

20 色素増感太陽電池
40 光電極
41 透明電極
42 半導体電極
43 透明導電膜
44 基板
45 半導体層
46 光散乱層
CE 対極
E 電解質
S スペーサー
20 Dye-sensitized solar cell 40 Photoelectrode 41 Transparent electrode 42 Semiconductor electrode 43 Transparent conductive film 44 Substrate 45 Semiconductor layer 46 Light scattering layer CE Counter electrode E Electrolyte S Spacer

Claims (16)

導電性支持体、電解質を含む感光体層、電解質を含む電荷移動体層および対極を有する光電変換素子であって、該感光体層が、下記式(I)で表される金属錯体色素が担持された半導体微粒子を有する光電変換素子。
Figure 0005972849
(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立にAnc1〜Anc3を有しない置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
は連結基を表す。Xは−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらを組み合わせた基を表す。Xは単結合または連結基を表す。Anc1〜Anc3は各々独立に酸性基を表す。l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数をそれぞれ表す。
m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜Lは配位子を表し、LとLが互いに結合した2座の配位子であるか、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。)
A photoelectric conversion element having a conductive support, a photoreceptor layer containing an electrolyte, a charge transfer layer containing an electrolyte, and a counter electrode, wherein the photoreceptor layer carries a metal complex dye represented by the following formula (I) A photoelectric conversion element having the formed semiconductor fine particles.
Figure 0005972849
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent having no Anc 1 to Anc 3 . n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 1 represents a linking group. X 2 represents —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, or an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with the ring B. Represents a group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a combination thereof. X 3 represents a single bond or a linking group. Anc1 to Anc3 each independently represents an acidic group. l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5, respectively.
m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand and is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. is there. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )
前記式(I)において、前記MがFe2+、Ru2+またはOs2+である請求項1に記載の光電変換素子。 2. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein in the formula (I), the M is Fe 2+ , Ru 2+, or Os 2+ . 前記式(I)において、前記環Aおよび前記環Cが、各々独立に、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、トリアゾール環またはピラゾール環である請求項1または2に記載の光電変換素子。   In the formula (I), the ring A and the ring C are each independently a pyridine ring, pyrimidine ring, triazine ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, oxadiazole ring, thiadiazole ring, isoxazole ring, The photoelectric conversion device according to claim 1, which is an isothiazole ring, a triazole ring or a pyrazole ring. 前記式(I)において、前記環Bがピリジン環またはピリミジン環である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein in the formula (I), the ring B is a pyridine ring or a pyrimidine ring. 前記式(I)において、前記Anc1〜Anc3は、各々独立に、−COOH、−SOH、−PO、−OHまたは−SHである請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換素子。 5. The formula (I), wherein the Anc 1 to Anc 3 are each independently —COOH, —SO 3 H, —PO 3 H 2 , —OH, or —SH. Photoelectric conversion element. 前記式(I)において、前記Xおよび前記Xの少なくとも1つが、各々独立に、下記式(3)〜(10)のいずれかで表される請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 0005972849
(式中、
*は前記環Aまたは前記環Cとの結合位置を表す。
**は前記Anc1または前記Anc3との結合位置を表す。
sは0〜2の整数を表す。R31〜R102は水素原子または置換基を表し、複数の置換基は直接または連結基を介して連結基を介して結合し環を形成してもよい。)
In the formula (I), at least one of the X 1 and the X 3 is each independently represented by any one of the following formulas (3) to (10). The photoelectric conversion element as described.
Figure 0005972849
(Where
* Represents a bonding position with the ring A or the ring C.
** represents a binding position with the Anc1 or the Anc3.
s represents the integer of 0-2. R 31 to R 102 represent a hydrogen atom or a substituent, and the plurality of substituents may be bonded directly or via a linking group via a linking group to form a ring. )
前記式(I)において、前記Lがイソチオシアネート配位子である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換素子。 The formula (I), the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 6 L 3 is isothiocyanate ligands. 前記式(I)において、前記Lと前記Lが互いに結合した2座の配位子が下記式(2L−1)〜(2L−5)のいずれかで表される2座配位子である請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 0005972849
(式中、
*は前記金属イオンMへの結合位置を表す。
環Dは芳香族環を表す。
111〜A141はアニオン性の窒素原子または炭素原子を表し、A151はアニオン性の窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。R111〜R154は水素原子、または、Anc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。)
In the formula (I), the bidentate ligand in which the L 1 and the L 2 are bonded to each other is represented by any one of the following formulas (2L-1) to (2L-5) The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 7.
Figure 0005972849
(Where
* Represents a binding position to the metal ion M.
Ring D represents an aromatic ring.
A 111 to A 141 each represents an anionic nitrogen atom or carbon atom, and A 151 represents any one of an anionic nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom. R 111 to R 154 each represent a hydrogen atom or a substituent having no Anc1, Anc2 and Anc3. )
前記式(I)において、前記Lと前記Lと前記Lが互いに結合した3座の配位子が下記式(3L−1)〜(3L−5)のいずれかで表される3座配位子である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換素子。
Figure 0005972849
(式中、
*は前記金属イオンMへの結合位置を表す。
環Dは芳香族環を表す。
211〜A242は窒素原子または炭素原子を表し、A251およびA252は窒素原子、酸素原子または硫黄原子のいずれかを表す。ただし、A211とA212、A221とA222、A231とA232、A241とA242、A251とA252のそれぞれ少なくとも1つはアニオン性である。R211〜R253は水素原子、または、Anc1、Anc2およびAnc3を有しない置換基を表す。)
In the formula (I), a tridentate ligand in which the L 1 , the L 2, and the L 3 are bonded to each other is represented by any of the following formulas (3L-1) to (3L-5) 3 It is a bidentate ligand, The photoelectric conversion element of any one of Claims 1-6.
Figure 0005972849
(Where
* Represents a binding position to the metal ion M.
Ring D represents an aromatic ring.
A 211 to A 242 represent a nitrogen atom or a carbon atom, and A 251 and A 252 represent a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom. However, at least one of A 211 and A 212 , A 221 and A 222 , A 231 and A 232 , A 241 and A 242 , and A 251 and A 252 is anionic. R 211 to R 253 represent a hydrogen atom or a substituent that does not have Anc 1, Anc 2, and Anc 3. )
請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子を具備する色素増感太陽電池。   The dye-sensitized solar cell which comprises the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-9. 下記式(I)で表される金属錯体色素。
Figure 0005972849
(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。Z およびZ は各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、Z とN原子の間の結合およびZ とN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜R は各々独立にAnc1〜Anc3を有しない置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R 〜R が各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
は連結基を表す。X は−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基またはこれらを組み合わせた基を表す。X は単結合または連結基を表す。Anc1〜Anc3は各々独立に酸性基を表す。l1およびl3は各々独立に1〜4の整数、l2は1〜5の整数をそれぞれ表す。
m1は1〜4の整数、m2は0〜3の整数、m3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜L は配位子を表し、L とL が互いに結合した2座の配位子であるか、L 、L およびL が互いに結合した3座の配位子である。ここで、L 〜L の1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。
A metal complex dye represented by the following formula (I).
Figure 0005972849
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent having no Anc 1 to Anc 3 . n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 1 represents a linking group. X 2 represents —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, or an unsaturated aliphatic group having an unsaturated group that is not π-conjugated with the ring B. Represents a group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a combination thereof. X 3 represents a single bond or a linking group. Anc1 to Anc3 each independently represents an acidic group. l1 and l3 each independently represent an integer of 1 to 4, and l2 represents an integer of 1 to 5, respectively.
m1 represents an integer of 1 to 4, m2 represents an integer of 0 to 3, and m3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand and is a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or a tridentate ligand in which L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other. is there. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )
請求項11に記載の金属錯体色素を溶解してなる色素溶液。   The pigment | dye solution formed by melt | dissolving the metal complex pigment | dye of Claim 11. 有機溶媒中に、前記金属錯体色素を0.001〜0.1質量%含有かつの含有量が0.1質量%以下である請求項12に記載の色素溶液。 In an organic solvent, the metal complex dye containing 0.001 to 0.1 wt%, and the dye solution according to claim 12 the content of water is Ru der 0.1 wt%. 半導体微粒子表面に、請求項11に記載の金属錯体色素が担持した色素増感太陽電池用の色素吸着電極。 The pigment | dye adsorption electrode for dye-sensitized solar cells which the metal complex pigment | dye of Claim 11 carry | supported on the semiconductor fine particle surface . 請求項14に記載の色素吸着電極、電解質および対極となる各材料を用いて組み立てる色素増感太陽電池の製造方法。   The manufacturing method of the dye-sensitized solar cell assembled using each material used as the pigment | dye adsorption electrode of Claim 14, electrolyte, and a counter electrode. 下記式(II)で表される金属錯体。
Figure 0005972849
(式中、
Mは金属イオンを表す。
環A、環Bおよび環Cは各々独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。ZおよびZは各々独立に炭素原子または窒素原子を表す。ここで、ZとN原子の間の結合およびZとN原子の間の結合は単結合でも二重結合でもよい。
〜Rは各々独立に置換基を表す。n1およびn3は各々独立に0〜4の整数を表し、n2は0〜3の整数を表す。R〜Rが各々においてそれぞれ複数存在する場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
10およびX30は各々独立に単結合または連結基を表す。X20は単結合または−O−、−S−、−NR’(R’は水素原子または置換基を表す。)−、飽和脂肪族基、該環Bとπ共役しない不飽和基を有する不飽和脂肪族基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族ヘテロ環基もしくはこれらを組み合わせた基を表す。
Gは、アルデヒド基または下記のいずれかの構造で表される、置換基を有していてもよいアセタール基を表す。
p1は1〜4の整数、p2は0〜3の整数、p3は0〜4の整数をそれぞれ表す。
〜Lは配位子を表し、いずれもが単座の配位子、LとLが互いに結合した2座の配位子、または、L、LおよびLが互いに結合した3座の配位子である。ここで、L〜Lの1つまたは2つは配位原子がアニオン性の配位子を表す。
Yは電荷を中和させるのに必要な対イオンを表し、nは0〜2の整数を表す。)
Figure 0005972849
(式中、Rは各々独立にアルキル基を表す。*は、X10、X20またはX30との結合位置を表す。)
A metal complex represented by the following formula (II).
Figure 0005972849
(Where
M represents a metal ion.
Ring A, ring B and ring C each independently represent a nitrogen-containing aromatic heterocycle. Z 1 and Z 2 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. Here, the bond between Z 1 and the N atom and the bond between Z 2 and the N atom may be a single bond or a double bond.
R 1 to R 3 each independently represents a substituent. n1 and n3 each independently represents an integer of 0 to 4, and n2 represents an integer of 0 to 3. When a plurality of R 1 to R 3 are present in each of them, they may be bonded to each other to form a ring.
X 10 and X 30 each independently represent a single bond or a linking group. X 20 represents a single bond or —O—, —S—, —NR ′ (R ′ represents a hydrogen atom or a substituent) —, a saturated aliphatic group, an unsaturated group that does not π-conjugated with the ring B. A saturated aliphatic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group, or a combination thereof is represented.
G represents an aldehyde group or an acetal group which is represented by any one of the following structures and may have a substituent.
p1 represents an integer of 1 to 4, p2 represents an integer of 0 to 3, and p3 represents an integer of 0 to 4, respectively.
L 1 to L 3 each represents a ligand, both of which are monodentate ligands, a bidentate ligand in which L 1 and L 2 are bonded to each other, or L 1 , L 2 and L 3 are bonded to each other Tridentate ligand. Here, one or two of L 1 to L 3 represents a ligand having an anionic coordination atom.
Y represents a counter ion necessary for neutralizing the charge, and n represents an integer of 0 to 2. )
Figure 0005972849
(In the formula, each R G independently represents an alkyl group. * Represents a bonding position with X 10 , X 20 or X 30. )
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