JP7341470B2 - Material having cocrystal containing fullerene, triarylamine derivative, and toluene, and method for producing the same - Google Patents

Material having cocrystal containing fullerene, triarylamine derivative, and toluene, and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、フラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンを含む共結晶を有する材料、並びに、その製造方法に関する。 The present invention relates to a material having a cocrystal containing fullerene, a triarylamine derivative, and toluene, and a method for producing the same.

炭素原子が球状、又は、ラグビーボール状に配置して形成される炭素クラスター(以下、「フラーレン」ともいう)の合成法が確立されて以来、様々な機能を有するフラーレンに関する研究が行われてきた。 Since the establishment of a method for synthesizing carbon clusters (hereinafter also referred to as "fullerenes"), which are formed by arranging carbon atoms in a spherical or rugby ball shape, research has been conducted on fullerenes with various functions. .

例えば、特許文献1には、広い領域の光を吸収できる化合物として所定の構造を有するフラーレン誘導体が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a fullerene derivative having a predetermined structure as a compound that can absorb light in a wide range.

特開2010-270018号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-270018

本発明者は、特許文献1に記載された化合物は、可視光の吸光度が十分ではなく、改善の余地があることを知見している。
そこで、本発明は、広い領域の光を吸収できるフラーレン由来の材料を提供することを課題とする。また、本発明は材料の製造方法を提供することも課題とする。
The present inventor has found that the compound described in Patent Document 1 does not have sufficient absorbance of visible light, and there is room for improvement.
Therefore, an object of the present invention is to provide a fullerene-derived material that can absorb light in a wide range. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the material.

本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention found that the above object could be achieved by the following configuration.

[1] フラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンを含む共結晶を有する材料。
[2] 上記共結晶中のフラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンのモル比が1:1:1である、[1]に記載の材料。
[3] 上記フラーレンがC60フラーレンである、[1]又は[2]に記載の材料。
[4] 上記トリアリールアミン誘導体が、後述する式1で表される化合物である、[1]~[3]のいずれかに記載の材料。
[5] 上記アリール基が後述する式2a~2hからなる群より選択される少なくとも1種の基である、[4]に記載の材料。
[6] トルエンとフラーレンとを混合し、飽和フラーレン溶液を調製することと、上記飽和フラーレン溶液にトリアリールアミン誘導体を添加し、混合液を調製することと、上記混合液を静置し、共結晶を析出させることと、を含む、[1]に記載の材料の製造方法。
[1] A material having a cocrystal containing fullerene, a triarylamine derivative, and toluene.
[2] The material according to [1], wherein the molar ratio of fullerene, triarylamine derivative, and toluene in the co-crystal is 1:1:1.
[3] The material according to [1] or [2], wherein the fullerene is a C 60 fullerene.
[4] The material according to any one of [1] to [3], wherein the triarylamine derivative is a compound represented by formula 1 described below.
[5] The material according to [4], wherein the aryl group is at least one group selected from the group consisting of formulas 2a to 2h described below.
[6] Mixing toluene and fullerene to prepare a saturated fullerene solution; Adding a triarylamine derivative to the saturated fullerene solution to prepare a mixed solution; and allowing the mixed solution to stand still. The method for producing the material according to [1], comprising: precipitating crystals.

本発明によれば、広い領域の光を吸収できるフラーレン由来の材料が提供できる。また、本発明によれば、材料の製造方法も提供できる。 According to the present invention, a fullerene-derived material that can absorb light in a wide range can be provided. Further, according to the present invention, a method for manufacturing the material can also be provided.

実施例1の共結晶の画像である。1 is an image of the co-crystal of Example 1. C60フラーレン、TPD、トルエンのそれぞれの分子構造と、実施例1の共結晶の構造の模式図である。2 is a schematic diagram of the molecular structures of C60 fullerene, TPD, and toluene, and the structure of the cocrystal of Example 1. FIG. 実施例1の共結晶、フラーレンC60、N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(m-トリル)ベンジジン(TPD)、及び、トルエンの赤外吸収スペクトルである。1 is an infrared absorption spectrum of the co-crystal of Example 1, fullerene C 60 , N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)benzidine (TPD), and toluene. 実施例1の共結晶の13C-NMRスペクトルである。 13C -NMR spectrum of the co-crystal of Example 1. 実施例1の共結晶、TPD、及び、C60の紫外可視吸収スペクトルである。1 is an ultraviolet-visible absorption spectrum of the co-crystal of Example 1, TPD, and C 60 .

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
The present invention will be explained in detail below.
Although the description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments.
In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as the lower limit and upper limit.

[共結晶]
本発明の実施形態に係る材料(以下、「本材料」ともいう。)は、フラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンを含む共結晶を有する。
本明細書において、「共結晶」とは2種以上の異なる分子がある化学量論比でイオン結合及び共有結合以外の相互作用によって互いに結合した結晶性の単相物質であるところの固体を意味する。
なお、本材料は上記共結晶が含まれていれば他の成分を含んでもよいが、より優れた本発明の効果を有する材料が得られる点で、上記共結晶からなることが好ましい。
以下、共結晶中における各成分について詳述する。
[Co-crystal]
A material according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "this material") has a cocrystal containing fullerene, a triarylamine derivative, and toluene.
As used herein, the term "cocrystal" refers to a solid that is a crystalline, single-phase material in which two or more different molecules are bonded to each other in a certain stoichiometric ratio through interactions other than ionic and covalent bonds. do.
Note that this material may contain other components as long as it contains the above-mentioned co-crystal, but it is preferable that it consists of the above-mentioned co-crystal because a material having more excellent effects of the present invention can be obtained.
Each component in the co-crystal will be explained in detail below.

共結晶中におけるフラーレンとしては、特に制限されないが、例えば、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、及び、C96、並びに、一分子中の炭素数が96を超え、かつ、最大凝集塊径が30nm以下の高次フラーレン等が挙げられ、なかでも、C60、C70、C76、及び、C82等が好ましく、C60、又は、C70が好ましい。 The fullerene in the co-crystal is not particularly limited, but includes, for example, C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , and C 96 , and the number of carbon atoms in one molecule. Examples include higher-order fullerenes having a particle size of more than 96 and a maximum aggregate diameter of 30 nm or less. Among them, C 60 , C 70 , C 76 , and C 82 are preferable, and C 60 or C 70 is preferable. preferable.

これらのフラーレンは、公知の方法によって合成することができる。例えば、
J.Phys.Chem.,94,8634(1990)にアーク放電法による製造方法が開示されている。また、一分子中の炭素数が96を超え且つ最大凝集塊径が30nm以下の高次フラーレンは上記アーク放電法の副生物として得ることができる。
These fullerenes can be synthesized by known methods. for example,
J. Phys. Chem. , 94, 8634 (1990) discloses a manufacturing method using an arc discharge method. Further, higher fullerenes having a carbon number of more than 96 in one molecule and a maximum agglomerate diameter of 30 nm or less can be obtained as a by-product of the arc discharge method.

共結晶中におけるトリアリールアミン誘導体としては特に制限されないが、ホール輸送性を有する化合物が好ましく、例えば、以下の式で表される化合物等が挙げられる。 The triarylamine derivative in the co-crystal is not particularly limited, but compounds having hole transport properties are preferred, such as compounds represented by the following formula.

なかでも、共結晶がより簡便に得られやすい点で、トリアリールアミン誘導体としては、下記式1で表される化合物が好ましい。
Among these, the compound represented by the following formula 1 is preferable as the triarylamine derivative since co-crystals can be easily obtained.

式1中Ar~Arはそれぞれ独立にアリール基を表し、アリール基としては特に制限されないが、例えば、以下の式2a~2hからなる群よりそれぞれ独立に選択される少なくとも1種の基が好ましい。 In formula 1, Ar 1 to Ar 4 each independently represent an aryl group, and the aryl group is not particularly limited, but for example, at least one group independently selected from the group consisting of the following formulas 2a to 2h. preferable.

トリアリールアミン誘導体の具体例としては、例えば、N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(m-トリル)ベンジジン(TPD:C3832)、2,7-ビス[N-(1-ナフチル)アニリノ]-9,9-ジメチルフルオレン(NPB:C4736)、N,N′-ジ-2-ナフチル-N,N′-ジフェニルベンジジン(β-NPB:C4736)、N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-N,N′-ビス(フェニル)-2,7-ジアミノ-9,9-スピロビフルオレン(spiroTPD:C5138)、2,7-ビス[N-(1-ナフチル)アニリノ]-9,9′-スピロビ[9H-フルオレン](spiroNPB:C5738)、9,9-ジメチル-2,7-ビス[N-(m-トリル)アニリノ]フルオレン(DMFL-TPD:C4136)、2,7-ビス[N-(1-ナフチル)アニリノ]-9,9-ジメチルフルオレン(DMFL-NPB:C4736)、N,N′-ビス-(3-メチルフェニル)-N,N′-ビス(フェニル)-9,9-d(DPFL-TPD:C510N)、N,N′-ジ(1-ナフチル)-N,N′,9,9-テトラフェニル-9H-フルオレン-2,7-ジアミン(DPFL-NPB)、2,2′,7,7′-テトラキス(ジフェニルアミノ)-9,9′-スピロビ[9H-フルオレン](spiro-TAD:C7352)、及び、9,9-ビス[4-(N,N-ビス-ビフェニル-4-イル-アミノ)フェニル]-9H-フルオレン(BPAPF:C7352)等が挙げられ、TPD、又は、NPBが好ましい。 Specific examples of triarylamine derivatives include N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)benzidine (TPD: C 38 H 32 N 2 ), 2,7-bis[N- (1-naphthyl)anilino]-9,9-dimethylfluorene (NPB: C 47 H 36 N 2 ), N,N'-di-2-naphthyl-N,N'-diphenylbenzidine (β-NPB: C 47 H 36 N 2 ), N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-2,7-diamino-9,9-spirobifluorene (spiroTPD: C 51 H 38 N 2 ), 2,7-bis[N-(1-naphthyl)anilino]-9,9'-spirobi[9H-fluorene] (spiroNPB: C 57 H 38 N 2 ), 9,9-dimethyl-2,7 -bis[N-(m-tolyl)anilino]fluorene (DMFL-TPD: C 41 H 36 N 2 ), 2,7-bis[N-(1-naphthyl)anilino]-9,9-dimethylfluorene (DMFL -NPB: C 47 H 36 N 2 ), N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-d (DPFL-TPD: C 51 H 4 0N 2 ), N,N'-di(1-naphthyl)-N,N',9,9-tetraphenyl-9H-fluorene-2,7-diamine (DPFL-NPB), 2,2',7,7 '-tetrakis(diphenylamino)-9,9'-spirobi[9H-fluorene] (spiro-TAD: C 73 H 52 N 4 ) and 9,9-bis[4-(N,N-bis-biphenyl) -4-yl-amino)phenyl]-9H-fluorene (BPAPF: C 73 H 52 N 2 ) and the like, with TPD or NPB being preferred.

共結晶中におけるフラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンの含有量としては特に制限されないが、共結晶中におけるフラーレンのモル基準の含有量[A]、トリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]、及び、トルエンのモル基準の含有量[C]の合計([A]+[B]+[C])に対するフラーレンのモル基準の含有量[A]の含有モル比([A]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37が好ましく、0.30~0.36がより好ましく、0.31~0.35が更に好ましく、0.32~0.34が特に好ましい。 The content of fullerene, triarylamine derivative, and toluene in the co-crystal is not particularly limited, but the molar content of fullerene in the co-crystal [A], the molar content of the triarylamine derivative [A], B], and the content molar ratio ([A]/ ([A]+[B]+[C])) is preferably 0.29 to 0.37, more preferably 0.30 to 0.36, even more preferably 0.31 to 0.35, and 0. Particularly preferred is 32 to 0.34.

また、フラーレンのモル基準の含有量[A]、トリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]、及び、トルエンのモル基準の含有量[C]の合計([A]+[B]+[C])に対するトリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]の含有モル比([B]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37が好ましく、0.30~0.36がより好ましく、0.31~0.35が更に好ましく、0.32~0.34が特に好ましい。 In addition, the sum of the molar-based content [A] of fullerene, the molar-based content [B] of triarylamine derivatives, and the molar-based content [C] of toluene ([A] + [B] + The content molar ratio ([B]/([A]+[B]+[C])) of the molar content [B] of the triarylamine derivative to [C]) is 0.29 to 0.37. is preferable, 0.30 to 0.36 is more preferable, 0.31 to 0.35 is even more preferable, and 0.32 to 0.34 is particularly preferable.

また、フラーレンのモル基準の含有量[A]、トリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]、及び、トルエンのモル基準の含有量[C]の合計([A]+[B]+[C])に対するトルエンのモル基準の含有量[C]の含有モル比([C]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37が好ましく、0.30~0.36がより好ましく、0.31~0.35が更に好ましく、0.32~0.34が特に好ましい。
なかでもより優れた本発明の効果を有する材料が得られる点で、共結晶中におけるフラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンの含有モル比[A]:[B]:[C]が1:1:1であることが好ましい。上記モル比は、X線結晶構造解析から求められる。
In addition, the sum of the molar-based content [A] of fullerene, the molar-based content [B] of triarylamine derivatives, and the molar-based content [C] of toluene ([A] + [B] + The content molar ratio ([C]/([A]+[B]+[C])) of toluene content [C] on a molar basis to [C]) is preferably 0.29 to 0.37, 0.30 to 0.36 is more preferred, 0.31 to 0.35 is even more preferred, and 0.32 to 0.34 is particularly preferred.
Among them, a material having more excellent effects of the present invention can be obtained when the molar ratio [A]:[B]:[C] of fullerene, triarylamine derivative, and toluene in the co-crystal is 1: Preferably, the ratio is 1:1. The above molar ratio is determined from X-ray crystal structure analysis.

上記材料の調製方法としては特に制限されないが、以下の各工程を有する調製方法が好ましい。
・トルエンにフラーレンを溶解させ、飽和フラーレン溶液を調製する工程(工程A)
・飽和フラーレン溶液にトリアリールアミン誘導体を添加し、トルエン、フラーレン、及び、トリアリールアミン誘導体を含有する混合液を調製する工程(工程B)
・混合液を静置し、共結晶を析出させる工程(工程C)
以下では、各工程について詳述する。
The method for preparing the above material is not particularly limited, but a method including the following steps is preferred.
・Step of dissolving fullerene in toluene to prepare a saturated fullerene solution (Step A)
・Step of adding a triarylamine derivative to a saturated fullerene solution to prepare a mixed solution containing toluene, fullerene, and a triarylamine derivative (step B)
・Step of letting the mixed liquid stand still to precipitate co-crystals (Step C)
Each step will be explained in detail below.

工程Aにおいて飽和フラーレン溶液を調製する方法としては特に制限されないが、過剰量のフラーレンをトルエンに添加して溶解させ、不溶分をろ過する方法が挙げられる。なかでも、フラーレンがより溶解しやすい点で、超音波攪拌によってフラーレンを溶解させることが好ましい。 The method for preparing the saturated fullerene solution in Step A is not particularly limited, but includes a method of adding an excess amount of fullerene to toluene and dissolving it, and filtering out insoluble matter. Among these, it is preferable to dissolve fullerene by ultrasonic stirring because fullerene is more easily dissolved.

工程Bにおいて混合液を調製する方法としては特に制限されないが、飽和フラーレン溶液にトリアリールアミン誘導体を添加し、攪拌する方法等が挙げられる。
このとき、トリアリールアミン誘導体の添加量としては特に制限されないが、より効率的に共結晶が得られる点で、混合液中におけるフラーレンの含有量に対するトリアリールアミン誘導体の含有量の含有モル比が、1~50が好ましい。
The method for preparing the mixed solution in Step B is not particularly limited, but examples include a method of adding a triarylamine derivative to a saturated fullerene solution and stirring the mixture.
At this time, the amount of the triarylamine derivative added is not particularly limited, but in order to obtain cocrystals more efficiently, the molar ratio of the content of the triarylamine derivative to the content of fullerene in the mixed liquid is , 1 to 50 are preferred.

工程Cにおいて、混合液を静置する温度としては特に制限されないが、10~40℃が好ましい。また、静置する時間としては特に制限されないが、1時間~1週間が好ましい。なお、析出した結晶は洗浄、及び、乾燥させてもよい。 In step C, the temperature at which the mixed solution is allowed to stand is not particularly limited, but is preferably 10 to 40°C. Further, the time for leaving to stand is not particularly limited, but is preferably from 1 hour to 1 week. Note that the precipitated crystals may be washed and dried.

以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be explained in more detail below based on Examples. The materials, usage amounts, proportions, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the Examples shown below.

[実施例1]
トルエン(富士フイルム和光純薬社製、脱水トルエン)10mlにC60フラーレン(MTR Ltd.社製、純度99.95%)28mgを添加し、溶解させた後、30分間超音波攪拌した。その後、ろ過して飽和フラーレン溶液を調製した。
次に、上記飽和フラーレン溶液の5mlに対してTPD(Sigma-Aldrich社製) 100mgを入れて溶解させ、トルエン/C60フラーレン/TPDの混合液を調製した。
次に、混合液を室温で1日結晶させ、結晶体を取り出し、水で洗浄し、その後、乾燥させて、図1に示した共結晶1を得た。
[Example 1]
28 mg of C 60 fullerene (manufactured by MTR Ltd., purity 99.95%) was added to 10 ml of toluene (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., dehydrated toluene), dissolved, and then ultrasonically stirred for 30 minutes. Thereafter, it was filtered to prepare a saturated fullerene solution.
Next, 100 mg of TPD (manufactured by Sigma-Aldrich) was added and dissolved in 5 ml of the above saturated fullerene solution to prepare a toluene/C60 fullerene/TPD mixture.
Next, the mixed solution was allowed to crystallize at room temperature for one day, and the crystals were taken out, washed with water, and then dried to obtain cocrystal 1 shown in FIG.

共結晶1は黒色であり、板状である。後述する組成解析から、実施例1の共結晶の化学式はC1150Nであり、X線回折による結晶構造解析の結果から、共結晶1中のC60フラーレン、TPD(C3832)、及び、トルエン(CCH)のモル比が1:1:1であることがわかった。図2には、C60フラーレン、TPD、トルエンのそれぞれの分子構造と、実施例1の共結晶の構造の模式図を示した。 Co-crystal 1 is black and plate-shaped. From the composition analysis described below, the chemical formula of the co-crystal of Example 1 is C 115 H 4 0N 2 , and from the results of crystal structure analysis by X-ray diffraction, it is found that C60 fullerene and TPD (C 38 H 32 N 2 ) and toluene (C 6 H 5 CH 3 ) was found to be 1:1:1. FIG. 2 shows a schematic diagram of the molecular structures of C60 fullerene, TPD, and toluene, and the structure of the co-crystal of Example 1.

図2において、(a)はC60フラーレンの構造を、(b)はTPDの構造を、(c)はトルエンの構造を、(d)は共結晶1の構造を示している。
共結晶1は、トルエンがンインターカレーションした、C60/TPD共結晶となっており、単位格子中にはC60、TPD、及び、トルエンが1分子ずつ存在する。ただし、各分子とも分子の対称中心と結晶の対称中心が一致するように存在しているため、独立な領域(非対称単位)には分子のほぼ半分が存在することになる。
In FIG. 2, (a) shows the structure of C 60 fullerene, (b) shows the structure of TPD, (c) shows the structure of toluene, and (d) shows the structure of cocrystal 1.
Cocrystal 1 is a C 60 /TPD cocrystal in which toluene is intercalated, and one molecule each of C 60 , TPD, and toluene exists in the unit cell. However, since each molecule exists so that the center of symmetry of the molecule and the center of symmetry of the crystal coincide, approximately half of the molecules exist in independent regions (asymmetric units).

[評価]
(組成解析)
元素分析は、アトランティック・マイクロラボ社(ノークロス、ジョージア、米国)で行われ、共結晶1中の炭素、水素、及び、窒素の含有量に関する結果を得た。
その結果、共結晶1は、C10540と表されることがわかった。
[evaluation]
(composition analysis)
Elemental analysis was performed at Atlantic Microlabs (Norcross, GA, USA) and yielded results regarding the carbon, hydrogen, and nitrogen contents in Cocrystal 1.
As a result, it was found that cocrystal 1 was expressed as C 105 N 40 H 2 .

(赤外吸収スペクトル分析)
赤外吸収スペクトル分析は、FT/IR-6200(全反射測定用アタッチメント「ATRPRO 410-S」付き,JASCO社製)により、ATR法(Attenuated Total Reflection、全反射測定法)で行った。表1、及び、図3に結果を示した。
(Infrared absorption spectrum analysis)
Infrared absorption spectrum analysis was performed using the ATR method (Attenuated Total Reflection, total reflection measurement method) using FT/IR-6200 (with attachment for total reflection measurement "ATRPRO 410-S", manufactured by JASCO). The results are shown in Table 1 and FIG. 3.

図3において「(a)Co-Crystal」とあるのは共結晶1の赤外吸収スペクトル、「(b)C60」「(c)TPD」「(d)Toluene」とあるのは、それぞれ、C60フラーレン、TPD、及び、トルエンの単体での赤外吸収スペクトルである。 In FIG. 3, "(a) Co-Crystal" indicates the infrared absorption spectrum of co-crystal 1, and "(b) C 60 ,""(c)TPD," and "(d) Toluene" indicate the infrared absorption spectrum of co-crystal 1. These are infrared absorption spectra of C 60 fullerene, TPD, and toluene alone.

図3中、円で囲まれたピークは、それぞれC60フラーレン、TPD、及び、トルエンのそれぞれに由来するピークであることを示している。 In FIG. 3, the circled peaks indicate peaks originating from C 60 fullerene, TPD, and toluene, respectively.

表1において「Toluene intercalated C60TPD co-crystal」とあるのは共結晶の赤外吸収スペクトルにおけるピークトップの波数(cm-1)を表している。
また、「C60」「TPD」、及び、「Toluene」はそれぞれ、C60フラーレン、TPD、及び、トルエンの単体での赤外吸収スペクトルにおけるピークトップの波数(cm-1)を表している。
In Table 1, "Toluene intercalated C 60 TPD co-crystal" represents the wave number (cm -1 ) of the peak top in the infrared absorption spectrum of the co-crystal.
Furthermore, “C 60 ”, “TPD”, and “Toluene” represent the wave number (cm −1 ) of the peak top in the infrared absorption spectrum of C 60 fullerene, TPD, and toluene alone.

また、「Toluene intercalated C60TPD co-crystal」の右に、小分類として記載された「C60」「TPD」、及び、「Toluene」は、共結晶1における各ピークをC60フラーレン、TPD、及び、トルエンに由来するものに分類し、各ピークのピークトップの波数を記載したものである。 Furthermore, to the right of "Toluene intercalated C 60 TPD co-crystal", "C 60 ", "TPD", and "Toluene" are listed as subcategories to the right of "Toluene intercalated C 60 TPD co-crystal". It is classified into those derived from toluene, and the wave number of the peak top of each peak is described.

すなわち、「C60 1539,1426,1181,577,526」とあるのは、共結晶1中における、C60フラーレンに由来するピークのピークトップの波数を示している。また、下段の「C60 1537,1427,1181,961,574,522」とあるのは、C60フラーレンの単体におけるピークのピークトップの波数を示している。TPD及びトルエンについても同様である。 That is, "C 60 1539, 1426, 1181, 577, 526" indicates the wave number of the top of the peak derived from C 60 fullerene in cocrystal 1. Further, "C 60 1537, 1427, 1181, 961, 574, 522" in the lower row indicates the wave number of the peak top of the single C 60 fullerene. The same applies to TPD and toluene.

13C-MAS-NMR分析)
13C-MAS-NMRはChemagnetics社製CMX300 MNR分光装置を用いて実施した。図4には、実施例1の共結晶の13C-NMRスペクトルを示した。
図4に記載した結果から、C60フラーレンに由来する化学シフトは143.9ppmに確認できた。TPDのN(窒素原子)に結合している4級炭素原子、及び、-CHに結合している4級炭素原子の化学シフトがそれぞれ147.5ppmと140.4ppmとに確認できた。
TPDとトルエンの4級炭素原子とベンゼン環の-CH=の炭素原子が115~135ppmで、また、TPDとトルエンのメチル基は23.7ppmと22.3ppmで確認できた。
( 13C -MAS-NMR analysis)
13 C-MAS-NMR was performed using a CMX300 MNR spectrometer manufactured by Chemagnetics. FIG. 4 shows the 13 C-NMR spectrum of the co-crystal of Example 1.
From the results shown in FIG. 4, the chemical shift derived from C 60 fullerene was confirmed at 143.9 ppm. Chemical shifts of the quaternary carbon atom bonded to N (nitrogen atom) of TPD and the quaternary carbon atom bonded to -CH 3 were confirmed to be 147.5 ppm and 140.4 ppm, respectively.
The quaternary carbon atoms of TPD and toluene and the -CH= carbon atoms of the benzene ring were confirmed to be 115 to 135 ppm, and the methyl groups of TPD and toluene were confirmed to be 23.7 ppm and 22.3 ppm.

(紫外可視吸収スペクトル)
紫外可視吸収スペクトルは、紫外可視近赤外分光光度計「V-570」(日本分光社製、Rev.1.00)を用いて分析した。結果を図5に示した。
図5に示した結果から、共結晶1の吸収スペクトル(図5中「C60/TPD Co-crystals」と記載した。)は、C60フラーレンの吸収スペクトル(図5中「(c)C60」と記載した。)と比較して長波長側(600nm以上)の領域でもより高い吸収率を有していることが分かった。これは、TPDの吸収スペクトル(図5中「(b)TPD」と記載した。)の有する特徴とも異なっていた。
(UV-visible absorption spectrum)
The ultraviolet-visible absorption spectrum was analyzed using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer "V-570" (manufactured by JASCO Corporation, Rev. 1.00). The results are shown in Figure 5.
From the results shown in FIG. 5, the absorption spectrum of cocrystal 1 (indicated as "C 60 /TPD Co-crystals" in FIG. 5) is different from the absorption spectrum of C 60 fullerene (indicated as "(c) C 60 Co -crystals" in FIG. 5). It was found that the material had a higher absorption rate even in the long wavelength region (600 nm or more) compared to the material described in the following. This was also different from the characteristics of the absorption spectrum of TPD (indicated as "(b) TPD" in FIG. 5).

(結晶構造解析)
結晶構造解析はRigaku社製RU-H2R(回転対陰極型)(Mo Kα線)を用いて測定し、構造精密化法としてSHELXL-97(完全マトリックス最小二乗法)を用いて解析した。
解析の結果、共結晶1の結晶系は三斜晶系、空間群はP(-1)(No.2)、格子定数はa=12.752(7)オングストローム(Å、10-10m)、b=13.539(5)Å,c=10.005(3)Å,α=92.75(2)°、β=95.54(3)°、γ=64.11(3)°だった。単位格子中の体積はV=1546.7(11)Åであり、単位格子中の分子数はZ=1だった。結晶の密度(計算値)はD=1.427g/cmだった。R因子はR1(F)=0.131(I>2σ(I)),wR(F)=0.439だった。結果を表2にまとめて示した。
(Crystal structure analysis)
Crystal structure analysis was performed using Rigaku's RU-H2R (rotating anode cathode type) (Mo Kα ray), and SHELXL-97 (complete matrix least squares method) was used as a structural refinement method.
As a result of the analysis, the crystal system of cocrystal 1 is triclinic, the space group is P(-1) (No. 2), and the lattice constant is a = 12.752 (7) angstroms (Å, 10 -10 m). , b=13.539(5) Å, c=10.005(3) Å, α=92.75(2)°, β=95.54(3)°, γ=64.11(3)° was. The volume in the unit cell was V=1546.7(11) Å 3 and the number of molecules in the unit cell was Z=1. The density of the crystal (calculated value) was D=1.427 g/cm 3 . The R factor was R1(F)=0.131 (I>2σ(I)), wR(F 2 )=0.439. The results are summarized in Table 2.

本発明の実施形態に係る共結晶は、n型有機半導体であるフラーレンと、ホール輸送性を有するトリアリールアミン誘導体との共結晶であり、広い領域の光を吸収できることから、有機半導体、有機エレクトロルミネッセンス、有機太陽電池、ポリマー太陽電池、及び、水素貯蔵等に利用可能である。
The co-crystal according to the embodiment of the present invention is a co-crystal of fullerene, which is an n-type organic semiconductor, and a triarylamine derivative having hole-transporting properties, and can absorb light in a wide range. It can be used for luminescence, organic solar cells, polymer solar cells, hydrogen storage, etc.

Claims (6)

フラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンを含む共結晶を有し、
前記共結晶中における前記フラーレンのモル基準の含有量[A]、前記トリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]、及び、前記トルエンのモル基準の含有量[C]の合計([A]+[B]+[C])に対する、
前記フラーレンのモル基準の含有量[A]の含有モル比([A]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37であり、
前記トリアリールアミン誘導体のモル基準の含有量[B]の含有モル比([B]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37であり、
前記トルエンのモル基準の含有量[C]の含有モル比([C]/([A]+[B]+[C]))が、0.29~0.37である、材料。
It has a co-crystal containing fullerene, a triarylamine derivative, and toluene,
The sum of the mole-based content [A] of the fullerene in the co-crystal, the molar-based content [B] of the triarylamine derivative, and the molar-based content [C] of the toluene ([A ]+[B]+[C]),
The content molar ratio ([A]/([A] + [B] + [C])) of the molar content [A] of the fullerene is 0.29 to 0.37,
The content molar ratio ([B]/([A] + [B] + [C])) of the molar content [B] of the triarylamine derivative is 0.29 to 0.37,
The material, wherein the content molar ratio ([C]/([A]+[B]+[C])) of the toluene content [C] on a molar basis is 0.29 to 0.37.
前記共結晶中のフラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンのモル比が1:1:1である、請求項1に記載の材料。 The material according to claim 1, wherein the molar ratio of fullerene, triarylamine derivative, and toluene in the co-crystal is 1:1:1. 前記フラーレンがC60フラーレンである、請求項1又は2に記載の材料。 The material according to claim 1 or 2, wherein the fullerene is a C60 fullerene. 前記トリアリールアミン誘導体が、下記式1で表される化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の材料。
(式1中、Ar~Arはそれぞれ独立に、アリール基を表す。)
The material according to any one of claims 1 to 3, wherein the triarylamine derivative is a compound represented by the following formula 1.
(In Formula 1, Ar 1 to Ar 4 each independently represent an aryl group.)
前記アリール基が下記式2a~2hからなる群より選択される少なくとも1種の基である、請求項4に記載の材料。
(式2a~2h中、*は結合位置を表す。)
The material according to claim 4, wherein the aryl group is at least one group selected from the group consisting of the following formulas 2a to 2h.
(In formulas 2a to 2h, * represents the bonding position.)
フラーレン、トリアリールアミン誘導体、及び、トルエンを含む共結晶を有する材料の製造方法であって、
トルエンとフラーレンとを混合し、飽和フラーレン溶液を調製することと、
前記飽和フラーレン溶液にトリアリールアミン誘導体を添加し、混合液を調製することと、
前記混合液を静置し、共結晶を析出させることと、を含む、材料の製造方法。
A method for producing a material having a cocrystal containing fullerene, a triarylamine derivative, and toluene, the method comprising:
Mixing toluene and fullerene to prepare a saturated fullerene solution;
Adding a triarylamine derivative to the saturated fullerene solution to prepare a mixed solution;
A method for producing a material, the method comprising: allowing the mixed solution to stand still to precipitate a co-crystal.
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