JPWO2018061409A1 - Sensitizing dye, sensitizing dye for photoelectric conversion, photoelectric conversion device using the same, and dye-sensitized solar cell - Google Patents

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Abstract

下記一般式(1)で表される増感色素を提供する。【化1】[式中、R1〜R6は同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、特定のアルキル基、または特定のアルコキシ基を表し、R7およびR8は同一でも異なっていてもよく、特定のアルキル基、特定のシクロアルキル基、特定のアルケニル基、特定のアラルキル基、または特定のアリール基を表し、R7とR8は互いに結合して環を形成していてもよい。Xは、1価基を表す。]Provided is a sensitizing dye represented by the following general formula (1). [Wherein, R 1 to R 6 may be the same or different, and each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a specific alkyl group, or a specific alkoxy group, and R 7 and R 8 may be the same or different] And may represent a particular alkyl group, a particular cycloalkyl group, a particular alkenyl group, a particular aralkyl group, or a particular aryl group, and R.sup.7 and R.sup.8 may combine with each other to form a ring. X represents a monovalent group. ]

Description

本発明は色素増感型の光電変換素子に用いられる増感色素と、該増感色素を用いた光電変換素子ならびに色素増感太陽電池に関する。   The present invention relates to a sensitizing dye used for a dye-sensitized photoelectric conversion device, a photoelectric conversion device using the sensitizing dye, and a dye-sensitized solar cell.

近年、石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料から生じる二酸化炭素が温室効果ガスとして地球温暖化や、地球温暖化による環境破壊を引き起こしている。人口増加に伴う世界的なエネルギー消費の増大により、地球規模での環境破壊がますます進行することが懸念されている。このような状況において、化石燃料とは異なり枯渇するおそれの少ない再生可能エネルギーの利用が精力的に検討されている。化石燃料を消費する火力発電や原子力発電に替わって、地球温暖化防止に貢献できる次世代の主要な再生可能エネルギーによる発電方式として、太陽光発電を中心とする太陽エネルギーの利用は、その重要性がますます高まっている。腕時計や携帯小型電子機器の発電・充電用から、光熱費の節約可能な住宅、ビルや休耕地での小規模発電施設に至るまで、様々な分野での開発や応用が進んでいる。   In recent years, carbon dioxide generated from fossil fuels such as coal, oil and natural gas has caused global warming as a greenhouse gas and environmental destruction due to global warming. With global energy consumption increasing with population growth, there is concern that global environmental destruction will further progress. Under these circumstances, unlike fossil fuels, utilization of renewable energy that is less likely to run out is being energetically studied. The use of solar energy, mainly solar power, is important as a next-generation major renewable energy generation system that can contribute to the prevention of global warming, instead of thermal power and nuclear power that consume fossil fuels. Is growing more and more. Developments and applications are progressing in a variety of fields, from generation and charging of watches and portable small electronic devices to homes that can save on energy costs, and small-scale power generation facilities in buildings and fallow lands.

太陽光発電の手段としては、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子が太陽電池に使用されている。太陽電池としては、単結晶、多結晶、アモルファスのシリコン系、ガリウムヒ素、硫化カドミウム、セレン化インジウム銅などの化合物半導体系といった無機系太陽電池が主に研究され、現在、住宅や小規模発電施設で広く実用化されている。しかし、これらの無機系太陽電池は製造コストが高いことや、原材料の確保が困難であることなどの問題点を抱えている。   As a means of solar power generation, a photoelectric conversion element that converts the energy of sunlight into electric energy is used in a solar cell. As solar cells, inorganic solar cells such as single crystal, polycrystalline, amorphous silicon, compound semiconductors such as gallium arsenide, cadmium sulfide, indium copper selenide, and the like are mainly studied, and now homes and small-scale power generation facilities Are widely implemented. However, these inorganic solar cells have problems such as high manufacturing cost and difficulty in securing raw materials.

その一方で、無機系太陽電池と比べると光電変換効率や耐久性はまだ格段に低いものの、様々な有機材料を用いた有機薄膜太陽電池や色素増感太陽電池などの有機系太陽電池も開発されている。有機系太陽電池は、製造コスト、大面積化、軽量化、薄膜化、透光性、吸収波長の広範囲化、フレキシブル化、原材料確保などの点で、無機系太陽電池より有利と言われている。   On the other hand, although the photoelectric conversion efficiency and the durability are much lower than inorganic solar cells, organic solar cells such as organic thin film solar cells and dye-sensitized solar cells using various organic materials have been developed. ing. Organic solar cells are said to be more advantageous than inorganic solar cells in terms of production cost, large area, light weight, thin film, translucency, widening of absorption wavelength, flexibility, securing of raw materials, etc. .

その中でも、グレッツェルらにより提案された色素増感太陽電池(非特許文献1参照)は、半導体として多孔質酸化チタンからなる薄膜電極、感光波長域を広げるために半導体表面に吸着させたルテニウム錯体色素、ヨウ素を含む電解液から構成される湿式太陽電池であり、アモルファスシリコン太陽電池に匹敵する高い光電変換効率が期待されている。また、色素増感太陽電池は、他の太陽電池に比べて素子構造が簡単で、大型の製造設備がなくても製造できることから、次世代型太陽電池として注目を集めている。   Among them, the dye-sensitized solar cell proposed by Gretzel et al. (See Non-Patent Document 1) is a thin film electrode made of porous titanium oxide as a semiconductor, and a ruthenium complex dye adsorbed on the semiconductor surface to widen the photosensitive wavelength range. It is a wet solar cell comprised from the electrolyte solution containing an iodine, and the high photoelectric conversion efficiency comparable to an amorphous silicon solar cell is anticipated. In addition, dye-sensitized solar cells are attracting attention as next-generation solar cells because they have a simple element structure compared to other solar cells and can be manufactured without large-sized manufacturing equipment.

色素増感太陽電池に用いられる増感色素としては、光電変換効率の点からは、ルテニウム錯体が最も優位と考えられている。しかしながら、ルテニウムは貴金属であるため製造コスト面で不利であり、かつ、実用化されて大量のルテニウム錯体が必要になった場合には、資源的な制約も問題となる。そのため、増感色素として、ルテニウムなどの貴金属を含まない有機色素を用いた色素増感太陽電池の研究が盛んに行われている。貴金属を含まない有機色素としては、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、キサンテン系色素などが報告されている(例えば、特許文献1、2参照)。近年は増感色素としてベンゾピラン構造、ナフタル酸イミド構造、フルオレン構造、フルオレノン構造、ジベンゾチオフェン構造を有する化合物が報告されている(例えば、特許文献3〜7参照)。   From the viewpoint of photoelectric conversion efficiency, a ruthenium complex is considered to be the most superior as a sensitizing dye used for a dye-sensitized solar cell. However, since ruthenium is a noble metal, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost, and resource limitations also become a problem when it is put into practical use and a large amount of ruthenium complex is required. Therefore, research on dye-sensitized solar cells using organic dyes that do not contain noble metals such as ruthenium as sensitizing dyes has been actively conducted. As organic dyes containing no noble metal, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, xanthene dyes and the like have been reported (for example, Patent Documents 1 and 2) reference). In recent years, compounds having a benzopyran structure, a naphthalimide structure, a fluorene structure, a fluorenone structure, and a dibenzothiophene structure have been reported as sensitizing dyes (see, for example, Patent Documents 3 to 7).

また、酸化チタンなどの半導体粒子表面に吸着し、かつ、増感色素で発生した励起電子を効率よく半導体に運搬するための電子吸引部として、インダノン構造を有する化合物も提案されている(例えば、特許文献8〜10参照)。しかしながら、これらの有機色素は、安価で吸光係数が大きく、かつ構造の多様性により吸収特性の制御が可能といった長所を有するものの、光電変換効率および経時安定性の面で、要求される特性を充分に満足するものが得られていないのが現状である。   Further, a compound having an indanone structure has also been proposed as an electron attracting portion for adsorbing to the surface of semiconductor particles such as titanium oxide and efficiently transporting excited electrons generated in the sensitizing dye to the semiconductor (for example, See Patent Documents 8 to 10). However, although these organic dyes have the advantages of being inexpensive, having a large absorption coefficient, and being able to control the absorption characteristics due to the diversity of structures, the required characteristics are sufficiently satisfied in terms of photoelectric conversion efficiency and stability over time. The present condition is that the thing which is satisfied is not obtained.

日本国特開平11−214730号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-214730 日本国特開平11−238905号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-238905 日本国特開2003−17146号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-17146 日本国特開2004−227825号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-227825 日本国特開2009−266633号公報Japan JP 2009-266633 日本国特開2009−277527号公報Japan JP 2009-277527 日本国特開2015−191934号公報Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2015-191934 日本国特開2011−207784号公報Japan JP 2011-207784 日本国特開2012−51854号公報Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-51854 日本国特開2016−6811号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-6811

「Nature」、(イギリス)、1991年、第353巻、p.737―740"Nature", (UK), 1991, Vol. 353, p. 737-740

本発明が解決しようとする課題は、感光波長域を広げることができる新規構造の増感色素を提供し、さらに該増感色素を効率よく電流を取り出すことができる光電変換用増感色素として用いた、光電変換が良好な光電変換素子ならびに色素増感太陽電池を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a sensitizing dye of a novel structure which can expand the photosensitive wavelength range, and further to use the sensitizing dye as a sensitizing dye for photoelectric conversion which can efficiently extract current. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell which are excellent in photoelectric conversion.

上記課題を解決するため、発明者らは増感色素の光電変換特性向上について鋭意検討した結果、特定の構造を有する増感色素を光電変換用増感色素として用いることにより、高効率かつ高耐久性の光電変換素子が得られることを見出した。すなわち本発明は、以下の内容で構成されている。   In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have intensively studied the improvement of the photoelectric conversion characteristics of the sensitizing dye. As a result, by using the sensitizing dye having a specific structure as a sensitizing dye for photoelectric conversion, high efficiency and high durability are obtained. It has been found that a photoelectric conversion element of high quality can be obtained. That is, the present invention is configured as follows.

1.下記一般式(1)で表される増感色素。 1. The sensitizing dye represented by following General formula (1).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[式中、R〜Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基を表し、
およびRは同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数7〜26のアラルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基を表し、RとRは互いに結合して環を形成していてもよい。
Xは、1価基を表す。]
[Wherein, R 1 to R 6 may be the same or different and each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms] 6 straight or branched alkoxy groups,
R 7 and R 8 may be the same or different, and may have a substituent, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, carbon which may have a substituent A cycloalkyl group having 3 to 20 atoms, a linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 7 to 7 carbon atoms which may have a substituent 26 represents an aralkyl group of 26 or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a ring.
X represents a monovalent group. ]

2.前記一般式(1)において、Xが下記一般式(X1)、(X2)または(X3)で表される1価基である増感色素。 2. A sensitizing dye in which X is a monovalent group represented by the following Formula (X1), (X2) or (X3) in the Formula (1).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[式中、Rは酸性基を表す。][Wherein, R 9 represents an acidic group. ]

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[式中、LおよびMは同一でも異なっていてもよく、1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、無置換の炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。ただし、少なくともLまたはMのいずれか1つは、1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であるものとする。pは0〜2の整数を表し、pが2である場合、複数存在するLは、互いに同一でも異なっていてもよい。] [Wherein, L and M may be the same or different, and are a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent, or an unsubstituted one It represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least any one of L and M is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent. p represents an integer of 0 to 2, and when p is 2, a plurality of L may be the same as or different from each other. ]

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[式中、R11およびR12は水素原子または酸性基を表し、少なくともR11またはR12のいずれか1つは酸性基であるものとする。
13およびR14は同一でも異なっていてもよく、水素原子、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、
または置換基を有していてもよい炭素原子数2〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表し、
13とR14は、それぞれ互いに結合し、環を形成していてもよい。
rは0〜4の整数を表し、rが2〜4の整数である場合、複数存在するR13およびR14は、そのR13同士、R14同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。]
[Wherein, R 11 and R 12 represent a hydrogen atom or an acidic group, and at least one of R 11 or R 12 is an acidic group.
R 13 and R 14 may be the same or different, and a hydrogen atom,
A linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent,
A linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent,
Or a linear or branched alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent, or
R 13 and R 14 may be bonded to each other to form a ring.
r represents an integer of 0 to 4, when r is an integer of 2 to 4, R 13 and R 14 there are a plurality, the R 13 together, R 14 themselves may be the same or different from each other. ]

3.前記一般式(1)において、R〜Rがすべて水素原子である増感色素。3. A sensitizing dye in which all of R 1 to R 6 in the general formula (1) are hydrogen atoms.

4.前記一般式(1)において、RおよびRが、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基のいずれかであり、RとRが互いに結合して環を形成していてもよい、前記3に記載の増感色素。4. In the above general formula (1), R 7 and R 8 each represent a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or 6 to 6 carbon atoms which may have a substituent. 4. The sensitizing dye as described in 3 above, which is any of 30 aryl groups, and R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a ring.

5.前記増感色素からなる光電変換用増感色素。 5. The sensitizing dye for photoelectric conversion which consists of said sensitizing dye.

6.前記光電変換用増感色素を用いた光電変換素子。 6. The photoelectric conversion element using the said sensitizing dye for photoelectric conversion.

7.前記光電変換素子を用いた色素増感太陽電池。 7. The dye-sensitized solar cell using the said photoelectric conversion element.

本発明に係る増感色素によれば、効率よく電流を取り出すことが可能な光電変換用増感色素を得ることができる。また、該光電変換用増感色素を用いることにより、高効率かつ高耐久性の光電変換素子および色素増感太陽電池を得ることができる。   According to the sensitizing dye of the present invention, it is possible to obtain a sensitizing dye for photoelectric conversion which can efficiently extract a current. In addition, by using the sensitizing dye for photoelectric conversion, a photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell with high efficiency and high durability can be obtained.

本発明実施例および比較例の光電変換素子の構成を表す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing showing the structure of the photoelectric conversion element of this invention Example and a comparative example.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明の光電変換用増感色素は、色素増感型の光電変換素子において増感剤として用いられる。本発明の光電変換素子は、導電性支持体上の半導体層に色素を吸着させてなる光電極と対極とを、電解質層を介して対向配置させたものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention is used as a sensitizer in a dye-sensitized photoelectric conversion element. In the photoelectric conversion element of the present invention, a photoelectrode formed by adsorbing a dye on a semiconductor layer on a conductive support and a counter electrode are disposed opposite to each other through an electrolyte layer.

以下に、前記一般式(1)で表される増感色素について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Although the sensitizing dye represented by the said General formula (1) is concretely demonstrated below, this invention is not limited to these.

一般式(1)において、R〜Rで表される「ハロゲン原子」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などをあげることができる。In the general formula (1), "halogen atom" represented by R 1 to R 6 are, specifically, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, and the like iodine atom.

一般式(1)においてR〜Rで表される「炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基などをあげることができる。Specific examples of “a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 to R 6 in the general formula (1) include a methyl group, an ethyl group and an n-propyl group And isopropyl, n-butyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, isohexyl and the like.

一般式(1)においてR〜Rで表される「炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては、具体的に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基などをあげることができる。Specific examples of “a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 to R 6 in the general formula (1) include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group and an iso group. A propoxy group, n-butoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, n-hexyloxy group, isohexyloxy group etc. can be mentioned.

一般式(1)において、R〜Rは、水素原子、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、原料の入手の容易さなどの理由から、水素原子であるのがより好ましい。In the general formula (1), R 1 to R 6 are preferably a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrogen atom for reasons such as the availability of raw materials Is more preferred.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基などをあげることができる。"C1-C20 1-20" in "C1-C20 linear or branched alkyl group optionally having substituent (s)" represented by R 7 or R 8 in General Formula (1) Specific examples of the linear or branched alkyl group of “(1)” include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group and n-hexyl group. Groups and isohexyl groups.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「置換基」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などの炭素原子数1〜19の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜19のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜18のアリール基、から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;シアノ基などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。As the “substituent” in the “C1-C20 linear or branched alkyl group optionally having substituent (s)” represented by R 7 or R 8 in the general formula (1), Specifically, a halogen atom such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; 1 to 19 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group and hexyloxy group Linear or branched alkoxy group; aryl group having 6 to 19 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group and the like; dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group, methylpropyl group A linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, such as amino group, di-t-butylamino group, diphenylamino group, etc. Or a disubstituted amino group having a substituent selected from an aryl group having 6 to 18 carbon atoms; a hydroxyl group; a carboxyl group; a carboxylic acid ester group such as a methyl ester group or an ethyl ester group; a cyano group etc. Can. One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基」における「炭素原子数3〜20のシクロアルキル基」としては具体的に、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロドデシル基などをあげることができる。As the “C 3-20 cycloalkyl group” in the “C 3-20 cycloalkyl group optionally having substituent (s)” represented by R 7 or R 8 in the general formula (1) Specific examples thereof include cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclodecyl group, cyclododecyl group and the like.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基」における「置換基」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基などの炭素原子数1〜17の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などの炭素原子数1〜17の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜17のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜16の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜16のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;ビニル基、ビニレン基、フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。As the “substituent” in the “C 3-20 cycloalkyl group optionally having substituent (s)” represented by R 7 or R 8 in the general formula (1), specifically, a fluorine atom Halogen atoms such as chlorine atom, bromine atom and iodine atom; straight-chain having 1 to 17 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group and hexyl group A linear or branched alkyl group; a linear or branched alkoxy group having 1 to 17 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group; phenyl Aryl group having 6 to 17 carbon atoms such as naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group, etc .; dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino Selected from linear or branched alkyl groups having 1 to 16 carbon atoms such as methylpropylamino, di-t-butylamino, diphenylamino and the like, or aryls having 6 to 16 carbon atoms Substituted amino group; hydroxyl group; carboxyl group; carboxylic acid ester group such as methyl ester group and ethyl ester group; ethenyl group such as vinyl group, vinylene group, phenylethenyl group and diphenylethenyl group; cyano It is possible to raise a group. One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」としては具体的に、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、1−ヘキセニル基、または、これらのアルケニル基が複数結合した直鎖状もしくは分岐状の基などをあげることができる。"C2-20 carbon atoms" in "C2-C20 linear or branched alkenyl group optionally having substituent (s)" represented by R 7 or R 8 in General Formula (1) As the linear or branched alkenyl group of the above, specifically, a vinyl group, an allyl group, an isopropenyl group, a 2-butenyl group, a 1-hexenyl group, or a linear group in which a plurality of these alkenyl groups are bonded Alternatively, branched groups can be mentioned.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「置換基」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基などの炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜18のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜17の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜17のアリール基、から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;シアノ基などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。As the “substituent” in the “C2-20 linear or branched alkenyl group optionally having substituent (s), which is represented by R 7 or R 8 in the general formula (1), Specifically, halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; Carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group and n-hexyloxy group 1 to 18 linear or branched alkoxy group; aryl group having 6 to 18 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group and the like; dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino A straight or branched chain having 1 to 17 carbon atoms, such as methylpropylamino, di-t-butylamino or diphenylamino A disubstituted amino group having a substituent selected from the group consisting of a methyl group or an aryl group having 6 to 17 carbon atoms; a hydroxyl group; a carboxyl group; a carboxylic acid ester group such as a methyl ester group and an ethyl ester group; You can raise it. One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数7〜26のアラルキル基」における「炭素原子数7〜26のアラルキル基」としては具体的に、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基、ベンズヒドリル基、トリチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、2−ナフチルエチル基、2−ピレニルエチル基などをあげることができる。Specific examples of the "C7-C26 aralkyl group" in the "C7-C26 aralkyl group optionally having substituent (s)" represented by R 7 or R 8 in General Formula (1) Specific examples thereof include benzyl, phenethyl, 3-phenylpropyl, benzhydryl, trityl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 2-naphthylethyl and 2-pyrenylethyl groups.

一般式(1)においてRまたはRで表される「置換基を有していてもよい炭素原子数7〜26のアラルキル基」における「置換基」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基などの炭素原子数1〜19の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基などの炭素原子数1〜19の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜19のアリール基、から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;ビニル基、ビニレン基、フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。The “substituent” in the “optionally substituted aralkyl group having 7 to 26 carbon atoms” represented by R 7 or R 8 in the general formula (1) is specifically a fluorine atom, Halogen atoms such as chlorine atom, bromine atom and iodine atom; straight chain having 1 to 19 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group and hexyl group Or branched alkyl group; linear or branched alkoxy having 1 to 19 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, n-hexyloxy and the like Group having 1 to 18 carbon atoms, such as dimethylamino, diethylamino, ethylmethylamino, methylpropylamino, di-t-butylamino, diphenylamino and the like; Or substituted alkyl group or disubstituted amino group having a substituent selected from an aryl group having 6 to 19 carbon atoms; hydroxyl group; carboxyl group; carboxylic acid ester group such as methyl ester group and ethyl ester group And ethenyl groups such as vinyl, vinylene, phenylethenyl and diphenylethenyl; cyano; and the like. One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(1)においてRまたはRで表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基」における「炭素原子数6〜30のアリール基」としては具体的に、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、インデニル基、フルオレニル基などをあげることができる。ここで、本発明において「アリール基」とは、芳香族炭化水素基および縮合多環芳香族基を表すものとする。これらの中でも、フェニル基またはナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。As the "C6-C30 aryl group" in the "C6-C30 aryl group optionally having substituent (s)" represented by R 7 or R 8 in the general formula (1) Specific examples thereof include phenyl group, naphthyl group, biphenyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group, triphenylenyl group, indenyl group, fluorenyl group and the like. Here, in the present invention, the "aryl group" represents an aromatic hydrocarbon group and a fused polycyclic aromatic group. Among these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.

一般式(1)においてRまたはRで表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基」における「置換基」としては、具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、t−オクチル基などの炭素原子数1〜24の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基などの炭素原子数1〜24の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基などの炭素原子数6〜24のアリール基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜23の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数6〜23のアリール基から選択される置換基を有する二置換アミノ基;水酸基;カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;ビニル基、ビニレン基、フェニルエテニル基、ジフェニルエテニル基などのエテニル基;シアノ基などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。As the "substituent" in the "optionally substituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms" represented by R 7 or R 8 in the general formula (1), specifically, a fluorine atom , Halogen atoms such as chlorine atom, bromine atom and iodine atom; carbons such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group and t-octyl group Linear or branched alkyl group having 1 to 24 atoms; having 1 to 24 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, n-hexyloxy and the like Linear or branched alkoxy group; aryl group having 6 to 24 carbon atoms such as phenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group and the like; dimethylamino group, diethylamine Group, a linear or branched alkyl group having 1 to 23 carbon atoms, such as ethylmethylamino, methylpropylamino, di-t-butylamino and diphenylamino, or 6 to 23 carbon atoms Disubstituted amino group having a substituent selected from the aryl group of: hydroxyl group; carboxyl group; carboxylic acid ester group such as methyl ester group and ethyl ester group; vinyl group, vinylene group, phenylethenyl group, diphenylethenyl group Etc .; and a cyano group. One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(1)において、RおよびRは、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基が好ましく、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基がより好ましい。In the general formula (1), R 7 and R 8 each represent a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, carbon which may have a substituent A cycloalkyl group having 3 to 20 atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent is preferable. An aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a group or a substituent is more preferable.

一般式(1)において、RおよびRは上記で述べたとおりの置換基を表すが、RとRは、単結合(R―R)、または酸素原子を介した結合(R―O―R)もしくは硫黄原子を介した結合(R―S―R)によって互いに結合して環を形成していてもよい。In the general formula (1), R 7 and R 8 represent the substituents as described above, but R 7 and R 8 are a single bond (R 7 -R 8 ) or a bond via an oxygen atom ( They may be combined with each other to form a ring by R 7 —O—R 8 ) or a bond (R 7 —S—R 8 ) via a sulfur atom.

一般式(1)において、Xは、1価基を表し、前記一般式(X1)、(X2)または(X3)で表される1価基であることが好ましい。Xは、前記一般式(X1)または(X3)で表される1価基であることがより好ましく、前記一般式(X3)で表される1価基であることが特に好ましい。   In the general formula (1), X represents a monovalent group and is preferably a monovalent group represented by the general formula (X1), (X2) or (X3). X is more preferably a monovalent group represented by Formula (X1) or (X3), and particularly preferably a monovalent group represented by Formula (X3).

一般式(X1)においてRで表される「酸性基」としては具体的に、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキサム酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基、ホスフィン酸基、シラノール基などをあげることができる。これらの中でも、カルボキシル基またはホスホン酸基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。Specific examples of the "acidic group" represented by R 9 in General Formula (X1) include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxamic acid group, a phosphonic acid group, a boric acid group, a phosphinic acid group, and a silanol It is possible to raise a group. Among these, a carboxyl group or a phosphonic acid group is preferable, and a carboxyl group is more preferable.

一般式(X2)においてLまたはMで表される、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、または、「無置換の炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基などをあげることができる。これらの中でも、炭素原子数1〜3の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましい。   “C1-C6 linear or branched alkyl group having one or two acidic groups as a substituent,” represented by L or M in General Formula (X2), or “unsubstituted As the “C1-C6 linear or branched alkyl group” in the C1-C6 linear or branched alkyl group of “(1) carbon atoms” is specifically methyl group, ethyl group, n And -propyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, n-hexyl, isohexyl and the like. Among these, a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.

一般式(X2)においてLまたはMで表される、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「酸性基」としては具体的に、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキサム酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基、ホスフィン酸基、シラノール基などをあげることができる。これらの中でも、カルボキシル基またはホスホン酸基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。「酸性基」の数が1つである場合、当該「酸性基」の置換位置は、アルキル基の末端であることが好ましく、「酸性基」の数が2つである場合、当該2つの「酸性基」のうち、少なくともいずれか一方の「酸性基」の置換位置がアルキル基の末端であることが好ましい。   As an "acidic group" in "a C1-C6 linear or branched alkyl group having one or two acidic groups as a substituent" represented by L or M in General Formula (X2) Specific examples thereof include carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, hydroxamic acid group, phosphonic acid group, boric acid group, phosphinic acid group and silanol group. Among these, a carboxyl group or a phosphonic acid group is preferable, and a carboxyl group is more preferable. When the number of “acidic groups” is one, the substitution position of the “acidic group” is preferably at the end of the alkyl group, and when the number of “acidic groups” is two, the two “positions” It is preferable that the substituted position of at least any one "acid group" among the "acid groups" is the terminal of an alkyl group.

一般式(X2)においてLまたはMで表される、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては、カルボキシル基またはホスホン酸基から選択される1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜3の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、1つまたは2つのカルボキシル基を置換基として有するメチル基またはエチル基がより好ましい。   The “C1-C6 linear or branched alkyl group having one or two acidic groups as a substituent”, which is represented by L or M in the general formula (X2), is a carboxyl group or A linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms having one or two acidic groups selected from phosphonic acid groups as a substituent is preferable, and one or two carboxyl groups as a substituent Methyl or ethyl is more preferred.

一般式(X2)において、少なくともLまたはMのいずれか1つは、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」である。ここで、pは0〜2の整数を表し、pが0である場合、Lは存在しないため、Mが、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」となる。また、pが2である場合は、2つ存在するL、またはMのうち、少なくともいずれか1つが、「1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」であればよい。   In General Formula (X2), at least one of L and M is “a C 1-6 linear or branched alkyl group having one or two acidic groups as a substituent”. . Here, p represents an integer of 0 to 2, and when p is 0, since L is absent, M is preferably selected from the group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent. It becomes a linear or branched alkyl group ". In addition, when p is 2, at least any one of two L or M having two or more L represents a “linear group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent group. Or a branched alkyl group ".

一般式(X3)において、R11およびR12で表される「水素原子または酸性基」における「酸性基」としては、具体的に、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキサム酸基、ホスホン酸基、ホウ酸基、ホスフィン酸基、シラノール基などをあげることができる。これらの中でも、カルボキシル基またはホスホン酸基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。Specifically as the "acidic group" in the "hydrogen atom or acidic group" represented by R 11 and R 12 in the general formula (X3), specifically, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxamic acid group, A phosphonic acid group, a boric acid group, a phosphinic acid group, a silanol group etc. can be mentioned. Among these, a carboxyl group or a phosphonic acid group is preferable, and a carboxyl group is more preferable.

一般式(X3)において、R13およびR14で表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては具体的に、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などの直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソオクチル基などの分岐状のアルキル基があげられる。In the general formula (X3), "one carbon atom" in "a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent," represented by R 13 and R 14 As specific examples of the "~ 18 linear or branched alkyl group", methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like can be mentioned Examples thereof include linear alkyl groups; branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group and isooctyl group.

一般式(X3)において、R13およびR14で表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」における「炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」としては具体的に、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などの直鎖状のアルコキシ基;イソプロポキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、イソオクチルオキシ基などの分岐状のアルコキシ基があげられる。In the general formula (X3), "one carbon atom" in "a linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent," represented by R 13 and R 14 Specifically, the linear or branched alkoxy group of to 18 is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group, an octyloxy group, a nonyloxy group, Linear alkoxy groups such as decyloxy group; branched alkoxy groups such as isopropoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, isooctyloxy group and the like.

一般式(X3)において、R13およびR14で表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数2〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」としては具体的に、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、1−ヘキセニル基などのアルケニル基、または、これらのアルケニル基が複数個結合した、直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基があげられる。In the general formula (X3), "2 carbon atoms" in "a linear or branched alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent," represented by R 13 and R 14 Specifically, the linear or branched alkenyl group of to 18 may be an alkenyl group such as a vinyl group, an allyl group, an isopropenyl group, a 2-butenyl group, a 1-hexenyl group, or an alkenyl group of these A plurality of linked linear or branched alkenyl groups can be mentioned.

一般式(X3)において、R13およびR14で表される
「置換基を有する炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有する炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」または
「置換基を有する炭素原子数2〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「置換基」としては、
具体的に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;
シアノ基;水酸基;ニトロ基;ニトロソ基;チオール基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などの炭素原子数3〜16のシクロアルキル基;
メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基などの炭素原子数1〜16の直鎖状のアルコキシ基;
イソプロポキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、イソオクチルオキシ基などの炭素原子数3〜16の分岐状のアルコキシ基;
シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基などの炭素原子数3〜16のシクロアルコキシ基;
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、インデニル基、フルオレニル基などの炭素原子数6〜16のアリール基;
無置換アミノ基;メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの、炭素原子数1〜16の置換基を有するアミノ基;
カルボキシル基;メチルエステル基、エチルエステル基などのカルボン酸エステル基;などをあげることができる。これらの「置換基」は、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに前記例示した置換基を有していてもよい。
In the general formula (X3), “a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms having a substituent” represented by R 13 and R 14 ,
"Substituent" in "C1-C18 linear or branched alkoxy group having substituent (s)" or "linear- or branched alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms having substituent (s)" as,
Specifically, halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom;
A cyano group; a hydroxyl group; a nitro group; a nitroso group;
A cycloalkyl group having 3 to 16 carbon atoms, such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclooctyl group and the like;
A linear alkoxy group having 1 to 16 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy and the like;
A branched alkoxy group having 3 to 16 carbon atoms such as isopropoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, isooctyloxy group;
Cycloalkoxy groups having 3 to 16 carbon atoms such as cyclopropoxy, cyclobutoxy, cyclopentyloxy and cyclohexyloxy;
An aryl group having 6 to 16 carbon atoms, such as phenyl, naphthyl, biphenyl, anthryl, phenanthryl, pyrenyl, indenyl and fluorenyl;
Unsubstituted amino group; substituents having 1 to 16 carbon atoms such as methylamino, dimethylamino, diethylamino, ethylmethylamino, methylpropylamino, di-t-butylamino, diphenylamino and the like An amino group having;
Examples thereof include carboxyl groups; carboxylic acid ester groups such as methyl ester groups and ethyl ester groups; One or more of these “substituents” may be contained, or two or more of these “substituents” may be contained in the same or different groups. Moreover, these "substituents" may further have the substituents exemplified above.

一般式(X3)において、R13およびR14は、水素原子または置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。In General Formula (X3), R 13 and R 14 are preferably a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent, and a hydrogen atom is more preferable. .

一般式(X3)において、R13およびR14は、互いに結合して環を形成してもよく、それらの環は、単結合、または、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子のいずれかの原子を介した結合によって、互いに結合して環を形成してもよい。In the general formula (X3), R 13 and R 14 may be bonded to each other to form a ring, and the ring is a single bond or an atom of either a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom The bonds may be combined with each other to form a ring.

一般式(X3)において、rは、チオフェン基の数を表す。ここで、チオフェン基は、色素部分で励起された電子を、電子求引部であるインダノン基に運搬(伝達)する連結基の役割を有する。rは0〜4の整数を表し、0〜2が好ましい。   In general formula (X3), r represents the number of thiophene groups. Here, the thiophene group has a role of a linking group which transports (transfers) the electrons excited in the dye portion to the indanone group which is an electron attracting portion. r represents the integer of 0-4, 0-2 are preferable.

一般式(1)で表される本発明の増感色素の中でも、酸性基としてカルボキシル基またはホスホン酸基を含む増感色素は、半導体層の表面上に容易に吸着させることができるため、該増感色素を用いた光電変換素子の光電変換特性のさらなる向上につながる。   Among the sensitizing dyes of the present invention represented by the general formula (1), a sensitizing dye containing a carboxyl group or a phosphonic acid group as an acidic group can be easily adsorbed on the surface of the semiconductor layer, so It leads to the further improvement of the photoelectric conversion characteristic of the photoelectric conversion element using a sensitizing dye.

一般式(1)で表される本発明の増感色素は、生じ得るすべての立体異性体を包含するものとする。いずれの異性体も本発明における増感色素として好適に使用することができる。例えば前記一般式(1)において、R〜Rが水素原子であり、Xが前記一般式(X1)で示される1価基である本発明の増感色素は、下記一般式(2)および(3)で表される化合物を包含するものとする。The sensitizing dye of the present invention represented by the general formula (1) is intended to include all stereoisomers that can be generated. Any isomer can be suitably used as a sensitizing dye in the present invention. For example, the sensitizing dye of the present invention in which R 1 to R 6 are a hydrogen atom and X is a monovalent group represented by the above general formula (X1) in the above general formula (1) is a compound represented by the following general formula (2) And compounds represented by (3) are included.

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一般式(1)で表される本発明の増感色素の具体例を以下の式(A−1)〜(A−51)に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の例示化合物は、生じ得る立体異性体のうちの一例を示したものであり、その他すべての立体異性体を包含するものとする。また、それぞれ2種以上の立体異性体の混合物であってもよい。   Specific examples of the sensitizing dye of the present invention represented by the general formula (1) are shown in the following formulas (A-1) to (A-51), but the present invention is not limited thereto. The following exemplified compounds are examples of possible stereoisomers and include all other stereoisomers. Moreover, each may be a mixture of two or more stereoisomers.

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一般式(1)で表される本発明の増感色素は、公知の方法を用いて合成することができる。一般式(1)において、R〜Rがすべて水素原子である場合は、例えば以下のようにして合成できる。下記式(4)で表される3,7−ジブロモジベンゾチオフェンと下記式(5)で表されるアミン化合物とのBuchwald−Hartwig反応を行うことにより下記式(6)で表される中間体であるモノブロモ体を得ることができる。さらに、一般式(6)のブロモ基(―Br)を、常法に従って、または、相当する置換基を有するボロン酸との、Suzukiカップリングなどのクロスカップリング反応を行うことにより、ホルミル基(―CHO)に変換することによって、下記一般式(7)で表される中間体であるホルミル体が得られる。ただし、下記一般式(5)〜(7)中において、R、R、R13およびR14は、一般式(1)中の記号と同じ意味を表し、同様に、rは0〜4の整数を表す。The sensitizing dye of the present invention represented by the general formula (1) can be synthesized using a known method. In the general formula (1), when all of R 1 to R 6 are hydrogen atoms, they can be synthesized, for example, as follows. An intermediate represented by the following formula (6) by performing Buchwald-Hartwig reaction between 3,7-dibromodibenzothiophene represented by the following formula (4) and an amine compound represented by the following formula (5) Certain monobromo forms can be obtained. Furthermore, a formyl group (a bromo group (—Br) of the general formula (6) is subjected to a cross coupling reaction such as a Suzuki coupling with a boronic acid having a corresponding substituent or according to a conventional method By conversion to —CHO), a formyl form which is an intermediate represented by the following general formula (7) is obtained. However, in the following general formulas (5) to (7), R 7 , R 8 , R 13 and R 14 have the same meanings as the symbols in the general formula (1), and similarly, r is 0 to 4 Represents an integer of

下記一般式(7)で表されるホルミル体(r=0)は、例えば、一般式(6)で表されるブロモ体と、ブチルリチウムなどとの金属ハロゲン交換により得られたアリールリチウムを、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)で捕捉することにより、合成することができる。   The formyl form (r = 0) represented by the following general formula (7) is, for example, an aryllithium obtained by metal halogen exchange of the bromo form represented by the general formula (6) with butyl lithium and the like, It can be synthesized by capturing with N, N-dimethylformamide (DMF).

下記一般式(7)で表されるホルミル体(r=1〜4)の合成は、例えば、5−ホルミル−2−チオフェンボロン酸または5’−ホルミル−2,2’−ビチオフェン−5−ボロン酸などの、ホルミル基および相当する置換基を有するチオフェン環を有するボロン酸を用いて、クロスカップリング反応を行うことにより、一般式(7)で表されるホルミル体を合成することができる。   The synthesis of a formyl form (r = 1 to 4) represented by the following general formula (7) is, for example, 5-formyl-2-thiopheneboronic acid or 5'-formyl-2,2'-bithiophene-5-boron A formyl form represented by the general formula (7) can be synthesized by cross-coupling reaction using a boronic acid having a formyl group and a thiophene ring having a corresponding substituent, such as an acid.

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本発明の一般式(1)における、Xが前記一般式(X1)、(X2)または(X3)で表される1価基である増感色素は、目的のX1〜X3に応じて、上記一般式(7)の中間体(ホルミル体)と、それぞれ適した化合物との縮合反応を行うことにより合成することができる。具体的には、シアノ酢酸など(Xが前記一般式(X1)の場合)、ロダニン−3−酢酸などのロダニン化合物(Xが前記一般式(X2)の場合)、または下記式(8)で表されるようなインデノン化合物(Xが前記一般式(X3)の場合)との縮合反応を行うことにより合成することができる。   The sensitizing dye in the general formula (1) of the present invention, in which X is a monovalent group represented by the general formula (X1), (X2) or (X3), depends on the target X1 to X3. It can synthesize | combine by performing the condensation reaction of the intermediate body (formyl form) of General formula (7), and a suitable compound, respectively. Specifically, cyanoacetic acid etc. (when X is the general formula (X1)), rhodanine compounds such as rhodanine 3-acetic acid (when X is the general formula (X2)), or the following formula (8) It can synthesize | combine by performing condensation reaction with an indenone compound (when X is the said general formula (X3)) as it represents.

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なお、出発原料となる上記式(4)または(5)などについては、市販のものを用いてもよいし、公知の方法により合成したものを用いてもよい。上記一般式(8)で示すインデノン化合物は、前述した特許文献8〜10に記載の方法で容易に合成することができる。   In addition, about said Formula (4) or (5) used as a starting material, a commercially available thing may be used and what was synthesize | combined by the well-known method may be used. The indenone compound represented by the above general formula (8) can be easily synthesized by the method described in Patent Documents 8 to 10 described above.

また、R〜Rが水素原子以外の置換基である場合は、それぞれ対応するジブロモジベンゾチオフェン誘導体などを用いて、上記と同様の反応を行うことにより、一般式(1)で表される本発明の増感色素を合成することができる。When R 1 to R 6 are a substituent other than a hydrogen atom, they are represented by the general formula (1) by carrying out the same reaction as described above using the corresponding dibromodibenzothiophene derivatives and the like. The sensitizing dyes of the present invention can be synthesized.

一般式(1)で表される本発明の増感色素の化合物の精製方法としては、カラムクロマトグラフィーによる精製;シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製;溶媒による再結晶や晶析法などの公知の方法があげられる。また、これらの化合物の同定は、核磁気共鳴分析(NMR)などにより行うことができる。   As a purification method of the compound of the sensitizing dye of the present invention represented by the general formula (1), purification by column chromatography; adsorption purification by silica gel, activated carbon, activated clay or the like; recrystallization by crystallization, crystallization method, etc. There are known methods. In addition, identification of these compounds can be performed by nuclear magnetic resonance analysis (NMR) or the like.

本発明の増感色素は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、本発明の増感色素は、本発明に属さない他の増感色素と併用することができる。他の増感色素の具体例としては、ルテニウム錯体、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ロダシアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、キサンテン系色素などの前記一般式(1)で表される増感色素以外の増感色素をあげることができる。本発明の増感色素と、これら他の増感色素とを組み合わせて用いる場合は、本発明の増感色素に対する他の増感色素の使用量を10〜200重量%とするのが好ましく、20〜100重量%とするのがより好ましい。   The sensitizing dyes of the present invention may be used alone or in combination of two or more. In addition, the sensitizing dyes of the present invention can be used in combination with other sensitizing dyes not belonging to the present invention. Specific examples of other sensitizing dyes include ruthenium complexes, coumarin dyes, cyanine dyes, merocyanine dyes, rhodacyanine dyes, phthalocyanine dyes, porphyrin dyes, xanthene dyes, etc. Mention may be made of sensitizing dyes other than those represented. When the sensitizing dye of the present invention is used in combination with these other sensitizing dyes, the amount of the other sensitizing dye to the sensitizing dye of the present invention is preferably 10 to 200% by weight, 20 It is more preferable that the amount be 100% by weight.

本発明の増感色素は、ハロゲン化銀、酸化亜鉛、酸化チタンなど、各種イメージング材料用の感光体、光触媒、光機能性材料などの分光増感色素として応用でき、色素増感型の光電変換素子などに用いられる光電変換用増感色素などとしても応用できる。また、本発明の増感色素により励起したエネルギーを利用して、他の光電変換素子と組み合わせて作製した有機薄膜太陽電池やペロブスカイト太陽電池などの次世代型太陽電池、次世代蓄電池などの光−エネルギー(電気、熱、情報など)変換素子に応用することが可能である。たとえば、本発明において色素増感型の光電変換素子を作製する方法は、特に限定されないが、導電性支持体(電極)上に半導体層を形成し、該半導体層に本発明の光電変換用増感色素を吸着(担持)させて、光電極を作製する方法が好ましい(図1参照)。色素を吸着させる方法としては、色素を溶媒に溶解して得られた溶液中に半導体層を長時間浸漬する方法が一般的である。本発明の光電変換用増感色素を2種以上併用する場合、あるいは本発明の光電変換用増感色素を他の増感色素と併用する場合は、使用するすべての色素の混合溶液を調製して半導体層を浸漬してもよく、また、それぞれの色素について別々の溶液を調製し、各溶液に半導体層を順に浸漬してもよい。   The sensitizing dye of the present invention can be applied as a photosensitive material for various imaging materials such as silver halide, zinc oxide, titanium oxide, etc., as a spectral sensitizing dye such as a photocatalyst, a photofunctional material, etc. The present invention can also be applied as a sensitizing dye for photoelectric conversion used in devices and the like. In addition, light such as next-generation solar cells such as organic thin film solar cells and perovskite solar cells fabricated by combining the energy excited by the sensitizing dye of the present invention with other photoelectric conversion elements, and next generation storage batteries It is possible to apply to energy (electricity, heat, information, etc.) conversion elements. For example, the method for producing a dye-sensitized photoelectric conversion element in the present invention is not particularly limited, but a semiconductor layer is formed on a conductive support (electrode), and the increase in the photoelectric conversion of the present invention is performed on the semiconductor layer. A method of producing a photoelectrode by adsorbing (supporting) a dyestuff is preferred (see FIG. 1). As a method of adsorbing the dye, a method of immersing the semiconductor layer in a solution obtained by dissolving the dye in a solvent for a long time is generally used. When two or more of the sensitizing dyes for photoelectric conversion of the present invention are used in combination, or when the sensitizing dyes for photoelectric conversion of the present invention are used in combination with other sensitizing dyes, a mixed solution of all the dyes to be used is prepared. The semiconductor layer may be dipped, or separate solutions may be prepared for each dye, and the semiconductor layer may be dipped in each solution in turn.

本発明では、導電性支持体として金属板の他に、表面に導電性材料を有する導電層を設けたガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。導電性材料の具体例としては、金、銀、銅、アルミニウム、白金などの金属、フッ素ドープの酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物などの導電性透明酸化物半導体、炭素などをあげることができるが、フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板を用いるのが好ましい。   In the present invention, a glass substrate or a plastic substrate provided with a conductive layer having a conductive material on the surface can be used as the conductive support in addition to the metal plate. Specific examples of the conductive material include metals such as gold, silver, copper, aluminum and platinum, conductive transparent oxide semiconductors such as fluorine-doped tin oxide and indium-tin complex oxide, and carbon. Preferably, a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film is used.

本発明において半導体層を形成する半導体の具体例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化鉄、酸化ガリウム、酸化ニッケル、酸化イットリウムなどの金属酸化物;硫化チタン、硫化亜鉛、硫化ジルコニウム、硫化銅、硫化スズ、硫化インジウム、硫化タングステン、硫化カドミウム、硫化銀などの金属硫化物;セレン化チタン、セレン化ジルコニウム、セレン化インジウム、セレン化タングステンなどの金属セレン化物;シリコン、ゲルマニウムなどの単体半導体などをあげることができる。これらの半導体は単独で用いるだけでなく、2種類以上を混合して用いることもできる。本発明においては、半導体として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズから選択される1種または2種以上を用いるのが好ましい。   Specific examples of the semiconductor forming the semiconductor layer in the present invention include metals such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, iron oxide, gallium oxide, nickel oxide, yttrium oxide and the like Oxides; metal sulfides such as titanium sulfide, zinc sulfide, zirconium sulfide, copper sulfide, tin sulfide, indium sulfide, tungsten sulfide, cadmium sulfide, silver sulfide; titanium selenide, zirconium selenide, indium selenide, tungsten selenide And other elemental semiconductors such as silicon and germanium. These semiconductors may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is preferable to use one or more selected from titanium oxide, zinc oxide and tin oxide as the semiconductor.

本発明における半導体層の態様は特に限定されないが、微粒子からなる多孔質構造を有する薄膜が好ましい。多孔質構造などにより、半導体層の実質的な表面積が大きくなり、半導体層への色素吸着量が増大すると、高効率の光電変換素子を得ることができる。半導体粒子径は5〜500nmが好ましく、10〜100nmがより好ましい。半導体層の膜厚は通常2〜100μmであるが、5〜20μmがより好ましい。半導体層を形成する方法としては、半導体微粒子を含むペーストをスピンコート法、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法などの湿式塗布法で導電性基板上に塗布した後、焼成により溶媒や添加物を除去して製膜する方法や、スパッタリング法、蒸着法、電着法、電析法、マイクロ波照射法などにより製膜する方法をあげることができるが、これらに限定されない。   Although the aspect of the semiconductor layer in this invention is not specifically limited, The thin film which has a porous structure which consists of microparticles | fine-particles is preferable. When the substantial surface area of the semiconductor layer is increased due to the porous structure or the like and the dye adsorption amount to the semiconductor layer is increased, a highly efficient photoelectric conversion element can be obtained. 5-500 nm is preferable and, as for a semiconductor particle diameter, 10-100 nm is more preferable. The film thickness of the semiconductor layer is usually 2 to 100 μm, preferably 5 to 20 μm. As a method of forming a semiconductor layer, a paste containing semiconductor fine particles is applied on a conductive substrate by a wet coating method such as spin coating method, doctor blade method, squeegee method, screen printing method, etc. There may be mentioned a method of forming a film by removing and a method of forming a film by a sputtering method, a vapor deposition method, an electrodeposition method, an electrodeposition method, a microwave irradiation method and the like, but it is not limited thereto.

本発明において、半導体微粒子を含むペーストは市販品を用いてもよく、市販の半導体微粉末を溶媒中に分散させることによって調製したペーストなどを用いてもよい。ペーストを調製する際に使用する溶媒の具体例としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;n−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。また、これらの溶媒は単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用することができる。   In the present invention, the paste containing the semiconductor fine particles may be a commercially available product, or a paste prepared by dispersing a commercially available semiconductor fine powder in a solvent may be used. Specific examples of the solvent used in preparing the paste include water; alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; n-hexane, cyclohexane, benzene, Although a hydrocarbon solvent such as toluene can be mentioned, it is not limited to these. Also, these solvents can be used alone or as a mixture of two or more.

本発明において半導体微粉末を溶媒中に分散させる方法としては、乳鉢などですりつぶしてもよく、ボールミル、ペイントコンディショナー、縦型ビーズミル、水平型ビーズミル、アトライターなどの分散機を用いてもよい。ペーストを調製する際には、半導体微粒子の凝集を防ぐために界面活性剤などを添加するのが好ましく、増粘させるためにポリエチレングリコールなどの増粘剤を添加するのが好ましい。   In the present invention, the semiconductor fine powder may be dispersed in a solvent by grinding in a mortar or the like, or a dispersing machine such as a ball mill, a paint conditioner, a vertical bead mill, a horizontal bead mill, or an attritor may be used. When preparing the paste, it is preferable to add a surfactant or the like to prevent aggregation of the semiconductor fine particles, and to thicken it, it is preferable to add a thickener such as polyethylene glycol.

本発明の光電変換用増感色素の半導体層表面上への吸着は、該色素溶液中に半導体層を浸し、室温で30分〜100時間あるいは加熱条件下で10分〜24時間放置することにより行うが、室温で10〜20時間放置するのが好ましい。また、該色素溶液中の色素濃度は10〜2000μMが好ましく、50〜500μMがより好ましい。   The adsorption of the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention onto the surface of the semiconductor layer is carried out by immersing the semiconductor layer in the dye solution and leaving it for 30 minutes to 100 hours at room temperature or for 10 minutes to 24 hours under heating conditions. It is preferable to leave at room temperature for 10 to 20 hours. The dye concentration in the dye solution is preferably 10 to 2000 μM, more preferably 50 to 500 μM.

本発明の光電変換用増感色素を、半導体層表面上に吸着させる際に用いる溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコールなどのアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランなどのエーテル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド系溶媒;アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、o−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;n−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。これらの溶媒は単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用される。これらの溶媒の中でも、メタノール、エタノール、t−ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルから選択される1種または2種以上を用いるのが好ましい。   Specific examples of the solvent used for adsorbing the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention on the surface of the semiconductor layer include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and t-butyl alcohol; acetone, methyl ethyl ketone, methyl Ketone solvents such as isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl formate, ethyl acetate and n-butyl acetate; ether solvents such as diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran and 1,3-dioxolane; N, N -Amide-based solvents such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone; nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile; dichloromethane, chloroform, bromoform, o-dichlorobenzene Halogenated hydrocarbon solvents; n-hexane, cyclohexane, benzene, may be mentioned hydrocarbon solvents such as toluene, and the like. These solvents are used alone or as a mixture of two or more. Among these solvents, it is preferable to use one or more selected from methanol, ethanol, t-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran and acetonitrile.

本発明の光電変換用増感色素を半導体層表面上に吸着する際には、コール酸またはデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、リソコール酸、デヒドロコール酸などのコール酸誘導体を色素溶液中に溶解し、色素と共吸着させてもよい。コール酸またはコール酸誘導体を用いることにより色素同士の会合が抑制され、光電変換素子において色素から半導体層へ効率よく電子注入できるようになる。コール酸またはコール酸誘導体を用いる場合、色素溶液中におけるそれらの濃度は0.1〜100mMが好ましく、0.5〜10mMがより好ましい。   When the sensitizing dye for photoelectric conversion of the present invention is adsorbed onto the surface of the semiconductor layer, a cholic acid or a cholic acid derivative such as deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, lithocholic acid or dehydrocholic acid is dissolved in a dye solution, It may be co-adsorbed with the dye. By using cholic acid or cholic acid derivative, association of the dyes is suppressed, and electrons can be efficiently injected from the dye to the semiconductor layer in the photoelectric conversion element. When cholic acid or cholic acid derivatives are used, their concentration in the dye solution is preferably 0.1 to 100 mM, more preferably 0.5 to 10 mM.

本発明の光電変換素子に用いる対極(電極)としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、レドックスイオンの酸化還元反応を促進するために、触媒能を持った導電性材料を使用するのが好ましい。該導電性材料の具体例としては、白金、ロジウム、ルテニウム、炭素などをあげることができるが、これらに限定されない。本発明においては、導電性支持体上に白金の薄膜を形成したものを対極として用いるのが特に好ましい。また、導電性薄膜を形成する方法としては、導電性材料を含むペーストをスピンコート法、ドクターブレード法、スキージ法、スクリーン印刷法などの湿式塗布法により導電性基板上に塗布した後、焼成により溶媒や添加物を除去して製膜する方法や、スパッタリング法、蒸着法、電着法、電析法、マイクロ波照射法などにより製膜する方法をあげることができるが、これらに限定されない。   The counter electrode (electrode) used in the photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, but a conductive material having a catalytic ability is used to promote the redox reaction of redox ions. It is preferable to do. Specific examples of the conductive material include, but are not limited to, platinum, rhodium, ruthenium, carbon and the like. In the present invention, it is particularly preferable to use, as a counter electrode, a thin film of platinum formed on a conductive support. In addition, as a method of forming a conductive thin film, a paste containing a conductive material is applied on a conductive substrate by a wet coating method such as spin coating method, doctor blade method, squeegee method or screen printing method, and then fired. Although the method to form into a film by removing a solvent and an additive and the method to form into a film by sputtering method, a vapor deposition method, an electrodeposition method, the electrodeposition method, a microwave irradiation method etc. can be mentioned, It is not limited to these.

本発明の光電変換素子においては、一対の対向する電極間に電解質が充填され、電解質層が形成されている。用いる電解質としてはレドックス電解質が好ましい。レドックス電解質としては、ヨウ素、臭素、スズ、鉄、クロム、アントラキノンなどのレドックスイオン対があげられるが、これらに限定されない。これらの中ではヨウ素系電解質、臭素系電解質が好ましい。ヨウ素系電解質の場合は、例えばヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムなどとヨウ素の混合物が用いられる。本発明では、これらの電解質を溶媒に溶解させて得られた電解液を用いるのが好ましい。電解液中の電解質の濃度は、0.05〜5Mが好ましく、0.2〜1Mがより好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, an electrolyte is filled between a pair of opposing electrodes to form an electrolyte layer. As an electrolyte to be used, a redox electrolyte is preferable. Examples of the redox electrolyte include, but not limited to, redox ion pairs such as iodine, bromine, tin, iron, chromium and anthraquinone. Among these, iodine-based electrolytes and bromine-based electrolytes are preferable. In the case of an iodine-based electrolyte, for example, a mixture of potassium iodide, lithium iodide, dimethylpropylimidazolium iodide, etc. and iodine is used. In the present invention, it is preferable to use an electrolytic solution obtained by dissolving these electrolytes in a solvent. 0.05-5 M is preferable and, as for the density | concentration of the electrolyte in electrolyte solution, 0.2-1 M is more preferable.

電解質を溶解させる溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル系溶媒;ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート系溶媒;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン系溶媒をあげることができるが、これらに限定されない。これらの溶媒は、単独あるいは2種以上の混合溶媒として使用される。これらの溶媒の中で、ニトリル系溶媒が好ましい。   As a solvent for dissolving the electrolyte, nitrile solvents such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, benzonitrile, etc .; ether solvents such as diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, etc. N Amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N dimethylacetamide; carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate; and lactone solvents such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; It is not limited to. These solvents are used alone or as a mixture of two or more. Among these solvents, nitrile solvents are preferred.

本発明においては、色素増感型光電変換素子の開放電圧およびフィルファクターのさらなる向上のため、前記電解液中にアミン系化合物を含有させてもよい。アミン系化合物としては、4−t−ブチルピリジン、4−メチルピリジン、2−ビニルピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、N,N−ジメチルアニリン、N−メチルベンズイミダゾールなどをあげることができる。電解液中のアミン系化合物の濃度は、0.05〜5Mが好ましく、0.2〜1Mがより好ましい。   In the present invention, an amine compound may be contained in the electrolytic solution to further improve the open circuit voltage and fill factor of the dye-sensitized photoelectric conversion device. Examples of amine compounds include 4-t-butylpyridine, 4-methylpyridine, 2-vinylpyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, N, N-dimethylaniline, and N-methylbenzimidazole. Can. 0.05-5 M is preferable and, as for the density | concentration of the amine compound in electrolyte solution, 0.2-1 M is more preferable.

本発明の光電変換素子における電解質としてゲル化剤やポリマーなどを添加させて得られたゲル状電解質やポリエチレンオキシド誘導体などのポリマーを用いた固体電解質を用いてもよい。ゲル状電解質、固体電解質を用いることにより、電解液の揮発を低減させることができる。   A gelled electrolyte obtained by adding a gelling agent, a polymer or the like as the electrolyte in the photoelectric conversion element of the present invention, or a solid electrolyte using a polymer such as polyethylene oxide derivative may be used. By using a gel electrolyte or a solid electrolyte, the volatilization of the electrolytic solution can be reduced.

本発明の光電変換素子においては、一対の対向する電極間に電解質の代わりに固体電荷輸送層を形成してもよい。固体電荷輸送層に含まれる電荷輸送物質は、正孔輸送物質であることが好ましい。電荷輸送物質の具体例としては、ヨウ化銅、臭化銅、チオシアン化銅などの無機正孔輸送物質、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−p−フェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、ポリアニリン、オキサジアゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ピラゾリン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物などの有機正孔輸送物質があげられるが、これらに限定されない。固体電荷輸送層には、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドもしくはリチウムジイソプロピルイミドなどのリチウム化合物、4−t−ブチルピリジンもしくは2-アミルピリジンなど塩基性アミン化合物などが添加剤として含有されることが好ましい。また、導電性を向上させる目的で、有機正孔輸送物質の一部をラジカルカチオンにするための酸化剤を添加しても良い。酸化剤としては、トリス(2−(1H−ピラゾール−1−イル)−4−t−ブチルピリジン)コバルト(III)トリス(ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド)などのコバルト錯体などがあげられる。   In the photoelectric conversion element of the present invention, a solid charge transport layer may be formed between the pair of opposing electrodes instead of the electrolyte. The charge transport material contained in the solid charge transport layer is preferably a hole transport material. Specific examples of the charge transport material include inorganic hole transport materials such as copper iodide, copper bromide and copper thiocyanate, polypyrrole, polythiophene, poly-p-phenylenevinylene, polyvinylcarbazole, polyaniline, oxadiazole derivative, tri Examples include organic hole transport materials such as phenylamine derivatives, pyrazoline derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone compounds and stilbene compounds, but are not limited thereto. The solid charge transport layer may contain a lithium compound such as lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide or lithium diisopropylimide, a basic amine compound such as 4-t-butylpyridine or 2-amylpyridine as an additive preferable. Further, in order to improve the conductivity, an oxidizing agent may be added to convert a part of the organic hole transporting substance into a radical cation. Examples of the oxidizing agent include cobalt complexes such as tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) -4-t-butylpyridine) cobalt (III) tris (bis (trifluoromethylsulfonyl) imide).

本発明において有機正孔輸送物質を用いて固体電荷輸送層を形成する場合、フィルム形成性結着剤樹脂を併用してもよい。フィルム形成性結着剤樹脂の具体例としては、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアリレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂などがあげられるが、これらに限定されない。これらの樹脂は、単独あるいは共重合体として1種または2種以上を混合して用いることができる。これらの結着剤樹脂の有機正孔輸送物質に対する使用量は、20〜1000重量%が好ましく、50〜500重量%がより好ましい。   When forming a solid charge transport layer using an organic hole transport material in the present invention, a film-forming binder resin may be used in combination. Specific examples of the film-forming binder resin include polystyrene resin, polyvinyl acetal resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyester resin, polyphenylene oxide resin, polyarylate resin, alkyd resin, acrylic resin, phenoxy resin and the like. Not limited to these. These resins may be used alone or in combination of one or more as a copolymer. 20-1000 weight% is preferable and, as for the usage-amount with respect to the organic hole transport material of these binder resin, 50-500 weight% is more preferable.

本発明の光電変換素子においては、光電変換用増感色素が吸着した半導体層が設けられた電極(光電極)が陰極となり、対極が陽極となる。太陽光などの光は光電極側、対極側のどちらから照射してもよいが、光電極側から照射する方が好ましい。太陽光などの照射により、色素が光を吸収して励起状態となって電子を放出する。この電子が半導体層を経由して外部に流れて対極へ移動する。一方、電子を放出して酸化状態になった色素は、対極から供給される電子を電解質中のイオンを経由して受け取ることにより、基底状態に戻る。このサイクルにより電流が流れ、光電変換素子として機能するようになる。   In the photoelectric conversion element of the present invention, the electrode (photoelectrode) provided with the semiconductor layer to which the sensitizing dye for photoelectric conversion is adsorbed is a cathode, and the counter electrode is an anode. The light such as sunlight may be irradiated from either the photoelectrode side or the counter electrode side, but it is preferable to irradiate from the photoelectrode side. By irradiation with sunlight or the like, the dye absorbs light and is excited to emit electrons. The electrons flow to the outside through the semiconductor layer and move to the counter electrode. On the other hand, the dye in the oxidized state by emitting electrons returns to the ground state by receiving the electrons supplied from the counter electrode via the ions in the electrolyte. By this cycle, a current flows and functions as a photoelectric conversion element.

本発明の光電変換素子の特性を評価する際には、短絡電流、開放電圧、フィルファクター、光電変換効率の測定を行う。短絡電流とは、出力端子を短絡させたときの両端子間に流れる1cmあたりの電流を表し、開放電圧とは、出力端子を開放させたときの両端子間の電圧を表す。また、フィルファクターとは最大出力(電流と電圧の積)を、短絡電流と開放電圧の積で割った値であり、主に内部抵抗に左右される。光電変換効率は、最大出力(W)を1cmあたりの光強度(W)で割った値に100を乗じてパーセント表示した値として求められる。When evaluating the characteristics of the photoelectric conversion element of the present invention, the short circuit current, the open circuit voltage, the fill factor, and the photoelectric conversion efficiency are measured. The short circuit current represents the current per 1 cm 2 flowing between the two terminals when the output terminal is shorted, and the open circuit voltage represents the voltage between the two terminals when the output terminal is opened. The fill factor is a value obtained by dividing the product of the maximum output (the product of current and voltage) by the product of the short circuit current and the open circuit voltage, mainly depending on the internal resistance. The photoelectric conversion efficiency is obtained as a value expressed as a percentage by multiplying the value obtained by dividing the maximum output (W) by the light intensity (W) per 1 cm 2 by 100.

本発明の光電変換素子は、色素増感太陽電池や各種光センサーなどに応用できる。本発明の色素増感太陽電池は、前記一般式(1)で表される増感色素からなる光電変換用増感色素を含有する光電変換素子がセルとなり、そのセルを必要枚数配列してモジュール化し、所定の電気配線を設けることによって得られる。   The photoelectric conversion element of the present invention can be applied to a dye-sensitized solar cell, various light sensors, and the like. In the dye-sensitized solar cell of the present invention, a photoelectric conversion element containing a sensitizing dye for photoelectric conversion comprising the sensitizing dye represented by the general formula (1) is a cell, and the required number of cells is arranged to be a module And by providing predetermined electrical wiring.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、合成実施例において化合物の同定は、H−NMR分析(日本電子株式会社製核磁気共鳴装置、JNM−ECA−600またはJNM−EX270)により行った。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples. For identification of the compounds in Synthesis Examples were carried out by 1 H-NMR analysis (JEOL Ltd. nuclear magnetic resonance apparatus, JNM-ECA-600 or JNM-EX270).

[合成実施例1]増感色素(A−5)の合成
窒素置換した反応容器に、トルエン165mL、3,7−ジブロモジベンゾチオフェン8.00g、ビス(4−t−オクチルフェニル)アミン10.12g、ナトリウム−t−ブトキシド3.37g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)1.07g、および濃度0.2mg/mLのトリ−t−ブチルホスフィン/トルエン溶液2.36mLを入れ、80℃で2時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水380mL、酢酸エチル380mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧乾燥し、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒(n−ヘキサン))により精製し、減圧乾燥し、下記式(9)で表されるモノブロモ体化合物の白色固体(5.96g)を得た。
Synthesis Example 1 Synthesis of Sensitizing Dye (A-5) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 165 mL of toluene, 8.00 g of 3,7-dibromodibenzothiophene, 10.12 g of bis (4-t-octylphenyl) amine C., 3.37 g of sodium-t-butoxide, 1.07 g of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0), and 2.36 mL of tri-t-butylphosphine / toluene solution having a concentration of 0.2 mg / mL, The mixture was stirred for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., and then 380 mL of water and 380 mL of ethyl acetate were added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed with saturated brine, dried over sodium sulfate and dried under reduced pressure to give a crude product. The crude product is purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent (n-hexane)) and dried under reduced pressure to obtain a white solid (5.96 g) of a monobromo compound represented by the following formula (9) The

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、上記式(9)で表されるモノブロモ体1.20g、および脱水テトラヒドロフラン16mLを入れ、−72℃で撹拌しながら、1.6Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液1.5mLを滴下した後、1時間の反応後、脱水ジメチルホルムアルデヒド0.3mLを滴下し、2時間反応を行った。その後、反応液を氷水に入れて、塩化メチレンで有機層を抽出した。有機層を水洗し、分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=9/1(体積比))により精製し、下記式(10)で表されるホルミル体化合物の白色固体(0.78g)を得た。   In a nitrogen-substituted reaction vessel, 1.20 g of the monobromo compound represented by the above formula (9) and 16 mL of dehydrated tetrahydrofuran are placed, and 1.5 mL of a 1.6 M n-butyllithium hexane solution is stirred at -72 ° C. Were added dropwise, and after reaction for 1 hour, 0.3 mL of dehydrated dimethyl formaldehyde was added dropwise to carry out reaction for 2 hours. Thereafter, the reaction solution was poured into ice water, and the organic layer was extracted with methylene chloride. The organic layer was washed with water, separated, dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The residue was purified by chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 9/1 (volume ratio)) to obtain a white solid (0.78 g) of a formyl compound represented by the following formula (10) .

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、酢酸25mL、上記式(10)で表されるホルミル体化合物0.362g、シアノ酢酸0.297g、酢酸アンモニウム0.027gを加え、110℃で21時間加熱撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水125mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を水および飽和食塩水で順次洗浄し、得られた有機層を乾燥し、目的の増感色素を赤色固体として得た(0.333g、収率86%)。   25 mL of acetic acid, 0.362 g of a formyl compound represented by the above formula (10), 0.297 g of cyanoacetic acid, and 0.027 g of ammonium acetate were added to a reaction vessel purged with nitrogen, and the mixture was heated and stirred at 110 ° C. for 21 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., and then 125 mL of water was added and stirred to extract the organic layer. The organic layer was washed successively with water and saturated brine, and the obtained organic layer was dried to give the desired sensitizing dye as a red solid (0.333 g, yield 86%).

得られた赤色固体についてNMR分析を行い、以下の49個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−5)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   NMR analysis was performed on the obtained red solid, and the following 49 hydrogen signals were detected and identified as a structure represented by the following formula (A-5) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(600MHz、CDCl):δ(ppm)=0.66−0.88(18H)、1.24−1.40(12H)、1.60−1.80(4H)、6.95−7.10(4H)、7.14−7.18(1H)、7.22−7.34(4H)、7.35−7.40(1H)、7.94−8.00(1H)、8.02−8.12(2H)、8.36−8.41(1H)、8.42−8.48(1H)。 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 0.66 to 0.88 (18 H), 1.24 to 1.40 (12 H), 1.60 to 1.80 (4 H), 6 .95-7.10 (4H), 7.14-7.18 (1H), 7.22-7.34 (4H), 7.35-7.40 (1H), 7.94-8.00 (1H), 8.02-8.12 (2H), 8.36-8.41 (1H), 8.42-8.48 (1H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例2]増感色素(A−22)の合成
窒素置換した反応容器に、酢酸/トルエン=5/2(体積比)混合液10.7mL、合成実施例1で得られた式(10)で表されるホルミル体化合物0.247g、下記式(11)で表されるインダノン化合物0.117gを入れ、90℃で3時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水50mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を水および飽和食塩水で順次洗浄し、乾燥し、目的の増感色素を赤褐色固体として得た(0.283g、収率93%)。
Synthesis Example 2 Synthesis of Sensitizing Dye (A-22) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 10.7 mL of a mixed solution of acetic acid / toluene = 5/2 (volume ratio), the formula obtained in Synthesis Example 1 ( 0.247 g of a formyl compound represented by 10) and 0.117 g of an indanone compound represented by the following formula (11) were added and stirred at 90 ° C. for 3 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., 50 mL of water was added and stirred, and the organic layer was extracted. The organic layer was washed successively with water and brine, and dried to give the desired sensitizing dye as a reddish-brown solid (0.283 g, 93% yield).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

得られた赤褐色固体のNMR分析を行い、以下の52個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−22)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   The NMR analysis of the obtained reddish brown solid was performed, and the following 52 hydrogen signals were detected and identified as a structure represented by the following formula (A-22) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(600MHz、CDCl):δ(ppm)=0.64−0.85(18H)、1.22−1.45(12H)、1.70−1.91(4H)、6.95−7.00(1H)、7.01−7.05(4H)、7.22−7.30(1H)、7.35−7.40(4H)、7.90−8.00(1H)、8.04−8.07(1H)、8.20−8.24(1H)、8.27−8.33(1H)、8.34-8.38(1H)、8.39−8.41(1H)、8.54−8.59(1H)、9.10−9.15(1H)。 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 0.64-0.85 (18 H), 1.22-1. 45 (12 H), 1. 70-1.91 (4 H), 6 .95-7.00 (1H), 7.01-7.05 (4H), 7.22-7.30 (1H), 7.35-7.40 (4H), 7.90-8.00 (1H), 8.04-8.07 (1H), 8.20-8.24 (1H), 8.27-8.33 (1H), 8.34-8.38 (1H), 8. 39-8.41 (1 H), 8.54-8.59 (1 H), 9.10-9.15 (1 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例3]増感色素(A−28)の合成
窒素置換した反応容器に、トルエン200mL、3,7−ジブロモジベンゾチオフェン10.78g、下記式(12)で表されるアミン化合物5.27g、ナトリウム−t−ブトキシド4.54g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)1.44g、濃度0.2mg/mLのトリ−t−ブチルホスフィン/トルエン溶液2.6mLを入れ、85℃で2時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷後、水150mL、酢酸エチル500mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、得られた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:n−ヘキサン)により精製し、乾燥し、下記式(13)で表されるモノブロモ体化合物の白色固体(5.32g)を得た。
Synthesis Example 3 Synthesis of Sensitizing Dye (A-28) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 200 mL of toluene, 10.78 g of 3,7-dibromodibenzothiophene, and an amine compound represented by the following formula (12). 27 g, sodium-t-butoxide 4.54 g, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) 1.44 g, a concentration of 0.2 mg / mL tri-t-butylphosphine / toluene solution 2.6 mL, 85 ° C. The mixture was stirred for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., 150 mL of water and 500 mL of ethyl acetate were added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed with saturated brine, and the obtained organic layer was dried over sodium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: n-hexane) and dried to give a white solid (5.32 g) of a monobromo compound represented by the following formula (13).

Figure 2018061409
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Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器にN,N−ジメチルホルムアミド34.5mL、上記式(13)のモノブロモ体化合物2.30g、オキシ塩化リン1.01gを入れ、25℃で90分間撹拌し、60℃で2時間撹拌した。反応液を氷水175mLに入れて、酢酸エチル175mLを加えて有機層を抽出した。酢酸エチルを用いた抽出は3回行った。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去することにより粗生成物を得た。得られた粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:トルエン)により精製し、下記式(14)で表される化合物2.25g(収率91%)の茶色固体を得た。   In a reaction vessel purged with nitrogen, 34.5 mL of N, N-dimethylformamide, 2.30 g of a monobromo compound of the above formula (13), and 1.01 g of phosphorus oxychloride are added, and stirred at 25 ° C. for 90 minutes. Stir for hours. The reaction solution was poured into 175 mL of ice water, and 175 mL of ethyl acetate was added to extract the organic layer. Extraction with ethyl acetate was performed three times. The organic layer was dried over magnesium sulfate and the solvent was evaporated to give a crude product. The obtained crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: toluene) to obtain a brown solid of 2.25 g (yield 91%) of a compound represented by the following formula (14).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器にN,N−ジメチルホルムアミド35mL、上記式(14)で表される化合物2.23g、ジフェニルメチルホスホン酸ジエチル1.97g、カリウムt−ブトキシド1.00gを入れ、25℃で3時間撹拌した。水90mLを加えて反応を停止した後、反応物を水/メタノール=1/1(体積比)を用いて洗浄した。得られた粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=5/1(体積比))により精製し、下記式(15)で表されるモノブロモ体化合物2.89g(収率97%)の黄色固体を得た。   35 mL of N, N-dimethylformamide, 2.23 g of a compound represented by the above formula (14), 1.97 g of diethyl diphenylmethylphosphonate and 1.00 g of potassium t-butoxide are put in a nitrogen-substituted reaction vessel, and Stir for hours. After the reaction was stopped by adding 90 mL of water, the reaction was washed with water / methanol = 1/1 (volume ratio). The obtained crude product is purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 5/1 (volume ratio)), and 2.89 g of a monobromo compound represented by the following formula (15) Yield 97%) of a yellow solid.

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、上記式(15)で表されるモノブロモ体0.500g、脱水テトラヒドロフラン10mLを入れ、−72℃で撹拌しながら、1.6Mのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液0.71mLを滴下し、2時間の反応を行った。反応後、反応液に脱水ジメチルホルムアルデヒド0.3mLを滴下して2時間反応を行った。その後、反応液を氷水に入れて、塩化メチレンを加えて有機層を抽出した。有機層を水洗し、分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=9/1(体積比))により精製し、下記式(16)で表されるホルミル体化合物の黄色固体(0.196g)を得た。   In a nitrogen-substituted reaction vessel, 0.500 g of the monobromo compound represented by the above formula (15) and 10 mL of dehydrated tetrahydrofuran are charged, and 0.71 mL of a 1.6 M n-butyllithium / hexane solution is stirred at -72 ° C. Was added dropwise and the reaction was carried out for 2 hours. After the reaction, 0.3 mL of dehydrated dimethyl formaldehyde was added dropwise to the reaction solution to carry out a reaction for 2 hours. Thereafter, the reaction solution was poured into ice water, and methylene chloride was added to extract the organic layer. The organic layer was washed with water, separated, dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The residue was purified by chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 9/1 (volume ratio)) to obtain a yellow solid (0.196 g) of a formyl compound represented by the following formula (16) .

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、酢酸/トルエン=5/2(体積比)混合液8.5mL、上記式(16)で表されるホルミル体化合物0.188g、上記式(11)で表されるインダノン化合物0.102gを入れ、90℃で5時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、メタノール17mLを加えて撹拌し、反応物をろ過した。反応物をメタノールで洗浄し、得られた有機層を乾燥し、目的の増感色素を黒色固体として得た(0.242g、収率98%)。   In a reaction vessel purged with nitrogen, 8.5 mL of a mixed solution of acetic acid / toluene = 5/2 (volume ratio), 0.188 g of a formyl compound represented by the above formula (16), an indanone represented by the above formula (11) 0.102 g of the compound was added and stirred at 90 ° C. for 5 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., 17 mL of methanol was added and stirred, and the reaction product was filtered. The reaction product was washed with methanol, and the obtained organic layer was dried to obtain the desired sensitizing dye as a black solid (0.242 g, yield 98%).

得られた黒色固体のNMR分析を行い、以下の32個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−28)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   The obtained black solid was subjected to NMR analysis to detect signals of the following 32 hydrogens, and identified as a structure represented by the following formula (A-28) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(600MHz、CDCl):δ(ppm)=1.25−1.28(1H)、1.47−1.49(1H)、1.55−1.60(1H)、1.72−1.76(1H)、1.80−1.89(1H)、1.90−1.96(3H)、6.60−6.70(1H)、6.80−6.95(1H)、7.00−7.10(2H)、7.15−7.21(2H)、7.24−7.35(5H)、7.40−7.50(4H)、7.80−7.90(1H)、7.95−7.97(1H)、8.00−8.09(1H)、8.30−8.43(4H)、8.58−8.62(1H)、9.10−9.21(1H)。 1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) = 1.25 to 1.28 (1 H), 1.47 to 1.49 (1 H), 1.55 to 1.60 (1 H), 1 .72-1.76 (1 H), 1.80 -1.89 (1 H), 1.90 -1.96 (3 H), 6.60-6.70 (1 H), 6.80-6.95 (1H), 7.00-7.10 (2H), 7.15-7.21 (2H), 7.24-7.35 (5H), 7.40-7.50 (4H), 7. 80-7.90 (1H), 7.95-7.97 (1H), 8.00-8.09 (1H), 8.30-8.43 (4H), 8.58-8.62 1 H), 9.10-9.21 (1 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例4]増感色素(A−32)の合成
窒素置換した反応容器に、トルエン41mL、3,7−ジブロモジベンゾチオフェン2.2g、下記式(17)で表されるアミン化合物1.68g、ナトリウム−t−ブトキシド0.93g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.29g、濃度0.2mg/mLのトリ−t−ブチルホスフィン/トルエン溶液0.37mLを入れ、80℃で5時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水30mL、酢酸エチル80mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、混合溶媒:n−ヘキサン/トルエン)により精製し、乾燥し、下記式(18)で表されるモノブロモ体化合物の白黄色固体(1.08g)を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of Sensitizing Dye (A-32) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 41 mL of toluene, 2.2 g of 3,7-dibromodibenzothiophene and an amine compound represented by the following formula (17). 68 g, sodium-t-butoxide 0.93 g, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) 0.29 g, 0.37 mL of tri-t-butylphosphine / toluene solution with a concentration of 0.2 mg / mL, 80 ° C. Stir for 5 hours. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., 30 mL of water and 80 mL of ethyl acetate were added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed with brine, dried over sodium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a crude product. The crude product is purified by column chromatography (carrier: silica gel, mixed solvent: n-hexane / toluene), dried and white yellow solid (1.08 g) of monobromo compound represented by the following formula (18) I got

Figure 2018061409
Figure 2018061409

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、上記式(18)で表されるモノブロモ体1.00g、脱水テトラヒドロフラン20mLを入れ、−72℃で撹拌しながら、濃度1.6Mのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液1.4mLを滴下し、3時間反応を行った。反応後、反応液に脱水ジメチルホルムアルデヒド0.4mLを滴下して2時間反応を行った。その後、反応液を氷水に入れて、塩化メチレンを加えて有機層を抽出した。有機層を水洗し、分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=9/1(体積比))により精製し、下記式(19)で表されるホルミル体化合物の黄色固体(0.56g)を得た。   In a nitrogen-replaced reaction vessel, 1.00 g of the monobromo compound represented by the above formula (18) and 20 mL of dehydrated tetrahydrofuran are charged, and a 1.6 M n-butyllithium / hexane solution is added while stirring at -72 ° C. 4 mL was added dropwise and reacted for 3 hours. After the reaction, 0.4 mL of dehydrated dimethyl formaldehyde was added dropwise to the reaction solution to carry out a reaction for 2 hours. Thereafter, the reaction solution was poured into ice water, and methylene chloride was added to extract the organic layer. The organic layer was washed with water, separated, dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The residue was purified by chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 9/1 (volume ratio)) to obtain a yellow solid (0.56 g) of a formyl compound represented by the following formula (19) .

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、酢酸11mL、上記式(19)で表されるホルミル体化合物0.160g、シアノ酢酸0.168g、酢酸アンモニウム0.015gを入れ、105℃で7時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水65mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を水および飽和食塩水で順次洗浄し、乾燥し、目的の増感色素を赤色固体として得た(0.155g、収率89%)。   In a nitrogen-purged reaction vessel, 11 mL of acetic acid, 0.160 g of a formyl compound represented by the above formula (19), 0.168 g of cyanoacetic acid, and 0.015 g of ammonium acetate were added, and stirred at 105 ° C. for 7 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., 65 mL of water was added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed successively with water and saturated brine and dried to give the desired sensitizing dye as a red solid (0.155 g, 89% yield).

得られた赤色固体のNMR分析を行い、以下の25個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−32)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   NMR analysis of the obtained red solid was performed, and the following 25 hydrogen signals were detected and identified as a structure represented by the following formula (A-32) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(270MHz、ジメチルスルホキシド(DMSO)−d):δ(ppm)=1.90−2.06(4H)、2.30−2.40(4H)、3.90−4.00(1H)、4.90−5.10(1H)、7.29−7.60(8H)、7.89−8.00(1H)、8.10−8.22(1H)、8.30−8.50(4H)、8.51−8.65(1H)。 1 H-NMR (270 MHz, dimethyl sulfoxide (DMSO) -d 6 ): δ (ppm) = 1.90-2.06 (4H), 2.30-2.40 (4H), 3.90-4. 00 (1 H), 4.90-5.10 (1 H), 7.29-7.60 (8 H), 7.89-8.00 (1 H), 8.10-8.22 (1 H), 8 .30-8.50 (4H), 8.51-8.65 (1 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例5]増感色素(A−33)の合成
窒素置換した反応容器に、酢酸/トルエン=5/2(体積比)混合液7.2mL、上記式(19)で表されるホルミル体化合物0.160g、上記式(11)で表されるインダノン化合物0.078gを入れ、90℃で6時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、トルエン15mLを加えて撹拌し、反応物をろ過した。反応物をメタノールで洗浄し、乾燥し、目的の増感色素を黒色固体として得た(0.133g、収率68%)。
Synthesis Example 5 Synthesis of Sensitizing Dye (A-33) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 7.2 mL of a mixed solution of acetic acid / toluene = 5/2 (volume ratio), formyl represented by the above formula (19) 0.160 g of a bulk compound and 0.078 g of the indanone compound represented by the above formula (11) were added and stirred at 90 ° C. for 6 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., 15 mL of toluene was added and stirred, and the reaction product was filtered. The reaction was washed with methanol and dried to give the desired sensitizing dye as a black solid (0.133 g, 68% yield).

得られた黒色固体のNMR分析を行い、以下の28個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−33)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   The obtained black solid was subjected to NMR analysis to detect signals of the following 28 hydrogens, and identified as a structure represented by the following formula (A-33) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(270MHz、DMSO−d):δ(ppm)=1.39−1.41(1H)、1.64−1.67(1H)、1.83−1.92(2H)、2.00−2.11(2H)、2.23−2.35(3H)、3.89−4.00(1H)、4.93−4.96(1H)、7.20−7.61(8H)、7.80−7.99(2H)、8.00−8.11(1H)、8.31−8.43(4H)、8.50−8.63(1H)、9.18−9.21(1H)。 1 H-NMR (270 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 1.39-1.41 (1 H), 1.64-1.67 (1 H), 1.83-1.92 (2 H) , 2.00-2.11 (2H), 2.23-2.35 (3H), 3.89-4.00 (1H), 4.93-4.96 (1H), 7.20-7. .61 (8 H), 7.80-7.99 (2 H), 8.00-8.1 1 (1 H), 8.31-8.43 (4 H), 8. 50-8.63 (1 H), 9.18-9.21 (1 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例6]増感色素(A−34)の合成
窒素置換した反応容器に、ジメチルスルホキシド100mL、上記式(9)で表されるモノブロモ体2.86g、5’−ホルミル−2,2’−ビチオフェン−5−ボロン酸1.25g、炭酸カリウム0.515g、酢酸パラジウム(II)0.049g、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.157gを入れ、80℃で3時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水460mLおよび酢酸エチル460mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=1/2(体積比))により精製し、乾燥し、下記式(20)で表されるホルミル体化合物の黄褐色固体(2.86g)を得た。
Synthesis Example 6 Synthesis of Sensitizing Dye (A-34) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 100 mL of dimethyl sulfoxide, 2.86 g of the monobromo compound represented by the above formula (9), 5'-formyl-2,2 '-Bithiophene-5-boronic acid 1.25 g, potassium carbonate 0.515 g, palladium (II) acetate 0.049 g, di (1-adamantyl) -n-butyl phosphine 0.157 g, stirred at 80 ° C. for 3 hours did. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., 460 mL of water and 460 mL of ethyl acetate were added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed with brine, dried over sodium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a crude product. The crude product is purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 1/2 (volume ratio)), dried, and yellowish brown solid of formyl compound represented by the following formula (20) Obtained (2.86 g).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、酢酸/トルエン=5/2(体積比)混合液35mL、上記式(20)で表されるホルミル体化合物0.770g、上記式(11)で表されるインダノン化合物0.300gを入れ、90℃で7時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、反応液を減圧濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:クロロホルム/メタノール=5/2(体積比))により精製し、目的の増感色素を黒色固体として得た(0.730g、収率78%)。   In a reaction vessel purged with nitrogen, 35 mL of a mixed solution of acetic acid / toluene = 5/2 (volume ratio), 0.770 g of a formyl compound represented by the above formula (20), an indanone compound 0 represented by the above formula (11) Add .300 g and stir at 90 ° C. for 7 hours. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., and the reaction mixture was concentrated under reduced pressure to give a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: chloroform / methanol = 5/2 (volume ratio)) to obtain the desired sensitizing dye as a black solid (0.730 g, yield 78%) ).

得られた黒色固体についてNMR分析を行い、以下の56個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−34)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   The obtained black solid was subjected to NMR analysis to detect signals of the following 56 hydrogens and identified as a structure represented by the following formula (A-34) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(600MHz、DMSO−d):δ(ppm)=1.00−1.04(18H)、1.59−1.63(12H)、1.93−2.02(4H)、7.25−7.37(5H)、7.53−7.59(4H)、7.61−7.67(2H)、7.74−7.81(2H)、7.92−7.97(1H)、8.11−8.41(6H)、8.57−8.70(2H)。 1 H-NMR (600 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 1.00 to 1.04 (18 H), 1.59 to 1.63 (12 H), 1.93 to 2.02 (4 H) , 7.25-7.37 (5H), 7.53-7.59 (4H), 7.61-7.67 (2H), 7.74-7.81 (2H), 7.92-7. .97 (1 H), 8.11-8.41 (6 H), 8.57-8.70 (2 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[合成実施例7]増感色素(A−35)の合成
窒素置換した反応容器に、ジメチルスルホキシド46mL、上記式(13)で表されるモノブロモ体1.30g、5−ホルミル−2−チオフェンボロン酸0.579g、炭酸カリウム0.364g、酢酸パラジウム(II)0.035g、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.111gを入れ、85℃で2時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、水200mLおよびクロロホルム200mLを加えて撹拌し、有機層を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧乾燥し、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ヘキサン/トルエン=1/2(体積比))により精製し、乾燥し、下記式(21)で表されるホルミル体化合物の黄褐色固体(1.33g)を得た。
Synthesis Example 7 Synthesis of Sensitizing Dye (A-35) In a nitrogen-substituted reaction vessel, 46 mL of dimethyl sulfoxide, 1.30 g of the monobromo compound represented by the above formula (13), 5-formyl-2-thiophene boron 0.579 g of acid, 0.364 g of potassium carbonate, 0.035 g of palladium (II) acetate and 0.111 g of di (1-adamantyl) -n-butylphosphine were added, and the mixture was stirred at 85 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C., 200 mL of water and 200 mL of chloroform were added and the mixture was stirred to extract an organic layer. The organic layer was washed with saturated brine, dried over sodium sulfate and dried under reduced pressure to give a crude product. The crude product is purified by column chromatography (carrier: silica gel, solvent: hexane / toluene = 1/2 (volume ratio)), dried, and yellowish brown solid of formyl compound represented by the following formula (21) Obtained (1.33 g).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

窒素置換した反応容器に、酢酸/トルエン=1/3(体積比)混合液20mL、上記式(21)で表されるホルミル体化合物0.270g、上記式(11)で表されるインダノン化合物0.193gを入れ、90℃で8時間撹拌した。反応液を25℃まで放冷した後、反応液を減圧乾燥し、粗生成物を得た。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:クロロホルム/メタノール=5/1(体積比))により精製し、目的の増感色素を赤褐色固体として得た(0.280g、収率75%)。   In a reaction vessel purged with nitrogen, 20 mL of a mixed solution of acetic acid / toluene = 1/3 (volume ratio), 0.270 g of a formyl compound represented by the above formula (21), an indanone compound 0 represented by the above formula (11) Add .193g and stir at 90 ° C for 8 hours. The reaction solution was allowed to cool to 25 ° C., and then the reaction solution was dried under reduced pressure to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (Carrier: silica gel, solvent: chloroform / methanol = 5/1 (volume ratio)) to obtain the desired sensitizing dye as a reddish brown solid (0.280 g, yield 75%) ).

得られた赤褐色固体のNMR分析を行い、以下の24個の水素のシグナルを検出し、下記式(A−35)で表される構造と同定した(カルボキシル基の水素は観測されなかった)。   The resulting reddish brown solid was subjected to NMR analysis, and the signals of the following 24 hydrogens were detected and identified as a structure represented by the following formula (A-35) (hydrogen of carboxyl group was not observed).

H−NMR(600MHz、DMSO−d):δ(ppm)=1.06−1.19(1H)、1.31−1.35(1H)、1.55−1.59(1H)、1.72−1.76(1H)、1.91−2.02(2H)、3.78−3.82(1H)、4.78−4.82(1H)、6.69−6.73(1H)、7.00−7.12(3H)、7.37−7.41(1H)、7.75−8.39(11H)。 1 H-NMR (600 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm) = 1.06-1.19 (1 H), 1.31-1.35 (1 H), 1.55-1.59 (1 H) , 1.72-1.76 (1H), 1.91-2.02 (2H), 3.78-3.82 (1H), 4.78-4.82 (1H), 6.69-6. .73 (1 H), 7.00-7.12 (3 H), 7.37-7.41 (1 H), 7.75-8.39 (11 H).

Figure 2018061409
Figure 2018061409

[実施例1]
フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板上に、酸化チタンペースト(日揮触媒化成株式会社製、PST−18NR)をスキージ法により塗布した。110℃で1時間乾燥後、450℃で30分間焼成し、膜厚7μmの酸化チタン薄膜を得た。次に、合成例1で得られた増感色素(A−5)およびデオキシコール酸を、それぞれ濃度が100μMおよび1mMになるように、アセトニトリル/t−ブチルアルコール=1/1(体積比)の混合溶媒に溶解して溶液50mLを調製し、この溶液中に、酸化チタンを塗布焼結したガラス基板を、室温において15時間浸漬して上記増感色素を光電変換用増感色素として吸着させ、光電極とした。
Example 1
On a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film, a titanium oxide paste (PST-18NR manufactured by JGC Co., Ltd.) was applied by a squeegee method. After drying at 110 ° C. for 1 hour, baking was carried out at 450 ° C. for 30 minutes to obtain a titanium oxide thin film having a thickness of 7 μm. Next, for the sensitizing dye (A-5) and deoxycholic acid obtained in Synthesis Example 1, acetonitrile / t-butyl alcohol = 1/1 (volume ratio) so that the concentrations would be 100 μM and 1 mM, respectively. Dissolve in a mixed solvent to prepare 50 mL of a solution, and immerse a glass substrate coated with titanium oxide in this solution for 15 hours at room temperature to adsorb the sensitizing dye as a sensitizing dye for photoelectric conversion, It was a photoelectrode.

フッ素ドープの酸化スズ薄膜をコートしたガラス基板上にオートファインコータ(日本電子株式会社製JFC−1600)を用いてスパッタリング法により膜厚15nmの白金薄膜を形成し、対極とした。   On a glass substrate coated with a fluorine-doped tin oxide thin film, a platinum thin film with a film thickness of 15 nm was formed by sputtering using an auto-fine coater (JFC-1600 manufactured by JEOL Ltd.) to form a counter electrode.

次に、光電極と対極との間に厚さ60μmのスペーサ(熱融着フィルム)を挟んで熱融着により貼り合わせ、対極に予め形成された孔から電解液を注入した後に孔を封止し、光電変換素子を作製した。電解液としては、ヨウ化リチウム0.1M、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウム0.6M、ヨウ素0.05M、4−t−ブチルピリジン0.5Mの3−メトキシプロピオニトリル溶液を用いた。   Next, a spacer (heat fusion film) with a thickness of 60 μm is sandwiched between the photo electrode and the counter electrode, and bonded by heat fusion, and the electrolyte is injected from the hole formed in advance in the counter electrode, and then the hole is sealed. And produced a photoelectric conversion element. As an electrolytic solution, a 3-methoxypropionitrile solution of lithium iodide 0.1 M, dimethylpropyl imidazolium iodide 0.6 M, iodine 0.05 M, 4-t-butylpyridine 0.5 M was used.

前記光電変換素子の光電極側から、擬似太陽光照射装置(分光計器株式会社製OTENTO−SUN III型)で発生させた光を照射し、ソースメータ(KEITHLEY製、Model 2400 General−Purpose SourceMeter)を用いて電流−電圧特性を測定した。光の強度は100mW/cmに調整した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。From the photoelectrode side of the photoelectric conversion element, light generated by a simulated solar light irradiation device (OTENTO-SUN III type manufactured by Spectrometer Co., Ltd.) is irradiated to obtain a source meter (Model 2400 General-Purpose SourceMeter manufactured by KEITHLEY). The current-voltage characteristics were measured using this. The light intensity was adjusted to 100 mW / cm 2 . The photoelectric conversion efficiency was also measured after irradiation with light for 20 hours to evaluate the change in characteristics. The measurement results are summarized in Table 1 and shown.

[実施例2〜実施例9]
光電変換用増感色素として、(A−5)の代わりにそれぞれ表1に示す増感色素を用いた以外は、実施例1と同様に光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。
[Examples 2 to 9]
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the sensitizing dyes shown in Table 1 were used instead of (A-5) as the sensitizing dye for photoelectric conversion, and the current-voltage characteristics were measured. . The photoelectric conversion efficiency was also measured after irradiation with light for 20 hours to evaluate the change in characteristics. The measurement results are summarized in Table 1 and shown.

[比較例1〜比較例4]
光電変換用増感色素として、(A−5)の代わりに、本発明に属さない、また、従来技術(特許文献4〜6)で開示されている以下の式(B−1)〜(B−4)に示す増感色素を用いた以外は、実施例1と同様に光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。また、光を20時間照射した後についても光電変換効率の測定を行い、特性変化を評価した。測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Example 1 to Comparative Example 4]
As a sensitizing dye for photoelectric conversion, in place of (A-5), the following formulas (B-1) to (B) which do not belong to the present invention and which are disclosed in the prior art (patent documents 4 to 6) The photoelectric conversion element was produced similarly to Example 1 except having used the sensitizing dye shown to -4), and the current-voltage characteristic was measured. The photoelectric conversion efficiency was also measured after irradiation with light for 20 hours to evaluate the change in characteristics. The measurement results are summarized in Table 1 and shown.

Figure 2018061409
Figure 2018061409

Figure 2018061409
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Figure 2018061409
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Figure 2018061409
Figure 2018061409

表1の結果から、本発明の増感色素からなる光電変換用増感色素を用いることにより、光電変換効率が高く、かつ光照射を長時間続けても高い光電変換効率が維持される光電変換素子を得ることができると判明した。一方で、比較例の光電変換用増感色素を用いた光電変換素子の光電変換効率は不十分なものであった。   From the results shown in Table 1, photoelectric conversion efficiency is high by using the sensitizing dye for photoelectric conversion comprising the sensitizing dye of the present invention, and photoelectric conversion in which high photoelectric conversion efficiency is maintained even if light irradiation is continued for a long time It turned out that an element could be obtained. On the other hand, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element using the sensitizing dye for photoelectric conversion of a comparative example was inadequate.

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本願は、2016年9月27日付で出願された日本国特許出願(特願2016−188633)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
Although the present invention has been described in detail with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
The present application is based on the Japanese Patent Application (Japanese Patent Application No. 2016-188633) filed on September 27, 2016, which is incorporated by reference in its entirety. Also, all references cited herein are taken as a whole.

本発明の増感色素からなる光電変換用増感色素は、高効率かつ高耐久性の光電変換素子ならびに色素増感太陽電池として有用であり、太陽光エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換できる太陽電池として、クリーンエネルギーを提供することができる。   The sensitizing dye for photoelectric conversion which consists of a sensitizing dye of the present invention is useful as a highly efficient and highly durable photoelectric conversion element and a dye-sensitized solar cell, and a solar cell capable of efficiently converting sunlight energy into electric energy As a clean energy can be provided.

1 導電性支持体
2 色素担持半導体層
3 電解質層
4 対極
5 導電性支持体
1 conductive support 2 dye-supporting semiconductor layer 3 electrolyte layer 4 counter electrode 5 conductive support

Claims (7)

下記一般式(1)で表される増感色素。
Figure 2018061409
[式中、R〜Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基を表し、
およびRは同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数7〜26のアラルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基を表し、RとRは互いに結合して環を形成していてもよい。
Xは、1価基を表す。]
The sensitizing dye represented by following General formula (1).
Figure 2018061409
[Wherein, R 1 to R 6 may be the same or different and each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms] 6 straight or branched alkoxy groups,
R 7 and R 8 may be the same or different, and may have a substituent, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, carbon which may have a substituent A cycloalkyl group having 3 to 20 atoms, a linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 7 to 7 carbon atoms which may have a substituent 26 represents an aralkyl group of 26 or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a ring.
X represents a monovalent group. ]
前記一般式(1)において、Xが下記一般式(X1)、(X2)または(X3)で表される1価基である、請求項1に記載の増感色素。
Figure 2018061409
[式中、Rは酸性基を表す。]
Figure 2018061409
[式中、LおよびMは同一でも異なっていてもよく、1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、無置換の炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。ただし、少なくともLまたはMのいずれか1つは、1つまたは2つの酸性基を置換基として有する炭素原子数1〜6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であるものとする。pは0〜2の整数を表し、pが2である場合、複数存在するLは、互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2018061409
[式中、R11およびR12は水素原子または酸性基を表し、少なくともR11またはR12のいずれか1つは酸性基であるものとする。R13およびR14は同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、または置換基を有していてもよい炭素原子数2〜18の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表し、R13とR14は、それぞれ互いに結合し、環を形成していてもよい。rは0〜4の整数を表し、rが2〜4の整数である場合、複数存在するR13およびR14は、そのR13同士、R14同士がそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。]
The sensitizing dye according to claim 1, wherein in the general formula (1), X is a monovalent group represented by the following general formula (X1), (X2) or (X3).
Figure 2018061409
[Wherein, R 9 represents an acidic group. ]
Figure 2018061409
[Wherein, L and M may be the same or different, and are a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent, or an unsubstituted one It represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, at least any one of L and M is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having one or two acidic groups as a substituent. p represents an integer of 0 to 2, and when p is 2, a plurality of L may be the same as or different from each other. ]
Figure 2018061409
[Wherein, R 11 and R 12 represent a hydrogen atom or an acidic group, and at least one of R 11 or R 12 is an acidic group. R 13 and R 14 may be the same or different, and have a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent R 13 represents a linear or branched alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, or a linear or branched alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms which may have a substituent, and R 13 And R 14 may be bonded to each other to form a ring. r represents an integer of 0 to 4, when r is an integer of 2 to 4, R 13 and R 14 there are a plurality, the R 13 together, R 14 themselves may be the same or different from each other. ]
前記一般式(1)において、R〜Rがすべて水素原子である、請求項1または請求項2に記載の増感色素。The sensitizing dye according to claim 1 or 2, wherein in the general formula (1), all of R 1 to R 6 are hydrogen atoms. 前記一般式(1)において、RおよびRが、置換基を有していてもよい炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜30のアリール基のいずれかであり、RとRが互いに結合して環を形成していてもよい、請求項3に記載の増感色素。In the above general formula (1), R 7 and R 8 each represent a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or 6 to 6 carbon atoms which may have a substituent. The sensitizing dye according to claim 3, which is any of 30 aryl groups, and R 7 and R 8 may be bonded to each other to form a ring. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の増感色素からなる光電変換用増感色素。   The sensitizing dye for photoelectric conversion which consists of a sensitizing dye as described in any one of Claims 1-4. 請求項5に記載の光電変換用増感色素を用いた光電変換素子。   A photoelectric conversion device using the sensitizing dye for photoelectric conversion according to claim 5. 請求項6に記載の光電変換素子を用いた色素増感太陽電池。

The dye-sensitized solar cell using the photoelectric conversion element of Claim 6.

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