JP6361009B2 - Dipyrine metal complex sheet having photoelectric conversion characteristics and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は光電変換特性を有するジピリン金属錯体シートに関する。より詳細には、本発明はジピリン誘導体を配位子とした金属錯体ポリマーから形成された光電変換特性を有するシートに関する。   The present invention relates to a dipyrine metal complex sheet having photoelectric conversion characteristics. In more detail, this invention relates to the sheet | seat which has the photoelectric conversion characteristic formed from the metal complex polymer which made the dipyrine derivative the ligand.

新しい物質群「ナノシート」が注目を集めている。ナノシートとは厚さが単〜数原子層程度の二次元結晶を指し、その半導体活物質層としての利用が小型化・高密度化・高速化・省電力化など、エレクトロニクス素子のブレイクスルーをもたらすと予測されている。グラフェン、二硫化モリブデンなど、ナノシートの研究は結晶性層状化合物の剥離(例:グラファイト→グラフェン)によって得られる「トップダウン型」ナノシートに集中している。一方、化学者は構成要素(有機分子・金属原子・イオン)からボトムアップ的にナノシートを組み上げる手法も手にしつつある。この「ボトムアップ型」ナノシートの優位点として、(1)構成要素の事実上無限の組み合わせによる多彩なバリエーション、(2)ナノシートの構造・機能性(半導体特性、磁性など)の自在チューニング、(3)構成要素の光・磁気・電気的特性とナノシートの物性との協奏が挙げられる。現状では「ボトムアップ型」ナノシートの報告は合成に留まっており、魅力的な物性を示すものは存在しない。   A new group of materials, “Nanosheet”, is attracting attention. A nanosheet is a two-dimensional crystal with a thickness of one to several atomic layers, and its use as a semiconductor active material layer leads to breakthroughs in electronic elements such as miniaturization, high density, high speed, and power saving. It is predicted. Research on nanosheets such as graphene and molybdenum disulfide concentrates on “top-down” nanosheets obtained by exfoliation of crystalline layered compounds (eg, graphite → graphene). On the other hand, chemists are also gaining a method of assembling nanosheets from the bottom up from constituent elements (organic molecules, metal atoms, ions). The advantages of this “bottom-up” nanosheet are: (1) Various variations with virtually unlimited combinations of components, (2) Free tuning of nanosheet structure and functionality (semiconductor properties, magnetism, etc.), (3 ) Concerted with the optical, magnetic, and electrical properties of the components and the physical properties of the nanosheets. At present, the report of “bottom-up type” nanosheets is limited to synthesis, and there is nothing that shows attractive physical properties.

一方、環境保護の高まりを受けて、再生可能エネルギー源である太陽光を用いて発電を行う太陽光発電のニーズが高まっている。太陽電池は光起電力効果を利用して光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である。従来、太陽電池に使用される半導体層はシリコン系や化合物半導体系が主流であったが、変換効率の向上に光明が見えてきたことから、製造コストを大幅に低減できる色素増感太陽電池が脚光を浴びつつある。   On the other hand, with the growing environmental protection, there is an increasing need for photovoltaic power generation that uses solar light, which is a renewable energy source. A solar cell is a power device that directly converts light energy into electric power by utilizing the photovoltaic effect. Conventionally, the semiconductor layers used in solar cells have been mainly silicon or compound semiconductors. However, since it has become obvious to improve the conversion efficiency, dye-sensitized solar cells that can greatly reduce manufacturing costs have been developed. It is getting in the spotlight.

色素増感太陽電池は、可視光線を吸収して電子正孔対を生成できる感光性染料分子と、生成された電子を伝達する遷移金属酸化物を主たる構成材料とする。色素増感太陽電池は、グレッツェル教授等が提案した二酸化チタン微粒子の表面にルテニウム金属錯体色素を吸着させる方法で変換効率が大幅に向上したことで注目を集めるようになった。
このため、現在開発が進められている色素増感太陽電池は、色素を吸着させた酸化チタンなどの半導体微粒子を光吸収層として電極に堆積させるというグレッツェル教授の提案した構造をベースとするものである(例:特開2008−204956号公報、特開2009−132922号公報)。
The dye-sensitized solar cell mainly includes a photosensitive dye molecule that can absorb visible light and generate electron-hole pairs and a transition metal oxide that transmits the generated electrons. Dye-sensitized solar cells have attracted attention because their conversion efficiency has been greatly improved by the method of adsorbing ruthenium metal complex dyes on the surface of titanium dioxide fine particles proposed by Prof. Gretzel et al.
For this reason, the dye-sensitized solar cell currently under development is based on the structure proposed by Professor Gretzel, in which semiconductor fine particles such as titanium oxide adsorbed with a dye are deposited on the electrode as a light absorption layer. (Example: JP 2008-204956 A, JP 2009-132922 A).

特開2008−204956号公報JP 2008-204956 A 特開2009−132922号公報JP 2009-132922 A

しかしながら、太陽電池の技術的可能性を広げる観点からは、従来とは異なる材料を用いて色素増感太陽電池を構築することも検討しておくべきである。本発明は上記事情に鑑み、ボトムアップ型ナノシートと太陽電池という二つの技術分野を組み合わせて、色素増感太陽電池に適用可能な、光電変換特性をもつ新たなシートを提供することを課題の一つとする。   However, from the viewpoint of expanding the technical potential of solar cells, it should be considered to construct a dye-sensitized solar cell using a material different from the conventional one. In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a new sheet having photoelectric conversion characteristics that can be applied to a dye-sensitized solar cell by combining two technical fields of a bottom-up nanosheet and a solar cell. I will.

本発明者は、所定の対称構造を有するジピリン誘導体と金属塩又は錯体を原料とし、液−液界面又は気−液界面で錯形成反応を起こすことで、錯形成を伴う自己組織化により錯体ポリマーシートが簡便に製造可能であることを見出した。そして、当該錯体ポリマーシートは光電変換特性を示すことを見出した。本発明は以上の知見を背景として完成したものであり、以下によって特定される。   The present inventors use a complex polymer by self-organization accompanied by complex formation by using a dipyrine derivative having a predetermined symmetrical structure and a metal salt or complex as raw materials and causing a complex formation reaction at the liquid-liquid interface or gas-liquid interface. It was found that the sheet can be easily produced. And it discovered that the said complex polymer sheet showed a photoelectric conversion characteristic. The present invention has been completed against the background of the above findings, and is specified by the following.

本発明は一側面において、金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(i)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシートである。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、各Xはそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表し、Xに結合したR1はXが窒素原子を表すときは存在しない。
In one aspect, the present invention is a metal complex polymer sheet, wherein the metal complex polymer includes a dipyrine derivative represented by the formula (i) and a central metal, and the two dipyrine derivatives are included in one central metal. It is a sheet having a hexagonal network molecular structure that is constructed by repeating the connection, wherein the dipyrine derivatives are connected to each other by coordination.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, and each X independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, and R 1 bonded to X does not exist when X represents a nitrogen atom.

本発明は別の一側面において、金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iii)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシートである。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、Aは窒素原子又はホウ素原子を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
In another aspect, the present invention provides a metal complex polymer sheet, wherein the metal complex polymer includes a dipyrine derivative represented by formula (iii) and a central metal, and two dipyrines per one central metal. It is a sheet having a hexagonal network molecular structure that is constructed by repeating the connection by connecting the dipyrine derivatives by coordination of the derivatives.
Each Y is a monovalent group represented by the formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, A represents a nitrogen atom or a boron atom, and each R 1 independently represents hydrogen. It represents an atom or a substituent, and adjacent R 1 's may combine to form a ring.

本発明は更に別の一側面において、金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iv)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された三角形状の網目分子構造をもつシートである。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
In another aspect of the present invention, there is provided a metal complex polymer sheet, the metal complex polymer including a dipyrine derivative represented by the formula (iv) and a central metal, wherein The dipyrin derivative is linked to each other by coordination of the dipyrine derivative, and is a sheet having a triangular network molecular structure constructed by repeating the linkage.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may combine to form a ring.

本発明は更に別の一側面において、金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(v)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された四角形状の網目分子構造をもつシートである。

各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、Qは水素原子又は金属原子を表し、Zは対イオン又は軸配位子を表し、nは0以上の整数を表す。
In another aspect of the present invention, there is provided a metal complex polymer sheet, the metal complex polymer comprising a dipyrine derivative represented by formula (v) and a central metal, wherein The dipyrin derivative is linked to each other by the coordination of the dipyrine derivative, and the sheet has a rectangular network molecular structure constructed by repeating the linkage.

Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, Q represents a hydrogen atom or a metal atom, Z represents a counter ion or an axial ligand, and n represents an integer of 0 or more.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの一実施形態においては、各Lは同一であり、置換又は非置換のp−フェニレン基、置換又は非置換の4,4’−ビフェニリレン基、置換又は非置換のアルケニレン基、及び置換又は非置換のアルキニレン基よりなる群から選択される。   In one embodiment of the metal complex polymer sheet according to the present invention, each L is the same, and is substituted or unsubstituted p-phenylene group, substituted or unsubstituted 4,4′-biphenylylene group, substituted or unsubstituted. It is selected from the group consisting of alkenylene groups and substituted or unsubstituted alkynylene groups.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの別の一実施形態においては、各Lが置換又は非置換のp−フェニレン基である。   In another embodiment of the metal complex polymer sheet according to the present invention, each L is a substituted or unsubstituted p-phenylene group.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの更に別の一実施形態においては、各R1は水素原子である。 In still another embodiment of the metal complex polymer sheet according to the present invention, each R 1 is a hydrogen atom.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの更に別の一実施形態においては、前記中心金属がZn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuである。   In still another embodiment of the metal complex polymer sheet according to the present invention, the central metal is Zn, Ni, Pd, Pt, Cd, Hg, Co, Au, Ag, Sn, Pb or Cu.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの更に別の一実施形態においては、平均厚みが0.5nm〜100μmである。   In still another embodiment of the metal complex polymer sheet according to the present invention, the average thickness is 0.5 nm to 100 μm.

本発明には更に別の一側面において、上述した式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法である。   In yet another aspect of the present invention, an organic phase containing one or more dipyrrin derivatives represented by the above formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v), and a central metal The metal complex polymer is formed at the interface between the organic phase and the aqueous phase by maintaining an aqueous phase containing at least one selected from a metal complex and a salt, while maintaining a phase-separated state. It is a manufacturing method of the metal complex polymer sheet | seat including the process of making a sheet grow.

本発明は更に別の一側面において、上述した式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相のうち何れか一方の相を他方の相で被覆し、両者を相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法である。   In another aspect of the present invention, an organic phase containing one or more dipyrrin derivatives represented by the above formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v), a central metal, One of the aqueous phases containing at least one selected from the metal complex and the salt is coated with the other phase, and the two are kept in contact with each other while maintaining the phase-separated state. By this, it is a manufacturing method of the metal complex polymer sheet | seat including the process of growing a metal complex polymer in a sheet form in a gas-liquid interface.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の一実施形態においては、金属錯体ポリマーの成長時間を1秒〜1ヶ月とする。   In one embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, the growth time of the metal complex polymer is 1 second to 1 month.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の別の一実施形態においては、前記シートの平均厚みが0.5nm〜100μmとなるのに必要な時間だけ金属錯体ポリマーを成長させる。   In another embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, the metal complex polymer is grown only for a time necessary for the average thickness of the sheet to be 0.5 nm to 100 μm.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の更に別の一実施形態においては、成長後の金属錯体ポリマーシートを回収後、加熱処理によりシートを平坦化する工程を含む。   In still another embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, the method includes a step of flattening the sheet by heat treatment after collecting the grown metal complex polymer sheet.

本発明には更に別の一側面において、本発明に係る金属錯体ポリマーシートを光吸収層に用いた太陽電池である。   In still another aspect of the present invention, a solar cell using the metal complex polymer sheet according to the present invention for a light absorption layer.

本発明により、光電変換特性を有するジピリン金属錯体シートが提供される。有機化合物と金属イオンからボトムアップ的に合成されるナノシートはいくつか存在するが、光電変換特性を示すものは初めてである。当該シートを用いることで、これまでにない構造や利用方法の色素増感太陽電池が生まれる可能性がある。   According to the present invention, a dipyrine metal complex sheet having photoelectric conversion characteristics is provided. There are several nanosheets synthesized bottom-up from organic compounds and metal ions, but this is the first to show photoelectric conversion characteristics. By using the sheet, there is a possibility that a dye-sensitized solar cell having an unprecedented structure and utilization method may be born.

三方向ジピリン誘導体を配位子として含有する本発明に係る金属錯体ポリマーの分子構造(一部)の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the molecular structure (part) of the metal complex polymer which concerns on this invention which contains a three-way dipyrine derivative as a ligand. 六方向ジピリン誘導体を配位子として含有する本発明に係る金属錯体ポリマーの分子構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the molecular structure of the metal complex polymer based on this invention which contains a hexadirectional dipyrine derivative as a ligand. 四方向ジピリン誘導体を配位子として含有する本発明に係る金属錯体ポリマーの分子構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the molecular structure of the metal complex polymer which concerns on this invention which contains a four-way dipyrine derivative as a ligand. 実施例1のナノシートの合成手順を示す。The synthesis procedure of the nanosheet of Example 1 is shown. 実施例1のナノシート(単層〜数層)のAFM像を示す。The AFM image of the nanosheet (single layer-several layers) of Example 1 is shown. 実施例1のナノシート(単層〜数層)と対応するビス(ジピリナト)亜鉛単核錯体の吸収スペクトルの比較を示す。The comparison of the absorption spectrum of the nanosheet (single layer-several layers) of Example 1 and a corresponding bis (dipyrinato) zinc mononuclear complex is shown. スクラッチ前後での実施例1のナノシート(単層)のAFM像の変化を示す。The change of the AFM image of the nanosheet (single layer) of Example 1 before and after scratching is shown. 加熱処理前後での実施例1のナノシート(単層〜数層)のAFM像の変化を示す。The change of the AFM image of the nanosheet (single layer-several layers) of Example 1 before and behind heat processing is shown. 実施例2の配位子L2の合成手順を示す。The synthesis procedure of the ligand L2 of Example 2 is shown. 実施例3の配位子L3の合成手順を示す。The synthesis procedure of the ligand L3 of Example 3 is shown. 実施例4の配位子L4の合成手順を示す。The synthesis procedure of the ligand L4 of Example 4 is shown. 実施例5の配位子L5の合成手順を示す。The synthesis procedure of the ligand L5 of Example 5 is shown. 実施例5におけるポルフィリン(化合物6)の合成手順を示す。The synthetic | combination procedure of the porphyrin (compound 6) in Example 5 is shown. 実施例5における配位子L5のXPSのスペクトルチャートである。7 is an XPS spectrum chart of a ligand L5 in Example 5. 実施例5で合成したナノシートのXPSのスペクトルチャートである。7 is an XPS spectrum chart of the nanosheet synthesized in Example 5. FIG. 式(i)に係るジピリン誘導体を合成するための反応機構を示す。1 shows a reaction mechanism for synthesizing a dipyrine derivative according to formula (i). 式(iii)に係るジピリン誘導体を合成するための反応機構を示す。2 shows a reaction mechanism for synthesizing a dipyrine derivative according to formula (iii). 式(iv)に係るジピリン誘導体を合成するための反応機構を示す。The reaction mechanism for synthesize | combining the dipyrine derivative which concerns on Formula (iv) is shown. 式(v)に係るジピリン誘導体を合成するための反応機構を示す。2 shows a reaction mechanism for synthesizing a dipyrine derivative according to formula (v). 式(i)に係るジピリン誘導体を合成するための別の反応機構を示す。2 shows another reaction mechanism for synthesizing a dipyrine derivative according to formula (i). 式(v)に係るジピリン誘導体を合成するための別の反応機構を示す。2 shows another reaction mechanism for synthesizing a dipyrine derivative according to formula (v). 実施例1で合成したナノシートのXPSのスペクトルチャートである。2 is an XPS spectrum chart of the nanosheet synthesized in Example 1. FIG. 実施例6のサンプル1について、照射する光の波長を変えたときの光電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of a photocurrent when changing the wavelength of the light to irradiate about the sample 1 of Example 6. FIG. 実施例6のサンプル1について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 1 of Example 6. FIG. 実施例6のサンプル2について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである(最初の4回の繰り返し)。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 2 of Example 6 (first 4 repetitions). 実施例6のサンプル2について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである(全体)。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 2 of Example 6. (Whole). 実施例6のサンプル3について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 3 of Example 6. FIG. 実施例6のサンプル4について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである(最初の4回の繰り返し)。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 4 of Example 6 (first 4 repetitions). 実施例6のサンプル4について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである(全体)。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 4 of Example 6 (whole). 実施例6のサンプル5について、波長500nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 500nm about the sample 5 of Example 6. FIG. 実施例6のサンプル6について、波長450nmの光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the photocurrent which flows according to on / off of the light of wavelength 450nm about the sample 6 of Example 6. FIG.

<配位子化合物>
本発明に係る金属錯体ポリマーシートは一実施形態において、式(i)で表されるジピリン誘導体を配位子として含有する金属錯体ポリマーから形成されてなる。

各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、各Xはそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表し、Xに結合したR1はXが窒素原子を表すときは存在しない。
<Ligand compound>
In one embodiment, the metal complex polymer sheet according to the present invention is formed from a metal complex polymer containing a dipyrine derivative represented by the formula (i) as a ligand.

Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, and each X independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, and R 1 bonded to X does not exist when X represents a nitrogen atom.

式(i)のジピリン誘導体は例えば図16に記載の反応機構により合成可能である。1、3及び5位がハロゲノ基若しくは擬ハロゲノ基(図16では臭素原子)で置換された6員環芳香族化合物1と、連結基Lの末端にホルミル基及びB(OR22基(式中、R2は水素原子又はアルキル基)(図16ではR2=H)が結合した化合物2をPd(PPh34等の触媒、および炭酸ナトリウムなどの塩基の存在下で反応させると化合物3が得られる(反応1)。反応1については図示した鈴木カップリング以外にも、薗頭カップリング、根岸カップリングなど、様々な反応を利用できる。 The dipyrine derivative of formula (i) can be synthesized by the reaction mechanism shown in FIG. 16, for example. A 6-membered aromatic compound 1 substituted at the 1, 3 and 5 positions with a halogeno group or a pseudohalogeno group (bromine atom in FIG. 16), and a formyl group and a B (OR 2 ) 2 group at the end of the linking group L ( In the formula, when R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group (in FIG. 16, R 2 = H), compound 2 is reacted in the presence of a catalyst such as Pd (PPh 3 ) 4 and a base such as sodium carbonate. Compound 3 is obtained (reaction 1). For reaction 1, in addition to the illustrated Suzuki coupling, various reactions such as Sonogashira coupling and Negishi coupling can be used.

化合物3を5員環芳香族化合物4(ピロール誘導体)とトリフルオロ酢酸(TFA)や三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3Et2O)等の酸触媒下で反応させてホルミル基とピロール誘導体二つが縮合したジピロメタンを生成し、生成したジピロメタンを酸化することで、式(i)のジピリン誘導体が得られる(反応2)。ジピロメタンの酸化剤としてはクロラニルが好適であるが、キノン系酸化剤(例:o-テトラクロロキノン、DDQなど)や酸素も利用可能である。反応1及び反応2は不活性雰囲気下で行うことが望ましい。 Compound 3 is reacted with 5-membered aromatic compound 4 (pyrrole derivative) in the presence of an acid catalyst such as trifluoroacetic acid (TFA) or boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 Et 2 O) to formyl group and pyrrole derivative. The dipyrromethane of the formula (i) is obtained by producing dipyrromethane condensed with two and oxidizing the produced dipyrromethane (reaction 2). Although chloranil is suitable as the oxidizing agent for dipyrromethane, quinone-based oxidizing agents (eg, o-tetrachloroquinone, DDQ, etc.) and oxygen can also be used. Reaction 1 and reaction 2 are desirably performed in an inert atmosphere.

反応2の後、式(i)のジピリン誘導体が反応系から上手く単離できない場合は、BF2でジピリン誘導体を保護した後に単離し、その後に脱保護するという手法を採用することも可能である。BF2による保護は式(i)のジピリン誘導体をBF3Et2Oをトリエチルアミン(Et3N)存在下で反応させることにより可能であり、脱保護はChem. Asian J. 2012, 7, 907に記載の反応により行うことができる。BF2による保護は、反応2の後に続けて行っても良いし、簡単に精製した後、ジクロロメタンなどの溶媒に溶解させてから行っても良い。BF2保護されたジピリン誘導体の例を次式に示す。 If the dipyrine derivative of the formula (i) cannot be successfully isolated from the reaction system after the reaction 2, it is possible to adopt a technique in which the dipyrine derivative is isolated after protection with BF 2 and then deprotected. . Protection by BF 2 is possible by reacting the dipyrine derivative of formula (i) with BF 3 Et 2 O in the presence of triethylamine (Et 3 N), and deprotection by Chem. Asian J. 2012, 7, 907. The reaction described can be performed. The protection with BF 2 may be carried out after reaction 2 or after simple purification and dissolution in a solvent such as dichloromethane. An example of a BF 2 protected dipyrine derivative is shown in the following formula.

式(i)のジピリン誘導体は、ジピリン(E=H)又はBODIPY(E=BF2)単量体を予め合成しておき、これを反応点が3個存在する基質とPd(PPh34等の触媒の存在下でクロスカップリングさせることにより合成することも可能である。図20に反応機構の例を示す。図20では、クロスカップリングとして鈴木カップリングを行っている。図20中、ルート1及びルート2は何れを採用してもよい。R2としては水素原子又はアルキル基が利用でき、Dとしてはハロゲンおよび擬ハロゲン(例:トリフルオロメチルスルホニル(OTf)基)が利用できる。クロスカップリングとしてはこの他薗頭カップリング、根岸カップリングなど、様々な反応を利用できる。E=BF2である場合には、クロスカップリングの後、先述したようにBF2の脱保護を行う。 The dipyrrin derivative of the formula (i) is prepared by previously synthesizing a dipyrrin (E = H) or BODIPY (E = BF 2 ) monomer, which is synthesized with a substrate having three reaction sites and Pd (PPh 3 ) 4. It is also possible to synthesize by cross-coupling in the presence of a catalyst such as FIG. 20 shows an example of the reaction mechanism. In FIG. 20, Suzuki coupling is performed as the cross coupling. In FIG. 20, either route 1 or route 2 may be adopted. As R 2 , a hydrogen atom or an alkyl group can be used, and as D 2, halogen and pseudohalogen (eg, trifluoromethylsulfonyl (OTf) group) can be used. Various reactions such as Sonogashira coupling and Negishi coupling can be used as the cross coupling. When E = BF 2 , BF 2 is deprotected as described above after cross coupling.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートは別の一実施形態において、式(iii)で表されるジピリン誘導体を配位子として含有する金属錯体ポリマーから形成されてなる。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、Aは窒素原子又はホウ素原子を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
In another embodiment, the metal complex polymer sheet according to the present invention is formed from a metal complex polymer containing a dipyrine derivative represented by the formula (iii) as a ligand.
Each Y is a monovalent group represented by the formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, A represents a nitrogen atom or a boron atom, and each R 1 independently represents hydrogen. It represents an atom or a substituent, and adjacent R 1 's may combine to form a ring.

式(iii)のジピリン誘導体は例えば図17に記載の反応機構により合成可能である。末端にハロゲノ基若しくは擬ハロゲノ基(図17では臭素原子)をもつ3本の連結基Lが中心の窒素原子又はホウ素原子に結合した3級化合物5を有機リチウム等でホルミル化して化合物6を得る(反応3)。次いで、化合物6を5員環芳香族化合物4(ピロール誘導体)とトリフルオロ酢酸(TFA)や三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3Et2O)等の酸触媒下で反応させてホルミル基とピロール誘導体二つが縮合したジピロメタンを生成し、生成したジピロメタンを酸化することで、式(iii)のジピリン誘導体が得られる(反応4)。ジピロメタンの酸化剤としてはクロラニルが好適であるが、キノン系酸化剤(例:o-テトラクロロキノン、DDQなど)や酸素も利用可能である。反応3及び反応4は不活性雰囲気下で行うことが望ましい。 The dipyrine derivative of formula (iii) can be synthesized, for example, by the reaction mechanism shown in FIG. A tertiary compound 5 in which three linking groups L each having a halogeno group or a pseudohalogeno group (in FIG. 17, a bromine atom) are bonded to a central nitrogen atom or boron atom is formylated with organolithium or the like to obtain a compound 6 (Reaction 3). Next, the compound 6 is reacted with a 5-membered aromatic compound 4 (pyrrole derivative) under an acid catalyst such as trifluoroacetic acid (TFA) or boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 Et 2 O) to form a formyl group. By producing dipyrromethane in which two pyrrole derivatives are condensed and oxidizing the produced dipyrromethane, a dipyrrin derivative of the formula (iii) is obtained (reaction 4). Although chloranil is suitable as the oxidizing agent for dipyrromethane, quinone-based oxidizing agents (eg, o-tetrachloroquinone, DDQ, etc.) and oxygen can also be used. Reaction 3 and reaction 4 are desirably performed in an inert atmosphere.

式(iii)のジピリン誘導体は、式(i)に関して図20に示した合成法において、反応点を3個もつ基質中央のベンゼン環を窒素原子又はホウ素原子に置き換えて、同様の手順により合成することも可能である。   The dipyrine derivative of formula (iii) is synthesized by the same procedure as in the synthesis method shown in FIG. 20 with respect to formula (i) except that the benzene ring at the center of the substrate having three reaction sites is replaced with a nitrogen atom or a boron atom. It is also possible.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートは更に別の一実施形態において、式(iv)で表されるジピリン誘導体を配位子として含有する金属錯体ポリマーから形成されてなる。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
In still another embodiment, the metal complex polymer sheet according to the present invention is formed from a metal complex polymer containing a dipyrine derivative represented by the formula (iv) as a ligand.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may combine to form a ring.

式(iv)のジピリン誘導体は例えば図18に記載の反応機構により合成可能である。連結基Lの末端にホルミル基及びB(OR22基(式中、R2は水素原子又はアルキル基)(図18ではR2=H)が結合した化合物2のB(OR22基を必要に応じてピナコール等で保護した後、5員環芳香族化合物4(ピロール誘導体)とトリフルオロ酢酸(TFA)や三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3Et2O)等の酸触媒下で反応させてホルミル基とピロール誘導体二つが縮合したジピロメタンを生成し、生成したジピロメタンを酸化することで、化合物7を得る(反応5)。なお、ピナコール等によるB(OR22基の保護は取り扱い安さの観点から行うことが好ましいが、必須ではない。次いで、ヘキサブロモベンゼン(化合物8)を化合物7と触媒下で反応させることで式(iv)のジピリン誘導体が得られる(反応6)。ジピロメタンの酸化剤としてはクロラニルが好適であるが、キノン系酸化剤(例:o-テトラクロロキノン、DDQなど)や酸素も利用可能である。反応5及び反応6は不活性雰囲気下で行うことが望ましい。 The dipyrine derivative of the formula (iv) can be synthesized, for example, by the reaction mechanism shown in FIG. Linking groups formyl and B at the end of L (OR 2) 2 group (wherein, R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group) (FIG. 18 in R 2 = H) Compound 2 bound is B (OR 2) 2 After protecting the group with pinacol if necessary, acid catalyst such as 5-membered aromatic compound 4 (pyrrole derivative) and trifluoroacetic acid (TFA) or boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 Et 2 O) Reaction is carried out to produce dipyrromethane in which the formyl group and two pyrrole derivatives are condensed, and the resulting dipyrromethane is oxidized to obtain compound 7 (reaction 5). The B (OR 2 ) 2 group is preferably protected by pinacol or the like from the viewpoint of ease of handling, but it is not essential. Next, the dipyrine derivative of formula (iv) is obtained by reacting hexabromobenzene (compound 8) with compound 7 under a catalyst (reaction 6). Although chloranil is suitable as the oxidizing agent for dipyrromethane, quinone-based oxidizing agents (eg, o-tetrachloroquinone, DDQ, etc.) and oxygen can also be used. Reaction 5 and reaction 6 are desirably performed in an inert atmosphere.

式(iv)のジピリン誘導体は、式(i)に関して図20に示した合成法において、基質の反応点を6個にして、同様の手順により合成することも可能である。   The dipyrine derivative of formula (iv) can also be synthesized by the same procedure with six reaction points of the substrate in the synthesis method shown in FIG. 20 for formula (i).

本発明に係る金属錯体ポリマーシートは更に別の一実施形態において、式(v)で表されるジピリン誘導体を配位子として含有する金属錯体ポリマーから形成されてなる。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、各Xはそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表し、Qは水素原子又は金属原子を表し、Zは対イオン又は軸配位子を表し、nは0以上の整数を表す。
In yet another embodiment, the metal complex polymer sheet according to the present invention is formed from a metal complex polymer containing a dipyrine derivative represented by the formula (v) as a ligand.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, each X independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, Q represents a hydrogen atom or a metal atom, Z represents a counter ion or an axial ligand, n represents an integer of 0 or more.

式(v)のジピリン誘導体は例えば図19に記載の反応機構により合成可能である。連結基Lの一部を構成するL’の末端にホルミル基とハロゲノ基若しくは擬ハロゲノ基(図19では臭素原子)が結合した化合物9とピロール(化合物10)をトリフルオロ酢酸(TFA)等の酸触媒下で反応させ、次いでクロラニル等の酸化剤で酸化し、Qが金属原子を表すときは更に金属塩の存在下で錯形成反応させて、ポルフィリン化合物11を得る(反応7)。これを先述した化合物7と鈴木カップリングさせることで、式(v)のジピリン誘導体が得られる(反応8)。反応7及び反応8は不活性雰囲気下で行うことが望ましい。反応8については図示した鈴木カップリング以外にも、薗頭カップリング、根岸カップリングなど、様々な反応を利用できる。   The dipyrine derivative of the formula (v) can be synthesized, for example, by the reaction mechanism shown in FIG. Compound 9 and pyrrole (compound 10) in which a formyl group and a halogeno group or pseudohalogeno group (bromine atom in FIG. 19) are bonded to the end of L ′ constituting a part of the linking group L are combined with trifluoroacetic acid (TFA) or the like. The reaction is carried out in the presence of an acid catalyst, followed by oxidation with an oxidant such as chloranil. When Q represents a metal atom, a complex formation reaction is further carried out in the presence of a metal salt to obtain a porphyrin compound 11 (Reaction 7). This is combined with the aforementioned compound 7 by Suzuki coupling to obtain the dipyrine derivative of the formula (v) (reaction 8). Reaction 7 and reaction 8 are desirably performed in an inert atmosphere. Regarding the reaction 8, in addition to the illustrated Suzuki coupling, various reactions such as Sonogashira coupling and Negishi coupling can be used.

また、別法によれば、式(v)のジピリン誘導体は図21に記載の反応機構により合成可能である。連結基Lの末端にホルミル基及びジピリン(E=H)又はBODIPY(E=BF2)部分をもつ化合物12とピロール(化合物10)をトリフルオロ酢酸(TFA)等の酸触媒下で反応させ、次いでクロラニル等の酸化剤で酸化することでポルフィリン化合物13を得る(反応9)。式(v)において、Qが金属原子を表すときは更に金属塩の存在下で錯形成反応させる。さらにその後Qに対してZを導入してもよい。E=BF2である場合には、先述したようにBF2の脱保護を行う。 According to another method, the dipyrine derivative of formula (v) can be synthesized by the reaction mechanism shown in FIG. Compound 12 having a formyl group and dipyrine (E = H) or BODIPY (E = BF 2 ) moiety at the end of the linking group L and pyrrole (compound 10) are reacted under an acid catalyst such as trifluoroacetic acid (TFA), Subsequently, the porphyrin compound 13 is obtained by oxidizing with an oxidizing agent such as chloranil (reaction 9). In the formula (v), when Q represents a metal atom, a complex formation reaction is further performed in the presence of a metal salt. Further, after that, Z may be introduced to Q. When E = BF 2 , BF 2 is deprotected as described above.

式(v)で表される四方向ジピリン誘導体において、ポルフィリン環中の金属原子Qとしては特に制限はなく、典型元素及び遷移元素の金属原子の何れでもよいが、遷移金属が好ましく、2価以上の原子価を持つ遷移金属がより好ましい。金属原子Qの具体例としては、典型元素の金属として、Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Rb、Sr、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Raが挙げられ、遷移金属として、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、So、Ir、Pt、Au、Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rgが挙げられる。金属原子Qはこれらの1種以上を任意に選択することができる。金属原子Qは、典型的にはFe、Ni、Co、Cu、Zn、Sn、Ti、Mn、Mo、V、Zr、Cd、Ga、Sb、Cr、Nb、Al等からなる群から選択される1種以上を挙げることができる。   In the four-directional dipyrrin derivative represented by the formula (v), the metal atom Q in the porphyrin ring is not particularly limited and may be either a typical element or a metal atom of a transition element. A transition metal having a valence of is more preferable. Specific examples of the metal atom Q include Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Rb, Sr, Cd, In, Sn, Cs, Ba, Hg, and Tl as typical element metals. , Pb, Bi, Fr, Ra, and transition metals such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, So, Ir, Pt, Au, Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg . One or more of these metal atoms Q can be arbitrarily selected. The metal atom Q is typically selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Sn, Ti, Mn, Mo, V, Zr, Cd, Ga, Sb, Cr, Nb, Al, and the like. One or more can be mentioned.

対イオンZは金属原子Qの各種の塩に対応するものである。金属の塩は、無機酸、例えば塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の塩、又は有機酸の塩のうちの任意のものとすることができる。金属原子Qには軸配位子Zが配位し得る。軸配位子Zとしては、特に制限はないが、例えばイミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、アニリン及びその誘導体、ヒスチジン及びその誘導体、トリメチルアミン及びその誘導体等の窒素系軸配位子、チオフェノール及びその誘導体、システイン及びその誘導体、メチオニン及びその誘導体等の硫黄系軸配位子、安息香酸及びその誘導体、酢酸及びその誘導体、フェノール及びその誘導体、脂肪族アルコール及びその誘導体、水等の酸素系軸配位子が挙げられる。nは金属原子Qの価数に応じた0以上の値となる。なお、Qが水素原子のときは、Qは水素原子2個を表すのが典型的である。また、Qが水素原子のとき、Zは存在しない。   The counter ion Z corresponds to various salts of the metal atom Q. The metal salt can be any of inorganic acids such as salts of hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, or organic acids. An axial ligand Z can be coordinated to the metal atom Q. The axial ligand Z is not particularly limited. For example, nitrogen-based axial ligands such as imidazole and its derivatives, pyridine and its derivatives, aniline and its derivatives, histidine and its derivatives, trimethylamine and its derivatives, thiophenol And its derivatives, sulfur axial ligands such as cysteine and its derivatives, methionine and its derivatives, benzoic acid and its derivatives, acetic acid and its derivatives, phenol and its derivatives, aliphatic alcohol and its derivatives, oxygen-based such as water An axial ligand is mentioned. n is a value of 0 or more according to the valence of the metal atom Q. When Q is a hydrogen atom, Q typically represents two hydrogen atoms. When Q is a hydrogen atom, Z does not exist.

式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)及び式(v)において、R1が表す置換基としては、ハロゲン原子、置換又は非置換の1価の炭化水素基、メルカプト基、カルボニルメルカプト基、チオカルボニルメルカプト基、置換又は非置換の炭化水素チオ基、置換又は非置換の炭化水素チオカルボニル基、置換又は非置換の炭化水素ジチオ基、水酸基、置換又は非置換の炭化水素オキシ基、カルボキシル基、アルデヒド基、置換又は非置換の炭化水素カルボニル基、置換又は非置換の炭化水素オキシカルボニル基、置換又は非置換の炭化水素カルボニルオキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、置換又は非置換の炭化水素一置換アミノ基、置換又は非置換の炭化水素二置換アミノ基、ホスフィノ基、置換又は非置換の炭化水素一置換ホスフィノ基、置換又は非置換の炭化水素二置換ホスフィノ基、式:−P(=O)(OH)2で表される基、カルバモイル基、置換又は非置換の炭化水素一置換カルバモイル基、置換又は非置換の炭化水素二置換カルバモイル基、式:−B(OH)2で表される基、ホウ酸エステル残基、スルホ基、置換又は非置換の炭化水素スルホ基、置換又は非置換の炭化水素スルホニル基、置換又は非置換の1価の複素環基、2個以上のエーテル結合を有する炭化水素基、2個以上のエステル結合を有する炭化水素基、2個以上のアミド結合を有する炭化水素基、式:−CO2Mで表される基、式:−PO3Mで表される基、式:−PO2Mで表される基、式:−PO32で表される基、式:−OMで表される基、式:−SMで表される基、式:−B(OM)2で表される基、式:−SO3Mで表される基、式:−SO2Mで表される基(式中、Mは、金属カチオン又は置換又は非置換のアンモニウムカチオンを表す。)、式:−NR3M’で表される基、式:−BR3M’で表される基、式:−PR3M’で表される基、式:−SR2M’で表される基(式中、Rは、1価の炭化水素基を表し、M’は、アニオンを表す。)、及び、第4級化された窒素原子を複素環内に有する置換又は非置換の1価の複素環基等が挙げられる。 In the formula (i), the formula (ii), the formula (iii), the formula (iv), and the formula (v), examples of the substituent represented by R 1 include a halogen atom, a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, Mercapto group, carbonyl mercapto group, thiocarbonyl mercapto group, substituted or unsubstituted hydrocarbon thio group, substituted or unsubstituted hydrocarbon thiocarbonyl group, substituted or unsubstituted hydrocarbon dithio group, hydroxyl group, substituted or unsubstituted Hydrocarbonoxy group, carboxyl group, aldehyde group, substituted or unsubstituted hydrocarbon carbonyl group, substituted or unsubstituted hydrocarbon oxycarbonyl group, substituted or unsubstituted hydrocarbon carbonyloxy group, cyano group, nitro group, amino Group, substituted or unsubstituted hydrocarbon monosubstituted amino group, substituted or unsubstituted hydrocarbon disubstituted amino group, phosphino group, substituted or unsubstituted hydrocarbon group Phosphino group, a substituted or unsubstituted hydrocarbon-disubstituted phosphino group, a group represented by the formula :-P (= O) (OH) 2, carbamoyl group, a substituted or unsubstituted hydrocarbon monosubstituted carbamoyl group, a substituted or Unsubstituted hydrocarbon disubstituted carbamoyl group, group represented by formula: —B (OH) 2 , boric acid ester residue, sulfo group, substituted or unsubstituted hydrocarbon sulfo group, substituted or unsubstituted hydrocarbon A sulfonyl group, a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group, a hydrocarbon group having two or more ether bonds, a hydrocarbon group having two or more ester bonds, a hydrocarbon group having two or more amide bonds A group represented by the formula: —CO 2 M, a group represented by the formula: —PO 3 M, a group represented by the formula: —PO 2 M, a group represented by the formula: —PO 3 M 2 , formula: a group represented by -OM, wherein: a group represented by -SM, wherein: in -B (OM) 2 Is a group of the formula: a group represented by -SO 3 M, wherein: group (. Wherein, M is representative of the metal cation or a substituted or unsubstituted ammonium cations) represented by -SO 2 M, wherein : 'group represented by the formula: -BR 3 M' -NR 3 M, a group represented by the formula: -PR 3 'group represented by the formula: -SR 2 M' M group represented by (Wherein R represents a monovalent hydrocarbon group and M ′ represents an anion), and a substituted or unsubstituted monovalent monovalent quaternary nitrogen atom in the heterocyclic ring. Examples include heterocyclic groups.

1としては、ハロゲン原子、置換又は非置換の炭化水素基、水酸基、置換又は非置換の炭化水素オキシ基、カルボキシル基、置換又は非置換の炭化水素カルボニル基、シアノ基、アミノ基、置換又は非置換の炭化水素一置換アミノ基、置換又は非置換の炭化水素二置換アミノ基、スルホ基、置換又は非置換の1価の複素環基、及び、水素原子が好ましく、ハロゲン原子、置換又は非置換の炭化水素基、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、置換又は非置換の1価の複素環基、及び、水素原子がより好ましく、置換又は非置換の1価の炭化水素基、置換又は非置換の1価の複素環基、及び、水素原子が更により好ましく、1価の炭化水素基、及び水素原子が更により好ましく、水素原子がとりわけ好ましい。 R 1 is a halogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted hydrocarbon oxy group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted hydrocarbon carbonyl group, a cyano group, an amino group, substituted or An unsubstituted hydrocarbon monosubstituted amino group, a substituted or unsubstituted hydrocarbon disubstituted amino group, a sulfo group, a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group, and a hydrogen atom are preferred, and a halogen atom, substituted or unsubstituted A substituted hydrocarbon group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted monovalent heterocyclic group, and a hydrogen atom are more preferred, and a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, substituted Or an unsubstituted monovalent heterocyclic group and a hydrogen atom are still more preferable, a monovalent hydrocarbon group and a hydrogen atom are still more preferable, and a hydrogen atom is especially preferable.

1がハロゲン原子であるときは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、及び臭素原子がより好ましく、塩素原子及び臭素原子が更に好ましい。 When R 1 is a halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom are preferred, a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom are more preferred, and a chlorine atom and a bromine atom are still more preferred.

1が1価の炭化水素基であるときは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、エイコシル基等の炭素数1〜20のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数3〜20のシクロアルキル基;エテニル基、プロペニル基、3−ブテニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、2−ノネニル基、2−ドデセニル基等の炭素数2〜20のアルケニル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−アダマンチルフェニル基、4−フェニルフェニル基等の炭素数6〜20のアリール基;フェニルメチル基、1−フェニレンエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニル−1−プロピル基、1−フェニル−2−プロピル基、2−フェニル−2−プロピル基、3−フェニル−1−プロピル基、4−フェニル−1−ブチル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基等の炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられ、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基が特に好ましい。これらの1価の炭化水素基は水素原子の少なくとも一部(特には1〜3個、とりわけ1個又は2個)が置換されていてもよく、置換基としてはフッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素原子1〜4のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボ二ル基、n−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;シアノ基等が挙げられる。 When R 1 is a monovalent hydrocarbon group, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, nonyl group, dodecyl group, pentadecyl group C 1-20 alkyl group such as a group, octadecyl group, eicosyl group; 3 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclononyl group, cyclododecyl group, norbornyl group, adamantyl group A cycloalkyl group having 20 to 20 carbon atoms such as an ethenyl group, a propenyl group, a 3-butenyl group, a 2-butenyl group, a 2-pentenyl group, a 2-hexenyl group, a 2-nonenyl group, and a 2-dodecenyl group. Alkenyl group; phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4 Methylphenyl group, 4-ethylphenyl group, 4-propylphenyl group, 4-isopropylphenyl group, 4-butylphenyl group, 4-t-butylphenyl group, 4-hexylphenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4- Aryl groups having 6 to 20 carbon atoms such as adamantylphenyl group and 4-phenylphenyl group; phenylmethyl group, 1-phenyleneethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenyl-1-propyl group, 1-phenyl-2 -Propyl group, 2-phenyl-2-propyl group, 3-phenyl-1-propyl group, 4-phenyl-1-butyl group, 5-phenyl-1-pentyl group, 6-phenyl-1-hexyl group, etc. An aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms is exemplified, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms are preferable. A 12 alkyl group and an aryl group having 6 to 18 carbon atoms are more preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms are particularly preferable. In these monovalent hydrocarbon groups, at least a part (particularly 1 to 3, especially 1 or 2) of hydrogen atoms may be substituted, and examples of the substituent include halogens such as fluorine, chlorine and bromine. Atom: alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group; methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, t- An alkoxycarbonyl group such as a butoxycarbonyl group; and a cyano group.

1が炭化水素チオ基、炭化水素チオカルボニル基、炭化水素ジチオ基、炭化水素オキシ基、炭化水素カルボニル基、炭化水素オキシカルボニル基、炭化水素カルボニルオキシ基、炭化水素一置換アミノ基、炭化水素二置換アミノ基、炭化水素一置換ホスフィノ基、炭化水素二置換ホスフィノ基、炭化水素一置換カルバモイル基、炭化水素二置換カルバモイル基、置換又は非置換の炭化水素スルホ基、置換又は非置換の炭化水素スルホニル基、式:−NR3M’で表される基、式:−BR3M’で表される基、又は、式:−PR3M’で表される基、式:−SR2M’で表される基であるときは、これらに含まれる炭化水素基部分は「1価の炭化水素基」として上述した通りである。これらの基に含まれる炭化水素基部分の水素原子の少なくとも一部は上記した1価の炭化水素基の場合と同様に置換されていてもよく、置換基としては同様のものを例示することができる。 R 1 is a hydrocarbon thio group, a hydrocarbon thiocarbonyl group, a hydrocarbon dithio group, a hydrocarbon oxy group, a hydrocarbon carbonyl group, a hydrocarbon oxycarbonyl group, a hydrocarbon carbonyloxy group, a hydrocarbon monosubstituted amino group, a hydrocarbon Disubstituted amino group, hydrocarbon monosubstituted phosphino group, hydrocarbon disubstituted phosphino group, hydrocarbon monosubstituted carbamoyl group, hydrocarbon disubstituted carbamoyl group, substituted or unsubstituted hydrocarbon sulfo group, substituted or unsubstituted hydrocarbon a sulfonyl group, the formula: 'group represented by the formula: -BR 3 M' -NR 3 M group represented by or the formula: -PR group represented by 3 M ', the formula: -SR 2 M In the case of a group represented by ', the hydrocarbon group moiety contained therein is as described above for the “monovalent hydrocarbon group”. At least a part of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group part contained in these groups may be substituted in the same manner as in the case of the monovalent hydrocarbon group described above, and the same examples may be given as the substituents. it can.

ホウ酸エステル残基としては、典型的には以下の式で表される基が挙げられる。
Examples of the boric acid ester residue typically include groups represented by the following formulae.

1価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子を1個取り除いた残りの原子団を指す。複素環式化合物としては、ピリジン、1,2−ジアジン、1,3−ジアジン、1,4−ジアジン、1,3,5−トリアジン、フラン、ピロール、チオフェン、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、アザジアゾール等の単環式複素環式化合物;単環式複素環式化合物を構成する複素環の2個以上が縮合した縮合多環式複素環式化合物;単環式複素環式化合物を構成する複素環2個を、又は、芳香環1個と単環式複素環式化合物を構成する複素環1個とを、メチレン基、エチレン基、カルボニル基等の2価の基で橋かけした構造を有する有橋多環式複素環式化合物等が挙げられ、ピリジン、1,2−ジアジン、1,3−ジアジン、1,4−ジアジン、1,3,5−トリアジンが好ましく、ピリジン、1,3,5−トリアジンがより好ましい。該1価の複素環基は置換されていてもよく、置換基としては、上述した1価の炭化水素基について挙げた置換基を例示することができる。   The monovalent heterocyclic group refers to the remaining atomic group obtained by removing one hydrogen atom from a heterocyclic compound. Heterocyclic compounds include pyridine, 1,2-diazine, 1,3-diazine, 1,4-diazine, 1,3,5-triazine, furan, pyrrole, thiophene, pyrazole, imidazole, oxazole, thiazole, oxa Monocyclic heterocyclic compounds such as diazole, thiadiazole, azadiazole, etc .; condensed polycyclic heterocyclic compounds in which two or more of the heterocyclic rings constituting the monocyclic heterocyclic compound are condensed; monocyclic heterocyclic Bridge two heterocyclic rings constituting a compound or one aromatic ring and one heterocyclic ring constituting a monocyclic heterocyclic compound with a divalent group such as a methylene group, an ethylene group or a carbonyl group. A bridged polycyclic heterocyclic compound having a crossed structure, and the like, and pyridine, 1,2-diazine, 1,3-diazine, 1,4-diazine, 1,3,5-triazine are preferable, Lysine, 1,3,5-triazine is preferred. The monovalent heterocyclic group may be substituted, and examples of the substituent include those mentioned for the monovalent hydrocarbon group described above.

2個以上のエーテル結合を有する炭化水素基としては、以下の式で表される基が挙げられる。式中、各R’は、それぞれ独立に置換又は非置換の2価の炭化水素基を表す。pは、2以上の整数である。
Examples of the hydrocarbon group having two or more ether bonds include groups represented by the following formulas. In the formula, each R ′ independently represents a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group. p is an integer of 2 or more.

R’で表される2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基、1,3−ブチレン基、1,4−ブチレン基、1,5−ペンチレン基、1,6−ヘキシレン基、1,9−ノニレン基、1,12−ドデシレン基等の炭素原子数1〜20の2価の飽和炭化水素基;エテニレン基、プロペニレン基、3−ブテニレン基、2−ブテニレン基、2−ペンテニレン基、2−ヘキセニレン基、2−ノネニレン基、2−ドデセニレン基等のアルケニレン基、および、エチニレン基等の炭素原子数2〜20の2価の不飽和炭化水素基;シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、シクロノニレン基、シクロドデシレン基、ノルボニレン基、アダマンチレン基等の炭素原子数3〜20の2価の環状飽和炭化水素基;1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、1,4−ナフチレン基、1,5−ナフチレン基、2,6−ナフチレン基、ビフェニル−4,4’−ジイル基等の炭素原子数6〜20のアリーレン基等が挙げられる。これらの2価の炭化水素基が有する水素原子の少なくとも一部は置換基で置換されていてもよい。置換基としては、上述した1価の炭化水素基について挙げた置換基を例示することができる。   Examples of the divalent hydrocarbon group represented by R ′ include a methylene group, an ethylene group, a 1,2-propylene group, a 1,3-propylene group, a 1,2-butylene group, a 1,3-butylene group, 1 Divalent saturated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms such as 1,4-butylene group, 1,5-pentylene group, 1,6-hexylene group, 1,9-nonylene group, 1,12-dodecylene group; 2 carbon atoms such as ethenylene group, propenylene group, 3-butenylene group, 2-butenylene group, 2-pentenylene group, 2-hexenylene group, 2-nonenylene group, 2-dodecenylene group, etc., and ethynylene group To 20 divalent unsaturated hydrocarbon groups; cyclopropylene group, cyclobutylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, cyclononylene group, cyclododecylene group, norbornylene group, ada A divalent saturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms such as an nylene group; a 1,3-phenylene group, a 1,4-phenylene group, a 1,4-naphthylene group, a 1,5-naphthylene group, 2, Examples include arylene groups having 6 to 20 carbon atoms such as 6-naphthylene group and biphenyl-4,4′-diyl group. At least a part of the hydrogen atoms of these divalent hydrocarbon groups may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include those mentioned for the monovalent hydrocarbon group described above.

2個以上のエステル結合を有する炭化水素基としては、例えば、以下の式で表される基が挙げられる。式中、R’およびpは前述した通りである。
Examples of the hydrocarbon group having two or more ester bonds include groups represented by the following formulas. In the formula, R ′ and p are as described above.

2個以上のアミド結合を有する炭化水素基としては、以下の式で表される基が挙げられる。式中、R’およびpは前述した通りである。
Examples of the hydrocarbon group having two or more amide bonds include groups represented by the following formulae. In the formula, R ′ and p are as described above.

前記Mで表される金属カチオンとしては、1〜3価のイオンが好ましく、Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Ba、Ag、Al、Bi、Cu、Fe、Ga、Mn、Ni、Pb、Sn、Ti、V、W、Y、Yb、Zn、Zr等の金属のイオンが挙げられる。   The metal cation represented by M is preferably a 1 to 3 ion, and Li, Na, K, Cs, Be, Mg, Ca, Ba, Ag, Al, Bi, Cu, Fe, Ga, Mn, Examples include ions of metals such as Ni, Pb, Sn, Ti, V, W, Y, Yb, Zn, and Zr.

前記Mで表されるアンモニウムカチオンとしては非置換でも置換されていてもよく、置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基等の炭素原子数1〜10のアルキル基が挙げられる。   The ammonium cation represented by M may be unsubstituted or substituted, and examples of the substituent include carbon such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, and t-butyl group. Examples thereof include an alkyl group having 1 to 10 atoms.

前記M’で表されるアニオンとしては、F-、Cl-、Br-、I-、OH-、ClO-、ClO2 -、ClO3 -、ClO4 -、SCN-、CN-、NO3 -、SO4 2-、HSO4-、PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4-、BF4-、PF6-、CH3SO3-、CF3SO3-、テトラキス(イミダゾリル)ボレートアニオン、8−キノリノラトアニオン、2−メチル−8−キノリノラトアニオン、2−フェニル−8−キノリノラトアニオン等が挙げられる。 Examples of the anion represented by M ′ include F , Cl , Br , I , OH , ClO , ClO 2 , ClO 3 , ClO 4 , SCN , CN , NO 3 −. , SO 4 2− , HSO 4− , PO 4 3−, HPO 4 2− , H 2 PO 4− , BF 4− , PF 6− , CH 3 SO 3− , CF 3 SO 3− , tetrakis (imidazolyl) Examples thereof include a borate anion, an 8-quinolinolato anion, a 2-methyl-8-quinolinolato anion, and a 2-phenyl-8-quinolinolato anion.

第4級化された窒素原子を複素環内に有する1価の複素環基としては、例えば、以下の式で表される基が挙げられる。式中、RおよびM’は前述した通りある。
Examples of the monovalent heterocyclic group having a quaternized nitrogen atom in the heterocyclic ring include groups represented by the following formulae. In the formula, R and M ′ are as described above.

式(i)、式(ii)、式(iii)、式(iv)及び式(v)において、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。形成された環の構成原子の数は5〜10個が好ましく、5〜7個がさらに好ましく、6個が特に好ましい。形成された環には、光電変換特性の観点から共役が分子内に広く広がるべく、π電子が存在していることが好ましく、π電子が2個以上あることがより好ましく、芳香環を形成していることが更により好ましい。 In Formula (i), Formula (ii), Formula (iii), Formula (iv), and Formula (v), adjacent R 1 's may be bonded to form a ring. The number of constituent atoms of the formed ring is preferably 5 to 10, more preferably 5 to 7, and particularly preferably 6. In the formed ring, π electrons are preferably present so that conjugation spreads widely in the molecule from the viewpoint of photoelectric conversion characteristics, and it is more preferable that there are two or more π electrons to form an aromatic ring. Even more preferably.

式(i)、式(iii)、式(iv)及び式(v)において、2価の連結基Lは置換又は非置換の2価の炭化水素基の他、以下の式(A−1)〜(A−7)で表される2価の基が例示され、置換又は非置換の2価の炭化水素基、(A−1)〜(A−3)、(A−6)及び(A−7)で表される2価の基が好ましく、置換又は非置換の2価の炭化水素基、(A−1)、(A−2)、及び(A−3)で表される2価の基がより好ましく、置換又は非置換の2価の炭化水素基が更により好ましい。式中、Rdは水素原子又は置換基を表す。該置換基はR1について説明した通りであり、例の説明も同じであり、好ましくは水素原子又は炭素数が1〜20個のアルキル基であり、より好ましくは水素原子又は炭素数が1〜10個のアルキル基であり、更により好ましくは水素原子又は炭素数が1〜5個のアルキル基である。 In formula (i), formula (iii), formula (iv) and formula (v), the divalent linking group L is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group, and the following formula (A-1) To (A-7) are exemplified, and substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon groups, (A-1) to (A-3), (A-6) and (A -7) is preferable, and the divalent group represented by (A-1), (A-2), and (A-3) is a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group. And more preferably a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group. In the formula, R d represents a hydrogen atom or a substituent. The substituent is as described for R 1 , and the description of the examples is also the same, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or carbon number of 1 to 1. 10 alkyl groups, still more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

置換又は非置換の2価の炭化水素基としては、置換又は非置換の2価の飽和炭化水素基及び置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基が挙げられ、置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基であることが好ましい。また、これらの2価の炭化水素基においては、二カ所の結合部位が最も離れた正反対同士の位置にある(例えば芳香環の場合はパラ位)ことが錯体ポリマーの形状規則性及び安定性の観点から望ましい。   Examples of the substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group include a substituted or unsubstituted divalent saturated hydrocarbon group and a substituted or unsubstituted divalent unsaturated hydrocarbon group. It is preferably a valent unsaturated hydrocarbon group. Further, in these divalent hydrocarbon groups, the two regular binding sites are located in the opposite positions of the most distant positions (for example, in the para position in the case of an aromatic ring), the shape regularity and stability of the complex polymer. Desirable from a viewpoint.

置換又は非置換の2価の飽和炭化水素基としては、置換又は非置換のアルキレン基、置換又は非置換のヘテロアルキレン基が挙げられる。置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基としては、置換又は非置換のアルケニレン基、置換又は非置換のヘテロアルケニレン基、置換又は非置換のアルキニレン基、置換又は非置換のヘテロアルキニレン基が挙げられる。これらの飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基における炭素数(ヘテロ原子が介在する場合はその数も含める。)は、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3が更により好ましい。   Examples of the substituted or unsubstituted divalent saturated hydrocarbon group include a substituted or unsubstituted alkylene group and a substituted or unsubstituted heteroalkylene group. The substituted or unsubstituted divalent unsaturated hydrocarbon group includes a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted heteroalkenylene group, a substituted or unsubstituted alkynylene group, a substituted or unsubstituted heteroalkynylene group. Is mentioned. 1-10 are preferable, as for carbon number in these saturated hydrocarbon groups and unsaturated hydrocarbon groups (when the hetero atom interposes), 1-5 are more preferable, and 1-3 are still more. preferable.

置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基としては更に、置換又は非置換のアリーレン基、置換又は非置換のヘテロアリーレン基が挙げられる。これらの不飽和炭化水素基における炭素数(ヘテロ原子が介在する場合はその数も含める。)は6〜18が好ましく、6〜12がより好ましく、6〜8が更により好ましい。   Examples of the substituted or unsubstituted divalent unsaturated hydrocarbon group further include a substituted or unsubstituted arylene group and a substituted or unsubstituted heteroarylene group. 6-18 are preferable, as for carbon number in these unsaturated hydrocarbon groups (the number is also included when a hetero atom intervenes), 6-12 are more preferable, and 6-8 are still more preferable.

置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基としては更に、置換又は非置換のアラルキレン基、置換又は非置換のヘテロアラルキレン基が挙げられる。これらの不飽和炭化水素基における炭素数(ヘテロ原子が介在する場合はその数も含める。)は7〜20が好ましく、7〜12がより好ましく、7〜9が更により好ましい。   Examples of the substituted or unsubstituted divalent unsaturated hydrocarbon group further include a substituted or unsubstituted aralkylene group and a substituted or unsubstituted heteroaralkylene group. 7-20 are preferable, as for the carbon number in these unsaturated hydrocarbon groups (the number is also included when a hetero atom intervenes), 7-12 are more preferable, and 7-9 are still more preferable.

置換又は非置換の2価の不飽和炭化水素基の中では、構造及び化学的安定性の観点から置換又は非置換のアリーレン基、置換又は非置換のヘテロアリーレン基が好ましい。   Among the substituted or unsubstituted divalent unsaturated hydrocarbon groups, a substituted or unsubstituted arylene group and a substituted or unsubstituted heteroarylene group are preferable from the viewpoint of structure and chemical stability.

ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子などを挙げることができる。ヘテロ原子が2価の炭化水素基中に複数含まれる場合、各ヘテロ原子は同一であっても異なっていてもよい。   Examples of the hetero atom include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. When a plurality of heteroatoms are contained in the divalent hydrocarbon group, each heteroatom may be the same or different.

2価の炭化水素基が置換基を有する場合、該置換基はフッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素原子1〜4のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボ二ル基、n−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;シアノ基等が挙げられる。   When the divalent hydrocarbon group has a substituent, the substituent is a halogen atom such as fluorine, chlorine or bromine; an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group or a propoxy group; a methoxycarbonyl group; Examples thereof include alkoxycarbonyl groups such as ethoxycarbonyl group, n-propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group and t-butoxycarbonyl group; cyano group and the like.

アルキレン基の具体例としては、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、2−エチルヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基などを挙げることができ、アルキレン基としてはシクロヘキシレン基などの環状アルキレン基も挙げられる。ヘテロアルキレン基の具体例としては、メチレンオキシメチレン基、メチレンオキシエチレン基、エチレンオキシエチレン基、エチレンオキシメチレンオキシエチレン基、メチレンチオメチレン基、メチレンチオエチレン基、エチレンチオエチレン基などを挙げることができ、アルケニレン基及びアルキニレン基の具体例としては、エテン−1,2−ジイル基(−CH=CH−基)、2−ブテン−1,4−ジイル基(−CH2−CH=CH−CH2−基)、及びエチン−1,2−ジイル基(−C≡C−基)などを挙げることができる。アリーレン基の具体例としては、フェニレン基、ビフェニリレン基、ナフチレン基及びアントリレン基などを挙げることができ、ヘテロアリーレン基の具体例としては、ピリジレン基、ピリミジレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基などを挙げることができる。アラルキレン基の具体例としては、スチリレン基等のベンジリデン基、シンナミリデン基、トリレン基、キシリレン基などを挙げることができる。 Specific examples of the alkylene group include an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, a 2-ethylhexamethylene group, an octamethylene group, and a decamethylene group. The alkylene group includes a cyclohexyl group. Also included are cyclic alkylene groups such as silene groups. Specific examples of the heteroalkylene group include a methyleneoxymethylene group, a methyleneoxyethylene group, an ethyleneoxyethylene group, an ethyleneoxymethyleneoxyethylene group, a methylenethiomethylene group, a methylenethioethylene group, and an ethylenethioethylene group. Specific examples of alkenylene group and alkynylene group include ethene-1,2-diyl group (—CH═CH— group), 2-butene-1,4-diyl group (—CH 2 —CH═CH—CH). 2 -group), and ethyne-1,2-diyl group (—C≡C— group). Specific examples of the arylene group include a phenylene group, a biphenylylene group, a naphthylene group, and an anthrylene group. Specific examples of the heteroarylene group include a pyridylene group, a pyrimidylene group, a dibenzofurylene group, and a dibenzothiophenylene group. And so on. Specific examples of the aralkylene group include a benzylidene group such as a styrylene group, a cinnamylidene group, a tolylene group, and a xylylene group.

<中心金属イオン(Q’)>
本発明に係る金属錯体ポリマーシートを形成する金属錯体ポリマーにおいて、上述した配位子が配位する中心金属イオン(Q’)としては特に制限はなく、典型元素及び遷移元素の金属イオンの何れでもよい。典型元素の金属イオンとしては、Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Rb、Sr、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Raが挙げられ、遷移金属イオンとしては、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、So、Ir、Pt、Au、Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rgが挙げられる。Q’はこれらの1種以上を任意に選択することができる。Q’は、典型的にはFe、Ni、Co、Cu、Zn、Sn、Ti、Mn、Mo、V、Zr、Cd、Ga、Sb、Cr、Nb、Alのイオンからなる群から選択される1種以上とすることができる。
<Center metal ion (Q ')>
In the metal complex polymer forming the metal complex polymer sheet according to the present invention, the central metal ion (Q ′) to which the above-mentioned ligand is coordinated is not particularly limited, and any of the typical element and transition element metal ions may be used. Good. Typical metal ions include Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Rb, Sr, Cd, In, Sn, Cs, Ba, Hg, Tl, Pb, Bi, Fr, Ra, and transition metal ions include Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd , La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, So, Ir, Pt, Au, Ac, Th , Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg. Q ′ can be arbitrarily selected from one or more of these. Q ′ is typically selected from the group consisting of ions of Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Sn, Ti, Mn, Mo, V, Zr, Cd, Ga, Sb, Cr, Nb, and Al. It can be one or more.

<金属錯体ポリマーシート>
本発明に係る金属錯体ポリマーシートは、上述した配位子化合物と上述した中心金属イオンの錯体又は塩とを原料として液−液界面又は気−液界面での自己組織化現象を利用することにより、二次元に広がった錯体ポリマーを形成することで作製可能である。得られたシートは、光電変換特性を示すことができ、例えば色素増感太陽電池の光吸収層として有用である。
<Metal complex polymer sheet>
The metal complex polymer sheet according to the present invention utilizes the self-organization phenomenon at the liquid-liquid interface or gas-liquid interface using the above-described ligand compound and the above-described complex or salt of the central metal ion as raw materials. It can be produced by forming a complex polymer spread in two dimensions. The obtained sheet can exhibit photoelectric conversion characteristics and is useful, for example, as a light absorption layer of a dye-sensitized solar cell.

具体的には、本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の一実施形態においては、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。   Specifically, in one embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, a dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) is contained. The organic phase and the aqueous phase containing one or more selected from the complex and salt of the metal that is the central metal, while maintaining the phase-separated state, And growing a metal complex polymer in the form of a sheet at the interface of the phases.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の別の一実施形態においては、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相のうち何れか一方の相を他方の相で被覆し、両者を相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。   In another embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, an organic phase containing a dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) And one of the aqueous phases containing one or more selected from the metal complex and salt as the central metal is coated with the other phase, while maintaining the state in which both phases are separated. And the step of growing the metal complex polymer in a sheet form at the gas-liquid interface by continuing the contact.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の典型的な実施形態においては、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相の上に、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を供給する工程と、次いで両者を相分離させた状態を維持することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。上から供給する水相によって水相と有機相の界面が乱され、その結果、ナノシートに構造上の乱れが生じることを防止するために、水相を供給する前に純水などで有機相の上にバッファー層を形成してもよい。バッファー層を設けることで有機相と水相の接触が穏やかに進行する。   In a typical embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, an organic phase containing a dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) A step of supplying an aqueous phase containing at least one selected from a complex of a metal and a salt as a central metal, and then maintaining a state in which both are phase-separated, whereby an organic phase and an aqueous phase And a step of growing a metal complex polymer in the form of a sheet at the interface. The water phase supplied from above disturbs the interface between the water phase and the organic phase, and as a result, to prevent the structural disorder of the nanosheet, before the water phase is supplied, the organic phase is A buffer layer may be formed thereon. By providing the buffer layer, the contact between the organic phase and the aqueous phase proceeds gently.

上から供給する水相の量を少なくして、水相を薄く形成することにより、形成されるポリマーシートの厚さも薄くすることができる。この方法により水相を極めて薄く形成すると、供給した水相に含まれる金属の錯体及び塩が実質的にすべて錯形成反応に使用されて消費され、金属錯体ポリマーシートが液−液界面ではなく、気−液界面に形成される。この方法により単層のポリマーシートを形成することも可能である。従って、本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の一実施形態においては、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相を、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相で被覆し、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。   By reducing the amount of the aqueous phase supplied from above and forming the thin aqueous phase, the thickness of the formed polymer sheet can also be reduced. When the aqueous phase is formed extremely thin by this method, substantially all of the metal complexes and salts contained in the supplied aqueous phase are used and consumed in the complexing reaction, and the metal complex polymer sheet is not at the liquid-liquid interface, It is formed at the gas-liquid interface. It is also possible to form a single layer polymer sheet by this method. Therefore, in one embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, an organic phase containing a dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) Is coated with an aqueous phase containing at least one selected from a complex of metal and a salt as a central metal, and the contact between the two is continued while maintaining a phase-separated state. And growing the metal complex polymer in a sheet form.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の別の典型的な実施形態においては、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相の上に、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相を供給する工程と、次いで両者を相分離させた状態を維持することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。上から供給する有機相によって水相と有機相の界面が乱され、その結果、ナノシートに構造上の乱れが生じることを防止するために、有機相を供給する前に純粋な有機溶媒などで水相の上にバッファー層を形成してもよい。バッファー層を設けることで有機相と水相の接触が穏やかに進行する。   In another exemplary embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, a formula (i) is formed on an aqueous phase containing at least one selected from a metal complex and a salt as a central metal. ), Supplying the organic phase containing the dipyrine derivative represented by formula (iii), formula (iv) or formula (v), and then maintaining the state in which the two are phase-separated, And a step of growing the metal complex polymer in a sheet form at the interface of the aqueous phase. In order to prevent the interface between the aqueous phase and the organic phase from being disturbed by the organic phase supplied from above, resulting in structural disorder in the nanosheet, water is supplied with a pure organic solvent before supplying the organic phase. A buffer layer may be formed on the phase. By providing the buffer layer, the contact between the organic phase and the aqueous phase proceeds gently.

上から供給する有機相の量を少なくして、有機相を薄く形成することにより、形成されるポリマーシートの厚さも薄くすることができる。この方法により有機相を極めて薄く形成すると、供給した有機相に含まれる式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体が実質的にすべて錯形成反応に使用されて消費され、金属錯体ポリマーシートが液−液界面ではなく、気−液界面に形成される。この方法により単層のポリマーシートを形成することも可能である。従って、本発明に係る金属錯体ポリマーシートの製造方法の更に別の一実施形態においては、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相で被覆し、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程とを含む。   By reducing the amount of the organic phase supplied from above and forming the organic phase thin, the thickness of the formed polymer sheet can also be reduced. When the organic phase is formed very thin by this method, substantially all dipyrine derivatives represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) contained in the supplied organic phase are complexed. Used in the reaction and consumed, the metal complex polymer sheet is formed at the gas-liquid interface instead of the liquid-liquid interface. It is also possible to form a single layer polymer sheet by this method. Therefore, in still another embodiment of the method for producing a metal complex polymer sheet according to the present invention, an aqueous phase containing one or more selected from a metal complex and a salt as a central metal is represented by the formula (i). By coating with an organic phase containing the dipyrine derivative represented by formula (iii), formula (iv) or formula (v) and maintaining the phase-separated state, And growing a metal complex polymer in a sheet form at the liquid interface.

理論によって本発明が限定されることを意図しないが、式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を含有する有機相と、中心金属となる金属の塩又は錯体を含有する水相を、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結がジピリン誘導体の種類に応じて三方向、四方向又は六方向に繰り返すことで網目分子構造が成長すると考えられる。   Although it is not intended that the present invention be limited by theory, the organic phase containing the dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) and the central metal An aqueous phase containing a metal salt or complex is maintained in a phase-separated state while maintaining contact with each other, whereby the two dipyrine derivatives are coordinated to one central metal, whereby the dipyrine Derivatives are linked to each other, and it is considered that the network molecular structure grows by repeating the linkage in three directions, four directions, or six directions depending on the type of dipyrine derivative.

また、シートは界面での接触時間を長くすることで厚く成長させることが可能である。理論によって本発明が限定されることを意図しないが、二次元方向に成長した単層シートが積層することにより厚くなると考えられる。   Further, the sheet can be grown thick by increasing the contact time at the interface. Although it is not intended that the present invention be limited by theory, it is considered that a single layer sheet grown in a two-dimensional direction becomes thicker by being laminated.

配位子として式(i)、式(iii)、式(iv)又は式(v)で表されるジピリン誘導体を使用する場合、単一種類の配位子を利用してもよいし、複数種類の配位子を組み合わせ利用してもよい。しかしながら、作製するシートの均一性、品質安定性及び形態安定性の観点からは、使用する配位子は同一の一般式に包含されるジピリン誘導体で組み合わせることが好ましく、すべて同一の配位子とすることがより好ましい。   When the dipyrine derivative represented by formula (i), formula (iii), formula (iv) or formula (v) is used as the ligand, a single type of ligand may be used, Combinations of different types of ligands may be used. However, from the viewpoint of uniformity, quality stability and shape stability of the sheet to be produced, it is preferable to combine the ligands used with dipyrine derivatives included in the same general formula, More preferably.

当該製造方法を実施する上では複雑な操作が不要であり、また、高価な製造装置も不要である。そのため、本発明に係る金属錯体ポリマーシートは低コストでの製造が可能となる。また、当該シートの面積は液−液界面の面積に依存することから、反応容器を大きくすることで、得られるシートの面積も簡単に大きくすることができる。すなわち、本発明に係る製造方法は工業的生産に対しても有利である。   In carrying out the manufacturing method, a complicated operation is unnecessary, and an expensive manufacturing apparatus is also unnecessary. Therefore, the metal complex polymer sheet according to the present invention can be produced at low cost. Further, since the area of the sheet depends on the area of the liquid-liquid interface, the area of the obtained sheet can be easily increased by increasing the reaction container. That is, the production method according to the present invention is advantageous for industrial production.

前記ジピリン誘導体の溶媒としては、前記ジピリン誘導体を溶解するものであれば特に制限はないが、有機相と水相の相分離状態を維持するために、低極性溶媒を好ましく使用でき、例えば石油エーテル、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエン、ジクロロエタン、テトラクロロメタン、シクロヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素、及びヘキサンから選ばれる少なくとも一種を含む溶媒を好適なものとして挙げることができる。溶媒としては他の溶媒も混合して用いることができるが、溶媒全体に対する上記の低極性溶媒の割合は体積比で50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が特に好ましい。   The solvent for the dipyrine derivative is not particularly limited as long as it dissolves the dipyrine derivative, but a low-polar solvent can be preferably used in order to maintain the phase separation state of the organic phase and the aqueous phase, for example, petroleum ether. A solvent containing at least one selected from dichloromethane, benzene, toluene, dichloroethane, tetrachloromethane, cyclohexane, chloroform, carbon tetrachloride, and hexane can be mentioned as a preferable example. As the solvent, other solvents can also be mixed and used, but the ratio of the low polarity solvent to the whole solvent is preferably 50% or more by volume, more preferably 70% or more, still more preferably 90% or more, 95% or more is particularly preferable.

中心金属となる金属の塩又は錯体としては、例えば無機酸(例:塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等)の塩、有機酸(例:カルボン酸、スルホン酸)の塩、アンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、ヒドロキシ錯体が挙げられる。   Examples of the metal salt or complex used as the central metal include salts of inorganic acids (eg, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, etc.), salts of organic acids (eg, carboxylic acid, sulfonic acid), ammine complexes, cyano. Complexes, halogeno complexes, and hydroxy complexes are exemplified.

また、反応温度としては、反応速度を考慮しながら適宜設定すればよいが、用いる溶媒の凝固点以上沸点以下の温度で行うことができる。また、反応時間も特に限定されないが、1秒〜1ヶ月程度とすることができ、反応時間に応じて膜厚を調節することができる。典型的には、1日程度の反応時間で数百nmの厚みに成長し得る。得られたシートは、一般的な方法、例えば、濾過、溶媒除去等によって分離することができる。但し、作製されたシートは非常に薄いので、液中から取り出す間に破断しないようにするべく、大きい容器で作製して取り出しやすいようにする方法、Langmuir-Schaefer法(シートが形成されている液−液界面又は気−液界面に対し基板を平行に近づけ、基板へ移し取る方法)、硬質基板で掬い上げる方法を利用することも可能である。同一基板に対し、Langmuir-Schaefer法を繰り返し適用することで、シートの多積層膜を作成することも可能である。   The reaction temperature may be appropriately set in consideration of the reaction rate, but can be performed at a temperature not lower than the freezing point and not higher than the boiling point of the solvent used. Moreover, although reaction time is not specifically limited, It can be set as 1 second-about 1 month, and a film thickness can be adjusted according to reaction time. Typically, it can grow to a thickness of several hundred nm with a reaction time of about one day. The obtained sheet | seat can be isolate | separated by a general method, for example, filtration, solvent removal, etc. However, the prepared sheet is very thin, so that it does not break during removal from the liquid, so that it can be prepared in a large container and easily removed, the Langmuir-Schaefer method (the liquid in which the sheet is formed) It is also possible to use a method in which the substrate is moved parallel to the liquid interface or the gas-liquid interface and transferred to the substrate), or a method of scooping up with a hard substrate. By repeatedly applying the Langmuir-Schaefer method to the same substrate, it is also possible to create a multi-layered film of sheets.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートの厚みは、光吸収能と光電変換特性を高めるとともに、強度向上を図るという観点から平均で0.5nm以上であるのが好ましく、平均で50nm以上であるのがより好ましく、平均で100nm以上であるのが更により好ましい。また、本発明に係るポリマーシートの厚みは、ポリマーシートのキャリア移動過程、若しくはレドックスメディエータ・電解質の移動過程の阻害という理由により平均で100μm以下であるのが好ましく、平均で10μm以下であるのがより好ましく、平均で1μm以下であるのが更により好ましい。本発明において、ポリマーシートの厚みの平均値は原子力間顕微鏡によって測定した値を指す。   The thickness of the metal complex polymer sheet according to the present invention is preferably 0.5 nm or more on average from the viewpoint of enhancing light absorption ability and photoelectric conversion characteristics and improving strength, and is preferably 50 nm or more on average. More preferably, it is more preferably 100 nm or more on average. In addition, the thickness of the polymer sheet according to the present invention is preferably 100 μm or less on average for reasons of inhibition of the carrier transfer process of the polymer sheet or the transfer process of the redox mediator / electrolyte, and is preferably 10 μm or less on average. More preferably, the average value is even more preferably 1 μm or less. In this invention, the average value of the thickness of a polymer sheet points out the value measured with the atomic force microscope.

成長後の金属錯体ポリマーシートを回収後、加熱処理を行うことでシートを平坦化することが可能である。金属錯体ポリマーを反応液中から基板上に置くと、シートが柔軟なためにシワが形成されることが多い。当該シワが光電変換特性に与える影響は明らかとなっていないが、少なくとも基板に対する密着性を阻害したり、シートが破損したりする要因となり得ることから、シワのない平坦な状態で基板上に配置されることが望ましい。この点、基板上に置いた本発明に係る金属錯体ポリマーを加熱処理すると、シワが伸ばされてシートを平坦化することが可能である。加熱処理は、シワの除去に有効な温度でシートの物理化学的性質に悪影響を与えない条件で行えばよいが、そのような条件の一例としては、例えば30〜500℃で10秒〜1週間の加熱処理が挙げられ、典型的には80〜150℃で1日〜5日の加熱処理が挙げられ、より典型的には120℃で3日間の加熱処理が挙げられる。   After recovering the metal complex polymer sheet after growth, the sheet can be flattened by heat treatment. When the metal complex polymer is placed on the substrate from the reaction solution, wrinkles are often formed because the sheet is flexible. Although the effect of the wrinkles on the photoelectric conversion characteristics has not been clarified, it can be a factor that at least hinders adhesion to the substrate or damages the sheet, so it is placed on the substrate in a flat state without wrinkles. It is desirable that In this regard, when the metal complex polymer according to the present invention placed on the substrate is heat-treated, the wrinkles are extended and the sheet can be flattened. The heat treatment may be performed under conditions that do not adversely affect the physicochemical properties of the sheet at a temperature effective for removing wrinkles, and examples of such conditions include, for example, 30 to 500 ° C. for 10 seconds to 1 week. Typically, a heat treatment is performed at 80 to 150 ° C. for 1 to 5 days, and more typically a heat treatment at 120 ° C. for 3 days.

理論によって本発明が限定されることを意図しないが、本発明においては錯形成反応の成長領域を有機相と水相液の界面である二次元平面に制限していることから、配位子化合物であるジピリン誘導体と金属イオンによる錯形成反応が自己組織化現象により連鎖的に平面状に広がっていくものと考えられる。特に、本発明において配位子として使用するジピリン誘導体が有するジピリン部位は、同一平面上で且つ点対称に位置するため、平面状のシートが規則的に成長することができると考えられる。これにより、式(i)若しくは式(iii)で表される三方向ジピリン誘導体であれば、図1に例示するような六角形状の網目構造をもつ錯体ポリマーが成長し、式(iv)で表される六方向ジピリン誘導体であれば、図2に例示するような三角形状の網目構造をもつ錯体ポリマーが成長し、式(v)で表される四方向ジピリン誘導体であれば、図3に例示するような四角形状の網目構造をもつ錯体ポリマーが成長すると推察される。   Although it is not intended that the present invention be limited by theory, in the present invention, since the growth region of the complex formation reaction is limited to a two-dimensional plane that is the interface between the organic phase and the aqueous phase liquid, It is thought that the complexing reaction between the dipyrine derivative and metal ions spreads in a planar manner in a chain due to the self-organization phenomenon. In particular, since the dipyrine portion of the dipyrine derivative used as a ligand in the present invention is located on the same plane and in point symmetry, it is considered that a planar sheet can grow regularly. Thereby, in the case of the three-directional dipyrrin derivative represented by the formula (i) or the formula (iii), a complex polymer having a hexagonal network structure as illustrated in FIG. 1 grows, and is represented by the formula (iv). If a hexagonal dipyrrin derivative represented by the formula (v) is grown, a complex polymer having a triangular network structure as illustrated in FIG. 2 grows. It is assumed that a complex polymer having a square network structure grows.

本発明に係る金属錯体ポリマーシートは光電変換特性を有するという特徴の他、水及び有機溶媒に対して不溶性の性質を示すことができる。また、本発明に係る金属錯体ポリマーシートは耐久性(サイクル特性)にも優れているという特徴を有することができる。これは、本発明に係るポリマーシートが平面状に規則正しく配列された重合度の非常に高い錯体ポリマーから形成されており、共役π電子系の広がりも大きいことに起因すると考えられる。   The metal complex polymer sheet according to the present invention can exhibit insoluble properties with respect to water and organic solvents, in addition to the feature of having photoelectric conversion characteristics. In addition, the metal complex polymer sheet according to the present invention can be characterized by excellent durability (cycle characteristics). This is considered to be caused by the fact that the polymer sheet according to the present invention is formed of a complex polymer having a very high degree of polymerization and regularly arranged in a planar shape, and also has a large spread of conjugated π-electron system.

<太陽電池>
本発明に係る金属錯体ポリマーシートを光電変換が行われる光吸収層の材料として使用して、太陽電池を作製可能である。典型的には、色素増感太陽電池を作製可能である。本発明に係る太陽電池は一実施形態において、一対の電極と、当該電極間に本発明に係る金属錯体ポリマーシートを備えた光吸収層と、随意的な電解質層とを有する。本発明に係る太陽電池に太陽光などの光が入射されると、光が光電変換特性をもつ光吸収層に吸収され、これにより起電力が電極間に生成される。生成した起電力により、外部回路を通じて一方の電極からもう一方の電極に電流を流すことができる。本発明に係る金属錯体ポリマーシートを用いた太陽電池の積層構造を例示的に示す。
(1)基板/電極/光吸収層/対電極
(2)基板/光吸収層/電解質/対電極
(3)基板/電極/電解質/光吸収層/対電極
(4)基板/電極/電解質/光吸収層/電解質/対電極
<Solar cell>
A solar cell can be produced by using the metal complex polymer sheet according to the present invention as a material of a light absorption layer in which photoelectric conversion is performed. Typically, dye-sensitized solar cells can be made. In one embodiment, a solar cell according to the present invention includes a pair of electrodes, a light absorption layer including the metal complex polymer sheet according to the present invention between the electrodes, and an optional electrolyte layer. When light such as sunlight is incident on the solar cell according to the present invention, the light is absorbed by the light absorption layer having photoelectric conversion characteristics, and an electromotive force is generated between the electrodes. The generated electromotive force allows a current to flow from one electrode to the other through an external circuit. The laminated structure of the solar cell using the metal complex polymer sheet which concerns on this invention is shown illustratively.
(1) Substrate / electrode / light absorption layer / counter electrode (2) substrate / light absorption layer / electrolyte / counter electrode (3) substrate / electrode / electrolyte / light absorption layer / counter electrode (4) substrate / electrode / electrolyte / Light absorption layer / electrolyte / counter electrode

基板としては、例えば、ガラス、プラスチック、セラミック、樹脂フィルム、シリコン、金属、鏡等の基板が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明または半透明であることが好ましい。   Examples of the substrate include glass, plastic, ceramic, resin film, silicon, metal, mirror and the like. In the case of an opaque substrate, the opposite electrode is preferably transparent or translucent.

電極としては、限定的ではないが、導電性の金属酸化物膜、透光性の金属薄膜等を用いることができ、変換効率向上の観点から、半導体粒子からなるポーラス電極を使用することが好ましい。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体である酸化インジウム錫合金(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、金、白金、銀、銅等が例示でき、とりわけTiO2、SnO2、ZrO2、Ta25、Nb25、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3、KTaO3、WO3及びこれらの酸化物間の複合系などの酸化物半導体が挙げられ、TiO2が好ましい。また、電極の材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。電極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、例えば、10nm〜10μmとすることができ、好ましくは20nm〜1μmとすることができ、より好ましくは50nm〜500nmとすることができる。 The electrode is not limited, but a conductive metal oxide film, a translucent metal thin film, or the like can be used. From the viewpoint of improving conversion efficiency, it is preferable to use a porous electrode made of semiconductor particles. . Specific examples include indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide alloys (ITO), indium zinc oxide (IZO), gold, platinum, silver, copper, and the like, which are composites thereof. Examples include oxide semiconductors such as TiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , SrTiO 3 , BaTiO 3 , CaTiO 3 , KTaO 3 , WO 3 and a composite system between these oxides. TiO 2 is preferred. Moreover, you may use organic transparent conductive films, such as polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as an electrode material. The film thickness of the electrode can be set to, for example, 10 nm to 10 μm, preferably 20 nm to 1 μm, more preferably 50 nm to 500 nm in consideration of light transmittance and electric conductivity. be able to.

電解質としては、限定的ではないが、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等の化合物が好ましく、例えば、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロ硫酸リチウム、六フッ化砒酸リチウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラプロピルアンモニウム等の過塩素酸アンモニウム類、六フッ化リン酸テトラブチルアンモニウム、六フッ化リン酸テトラエチルアンモニウム、六フッ化リン酸テトラプロピルアンモニウム等の六フッ化リン酸アンモニウム類が挙げられる。   The electrolyte is not limited, but is preferably a compound such as lithium salt, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, trifluoro Ammonium perchlorates such as lithium sulfate, lithium hexafluoroarsenate, tetrabutylammonium perchlorate, tetraethylammonium perchlorate, tetrapropylammonium perchlorate, tetrabutylammonium hexafluorophosphate, hexafluorophosphoric acid Examples thereof include ammonium hexafluorophosphates such as tetraethylammonium and tetrapropylammonium hexafluorophosphate.

電解質中には、光電変換効率を高める観点から、種々のレドックスメディエータを適量添加することができる。レドックスメディエータとしては、例えば、遷移金属レドックスメディエータ、有機レドックスメディエータ、無機レドックスメディエータが挙げられる。遷移金属レドックスメディエータとしては、例えば、Cu2+/Cuレドックスメディエータ、Fe3+/Fe2+レドックスメディエータ、[Fe(CN)64+/[Fe(CN)63+レドックスメディエータ、コバルトポリピリジンレドックスメディエータ(例:トリス(2、2’−ビピリジン)コバルト(III/II)([Co(bpy)3]3+/2+)、トリス(4,4’−ジメチル−2、2’−ビピリジン)コバルト(III/II)([Co(dmb)3]3+/2+)、トリス(4、4’−ジ−tert−ブチル−2、2’−ビピリジン)コバルト(III/II)([Co(dtb)3]3+/2+)、及びトリス(1、10−フェナントロリン)コバルト(III/II)([Co(phen)3]3+/2+))等が挙げられる。前記有機レドックスメディエータとしては、例えば、キノン/ヒドロキノンレドックスメディエータ、ポリアニリン、ニトロキシラジカル化合物等が挙げられる。前記無機レドックスメディエータとしては、例えば、I3-/I-レドックスメディエータ、Br3-/Br-レドックスメディエータ、NO2/NOレドックスメディエータ等が挙げられる。 An appropriate amount of various redox mediators can be added to the electrolyte from the viewpoint of increasing the photoelectric conversion efficiency. Examples of redox mediators include transition metal redox mediators, organic redox mediators, and inorganic redox mediators. Examples of transition metal redox mediators include Cu 2+ / Cu redox mediator, Fe 3+ / Fe 2+ redox mediator, [Fe (CN) 6 ] 4+ / [Fe (CN) 6 ] 3+ redox mediator, cobalt Polypyridine redox mediators (eg, tris (2,2′-bipyridine) cobalt (III / II) ([Co (bpy) 3 ] 3 + / 2 + ), tris (4,4′-dimethyl-2,2 ′) -Bipyridine) cobalt (III / II) ([Co (dmb) 3 ] 3 + / 2 + ), tris (4,4'-di-tert-butyl-2,2'-bipyridine) cobalt (III / II) ([Co (dtb) 3 ] 3 + / 2 + ), tris (1,10-phenanthroline) cobalt (III / II) ([Co (phen) 3 ] 3 + / 2 + )) and the like. Examples of the organic redox mediator include quinone / hydroquinone redox mediator, polyaniline, and nitroxy radical compound. The inorganic redox mediator, for example, I 3- / I - redox mediator, Br 3- / Br - redox mediator, NO 2 / NO redox mediator, and the like.

本発明に係る太陽電池では、液体電解質、ゲル状電解質及び固体電解質の何れを使用することも可能である。すなわち、本発明によれば、例えば全固体型の色素増感太陽電池を製造することも可能である。   In the solar cell according to the present invention, any of a liquid electrolyte, a gel electrolyte, and a solid electrolyte can be used. That is, according to the present invention, for example, an all-solid-state dye-sensitized solar cell can be manufactured.

本発明に係る太陽電池の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。例えば、建材用、自動車用、インテリア用、鉄道用、船舶用、飛行機用、宇宙機用、家電用、文房具用、携帯電話用、時計用、モバイル端末用、ウェアラブル端末用、玩具用、及び眼鏡用等の用途が挙げられる。また、蓄電池を併設し、夜間での使用を可能にすることも可能である。   There is no restriction | limiting in the use of the solar cell which concerns on this invention, It can use for arbitrary uses. For example, for building materials, automobiles, interiors, railways, ships, airplanes, spacecrafts, home appliances, stationery, mobile phones, watches, mobile terminals, wearable terminals, toys, and glasses And other uses. In addition, a storage battery can be provided to enable use at night.

以下に本発明の実施例(発明例)を比較例と共に示すが、これらは本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。1H NMR測定は、JEOL AL 400型核磁気共鳴分光器(400 MHz)を用いた。スペクトルはテトラメチルシランのピークを0.00 ppm、クロロホルムのピークを7.26 ppmとして較正した。 EXAMPLES Examples (invention examples) of the present invention are shown below together with comparative examples, which are provided for better understanding of the present invention and its advantages, and are not intended to limit the invention. . For 1 H NMR measurement, a JEOL AL 400 type nuclear magnetic resonance spectrometer (400 MHz) was used. The spectrum was calibrated with the tetramethylsilane peak at 0.00 ppm and the chloroform peak at 7.26 ppm.

(実施例1)
図4に示す合成手順により金属錯体ナノシートを作製した。
Example 1
A metal complex nanosheet was prepared by the synthesis procedure shown in FIG.

<化合物1の合成>
<Synthesis of Compound 1>

テトラヒドロフラン/トルエンの15/15mLの混合溶媒中の1,3,5−トリブロモベンゼン(1.26g、4.0mmol)溶液に、4−ホルミルフェニルボロン酸(3.51g、23.4mmol)、Pd(PPh34(693mg、0.6mmol、15mmol%)及びNa2CO3(水5mL中に2.48g、23.4mmol)を添加した。得られた混合液を還流温度で16時間加熱し、n−ヘキサン:酢酸エチル=5:1(体積比)の混合液を溶離液とした薄層クロマトグラフィ(TLC)により反応の進行を確認した。室温に冷却後、水を加え、混合溶液を酢酸エチルで抽出した。有機相を無水Na2SO4で乾燥し、濾過した。その後、混合物を減圧濃縮し、n−ヘキサン:酢酸エチル=5:1の混合液(体積比)を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィにより残渣を精製し、化合物1を白色固体として得た。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 10.09 (s, 3H, O=CH), 8.03-8.01 (d, J=8.0, 6H), 7.88-7.86 (d, J=8.0, 6H), 7.91 (s, 3H); FAB-MS (m/z): 390[M]+.
To a solution of 1,3,5-tribromobenzene (1.26 g, 4.0 mmol) in a 15/15 mL mixed solvent of tetrahydrofuran / toluene, 4-formylphenylboronic acid (3.51 g, 23.4 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (693 mg, 0.6 mmol, 15 mmol%) and Na 2 CO 3 (2.48 g, 23.4 mmol in 5 mL water) were added. The resulting mixture was heated at reflux temperature for 16 hours, and the progress of the reaction was confirmed by thin layer chromatography (TLC) using a mixture of n-hexane: ethyl acetate = 5: 1 (volume ratio) as an eluent. After cooling to room temperature, water was added and the mixed solution was extracted with ethyl acetate. The organic phase was dried over anhydrous Na 2 SO 4 and filtered. Thereafter, the mixture was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel column chromatography using a mixed solution (volume ratio) of n-hexane: ethyl acetate = 5: 1 as an eluent to obtain Compound 1 as a white solid.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 10.09 (s, 3H, O = CH), 8.03-8.01 (d, J = 8.0, 6H), 7.88-7.86 (d, J = 8.0, 6H ), 7.91 (s, 3H); FAB-MS (m / z): 390 [M] + .

<化合物2の合成>
<Synthesis of Compound 2>

2.0gのピロール−2−カルボキシアルデヒド、6.0gの水酸化カリウム、及び5mLのヒドラジン一水和物の混合物を100mL容器に入れた。次いで1.7gのエチレングリコールを加えた後、この混合物を150℃で約1.5時間還流した。室温に冷却後、ジエチルエーテルによる抽出、脱イオン水及び塩水による洗浄、無水MgSO4による乾燥、及び減圧蒸留による溶媒除去を行って、淡黄色の生成物(化合物2)を得た(4.20g、収率:82.5%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.69 (s, 1H, N-H), 6.50-6.49 (d, 1H, J=4.0), 6.03-6.01 (t, 1H, J=4.0), 5.8 (s, 1H), 2.14 (s, 3H, CH3); FAB-MS (m/z): 81[M]+.
A mixture of 2.0 g pyrrole-2-carboxaldehyde, 6.0 g potassium hydroxide, and 5 mL hydrazine monohydrate was placed in a 100 mL container. Then 1.7 g of ethylene glycol was added and the mixture was refluxed at 150 ° C. for about 1.5 hours. After cooling to room temperature, extraction with diethyl ether, washing with deionized water and brine, drying with anhydrous MgSO 4 , and solvent removal by distillation under reduced pressure were performed to obtain a pale yellow product (compound 2) (4.20 g). Yield: 82.5%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 7.69 (s, 1H, NH), 6.50-6.49 (d, 1H, J = 4.0), 6.03-6.01 (t, 1H, J = 4.0), 5.8 (s, 1H), 2.14 (s, 3H, CH 3 ); FAB-MS (m / z): 81 [M] + .

<配位子L1の合成>
<Synthesis of Ligand L1>

化合物1(450mg、1.15mmol)及び化合物2(2−メチルピロール)(0.63mL、7.49mmol)をAr雰囲気下で100mLのCH2Cl2中に溶解した。トリフルオロ酢酸(TFA)を一滴加えると、溶液は淡黄色から鮮紅色に変化した。室温で3時間攪拌を行った。TLC(シリカ、CH2Cl2)によりアルデヒドが完全に消費されたことを確認した後、クロラニル (848.2 mg, 3.45 mmol)のCH2Cl2溶液を加え、15分間攪拌を継続した。反応混合物を水洗し、無水MgSO4による乾燥、濾過、及びエバポレータによる蒸発乾燥を順に行った。得られた粗化合物をアルミナカラムクロマトグラフィ(溶離液:CH2Cl2)で精製したところ、配位子L1が濃黄色の粉末として得られた(230.7mg、収率:24.5%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.95 (s, 3H, Ar), 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.62-7.60 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 6.57-6.56 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 6.20-6.19 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 2.47 (s, 18H, -CH3); 13C NMR (100 MHz, CDCl3, δ/ppm): 165.18, 146.78, 141.99, 137.88, 135.32, 132.12, 130.51, 128.89, 127.12, 116.54, 112.11, 105.97 (Ar), 18.21 (CH3); FAB-MS (m/z): 817 [M]+.
Compound 1 (450 mg, 1.15 mmol) and compound 2 (2-methylpyrrole) (0.63 mL, 7.49 mmol) were dissolved in 100 mL of CH 2 Cl 2 under Ar atmosphere. When a drop of trifluoroacetic acid (TFA) was added, the solution turned from pale yellow to bright red. Stirring was performed at room temperature for 3 hours. After confirming that the aldehyde was completely consumed by TLC (silica, CH 2 Cl 2 ), a solution of chloranil (848.2 mg, 3.45 mmol) in CH 2 Cl 2 was added and stirring was continued for 15 minutes. . The reaction mixture was washed with water, dried over anhydrous MgSO 4 , filtered, and evaporated to dryness using an evaporator. The obtained crude compound was purified by alumina column chromatography (eluent: CH 2 Cl 2 ) to obtain the ligand L1 as a deep yellow powder (230.7 mg, yield: 24.5%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 7.95 (s, 3H, Ar), 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.62-7.60 (d, J = 8.0 Hz , 6H, Ar), 6.57-6.56 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 6.20-6.19 (d, J = 4.0 Hz, 6H, Ar), 2.47 (s, 18H, -CH 3 ); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 165.18, 146.78, 141.99, 137.88, 135.32, 132.12, 130.51, 128.89, 127.12, 116.54, 112.11, 105.97 (Ar), 18.21 (CH 3 ); FAB-MS (m / z): 817 [M] + .

<ナノシートの合成(1):単層シート>
50mMの酢酸亜鉛(II)水溶液30mLをバイアルに入れ、当該酢酸亜鉛(II)水溶液の上に、1mMの配位子L1のジクロロメタン溶液をマイクロシリンジにより極少量(14μL)散布した。20分静置したのち、気−液界面に生成したナノシートをLangmuir-Schaefar法を用いて各種基板に転写した。ナノシートの合成は同一の手順で複数回実施し、複数枚のシートを得た。得られたシートの一つについてAFM像を図5に示す。100μm2を超える大きさのナノシートが形成されていることが分かる。
<Nanosheet Synthesis (1): Single Layer Sheet>
30 mL of a 50 mM zinc acetate (II) aqueous solution was put in a vial, and a very small amount (14 μL) of a 1 mM ligand L1 dichloromethane solution was sprayed onto the zinc acetate (II) aqueous solution with a microsyringe. After leaving still for 20 minutes, the nanosheet generated at the gas-liquid interface was transferred to various substrates using the Langmuir-Schaefar method. The nanosheet was synthesized a plurality of times by the same procedure to obtain a plurality of sheets. An AFM image of one of the obtained sheets is shown in FIG. It can be seen that nanosheets having a size exceeding 100 μm 2 are formed.

(化学構造)
得られたナノシートの一つについて可視光吸収スペクトルを測定し、次式で表されるジピリン配位子含有単核錯体と比較した(図6)。
その結果、単核錯体に見られた波長495nm付近のピークが長波長側の波長500nmにシフトしており、錯体形成が示唆されていた。
また、当該ナノシートを導電性カーボン両面テープ上に貼り付けてサンプルとし、X線光電子スペクトルをULVAC−PHI社のPHI 500 Versa Probeを用いて測定した。X線光源としてAlKα線(15kV、25W又は20kV、100W)を用いて測定した。得られたスペクトルは、C1sのピークが284.6eVとなるようにチャージアップの補正を行った。得られたスペクトルを次式で表されるジピリン配位子(a)及び当該配位子のモノマー錯体(b)のものと比較した。結果を図22に示す。配位子の状態では非等価であったNは、モノマー錯体及びナノシートにおいて等価となったことが理解できる。また、配位子の状態では見られなかったZnがモノマー錯体及びナノシートにおいて確認された。
これらの結果から、当該ナノシートは配位子L1をもつ錯体ポリマーであり、六角形状の網目分子構造をもつと判断できる。
(Chemical structure)
A visible light absorption spectrum of one of the obtained nanosheets was measured and compared with a dinuclear ligand-containing mononuclear complex represented by the following formula (FIG. 6).
As a result, the peak around the wavelength of 495 nm seen in the mononuclear complex was shifted to the wavelength of 500 nm on the long wavelength side, suggesting the formation of the complex.
Moreover, the said nanosheet was affixed on the conductive carbon double-sided tape, it was set as the sample, and the X-ray photoelectron spectrum was measured using PHI 500 Versa Probe of ULVAC-PHI. Measurement was performed using AlKα rays (15 kV, 25 W or 20 kV, 100 W) as an X-ray light source. The spectrum obtained was corrected for charge-up so that the C1s peak was 284.6 eV. The obtained spectrum was compared with that of the dipyrine ligand (a) represented by the following formula and the monomer complex (b) of the ligand. The results are shown in FIG. It can be seen that N, which was not equivalent in the ligand state, became equivalent in the monomer complex and nanosheet. Moreover, Zn which was not seen in the state of a ligand was confirmed in the monomer complex and the nanosheet.
From these results, it can be determined that the nanosheet is a complex polymer having the ligand L1 and has a hexagonal network molecular structure.

(膜厚)
得られたナノシートの一つをSi−TMS基板上に置き、AFMの探針でナノシートの一部の領域をスクラッチして切り抜き、厚みを図7の右図の矢印の方向に走査して調査した。その結果、シートは平均で約1.2nmの厚みであることが確認された。膜厚測定は膜の端部やシワ部分を避けた平坦な箇所に対して行った。この厚みの値は得られたナノシートが単層であることを示している。
(Film thickness)
One of the obtained nanosheets was placed on a Si-TMS substrate, a part of the nanosheet was scratched and cut out with an AFM probe, and the thickness was scanned in the direction of the arrow in the right diagram of FIG. . As a result, it was confirmed that the sheet had an average thickness of about 1.2 nm. The film thickness was measured on a flat portion avoiding the edge and wrinkle portion of the film. This thickness value indicates that the obtained nanosheet is a single layer.

(加熱処理の効果)
得られたナノシートの一つをSi−TMS基板上に置き、120℃で3日間乾燥機内で加熱したときのAFM像の変化を図8に示す。加熱処理前には見られていたシワ(代表的には図8の(a)において丸で囲んだ場所に存在する直線上の変色箇所)が加熱処理後にはほとんど消失し、平坦なシートに変化したことが分かる。
(Effect of heat treatment)
FIG. 8 shows changes in the AFM image when one of the obtained nanosheets was placed on a Si-TMS substrate and heated in a dryer at 120 ° C. for 3 days. The wrinkles (typically the discoloration on the straight line existing in the circled area in FIG. 8A) that had been seen before the heat treatment almost disappeared after the heat treatment and changed to a flat sheet. I understand that.

<ナノシートの合成(2):多層シート>
1mMの配位子L1のジクロロメタン溶液10mLをバイアルに入れ、当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に50mMの酢酸亜鉛(II)水溶液20mLを静かに重ねた。1日静置したところ、水相と有機相の界面に橙色の薄い不溶性シートが形成されたことを確認した。
<Nanosheet Synthesis (2): Multilayer Sheet>
10 mL of a 1 mM ligand L1 dichloromethane solution is placed in a vial, and 10 mL of pure water is gently overlaid on the dichloromethane solution so that the separated state of the aqueous phase and the organic phase is maintained. 20 mL of aqueous zinc (II) solution was gently piled up. When allowed to stand for 1 day, it was confirmed that a thin orange insoluble sheet was formed at the interface between the aqueous phase and the organic phase.

当該シートの膜厚をAFMにより測定したところ、平均で約1000nmの厚みであることが確認された。膜厚測定は膜の端部やシワ部分を避けた平坦な箇所に対して行った。この厚みの値は得られたナノシートが多層であることを示している。   When the film thickness of the sheet was measured by AFM, it was confirmed that the thickness was about 1000 nm on average. The film thickness was measured on a flat portion avoiding the edge and wrinkle portion of the film. This thickness value indicates that the obtained nanosheet is multilayer.

(実施例2)
図9に示す合成手順により配位子L2を合成した。
(Example 2)
Ligand L2 was synthesized by the synthesis procedure shown in FIG.

<化合物2’>
次式で表されるピロール化合物を和光純薬工業から入手した。
<Compound 2 '>
A pyrrole compound represented by the following formula was obtained from Wako Pure Chemical Industries.

2.0gのピロール−2−カルボキシアルデヒド、6.0gの水酸化カリウム、及び5mLのヒドラジン一水和物の混合物を100mL容器に入れた。1.7gのエチレングリコールを加えた後、混合物を150℃で約1.5時間還流した。室温に冷却後、ジエチルエーテルによる抽出、脱イオン水及び塩水による洗浄、MgSO4による乾燥、及び減圧蒸留による溶媒除去を行って、淡黄色の生成物(化合物2’)を得た(4.20g、収率:82.5%)。 A mixture of 2.0 g pyrrole-2-carboxaldehyde, 6.0 g potassium hydroxide, and 5 mL hydrazine monohydrate was placed in a 100 mL container. After adding 1.7 g of ethylene glycol, the mixture was refluxed at 150 ° C. for about 1.5 hours. After cooling to room temperature, extraction with diethyl ether, washing with deionized water and brine, drying with MgSO 4 , and removal of the solvent by distillation under reduced pressure yielded a pale yellow product (compound 2 ′) (4.20 g). Yield: 82.5%).

<配位子L2の合成>
<Synthesis of Ligand L2>

化合物1と化合物2’から、配位子L1と同様の合成手順(図9)に従って、配位子L2を合成した。配位子L2が橙色の粉末として得られた(収率:24.2%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.99 (s, 3H, Ar), 7.87-7.85 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.46-7.45 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 2.33 (s, 18H, -CH3), 2.31-2.27 (q, 12H, -CH2-), 1.31 (s, 18H, -CH3), 1.01-1.96 (t, J = 8.0 Hz, 18H, -CH3); 13C NMR (100 MHz, CDCl3, δ/ppm): 150.29, 141.89, 140.51, 138.32, 137.01, 136.04, 134.59, 131.33, 130.22, 127.23, 125.05 (Ar), 17.58, 14.88, 14.41, 12.11 (alkyl); FAB-MS (m/z): 1070 [M]+.
Ligand L2 was synthesized from compound 1 and compound 2 ′ according to the same synthesis procedure as ligand L1 (FIG. 9). Ligand L2 was obtained as an orange powder (yield: 24.2%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 7.99 (s, 3H, Ar), 7.87-7.85 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 7.46-7.45 7.81-7.79 (d, J = 8.0 Hz, 6H, Ar), 2.33 (s, 18H, -CH 3 ), 2.31-2.27 (q, 12H, -CH 2- ), 1.31 (s, 18H, -CH 3 ), 1.01-1.96 (t , J = 8.0 Hz, 18H, -CH 3 ); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 150.29, 141.89, 140.51, 138.32, 137.01, 136.04, 134.59, 131.33, 130.22, 127.23, 125.05 ( Ar), 17.58, 14.88, 14.41, 12.11 (alkyl); FAB-MS (m / z): 1070 [M] + .

(実施例3)
図10に示す合成手順により配位子L3を合成した。
(Example 3)
Ligand L3 was synthesized by the synthesis procedure shown in FIG.

<化合物3の合成>
<Synthesis of Compound 3>

1.57Mのt−BuLiのペンタン溶液(15.9mL)を、−78℃のトリス(4−ブロモフェニルアミン)(2g、24.9mmol)の無水ジエチルエーテル溶液30mLに窒素雰囲気下で滴下した。反応混合物を当該温度を維持したまま1時間攪拌した後、無水DMF(1.92mL、24.9mmol、6当量)を滴下により加えた。生成した反応懸濁液を室温に戻して2時間攪拌した。飽和NH4Clをゆっくり加えることで反応を制御した。有機溶媒を留去した後、水相をジクロロメタンで抽出した。有機相は無水MgSO4による乾燥及びエバポレータによる蒸発乾燥を経た後、n−ヘキサン:酢酸エチル=1:1(体積比)の混合液を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィにより精製し、化合物3を淡黄色の固体として得た(852mg、収率:46%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 9.95 (s, 3H, O=CH), 7.86-7.84 (d, 6H, J = 8.0), 7.26-7.24 (d, 6H, J = 8.0); FAB-MS (m/z): 330 [M]+.
A pentane solution (15.9 mL) of 1.57 M t-BuLi was added dropwise to 30 mL of an anhydrous diethyl ether solution of tris (4-bromophenylamine) (2 g, 24.9 mmol) at −78 ° C. under a nitrogen atmosphere. The reaction mixture was stirred for 1 hour while maintaining the temperature, then anhydrous DMF (1.92 mL, 24.9 mmol, 6 eq) was added dropwise. The resulting reaction suspension was returned to room temperature and stirred for 2 hours. The reaction was controlled by slowly adding saturated NH 4 Cl. After distilling off the organic solvent, the aqueous phase was extracted with dichloromethane. The organic phase was dried with anhydrous MgSO 4 and evaporated to dryness with an evaporator, and then purified by silica gel column chromatography using a mixed solution of n-hexane: ethyl acetate = 1: 1 (volume ratio) as an eluent to give compound 3 as a light Obtained as a yellow solid (852 mg, yield: 46%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 9.95 (s, 3H, O = CH), 7.86-7.84 (d, 6H, J = 8.0), 7.26-7.24 (d, 6H, J = 8.0 ); FAB-MS (m / z): 330 [M] + .

<配位子L3の合成>
化合物3と実施例1で合成した化合物2から、配位子L1と同様の合成手順(図10)に従って、配位子L3を合成した。配位子L3が茶色の固体として得られた(収率:18.7%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, δ/ppm): 7.45-7.43 (d, 6H, J = 8.0), 7.24-7.22 (d, 6H, J = 8.0), 6.62-6.61 (d, 6H, J = 4.0), 6.20-6.19 (d, 6H, J = 4.0), 2.46 (s, 18H, CH3); FAB-MS: 756.
<Synthesis of Ligand L3>
Ligand L3 was synthesized from compound 3 and compound 2 synthesized in Example 1 according to the same synthesis procedure as ligand L1 (FIG. 10). Ligand L3 was obtained as a brown solid (yield: 18.7%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ / ppm): 7.45-7.43 (d, 6H, J = 8.0), 7.24-7.22 (d, 6H, J = 8.0), 6.62-6.61 (d, 6H, J = 4.0), 6.20-6.19 (d, 6H, J = 4.0), 2.46 (s, 18H, CH 3 ); FAB-MS: 756.

(実施例4)
図11に示す合成手順により配位子L4を合成した。
Example 4
Ligand L4 was synthesized by the synthesis procedure shown in FIG.

<化合物4の合成>
4−ホルミルフェニルボロン酸(2.002g、13.35mmol)に1.1当量のピナコール(1.806g、15.28mmol)を加えたものをTHF(30mL)及びトルエン(30mL)に溶解させた。すぐさまロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、真空下で乾燥させることによりピナコール保護された4−ホルミルフェニルボロン酸を定量的に得た。保護したものに無水硫酸ナトリウムを加えた後、窒素置換を行った。ジクロロメタンに溶解させ、保護したものに対して2.1当量の2−メチルピロール(2.55mL、29.5mmol)及び触媒量(50μL)のトリフルオロ酢酸(TFA)を加え室温、遮光条件下で3時間撹拌を行った。大気解放したのち1.1当量のクロラニル(3.61g、14.7mmol)を加え室温で5分間撹拌した。5分後、反応混合物を溶媒留去し、アルミナカラムクロマトグラフィ(溶離液:ジクロロメタン)にて分離を行い、化合物4を得た(2.677g、収率:54%)。
1H NMR (CDCl3, 25℃) δ = 7.84 (d, J = 8.05, 2H), 7.46 (d, J = 8.05, 2H), 6.42(d, J = 4.03, 2H), 6.14 (d, J = 4.03, 2H), 2.44 (s, 3H) 1.38 (s, 6H)
<Synthesis of Compound 4>
4-Formylphenylboronic acid (2.002 g, 13.35 mmol) plus 1.1 equivalents of pinacol (1.806 g, 15.28 mmol) was dissolved in THF (30 mL) and toluene (30 mL). Immediately after that, the solvent was distilled off using a rotary evaporator and dried under vacuum to quantitatively obtain 4-formylphenylboronic acid protected with pinacol. After adding anhydrous sodium sulfate to the protected one, nitrogen substitution was performed. Dissolve in dichloromethane and add 2.1 equivalents of 2-methylpyrrole (2.55 mL, 29.5 mmol) and a catalytic amount (50 μL) of trifluoroacetic acid (TFA) to the protected one at room temperature under light-shielding conditions. Stirring was performed for 3 hours. After releasing to the atmosphere, 1.1 equivalent of chloranil (3.61 g, 14.7 mmol) was added and stirred at room temperature for 5 minutes. After 5 minutes, the solvent of the reaction mixture was distilled off, and separation was performed by alumina column chromatography (eluent: dichloromethane) to obtain Compound 4 (2.677 g, yield: 54%).
1 H NMR (CDCl 3 , 25 ° C) δ = 7.84 (d, J = 8.05, 2H), 7.46 (d, J = 8.05, 2H), 6.42 (d, J = 4.03, 2H), 6.14 (d, J = 4.03, 2H), 2.44 (s, 3H) 1.38 (s, 6H)

<配位子L4の合成>
<Synthesis of Ligand L4>

ヘキサブロモベンゼン(60.2mg、0.109mmol)に15当量の化合物4(819mg、2.19mmol)及び触媒量のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド(Pd(PPh32Cl2、52.0mg、74mmol)、トリフェニルホスフィン(PPh3、113mg、431mmol)、及び6当量の炭酸カリウム(94.1mg、0.68mmol)を加えたものを窒素下でDMSO(30mL)、tert−ブタノール(5mL)及び水(1.5mL)の混合溶媒に溶解させた。反応溶液を凍結脱気した後、90℃、遮光条件下で1週間撹拌した。1週間後、大気解放した反応溶液に塩水及びジクロロメタンを加え、数分撹拌したものをセライト濾過したものから、有機相を分取した。これを水で洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。反応生成物をアルミナカラムクロマトグラフィ(溶離液:ジクロロメタン)で大まかに精製したのち、GPCを用いて配位子L4の分取を行った(1.1mg、収率:1%)。 Hexabromobenzene (60.2 mg, 0.109 mmol) in 15 equivalents of compound 4 (819 mg, 2.19 mmol) and a catalytic amount of bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride (Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 , 52.0 mg, 74 mmol), triphenylphosphine (PPh 3 , 113 mg, 431 mmol), and 6 equivalents of potassium carbonate (94.1 mg, 0.68 mmol) were added to DMSO (30 mL), tert-butanol under nitrogen. (5 mL) and water (1.5 mL) were dissolved in a mixed solvent. The reaction solution was freeze-degassed and then stirred for 1 week at 90 ° C. under light-shielding conditions. After 1 week, brine and dichloromethane were added to the reaction solution released into the atmosphere, and the mixture was stirred for several minutes. This was washed with water and then dried over anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was distilled off with a rotary evaporator. The reaction product was roughly purified by alumina column chromatography (eluent: dichloromethane), and then the ligand L4 was separated using GPC (1.1 mg, yield: 1%).

(実施例5)
実施例4で合成したジピリン(化合物4)と、ポルフィリン(化合物6)から鈴木カップリングにより配位子L5を合成した(図12)。
(Example 5)
Ligand L5 was synthesized from the dipyrine synthesized in Example 4 (compound 4) and porphyrin (compound 6) by Suzuki coupling (FIG. 12).

<化合物6の合成>
化合物6の合成を図13の手順に従って行った。ピロール(370μL、5.4mmol)とp−ブロモベンズアルデヒド(1.0g、5.4mmol)を窒素雰囲気下で500mLのCH2Cl2に溶解した。トリフルオロ酢酸(400μL、5.4mmol)を添加し、18時間攪拌した。次いで、クロラニル(1.35g、5.4mmol)を添加し、4時間攪拌した。次いで、Zn(OAc)2(1.0g、5.4mmol)を添加し、1時間攪拌した。反応混合物を水洗し、無水Na2SO4を加えて乾燥させた。溶媒をエバポレータにより留去した後、残渣をシリカゲルクロマトグラフィ(溶離液は、n−ヘキサン:CH2Cl2=1:1体積比)で精製して、MeOH/CH2Cl2中で再結晶させ、化合物6を得た(0.26g、収率:20%)。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ/ppm 7.91 (8H, d, J= 4.1 Hz), 8.08 (8H, d, J= 4.1 Hz), 8.95 (8H, s) MS (FAB MS) (m/zcalcd = 993.8); m/zfound : 994.
<Synthesis of Compound 6>
Compound 6 was synthesized according to the procedure shown in FIG. Pyrrole (370 μL, 5.4 mmol) and p-bromobenzaldehyde (1.0 g, 5.4 mmol) were dissolved in 500 mL of CH 2 Cl 2 under a nitrogen atmosphere. Trifluoroacetic acid (400 μL, 5.4 mmol) was added and stirred for 18 hours. Then chloranil (1.35 g, 5.4 mmol) was added and stirred for 4 hours. Then, Zn (OAc) 2 (1.0 g, 5.4 mmol) was added and stirred for 1 hour. The reaction mixture was washed with water and dried by adding anhydrous Na 2 SO 4 . After the solvent was distilled off by an evaporator, the residue was purified by silica gel chromatography (eluent is n-hexane: CH 2 Cl 2 = 1: 1 volume ratio), recrystallized in MeOH / CH 2 Cl 2 , Compound 6 was obtained (0.26 g, yield: 20%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ / ppm 7.91 (8H, d, J = 4.1 Hz), 8.08 (8H, d, J = 4.1 Hz), 8.95 (8H, s) MS (FAB MS) ( m / z calcd = 993.8); m / z found : 994.

<配位子L5の合成>
化合物6のポルフィリン(150mg、0.15mmol)、化合物4のジピリン(560mg、1.5mmol)、Pd(PPh32Cl2(35mg、0.05mmol)、K2CO3(275mg、2mmol)及びPPh3(170mg、0.65mmol)をDMSO(30mL)及びH2O(0.06mL)(=500:1体積比)の混合溶媒に溶解した。この溶液を凍結脱気(3サイクル)し、80℃、窒素雰囲気下で4日間攪拌した。反応混合物を300mLの水で希釈し、CH2Cl2で抽出した(50mL×6回)。有機相を無水Na2SO4で乾燥させた後、この溶液を減圧濃縮すると紫色の固体を得た。この固体をMeOHで洗浄し、配位子L5を得た(73mg、収率:30%)。
1H NMR (500 MHz, CDCl3) : δ/ppm 2.50 (24 H, s), 6.24 (8H, d, J=3.0 Hz), 6.66 (8H, d, J=3.7 Hz), 7.70 (8H, d, J=6.9 Hz), 8.00 (8H, d, J=8.1 Hz), 8.07 (8H, d, J=6.9 Hz), 8.35 (8H, d, J=7.9 Hz), 9.02 (8H, s).
13C NMR (125 MHz, CDCl3) : δ/ppm 16.39, 117.57, 120.28, 125.00, 126.38, 129.04, 131.59, 131.75, 136.74, 138.13, 139.13, 141.07, 142.93, 150.06, 153.91
<Synthesis of Ligand L5>
Compound 6 porphyrin (150 mg, 0.15 mmol), compound 4 dipyrine (560 mg, 1.5 mmol), Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 (35 mg, 0.05 mmol), K 2 CO 3 (275 mg, 2 mmol) and PPh 3 (170 mg, 0.65 mmol) was dissolved in a mixed solvent of DMSO (30 mL) and H 2 O (0.06 mL) (= 500: 1 volume ratio). This solution was freeze degassed (3 cycles) and stirred at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere for 4 days. The reaction mixture was diluted with 300 mL of water and extracted with CH 2 Cl 2 (50 mL × 6 times). The organic phase was dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solution was concentrated under reduced pressure to give a purple solid. This solid was washed with MeOH to obtain the ligand L5 (73 mg, yield: 30%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ / ppm 2.50 (24 H, s), 6.24 (8H, d, J = 3.0 Hz), 6.66 (8H, d, J = 3.7 Hz), 7.70 (8H, d, J = 6.9 Hz), 8.00 (8H, d, J = 8.1 Hz), 8.07 (8H, d, J = 6.9 Hz), 8.35 (8H, d, J = 7.9 Hz), 9.02 (8H, s) .
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ / ppm 16.39, 117.57, 120.28, 125.00, 126.38, 129.04, 131.59, 131.75, 136.74, 138.13, 139.13, 141.07, 142.93, 150.06, 153.91

<ナノシートの合成(3)>
ピリジンを1体積%含有するジクロロメタン10mL中に1.7mgの配位子L5を溶解して、配位子L5のジクロロメタン溶液を作製した。バイアルに入れた当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に0.2mMの酢酸亜鉛(II)水溶液10mLを静かに重ねた。2日間静置したところ、水相と有機相の界面に緑色の薄い不溶性シートが形成された。水相を純水で、有機相をCH2Cl2で希釈した後、水相をピペットで除去した。濾過後、当該シートを純水、MeOH及びCH2Cl2で洗浄し、真空乾燥した。
<Nanosheet synthesis (3)>
1.7 mg of ligand L5 was dissolved in 10 mL of dichloromethane containing 1% by volume of pyridine to prepare a solution of ligand L5 in dichloromethane. After 10 mL of pure water was gently piled on the dichloromethane solution in the vial so that the separation of the aqueous phase and the organic phase was maintained, an additional 10 mL of 0.2 mM zinc acetate (II) aqueous solution was gently added. Piled up. When allowed to stand for 2 days, a green thin insoluble sheet was formed at the interface between the aqueous phase and the organic phase. After diluting the aqueous phase with pure water and the organic phase with CH 2 Cl 2 , the aqueous phase was removed with a pipette. After filtration, the sheet was washed with pure water, MeOH and CH 2 Cl 2 and dried in vacuum.

配位子L5と合成したナノシートのX線光電子分光(XPS)のスペクトルチャートを図14、図15にそれぞれ示す。配位子L5のXPSにおいては窒素1sのピークが398.0eVと399.7eVの二つ観測されているが、ナノシートのXPSでは398.2eVのピーク強度が大きく観測されている。窒素と亜鉛のスペクトルのピーク面積比を計算したところ配位子L5では窒素:亜鉛=14:1,(計算値 12:1)、ナノシートでは窒素:亜鉛=6:1,(計算値 4:1)となっており、これらのことから合成したナノシートにおける配位子L5の亜鉛イオンの錯形成を確認できる。ここで、窒素のピーク面積比が計算より大きくなっているのは配位子の溶解に用いたピリジンが亜鉛に軸配位子として配位しているためだと考えられる。当該ナノシートは配位子L5をもつ錯体ポリマーであり、四角形状の網目分子構造をもつと判断できる。   FIGS. 14 and 15 show spectrum charts of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the nanosheet synthesized with the ligand L5, respectively. In the XPS of the ligand L5, two nitrogen 1s peaks of 398.0 eV and 399.7 eV are observed, but in the nanosheet XPS, a peak intensity of 398.2 eV is greatly observed. When the peak area ratio of the spectrum of nitrogen and zinc was calculated, nitrogen: zinc = 14: 1 (calculated value 12: 1) in the ligand L5, and nitrogen: zinc = 6: 1, (calculated value 4: 1) in the nanosheet. It is possible to confirm the complex formation of the zinc ion of the ligand L5 in the nanosheet synthesized from these. Here, it is considered that the peak area ratio of nitrogen is larger than the calculation because pyridine used for dissolving the ligand is coordinated to zinc as an axial ligand. The nanosheet is a complex polymer having the ligand L5 and can be determined to have a square network molecular structure.

当該シートの膜厚をAFMにより測定したところ、平均で約20nmの厚みであることが確認された。膜厚測定は膜の端部やシワ部分を避けた平坦な箇所に対して行った。この厚みの値は得られたナノシートが多層であることを示している。   When the film thickness of the sheet was measured by AFM, it was confirmed that the thickness was about 20 nm on average. The film thickness was measured on a flat portion avoiding the edge and wrinkle portion of the film. This thickness value indicates that the obtained nanosheet is multilayer.

(実施例6)
本発明に係るナノシートの光電変換特性を測定するため、以下の手順によりサンプル1〜5のナノシートを作製した。
(Example 6)
In order to measure the photoelectric conversion characteristics of the nanosheet according to the present invention, nanosheets of Samples 1 to 5 were prepared by the following procedure.

<サンプル1:4層ナノシート>
50mLガラスバイアル中に30mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、Zn(OAc)2・2H2O 0.3292g)を加えた。実施例1に示した配位子L1の7.4×10-5mol/L溶液(7.4×10-4gの配位子を6.0mLジクロロメタン+0.3mL酢酸エチルに溶かす)20μL(4層分のナノシートが形成される量に相当)をガラスバイアル中の水面に静かに散布し、4時間静置してナノシートを形成した。その後SnO2基板をLangmuir−Schaefer法により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写した。さらに転写した基板を引き上げた後、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、サンプル1を作製した。サンプル1の厚みは約4.8nm以下と推定される)。
<Sample 1: 4-layer nanosheet>
To a 50 mL glass vial was added 30 mL of aqueous zinc (II) acetate (50 mM, Zn (OAc) 2 .2H 2 O 0.3292 g). 7.4 × 10 −5 mol / L solution of ligand L1 shown in Example 1 (7.4 × 10 −4 g of ligand is dissolved in 6.0 mL dichloromethane + 0.3 mL ethyl acetate) 20 μL ( (Corresponding to the amount of nanosheets for 4 layers) was gently sprayed on the water surface in a glass vial and allowed to stand for 4 hours to form nanosheets. Thereafter, the nanosheet was transferred by bringing the SnO 2 substrate into contact with the water surface for 1 minute by the Langmuir-Schaefer method. Further, after lifting the transferred substrate, the substrate was washed in sequence using pure water, ethanol, and dichloromethane to prepare Sample 1. The thickness of sample 1 is estimated to be about 4.8 nm or less).

<サンプル2:多積層ナノシート>
LB膜作成装置(KSV NIMA社社製、形式KSV NIMA Small、以下同様)を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1に示した配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)16.5μLをトラフの水面上に静かに散布し、18時間静置してナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(18時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を6回繰り返すことによりナノシートの多積層化を行い、サンプル2を作製した。サンプル2の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、27であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.0530、推定厚み約32nm)。
<Sample 2: Multi-layered nanosheet>
Nanosheets were synthesized and laminated using an LB film creation apparatus (KSV NIMA, model KSV NIMA Small, hereinafter the same). First, the Wilhelmi plate used for measurement of trough, barrier and surface pressure of the LB film forming apparatus was washed with ethanol and pure water, and 60 mL of zinc acetate (II) aqueous solution (50 mM, Zn ( The trough was filled with OAc) 2 · 2H 2 O 0.6584 g). A very small amount of zinc acetate aqueous solution was removed from the water surface on the trough together with dust and dirt, and the area of the trough was changed to 69.75 cm 2 (corresponding to 90% of the maximum area of the trough). Thereafter, a 7.5 × 10 −4 mol / L solution of the ligand L1 shown in Example 1 (dissolve 1.27 × 10 −3 g of ligand in 950 μL of dichloromethane + 50 μL of ethyl acetate) 16. 5 μL was gently spread on the water surface of the trough and allowed to stand for 18 hours to form a nanosheet. Thereafter, under a surface pressure of 1.83 mN / m (surface pressure after standing for 18 hours), the nanosheet is formed by bringing the SnO 2 substrate into contact with the water surface for 1 minute by the LS method (in a state parallel to the water surface). The substrate was transferred and washed with pure water, ethanol, and dichloromethane in order. By repeating this process 6 times, multiple layers of nanosheets were formed to prepare Sample 2. The average number of layers of sample 2 was calculated by observing visible light absorption and found to be 27 (absorbance 0.00197 per single layer, sample absorbance 0.0530, estimated thickness about 32 nm).

<サンプル3:多積層ナノシート>
LB膜作成装置を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を水面上の埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1に示した配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)16.5μLをトラフの水面上に静かに散布し、4時間静置してナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(4時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、トラフの面積を2cm2(基板面積に相当)減少させた。この過程を8回繰り返した。さらに多層化を進めるため、以下の作業を行った。上記と全く同じ工程でトラフの水面上に配位子溶液を静かに散布し(散布量22.0μL)、22時間静置することでナノシートを形成した。その後、表面圧1.83mN/m(22時間静置後の表面圧)の下で、上記工程で得られた多積層ナノシートが形成されたSnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートの更なる多積層化を実現した。純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄し、トラフの面積を2cm2(基板面積に相当)減少させた。この過程を9回繰り返すことによりサンプル3を得た。サンプル3の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、36であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.0720、推定厚み約43nm)。
<Sample 3: Multi-layered nanosheet>
Nanosheets were synthesized and laminated using an LB film forming apparatus. First, the Wilhelmi plate used for measurement of trough, barrier and surface pressure of the LB film forming apparatus was washed with ethanol and pure water, and 60 mL of zinc acetate (II) aqueous solution (50 mM, Zn ( The trough was filled with OAc) 2 · 2H 2 O 0.6584 g). A very small amount of zinc acetate aqueous solution was removed from the water surface on the trough together with dust and dirt on the water surface, and the area of the trough was changed to 69.75 cm 2 (corresponding to 90% of the maximum area of the trough). Thereafter, a 7.5 × 10 −4 mol / L solution of the ligand L1 shown in Example 1 (dissolve 1.27 × 10 −3 g of ligand in 950 μL of dichloromethane + 50 μL of ethyl acetate) 16. 5 μL was gently sprayed on the water surface of the trough and left for 4 hours to form a nanosheet. Then, under a surface pressure of 1.83 mN / m (surface pressure after standing for 4 hours), the nanosheet is formed by bringing the SnO 2 substrate into contact with the water surface for 1 minute by the LS method (in a state parallel to the water surface). After the transfer, the substrate was sequentially washed with pure water, ethanol, and dichloromethane to reduce the trough area by 2 cm 2 (corresponding to the substrate area). This process was repeated 8 times. In order to further increase the number of layers, the following work was performed. In the same process as described above, the ligand solution was gently sprayed on the surface of the trough (spraying amount: 22.0 μL) and left for 22 hours to form a nanosheet. Thereafter, under the surface pressure of 1.83 mN / m (surface pressure after standing for 22 hours), the SnO 2 substrate on which the multi-layered nanosheet obtained in the above step was formed was subjected to the LS method (in a state parallel to the water surface). ) To achieve further multi-layering of nanosheets by bringing them into contact with the water surface for 1 minute. The substrate was sequentially washed with pure water, ethanol, and dichloromethane to reduce the trough area by 2 cm 2 (corresponding to the substrate area). Sample 3 was obtained by repeating this process nine times. The average number of layers of Sample 3 was calculated by observing visible light absorption, and found to be 36 (absorbance per single layer 0.00197, sample absorbance 0.0720, estimated thickness about 43 nm).

<サンプル4:多積層ナノシート>
LB膜作成装置を用いてナノシートの合成及び積層を行った。初めにLB膜作成装置のトラフ、バリアー及び表面圧測定に用いるウィルヘルミプレートをエタノール及び純水により洗浄し、LB膜作成装置のトラフ中に60mLの酢酸亜鉛(II)水溶液(50mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)でトラフを満たした。トラフ上の水面から極少量の酢酸亜鉛水溶液を埃やごみと共に取り除き、トラフの面積を69.75cm2に変更した(トラフの最大面積の90%に相当)。その後、実施例1と同じ配位子L1の7.5×10-4mol/L溶液(1.27×10-3gの配位子を950μLのジクロロメタン+50μLの酢酸エチルに溶かす)22.0μLをトラフの水面上に静かに散布し、17時間静置した。その後、表面圧0.45mN/m(17時間静置後の表面圧)の下で、SnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートを転写し、純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を10回繰り返した。さらに多層化を進めるため、以下の作業を行った。上記と全く同じ工程でトラフの水面上に配位子溶液を静かに散布し(散布量22.0μL)、18時間静置することでナノシートを形成した。その後、表面圧0.45mN/m(18時間静置後の表面圧)の下で上記工程で得られた多積層ナノシートが形成されたSnO2基板をLS法(水面に対して平行な状態)により水面上に1分間接触させることでナノシートの更なる多積層化を実現した。純水、エタノール、ジクロロメタンを用いて順に基板を洗浄した。この過程を16回繰り返すことによりサンプル4を得た。サンプル4の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、73であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.143、推定厚み約88nm)。
<Sample 4: Multi-layered nanosheet>
Nanosheets were synthesized and laminated using an LB film forming apparatus. First, the Wilhelmi plate used for measurement of trough, barrier and surface pressure of the LB film forming apparatus was washed with ethanol and pure water, and 60 mL of zinc acetate (II) aqueous solution (50 mM, Zn ( The trough was filled with OAc) 2 · 2H 2 O 0.6584 g). A very small amount of zinc acetate aqueous solution was removed from the water surface on the trough together with dust and dirt, and the area of the trough was changed to 69.75 cm 2 (corresponding to 90% of the maximum area of the trough). Thereafter, the same ligand L1 as in Example 1 in a 7.5 × 10 −4 mol / L solution (1.27 × 10 −3 g of the ligand is dissolved in 950 μL of dichloromethane + 50 μL of ethyl acetate) 22.0 μL Was gently sprayed on the surface of the trough and allowed to stand for 17 hours. Then, under a surface pressure of 0.45 mN / m (surface pressure after standing for 17 hours), the nanosheet was formed by bringing the SnO 2 substrate into contact with the water surface for 1 minute by the LS method (in a state parallel to the water surface). The substrate was transferred and washed with pure water, ethanol, and dichloromethane in order. This process was repeated 10 times. In order to further increase the number of layers, the following work was performed. In the same process as described above, the ligand solution was gently sprayed on the water surface of the trough (spraying amount 22.0 μL) and allowed to stand for 18 hours to form a nanosheet. Thereafter, the SnO 2 substrate on which the multi-layered nanosheet obtained in the above step was formed under a surface pressure of 0.45 mN / m (surface pressure after standing for 18 hours) was subjected to the LS method (in a state parallel to the water surface). By making contact with the water surface for 1 minute, further multi-layering of nanosheets was realized. The substrate was sequentially washed with pure water, ethanol, and dichloromethane. Sample 4 was obtained by repeating this process 16 times. The average number of layers of sample 4 was calculated by observing visible light absorption and found to be 73 (absorbance per single layer 0.00197, sample absorbance 0.143, estimated thickness about 88 nm).

<サンプル5:多層ナノシート>
50mLガラスバイアル中に実施例1と同じ配位子L1のジクロロメタン溶液(1.0×10-4mol/L、8.2×10-4g)を10mL加え、さらに純水10mLを加えて有機層と水層に分離した二相界面を形成させた。2時間静置した後、酢酸亜鉛(II)水溶液(100mM、 Zn(OAc)2・2H2O 0.6584g)を加えた。この状態で4日静置し、界面上でのナノシートの生成を確認した。水層部分を取り除き純水を加える操作を5回行い、さらに有機層部分を取り除き有機層にジクロロメタンを加える操作を2回行った。その後SnO2基板に生成したナノシートを乗せることでサンプル5を得た。サンプル5の平均層数を、可視光吸収の観測を行うことで算出したところ、243であった(単層あたりの吸光度0.00197、サンプルの吸光度0.4796、推定厚み約292nm)。
<Sample 5: Multilayer nanosheet>
10 mL of the same ligand L1 dichloromethane solution (1.0 × 10 −4 mol / L, 8.2 × 10 −4 g) as in Example 1 was added to a 50 mL glass vial, and 10 mL of pure water was further added to form an organic solution. A two-phase interface separated into a layer and an aqueous layer was formed. After standing for 2 hours, an aqueous solution of zinc (II) acetate (100 mM, Zn (OAc) 2 .2H 2 O 0.6584 g) was added. It left still in this state for 4 days, and the production | generation of the nanosheet on the interface was confirmed. The operation of removing the aqueous layer portion and adding pure water was performed 5 times, and further the operation of removing the organic layer portion and adding dichloromethane to the organic layer was performed twice. Sample 5 was then obtained by placing the generated nanosheet on the SnO 2 substrate. When the average number of layers of sample 5 was calculated by observing visible light absorption, it was 243 (absorbance per single layer 0.00197, absorbance of sample 0.4796, estimated thickness about 292 nm).

<サンプル6:配位子L5を用いた多層ナノシート>
ピリジンを1体積%含有するジクロロメタン10mL中に1.7mgの配位子L5を溶解して、配位子L5のジクロロメタン溶液を作製した。バイアルに入れた当該ジクロロメタン溶液の上に、水相と有機相の分離状態が維持されるように純水10mLを静かに重ねた後、更に0.2mMの酢酸亜鉛(II)水溶液10mLを静かに重ねた。2日間静置したところ、水相と有機相の界面に緑色の薄い不溶性シートが形成された。水相を純水で、有機相をCH2Cl2で希釈した後、水相をピペットで除去した。濾過後、当該シートを純水、MeOH及びCH2Cl2で洗浄し、真空乾燥した。その後SnO2基板に生成したナノシートを乗せることでサンプル6を得た。ナノシートの厚みは20nmと推測される。
<Sample 6: multilayer nanosheet using ligand L5>
1.7 mg of ligand L5 was dissolved in 10 mL of dichloromethane containing 1% by volume of pyridine to prepare a solution of ligand L5 in dichloromethane. After 10 mL of pure water was gently piled on the dichloromethane solution in the vial so that the separation of the aqueous phase and the organic phase was maintained, an additional 10 mL of 0.2 mM zinc acetate (II) aqueous solution was gently added. Piled up. When allowed to stand for 2 days, a green thin insoluble sheet was formed at the interface between the aqueous phase and the organic phase. After diluting the aqueous phase with pure water and the organic phase with CH 2 Cl 2 , the aqueous phase was removed with a pipette. After filtration, the sheet was washed with pure water, MeOH and CH 2 Cl 2 and dried in vacuum. Sample 6 was then obtained by placing the generated nanosheet on the SnO 2 substrate. The thickness of the nanosheet is estimated to be 20 nm.

<光電流測定手順>
1〜6のすべてのサンプルに対して下記に示す手法で光電流の測定を行った。電解質溶液として過塩素酸テトラブチルアンモニウム(0.10M)及び犠牲試薬トリエタノールアミン(0.05M)の混合溶液12mL(過塩素酸テトラブチルアンモニウム0.4103g及びトリエタノールアミン0.0894g)を調整した。セルに混合溶液を加え、作用電極として当該ナノシートを転写したSnO2基板(サンプル1〜サンプル6のいずれか1つ)、参照電極として銀線ならびに対電極として白金電極を用いた3電極系をセットし、アルゴンガスにより30分バブリングした。
<Photocurrent measurement procedure>
Photocurrent was measured for all the samples 1 to 6 by the method described below. As an electrolyte solution, 12 mL of a mixed solution of tetrabutylammonium perchlorate (0.10 M) and a sacrificial reagent triethanolamine (0.05 M) was prepared (0.4103 g of tetrabutylammonium perchlorate and 0.0894 g of triethanolamine). . A mixed solution is added to the cell, and a SnO 2 substrate (any one of Sample 1 to Sample 6) to which the nanosheet is transferred as a working electrode, a silver wire as a reference electrode and a three-electrode system using a platinum electrode as a counter electrode is set And bubbled with argon gas for 30 minutes.

その後、作用電極に対して光照射を行い、光電流の観測を行った。光電流の観測は光のon/offを25秒ずつ繰り返すことにより行い、また作用電極への印加電位は銀線基準で0Vで行った。銀線基準で0Vの電位を作用電極に印加しても、トリエタノールアミンの酸化電流が暗電流として流れないことも確認した。サンプル1−5については500nmの単色光を照射した。サンプル6については450nmの単色光を照射した。サンプル1については光電流値の照射波長依存(400nm、450nm、500nm、550nm、600nm)を測定した。サンプル2及び4に関して吸収波長500nmにおける光電流観測を繰り返し行い、耐久度測定を行った。サンプル2、3、4、及び5については500nmの単色光に対する量子収率および外部量子効率の算出を行った。またサンプルが転写されていないSnO2基板に対しても光電流の観測を行い、光電流が観測されないことを明らかとした。光電流はALS 650DT(BAS社製)で検出・データ取得した。光源としてHIGH POWERキセノン光源 MAX302(旭分光株式会社)を利用し、単色光の強度としては同社のカタログ値を採用した。 Thereafter, the working electrode was irradiated with light and the photocurrent was observed. The photocurrent was observed by repeating on / off of light for 25 seconds, and the potential applied to the working electrode was 0 V with respect to the silver wire. It was also confirmed that the oxidation current of triethanolamine did not flow as a dark current even when a potential of 0 V was applied to the working electrode with respect to the silver wire. Sample 1-5 was irradiated with 500 nm monochromatic light. Sample 6 was irradiated with 450 nm monochromatic light. For sample 1, the irradiation current dependence (400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm) of the photocurrent value was measured. With respect to Samples 2 and 4, photocurrent observation at an absorption wavelength of 500 nm was repeatedly performed, and durability measurement was performed. For Samples 2, 3, 4, and 5, the quantum yield and external quantum efficiency for monochromatic light of 500 nm were calculated. Further, the photocurrent was also observed for the SnO 2 substrate on which the sample was not transferred, and it was clarified that no photocurrent was observed. The photocurrent was detected and data was acquired with ALS 650DT (manufactured by BAS). A HIGH POWER xenon light source MAX302 (Asahi Spectroscopic Co., Ltd.) was used as the light source, and the company's catalog value was adopted as the intensity of monochromatic light.

<光電流測定結果>
サンプル1
結果を図23に示す。各波長の光を25秒照射し、光照射終了直前の光電流を測定したところ、400nmの光照射により13.3nAの光電流が、450nmの光照射により17.1nA、500nmの光照射により30.5nA、550nmの光照射により5.0nA、600nmの光照射により0.5nAの光電流が観測された。また、500nmの光照射については、光のon/offに応じて流れる光電流の変化を示すグラフも図24に示す。
<Photocurrent measurement results>
Sample 1
The results are shown in FIG. When light of each wavelength was irradiated for 25 seconds and the photocurrent immediately before the end of the light irradiation was measured, the photocurrent of 13.3 nA was irradiated by the light irradiation of 400 nm, the photocurrent of 17.1 nA by the light irradiation of 450 nm, and the light current of 30 by the light irradiation of 500 nm. Photocurrents of 0.5 nA and 5.0 nA were observed by irradiation with light of 5 nA and 550 nm, and 5.0 nA and 600 nm, respectively. FIG. 24 also shows a graph showing a change in photocurrent flowing in response to light on / off for light irradiation of 500 nm.

サンプル2
結果を図25(最初の4回の繰り返し)及び図26(全体)に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に126nAの光電流が検出された。この際の量子収率は67.2%、外部量子効率は7.77%であった。さらに132回のon/off繰り返し測定の後27.8nAの光電流が観測され、電流量が一定になった。電流値の減少はナノシートの物理的な剥離によるものであり、電極との固定化法を改善することでより安定な光電流が取り出せるものと考えられる。
Sample 2
The results are shown in FIG. 25 (first 4 iterations) and FIG. 26 (overall). A photocurrent of 126 nA was detected at the beginning of observation (immediately before the end of the first light irradiation) by measuring the photocurrent by irradiation with light of 500 nm. In this case, the quantum yield was 67.2%, and the external quantum efficiency was 7.77%. Further, a photocurrent of 27.8 nA was observed after 132 on / off repeated measurements, and the amount of current became constant. The decrease in the current value is due to physical peeling of the nanosheet, and it is considered that a more stable photocurrent can be taken out by improving the immobilization method with the electrode.

サンプル3
結果を図27に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に131nAの光電流が検出された。この際の量子収率は52.5%、外部量子効率は8.08%であった。
Sample 3
The results are shown in FIG. A photocurrent of 131 nA was detected at the beginning of observation (immediately before the end of the first light irradiation) by measuring the photocurrent by irradiation with light of 500 nm. In this case, the quantum yield was 52.5%, and the external quantum efficiency was 8.08%.

サンプル4
結果を図28(最初の4回の繰り返し)及び図29(全体)に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に114nAの光電流が検出された。この際の量子収率は24.9%、外部量子効率は7.03%であった。さらに130回のon/off繰り返し測定の後18.1nAの光電流が観測され、電流量が一定になった。電流値の減少はナノシートの物理的な剥離によるものであり、電極との固定化法を改善することでより安定な光電流が取り出せるものと考えられる。
Sample 4
The results are shown in FIG. 28 (first 4 repetitions) and FIG. 29 (overall). A photocurrent of 114 nA was detected at the beginning of observation (immediately before the end of the first light irradiation) by measuring the photocurrent by irradiation with light of 500 nm. At this time, the quantum yield was 24.9%, and the external quantum efficiency was 7.03%. Further, after 130 on / off repeated measurements, a photocurrent of 18.1 nA was observed, and the amount of current became constant. The decrease in the current value is due to physical peeling of the nanosheet, and it is considered that a more stable photocurrent can be taken out by improving the immobilization method with the electrode.

サンプル5
結果を図30に示す。500nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に0.86nAの光電流が検出された。この際の量子収率は0.079%、外部量子収率は0.053%であった。
Sample 5
The results are shown in FIG. A photocurrent of 0.86 nA was detected at the initial stage of observation (immediately before the end of the first light irradiation) by measuring the photocurrent by irradiation with light of 500 nm. In this case, the quantum yield was 0.079%, and the external quantum yield was 0.053%.

サンプル6
結果を図31に示す。450nmの光照射による光電流の測定により観測初期(1回目の光照射終了直前)に6.9nAの光電流が検出された。
Sample 6
The results are shown in FIG. A photocurrent of 6.9 nA was detected at the initial stage of observation (immediately before the end of the first light irradiation) by measuring the photocurrent by light irradiation at 450 nm.

Claims (14)

金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(i)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシート。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、各Xはそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表し、Xに結合したR1はXが窒素原子を表すときは存在しない。
A metal complex polymer sheet, the metal complex polymer comprising a dipyrine derivative represented by formula (i) and a central metal, wherein the central metal is Fe, Mn, Zn, Ni, Pd, Pt, Cd, Hg, Hexagonal shape which is Co, Au, Ag, Sn, Pb or Cu, the dipyrine derivatives are linked to each other by coordination of the two dipyrine derivatives to one central metal, and the coupling is repeated. A sheet with a network molecular structure.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, and each X independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, and R 1 bonded to X does not exist when X represents a nitrogen atom.
金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iii)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された六角形状の網目分子構造をもつシート。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、Aは窒素原子又はホウ素原子を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
A metal complex polymer sheet, the metal complex polymer comprising a dipyrine derivative represented by formula (iii) and a central metal, wherein the central metal is Fe, Mn, Zn, Ni, Pd, Pt, Cd, Hg, Hexagonal shape which is Co, Au, Ag, Sn, Pb or Cu, the dipyrine derivatives are linked to each other by coordination of the two dipyrine derivatives to one central metal, and the coupling is repeated. A sheet with a network molecular structure.
Each Y is a monovalent group represented by the formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, A represents a nitrogen atom or a boron atom, and each R 1 independently represents hydrogen. It represents an atom or a substituent, and adjacent R 1 's may combine to form a ring.
金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(iv)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された三角形状の網目分子構造をもつシート。
各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよい。
A metal complex polymer sheet, the metal complex polymer comprising a dipyrine derivative represented by formula (iv) and a central metal, wherein the central metal is Fe, Mn, Zn, Ni, Pd, Pt, Cd, Hg, It is Co, Au, Ag, Sn, Pb or Cu, and the dipyrine derivatives are linked to each other by coordination of the two dipyrine derivatives to one central metal, and the triangular shape is constructed by repeating the coupling A sheet with a network molecular structure.
Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may combine to form a ring.
金属錯体ポリマーシートであって、当該金属錯体ポリマーは、式(v)で表されるジピリン誘導体及び中心金属を含み、前記中心金属がFe、Mn、Zn、Ni、Pd、Pt、Cd、Hg、Co、Au、Ag、Sn、Pb又はCuであり、一つの中心金属に対して二つの前記ジピリン誘導体が配位することで前記ジピリン誘導体同士が連結され、当該連結の繰り返しによって構築された四角形状の網目分子構造をもつシート。

各Yは式(ii)で表される1価の基であり、各Lはそれぞれ独立に2価の連結基を表し、各R1はそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表し、隣接したR1同士は結合して環を形成してもよく、Qは水素原子又は金属原子を表し、Zは対イオン又は軸配位子を表し、nは0以上の整数を表す。
A metal complex polymer sheet, the metal complex polymer comprising a dipyrine derivative represented by formula (v) and a central metal, wherein the central metal is Fe, Mn, Zn, Ni, Pd, Pt, Cd, Hg, Co, Au, Ag, Sn, Pb or Cu, and the dipyrine derivatives are linked to each other by coordination of the two dipyrine derivatives to one central metal, and are formed by repeating the coupling. A sheet with a network molecular structure.

Each Y is a monovalent group represented by formula (ii), each L independently represents a divalent linking group, each R 1 independently represents a hydrogen atom or a substituent, and adjacent R 1 may be bonded to each other to form a ring, Q represents a hydrogen atom or a metal atom, Z represents a counter ion or an axial ligand, and n represents an integer of 0 or more.
各Lは同一であり、置換又は非置換のp−フェニレン基、置換又は非置換の4,4’−ビフェニリレン基、置換又は非置換のアルケニレン基、及び置換又は非置換のアルキニレン基よりなる群から選択される請求項1〜4の何れか一項に記載のシート。   Each L is the same, and is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted p-phenylene group, a substituted or unsubstituted 4,4′-biphenylylene group, a substituted or unsubstituted alkenylene group, and a substituted or unsubstituted alkynylene group. The sheet according to any one of claims 1 to 4, which is selected. 各Lが置換又は非置換のp−フェニレン基である請求項1〜5の何れか一項に記載のシート。   The sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein each L is a substituted or unsubstituted p-phenylene group. 各R1は水素原子である請求項1〜6の何れか一項に記載のシート。 Sheet described in each R 1 is any one of claims 1 to 6 is a hydrogen atom. 平均厚みが0.5nm〜100μmである請求項1〜の何れか一項に記載のシート。 The sheet according to any one of claims 1 to 7 , having an average thickness of 0.5 nm to 100 µm. 請求項1に記載の式(i)、請求項2に記載の式(iii)、請求項3に記載の式(iv)又は請求項4に記載の式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相を、相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、有機相と水相の界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法。   A dipyrine derivative 1 represented by the formula (i) according to claim 1, the formula (iii) according to claim 2, the formula (iv) according to claim 3, or the formula (v) according to claim 4. By continuing the contact between the organic phase containing at least one species and the aqueous phase containing at least one selected from a metal complex and salt as a central metal while maintaining a phase-separated state, A method for producing a metal complex polymer sheet, comprising a step of growing a metal complex polymer in a sheet form at an interface between an organic phase and an aqueous phase. 請求項1に記載の式(i)、請求項2に記載の式(iii)、請求項3に記載の式(iv)又は請求項4に記載の式(v)で表されるジピリン誘導体1種以上を含有する有機相と、中心金属となる金属の錯体及び塩から選択される1種以上を含有する水相のうち何れか一方の相を他方の相で被覆し、両者を相分離させた状態を維持しながら両者の接触を継続することにより、気−液界面に金属錯体ポリマーをシート状に成長させる工程を含む金属錯体ポリマーシートの製造方法。   A dipyrine derivative 1 represented by the formula (i) according to claim 1, the formula (iii) according to claim 2, the formula (iv) according to claim 3, or the formula (v) according to claim 4. One of the organic phase containing at least a species and the aqueous phase containing at least one selected from a metal complex and salt as a central metal is coated with the other phase, and the two phases are separated. A method for producing a metal complex polymer sheet, comprising a step of growing a metal complex polymer in a sheet form at a gas-liquid interface by continuing contact between the two while maintaining a dry state. 金属錯体ポリマーの成長時間を1秒〜1ヶ月とする請求項又は10に記載の方法。 The method according to claim 9 or 10 , wherein the growth time of the metal complex polymer is 1 second to 1 month. 前記シートの平均厚みが0.5nm〜100μmとなるのに必要な時間だけ金属錯体ポリマーを成長させる請求項11の何れか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 9 to 11 , wherein the metal complex polymer is grown for a time necessary for the average thickness of the sheet to be from 0.5 nm to 100 µm. 成長後の金属錯体ポリマーシートを回収後、加熱処理によりシートを平坦化する工程を含む請求項〜1の何れか一項に記載の方法。 After recovering metal complex polymer sheet after growth method according to any one of claims 9-1 2, including the step of flattening the sheet by heat treatment. 請求項1〜の何れか一項に記載のシートを光吸収層に用いた太陽電池。 The solar cell which used the sheet | seat as described in any one of Claims 1-8 for the light absorption layer.
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