JP2011068635A - Composite comprising liquid porphyrin derivative and nanocarbon material, manufacturing method of the same, charge-transporting material and electronic article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体及びその製造方法、及び当該複合体を用いた電荷輸送性材料、並びに、当該電荷輸送性材料を用いた電子物品に関するものである。 The present invention relates to a composite comprising a porphyrin derivative that is liquid at low temperature and a nanocarbon material, a method for producing the same, a charge transporting material using the composite, and an electronic article using the charge transporting material It is.
ポルフィリンとは、4つのピロ−ル環がα位置で4つのメチン基と交互に結合した大環状化合物とその誘導体であり、可視部に強い複数のピ−クがあり,赤色領域にQ帯(Qband)、400nm付近にソ−レ−帯(Soret band)と呼ばれる特徴的なピ−クを有する化合物である。このようなポルフィリンは、中心に金属が配位することが可能で、大きなπ電子共役系を有するため、電子キャリアとして使用可能であることや、特定の波長領域に鋭い吸収ピ−クを有すること等から、電子材料、光学材料、医療材料、表示材料等、種々の用途への応用の試みがなされいる。 Porphyrin is a macrocyclic compound and its derivatives in which four pyrrol rings are alternately bonded to four methine groups at the α position, and there are a plurality of strong peaks in the visible region, and the Q band ( Qband), a compound having a characteristic peak called a soret band in the vicinity of 400 nm. Such porphyrins can coordinate with a metal at the center and have a large π-electron conjugated system, so that they can be used as electron carriers and have sharp absorption peaks in a specific wavelength region. Attempts have been made to apply to various uses such as electronic materials, optical materials, medical materials and display materials.
このようにポルフィリンは、今後も機能性材料として幅広い産業分野への応用が期待されるものである。しかしながら、その剛直な骨格により凝集しやすく、また、溶剤溶解性が悪いという問題がある。たとえば、テトラフェニルポルフィリン(以下、「TPP」と省略することがある)は、有機EL素子における燐光ゲスト分子として有用であるが、溶剤溶解性が極めて低いため、有機EL素子における膜を形成する場合には、真空蒸着等の気相成膜法により形成しなければならなかった。 Thus, porphyrin is expected to be applied to a wide range of industrial fields as a functional material in the future. However, there is a problem that the rigid skeleton easily aggregates and the solvent solubility is poor. For example, tetraphenylporphyrin (hereinafter sometimes abbreviated as “TPP”) is useful as a phosphorescent guest molecule in an organic EL device, but has a very low solvent solubility, and therefore forms a film in an organic EL device. However, it had to be formed by a vapor phase film forming method such as vacuum deposition.
ポルフィリン誘導体の応用として、特許文献1には、特定の構造を有するポルフィリン化合物からなる有機半導体を含有する有機半導体層を用いた電界効果トランジスタが開示されている。ここで開示されているポルフィリン化合物は溶剤溶解性を有し、湿式成膜法により膜を形成しているが、ピロ−ル環にビシクロ化合物が結合した特殊な構造を有している。 As an application of a porphyrin derivative, Patent Document 1 discloses a field effect transistor using an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor made of a porphyrin compound having a specific structure. The porphyrin compound disclosed here has solvent solubility and forms a film by a wet film-forming method, but has a special structure in which a bicyclo compound is bonded to a pyrrole ring.
しかしながら、溶剤溶解性を有していたとしても、溶媒中においても一次粒子まで完全に均一分散した状態の高濃度のポルフィリン誘導体の溶液を作ることは困難であった。それに対し、本発明者らは、低温で液状のポルフィリン誘導体を新たに製造した(特願2008−194643、特願2008−289655)。
一方で、室温で液状フラーレン(非特許文献1)やイオン液体が、ナノマテリアル創製において注目されている。例えば、イオン液体とフラーレンをすり混ぜて得られるバッキーゲルが知られている(非特許文献2)。
However, even if it has solvent solubility, it has been difficult to produce a high-concentration porphyrin derivative solution in which the primary particles are completely dispersed even in the solvent. On the other hand, the present inventors newly produced porphyrin derivatives that are liquid at low temperatures (Japanese Patent Application Nos. 2008-194463 and 2008-289655).
On the other hand, liquid fullerenes (Non-patent Document 1) and ionic liquids are attracting attention at the creation of nanomaterials at room temperature. For example, a bucky gel obtained by mixing an ionic liquid and fullerene is known (Non-Patent Document 2).
室温で液状のポルフィリン誘導体が得られれば、完全に均一分散した高密度のポルフィリン誘導体が得られる。液状ポルフィリン誘導体は電子ドナー性を有する化合物なので、非線形光学特性や強い電子アクセプター性などを有するフラーレン(C60)やカーボンナノチューブ等と相互作用し、新規なナノマテリアルを創製できるのではないかと考えられた。
本発明の目的は、低温で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体、及び当該複合体を用いた電荷輸送性材料、並びに当該電荷輸送性材料を用いた電子物品を提供することにある。
If a porphyrin derivative that is liquid at room temperature is obtained, a high-density porphyrin derivative that is completely uniformly dispersed can be obtained. Since liquid porphyrin derivatives have electron donor properties, it is thought that they can create new nanomaterials by interacting with fullerenes (C 60 ), carbon nanotubes, etc. that have nonlinear optical properties and strong electron acceptor properties. It was.
An object of the present invention is to provide a composite composed of a porphyrin derivative and a nanocarbon material that are liquid at a low temperature, a charge transporting material using the composite, and an electronic article using the charge transporting material. is there.
本発明は、下記一般式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体と、ナノカーボン材料とからなる複合体を提供する。 The present invention provides a composite composed of a porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or less represented by the following general formula (1) and a nanocarbon material.
前記複合体においては、前記ナノカーボン材料が、フラーレン及びその誘導体、カーボンナノチューブ及びその誘導体、並びにグラフェン及びその誘導体よりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。 In the composite, the nanocarbon material is preferably at least one selected from the group consisting of fullerene and derivatives thereof, carbon nanotubes and derivatives thereof, and graphene and derivatives thereof.
前記本発明に係る複合体としては、CuKα線によるX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ)の3.6°±0.2°、6.2°±0.2°、及び7.2°±0.2°よりなる群から選択される少なくとも1種に回折ピークを示す複合体が挙げられる。 The composite according to the present invention has a Bragg angle (2θ) of 3.6 ° ± 0.2 °, 6.2 ° ± 0.2 °, and 7.2 ° in the X-ray diffraction spectrum by CuKα ray. Examples include a complex showing a diffraction peak in at least one selected from the group consisting of ± 0.2 °.
また、本発明は、上記一般式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体と、ナノカーボン材料とを、少なくとも加圧混合する工程を有する、上記一般式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体と、ナノカーボン材料とからなる、複合体の製造方法も提供する。 Moreover, this invention is represented by the said General formula (1) which has the process of carrying out at least pressurization mixing of the porphyrin derivative which is liquid at 40 degrees C or less represented by the said General formula (1), and a nanocarbon material. There is also provided a method for producing a composite comprising a porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or lower and a nanocarbon material.
また、本発明は、前記本発明に係る複合体をからなる電荷輸送性材料を提供する。
更に、本発明は、前記本発明に係る電荷輸送性材料を含む電子物品を提供する。
The present invention also provides a charge transport material comprising the composite according to the present invention.
Furthermore, the present invention provides an electronic article comprising the charge transport material according to the present invention.
本発明は、新規ナノマテリアルである低温で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体、当該複合体の製造方法、及び当該複合体を用いた電荷輸送性材料、並びに当該電荷輸送性材料を用いた電子物品を提供することができるという効果を奏する。 The present invention relates to a novel nanomaterial, a composite comprising a porphyrin derivative that is liquid at low temperature and a nanocarbon material, a method for producing the composite, a charge transporting material using the composite, and the charge transporting material There is an effect that an electronic article using can be provided.
本発明に係る複合体は、下記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体と、ナノカーボン材料とからなる、複合体である。 The composite according to the present invention is a composite composed of a porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or less and represented by the following formula (1), and a nanocarbon material.
従来、ポルフィリン誘導体は溶剤溶解性が極めて低かったのに対し、本発明に用いられるポルフィリン誘導体は40℃以下という低温で液状性を有し、且つ熱安定性も高い。このような液状ポルフィリン誘導体は、ポルフィリン固有の特性を有しながら、純物質で完全に均一分散した高密度ポルフィリン誘導体である。このような液状ポルフィリン誘導体を電子ドナー性の分散媒として、強い電子アクセプター性を有するフラーレン(C60)やカーボンナノチューブ等のナノカーボン材料を分散質として分散させると、高密度な状態で両者が相互作用し、液状ポルフィリン誘導体とナノカーボン材料との複合体が形成されることが明らかになった。このような複合体は、例えば、電荷輸送性材料、光電変換材料、有機半導体材料として、特異的な機能を発現可能である。 Conventionally, porphyrin derivatives have extremely low solvent solubility, whereas porphyrin derivatives used in the present invention have liquidity at a low temperature of 40 ° C. or lower and have high thermal stability. Such a liquid porphyrin derivative is a high-density porphyrin derivative that has properties unique to porphyrin and is completely uniformly dispersed with a pure substance. When such a liquid porphyrin derivative is used as an electron donor-type dispersion medium and a nanocarbon material such as fullerene (C 60 ) or carbon nanotube having strong electron acceptor properties is dispersed as a dispersoid, both of them are in a high density state. It was revealed that a complex of liquid porphyrin derivative and nanocarbon material was formed. Such a complex can express a specific function as, for example, a charge transport material, a photoelectric conversion material, or an organic semiconductor material.
本発明の複合体に用いられるポルフィリン誘導体は、上記式(1)で表されるようにベンゼン環の特定の位置に2〜5個の特定の炭素数のアルコキシ基を有するため、従来のポルフィリン誘導体では達成できなかった40℃以下で液状という特異な性質を有する。ここで、40℃以下で液状とは、40℃以下で流動性を有する場合をいい、所謂ペースト状も含まれる。合成時に40℃以下で固体で得られても1度加熱して融解した後に40℃以下のいずれかの温度で流動性を有する場合が含まれる。40℃で固体で得られた化合物であっても、示差走査熱量測定(DSC)において、1回目の昇温及び冷却で一度融解後に凝固させた後、2回目以降の昇温及び冷却により物質固有の融点を測定した時に、当該融点が40℃未満である場合には、40℃以下で流動性を有する場合に含まれる。 Since the porphyrin derivative used in the complex of the present invention has an alkoxy group having 2 to 5 specific carbon atoms at a specific position of the benzene ring as represented by the above formula (1), it is a conventional porphyrin derivative. Then, it has a unique property of being liquid at 40 ° C. or lower, which could not be achieved. Here, the liquid state at 40 ° C. or lower refers to a case where it has fluidity at 40 ° C. or lower, and includes a so-called paste form. Even if it is obtained as a solid at 40 ° C. or lower at the time of synthesis, it includes a case where it has fluidity at any temperature of 40 ° C. or lower after melting once by heating. Even a compound obtained as a solid at 40 ° C. is subjected to differential scanning calorimetry (DSC), solidified after being melted once in the first temperature rise and cooling, and then specific to the substance by the second temperature rise and cooling. When the melting point is measured, when the melting point is less than 40 ° C., it is included in the case of having fluidity at 40 ° C. or less.
本発明に用いられるポルフィリン誘導体においては、混合物により液状とするのではなく、純物質で液状とすることを目的として、分子設計を行った。そのため、純物質とするための精製を行いやすくすることから、対称性の分子構造を有するようにした。
従って、アルコキシ基は、ベンゼン環の3,5位、2,4,6位、3,4,5位、2,3,5,6位、或いは、2,3,4,5,6位に置換されており、アルコキシ基は、2位と6位、及び3位と5位が同一である。また、式(1)に存在する4つのベンゼン環のアルコキシ基の置換位置と種類は同一である。すなわち、本発明に係る40℃以下で液状のポルフィリン誘導体は、式(1)において、R2及びR3が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR1が水素原子であるか、R1及びR3が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR2が水素原子であるか、R1及びR2が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR3が水素原子であるか、R1、R2及びR3が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基であるか、或いは、R2が炭素数8〜18の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR1及びR3が水素原子である。
The porphyrin derivative used in the present invention was molecularly designed for the purpose of making it a liquid with a pure substance, not a liquid with a mixture. Therefore, in order to facilitate the purification to obtain a pure substance, it has a symmetric molecular structure.
Therefore, the alkoxy group is located at the 3,5 position, 2,4,6 position, 3,4,5 position, 2,3,5,6 position, or 2,3,4,5,6 position of the benzene ring. Substituted, alkoxy groups are identical at the 2nd and 6th positions and the 3rd and 5th positions. Moreover, the substitution position and kind of the alkoxy group of four benzene rings which exist in Formula (1) are the same. That is, the porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or lower according to the present invention is the formula (1), wherein R 2 and R 3 are substituted or unsubstituted alkoxy groups having 7 to 15 carbon atoms and R 1 is a hydrogen atom. , R 1 and R 3 are substituted or unsubstituted alkoxy groups having 7 to 15 carbon atoms and R 2 is a hydrogen atom, or R 1 and R 2 are substituted or unsubstituted alkoxy groups having 7 to 15 carbon atoms R 3 is a hydrogen atom, R 1 , R 2 and R 3 are a substituted or unsubstituted alkoxy group having 7 to 15 carbon atoms, or R 2 is a substituted or unsubstituted group having 8 to 18 carbon atoms. In the alkoxy group, R 1 and R 3 are hydrogen atoms.
本発明に係る液状ポルフィリン誘導体においては、中でも、R2及びR3が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR1が水素原子であるか、或いは、R2が炭素数8〜18の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR1及びR3が水素原子であることが好ましい。この場合には、構造上、分子内でアルキル鎖がポルフィリン環の面とは重ならない方向に伸びるため、ポルフィリン誘導体分子間のポルフィリン環同士の空間距離が小さくなり易く、電子移動など機能性の向上が期待される。 In the liquid porphyrin derivative according to the present invention, among others, R 2 and R 3 are substituted or unsubstituted alkoxy groups having 7 to 15 carbon atoms and R 1 is a hydrogen atom, or R 2 is 8 to 8 carbon atoms. In the 18 substituted or unsubstituted alkoxy groups, R 1 and R 3 are preferably hydrogen atoms. In this case, because the structure of the alkyl chain extends in a direction that does not overlap the surface of the porphyrin ring in the molecule, the spatial distance between the porphyrin rings between the porphyrin derivative molecules tends to be small, and the functionality such as electron transfer is improved. There is expected.
後述する製造例及び比較製造例においても示したように、置換されたアルコキシ基の炭素数が小さすぎても大きすぎても、融点が上昇して40℃以下で液状を達成できなくなる傾向があるため、本発明の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体におけるアルコキシ基の炭素数は、アルコキシ基がベンゼン環に3置換の場合は7〜15、2置換の場合は8〜18をそれぞれ選択している。 As shown in the production examples and comparative production examples to be described later, even if the number of carbon atoms of the substituted alkoxy group is too small or too large, the melting point rises and there is a tendency that a liquid state cannot be achieved at 40 ° C. or lower. Therefore, the number of carbon atoms of the alkoxy group in the porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or lower of the present invention is 7 to 15 when the alkoxy group is trisubstituted on the benzene ring, and 8 to 18 when the alkoxy group is disubstituted. .
置換されたアルコキシ基は、置換もしくは無置換のアルコキシ基である。すなわち、アルコキシ基を−ORと記載した場合に、前記Rは置換もしくは無置換の炭素数が7〜15又は炭素数8〜18のアルキル基である。アルキル基としては、直鎖または分岐鎖の他、環状構造を含んでいても良い。
無置換の炭素数が7〜18のアルキル基としては、例えば、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基などの直鎖アルキル基が挙げられる。また、これら直鎖アルキル基の末端以外の1以上の水素原子がメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基で置換された分枝鎖アルキル基を挙げることができる。分枝鎖アルキル基としては、直鎖アルキル基に1以上の水素原子がメチル基やエチル基で置換された分岐鎖アルキル基が好ましい。また、分枝鎖アルキル基の場合には、例えば対象性のある分岐構造を用いることも好ましい。また、シクロヘキシル等の環状構造を含むアルキル基であっても良い。
The substituted alkoxy group is a substituted or unsubstituted alkoxy group. That is, when an alkoxy group is described as —OR, the R is a substituted or unsubstituted alkyl group having 7 to 15 carbon atoms or 8 to 18 carbon atoms. The alkyl group may contain a cyclic structure in addition to a linear or branched chain.
Examples of the unsubstituted alkyl group having 7 to 18 carbon atoms include n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, and n-tridecyl. And linear alkyl groups such as a group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group and n-octadecyl group. Moreover, the branched alkyl group by which one or more hydrogen atoms other than the terminal of these linear alkyl groups was substituted by alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, an isopropyl group, can be mentioned. The branched alkyl group is preferably a branched alkyl group in which one or more hydrogen atoms are substituted with a methyl group or an ethyl group on the linear alkyl group. In the case of a branched alkyl group, for example, it is also preferable to use a branched structure having an object. Moreover, the alkyl group containing cyclic structures, such as cyclohexyl, may be sufficient.
更に、置換基を有する炭素数が7〜18のアルキル基としては、上で例示したアルキル基の1以上の水素原子が、本発明の効果を阻害しない置換基で置換されたものを挙げることができる。例えば、アルキル基の1以上の水素原子がハロゲン原子、置換又は無置換の芳香族基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基等で置換されたものを例示することができる。 Furthermore, examples of the alkyl group having 7 to 18 carbon atoms having a substituent include those in which one or more hydrogen atoms of the alkyl group exemplified above are substituted with a substituent that does not inhibit the effect of the present invention. it can. For example, one or more hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with halogen atoms, substituted or unsubstituted aromatic groups, trifluoromethyl groups, cyano groups, nitro groups, alkoxy groups, aryloxy groups, alkylthio groups, dialkylamino groups, etc. Can be exemplified.
また、本発明に係る上記式(1)で表される液状ポルフィリン誘導体において、R1同士、R2同士、及びR3同士はそれぞれ同一であるが、R1、R2、及びR3に複数のアルコキシ基が含まれる場合、当該複数のアルコキシ基は、互いに同一であっても互いに異なっていてもよい。ポルフィリン誘導体の合成の観点からは、複数のアルコキシ基はすべて同一である場合が好ましい。 In the liquid porphyrin derivative represented by the above formula (1) according to the present invention, R 1 s , R 2 s , and R 3 s are the same, but R 1 , R 2 , and R 3 have a plurality. In this case, the plurality of alkoxy groups may be the same as or different from each other. From the viewpoint of the synthesis of the porphyrin derivative, it is preferable that the plurality of alkoxy groups are all the same.
アルコキシ基や置換数、置換位置を適宜選択することによって、本発明に用いられるポルフィリン誘導体の粘性や、熱分解温度等の熱特性など、種々の特性を調節することができる。置換基の種類によっては、融点や凝固点が0℃未満となるため、0℃未満から熱分解温度までの広範囲にわたって液状を示すものもある。また、アルコキシの種類や置換位置によっては従来のテトラフェニルポルフィリンよりも熱分解温度が高くなり、熱的安定性が高くなる。このため、本発明の複合体が適用される分野によって、アルコキシ基や置換数、置換位置を適宜選択することができる。
例えば、アルコキシ基が、3,4,5位に結合し、すなわちR2及びR3が炭素数7〜15の置換もしくは無置換のアルコキシ基でR1が水素原子であると、融点が0℃未満であるため、低温状態でも安定して液状として使用することが可能である。
By appropriately selecting the alkoxy group, the number of substitutions, and the substitution position, various properties such as the viscosity of the porphyrin derivative used in the present invention and the thermal properties such as the thermal decomposition temperature can be adjusted. Depending on the type of the substituent, since the melting point and freezing point are less than 0 ° C., some of them have a liquid state over a wide range from less than 0 ° C. to the thermal decomposition temperature. Further, depending on the type of alkoxy and the substitution position, the thermal decomposition temperature is higher than that of conventional tetraphenylporphyrin, and the thermal stability is increased. For this reason, the alkoxy group, the number of substitutions, and the substitution position can be appropriately selected depending on the field to which the complex of the present invention is applied.
For example, when the alkoxy group is bonded to the 3,4,5-position, that is, when R 2 and R 3 are substituted or unsubstituted alkoxy groups having 7 to 15 carbon atoms and R 1 is a hydrogen atom, the melting point is 0 ° C. Therefore, it can be stably used as a liquid even at a low temperature.
また、式(1)において、Mは、2H(水素原子)又はテトラフェニルポルフィリンと共有結合もしくは配位結合し得る原子または化合物を表す。Mが2Hの場合、2つの窒素原子にそれぞれ水素原子が結合した構造をとっている。テトラフェニルポルフィリンと共有結合もしくは配位結合し得る原子または化合物としては、機能性を制御する点から適宜選択される。テトラフェニルポルフィリンと共有結合もしくは配位結合し得る原子または化合物としては、例えば、Ti、Co、Ni、Cu、Al、V、In、Cr、Ga、Ge、Mg、Pt、Pd、Fe、Zn等の金属原子、または、これらの酸化物もしくはフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物、水酸化物等を表す。具体的には、Ti=O、AlCl、V=O、InCl、GaCl、GaOH等を挙げることができる。
なお、本発明者による特願2007−207987で示したように、ポルフィリン誘導体において、融点などの熱物性は、ポルフィリン環内の原子または化合物の種類の影響は少なく、置換基の種類の影響が大きい。
In Formula (1), M represents an atom or compound that can be covalently or coordinately bonded to 2H (hydrogen atom) or tetraphenylporphyrin. When M is 2H, it has a structure in which hydrogen atoms are bonded to two nitrogen atoms. The atom or compound capable of covalent bond or coordinate bond with tetraphenylporphyrin is appropriately selected from the viewpoint of controlling functionality. Examples of atoms or compounds that can be covalently or coordinated with tetraphenylporphyrin include, for example, Ti, Co, Ni, Cu, Al, V, In, Cr, Ga, Ge, Mg, Pt, Pd, Fe, Zn, etc. Or metal oxides thereof, or oxides or fluorides thereof, halides such as chlorides, bromides and iodides, hydroxides and the like. Specific examples include Ti = O, AlCl, V = O, InCl, GaCl, and GaOH.
As shown in Japanese Patent Application No. 2007-207987 by the present inventor, in the porphyrin derivative, the thermophysical properties such as the melting point are less affected by the type of atoms or compounds in the porphyrin ring, and greatly affected by the type of substituent. .
本発明に用いられる液状ポルフィリン誘導体の製造は、本発明者による特願2008−194643、及び特願2008−289655に記載している液状ポルフィリン誘導体の製造方法に従って行うことができる。 The liquid porphyrin derivative used in the present invention can be produced according to the method for producing a liquid porphyrin derivative described in Japanese Patent Application No. 2008-194463 and Japanese Patent Application No. 2008-289655 by the present inventor.
一方、本発明に用いられるナノカーボン材料は、少なくとも一寸法がナノメートルオーダーであるカーボン材料をいう。ナノカーボン材料としては、例えばフラーレン及びその誘導体、カーボンナノチューブ及びその誘導体、並びにグラフェン及びその誘導体よりなる群から選択される1種以上が挙げられる。 On the other hand, the nanocarbon material used in the present invention refers to a carbon material having at least one dimension on the order of nanometers. Examples of the nanocarbon material include one or more selected from the group consisting of fullerene and derivatives thereof, carbon nanotubes and derivatives thereof, and graphene and derivatives thereof.
フラーレンは、C60をはじめとする一群の球殻状の炭素分子をいう。フラーレンとしては、炭素数が60以上のフラーレンも使用することができ、例えば、C60、C70、C76、C78、C80、C82、C84、C86、C90、C92、C94、C96、C124などが挙げられる。また、フラーレン誘導体とは、フラーレンを構成する少なくとも1つの炭素に有機化合物の一部分を形成する原子団や無機元素からなる原子団が結合乃至内包した化合物乃至組成物をいう。フラーレン誘導体には、[6,6]−フェニルC61−酪酸メチルエステル([60]PCBM)、[6,6]−フェニルC61−酪酸n−ブチルエステル([60]PCBNB)、[6,6]−フェニルC61−酪酸i−ブチルエステル([60]PCBIB)、[6,6]−フェニルC71−酪酸メチルエステル([70]PCBM)、水酸化フラーレン、水素化フラーレン、下記式で表わされるフラーレン、及び金属内包フラーレン等も包含される。 Fullerene refers to a group of spherical shell-like carbon molecules including C60. As the fullerene, a fullerene having 60 or more carbon atoms can be used, and examples thereof include C60, C70, C76, C78, C80, C82, C84, C86, C90, C92, C94, C96, and C124. The fullerene derivative refers to a compound or composition in which an atomic group forming a part of an organic compound or an atomic group composed of an inorganic element is bonded to or included in at least one carbon constituting the fullerene. The fullerene derivatives include [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester ([60] PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid n-butyl ester ([60] PCNBB), [6,6]. -Phenyl C61-butyric acid i-butyl ester ([60] PCBIB), [6,6] -phenyl C71-butyric acid methyl ester ([70] PCBM), fullerene hydroxide, hydrogenated fullerene, fullerene represented by the following formula, And metal-encapsulated fullerenes are also included.
カーボンナノチューブは、炭素によって作られる六員環ネットワーク(グラフェンシート)が単層あるいは多層の同軸管状になった物質をいう。カーボンナノチューブは、直径は2〜50nm、長さは1〜10μm程度である。また、カーボンナノチューブ誘導体は、カーボンナノチューブを構成する少なくとも1つの炭素に有機化合物の一部分を形成する原子団や無機元素からなる原子団が結合乃至内包した化合物乃至組成物をいう。 A carbon nanotube refers to a substance in which a six-membered ring network (graphene sheet) made of carbon has a single-layer or multilayer coaxial tube. The carbon nanotube has a diameter of 2 to 50 nm and a length of about 1 to 10 μm. The carbon nanotube derivative is a compound or composition in which an atomic group forming a part of an organic compound or an atomic group composed of an inorganic element is bonded to or included in at least one carbon constituting the carbon nanotube.
グラフェンは、厳密には1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシートをいうが、本発明においては、10層程度までの極薄グラファイトである数層グラフェンも包含される。本発明においては、ナノスケールサイズのサイズをもつナノグラフェンが用いられる。また、グラフェン誘導体は、グラフェンを構成する少なくとも1つの炭素に有機化合物の一部分を形成する原子団や無機元素からなる原子団が結合乃至内包した化合物乃至組成物をいう。 Strictly speaking, graphene refers to a sheet of sp 2 -bonded carbon atoms having a thickness of 1 atom, but in the present invention, several layers of graphene, which is ultrathin graphite up to about 10 layers, are also included. In the present invention, nanographene having a nanoscale size is used. A graphene derivative refers to a compound or composition in which an atomic group forming a part of an organic compound or an atomic group composed of an inorganic element is bonded to or included in at least one carbon constituting graphene.
本発明の上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体を製造する方法は、複合体を得ることができれば特に限定されないが、例えば、上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体と、上記ナノカーボン材料とを混合することにより、複合化し、得ることができる。 The method for producing a composite comprising a liquid porphyrin derivative and a nanocarbon material represented by the above formula (1) of the present invention at 40 ° C. or lower is not particularly limited as long as the composite can be obtained. By mixing a porphyrin derivative that is liquid at 40 ° C. or less represented by the formula (1) and the nanocarbon material, the composite can be obtained.
具体的には、本発明の複合体は、上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料のみを混合して得てもよい。或いは、本発明の複合体は、上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とをトルエン等の溶媒に溶解乃至分散させて均一に混合し、その後溶媒を除去することにより得てもよい。 Specifically, the composite of the present invention may be obtained by mixing only a porphyrin derivative and a nanocarbon material that are liquid at 40 ° C. or less represented by the above formula (1). Alternatively, the composite of the present invention is prepared by dissolving or dispersing a liquid porphyrin derivative and a nanocarbon material in a solvent such as toluene at 40 ° C. or less represented by the above formula (1), and then mixing the solvent. You may obtain by removing.
溶媒を用いない場合には、本発明の複合体は、上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とを少なくとも加圧混合して製造することが、複合体の収率の向上の点から好ましい。加圧混合する場合の圧力の程度としては、例えば実験室スケールにおいては乳鉢ですりつぶしながら混合する程度の圧力を加えることが好ましく、具体的にホモジナイザーやミル等の混合装置を用いる場合は例えば、1〜1000rpm、更に好ましくは10〜100rpmの回転数で回転しながら混合することが好ましい。又、0.1〜1.0MPa、更に好ましくは0.2〜0.9MPa程度の圧力を加えることが好ましい。
更に、加圧混合時、又は加圧混合後に、加熱することが、複合体の収率の向上の点から好ましい。加熱温度としては、アニーリングの点から、100〜150℃から適宜選択されることが好ましい。
When no solvent is used, the composite of the present invention can be produced by mixing at least a pressurized porphyrin derivative and a nanocarbon material represented by the above formula (1) at 40 ° C. or lower. From the viewpoint of improving the yield of the body. As the degree of pressure in the case of pressure mixing, for example, in a laboratory scale, it is preferable to apply pressure enough to mix while grinding in a mortar. Specifically, when using a mixing device such as a homogenizer or a mill, for example, 1 It is preferable to mix while rotating at a rotational speed of ˜1000 rpm, more preferably 10˜100 rpm. Further, it is preferable to apply a pressure of about 0.1 to 1.0 MPa, more preferably about 0.2 to 0.9 MPa.
Furthermore, heating at the time of pressure mixing or after pressure mixing is preferable from the viewpoint of improving the yield of the composite. The heating temperature is preferably appropriately selected from 100 to 150 ° C. from the viewpoint of annealing.
以上のようにして得られる本発明に係る上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体の好適な一態様としては、CuKα線によるX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ)の3.6°±0.2°、6.2°±0.2°、及び7.2°±0.2°よりなる群から選択される少なくとも1種に回折ピークを示す複合体、ブラッグ角(2θ)の3.6°±0.2°、6.2°±0.2°、及び7.2°±0.2°に回折ピークを示す複合体が挙げられる。また前記回折ピークを示す複合体としては、上記ポルフィリン誘導体とフラーレンとからなる複合体が挙げられる。CuKα線によるX線回折スペクトルの測定条件としては、粉末X線回折装置(Rigaku製、SmartLab)を用いて、例えば、管電圧:45kV、管電流:200mA、光学系:平行ビーム光学系、単色化:多層膜ミラー、サンプリング間隔:0.02deg、走査角度:2〜40deg、走査速度:4deg/分、昇温速度:10℃/分、保持時間5分が挙げられる。 As a preferred embodiment of the composite comprising a porphyrin derivative and a nanocarbon material which are obtained at 40 ° C. or less and represented by the above formula (1) according to the present invention, the X-ray by CuKα ray is obtained. In the diffraction spectrum, at least one selected from the group consisting of 3.6 ° ± 0.2 °, 6.2 ° ± 0.2 °, and 7.2 ° ± 0.2 ° of the Bragg angle (2θ) A composite showing a diffraction peak at 3.6 ° ± 0.2 °, a 6.2 ° ± 0.2 °, and a 7.2 ° ± 0.2 ° Bragg angle (2θ). The body is mentioned. Examples of the complex exhibiting the diffraction peak include a complex composed of the porphyrin derivative and fullerene. The measurement conditions of the X-ray diffraction spectrum using CuKα rays are, for example, a tube X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku, SmartLab), for example, tube voltage: 45 kV, tube current: 200 mA, optical system: parallel beam optical system, monochromatization : Multilayer mirror, sampling interval: 0.02 deg, scanning angle: 2 to 40 deg, scanning speed: 4 deg / min, heating rate: 10 ° C./min, holding time 5 minutes.
X線回折スペクトルにおいては、縦軸を回折強度とし、横軸をブラッグ角(2θ)として表されるが、2θ値は同一の結晶形を測定した場合であってもある程度の範囲でバラツキが観察される。具体的には±0.2°が一般的なバラツキの程度であるが、測定条件などによって、より大きな誤差を生じる場合もある。2θ値により複合体の結晶形を比較する際、当業者においてこれらのバラツキを考慮して複合体の結晶形の比較が行われる。
なお、本発明の複合体における上記ポルフィリン誘導体の置換基、含まれる金属等によって、ブラッグ角は変更するので、本発明の複合体は上記のブラッグ角を示す複合体に限定されるものではない。
In the X-ray diffraction spectrum, the vertical axis represents the diffraction intensity and the horizontal axis represents the Bragg angle (2θ), but the 2θ value is observed within a certain range even when the same crystal form is measured. Is done. Specifically, ± 0.2 ° is a general variation degree, but a larger error may occur depending on measurement conditions. When comparing the crystal forms of the composites based on 2θ values, those skilled in the art compare the crystal forms of the composites in consideration of these variations.
In addition, since the Bragg angle is changed depending on the substituent of the porphyrin derivative in the complex of the present invention, the metal contained, and the like, the complex of the present invention is not limited to the complex exhibiting the Bragg angle.
以上のようにして得られる本発明に係る上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体は、大きなπ電子共役系を有するため、電荷キャリアとして使用可能であり、広くエレクトロニクス分野に応用可能である。高い電荷輸送性を活かすことで、例えば、電荷輸送性材料、有機半導体材料、光電変換材料として用いることができる。また金属を選択する事により、その電気特性や光学特性を調節することが可能である。 Since the composite composed of the porphyrin derivative and the nanocarbon material that is liquid at 40 ° C. or less and represented by the above formula (1) according to the present invention obtained as described above has a large π-electron conjugated system, the charge carrier And can be widely applied to the electronics field. By utilizing the high charge transportability, for example, it can be used as a charge transport material, an organic semiconductor material, or a photoelectric conversion material. In addition, by selecting a metal, it is possible to adjust its electrical characteristics and optical characteristics.
本発明に係る電荷輸送性材料は、上記本発明に係る上記式(1)で表される40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とナノカーボン材料とからなる複合体からなる。
本発明に係る電荷輸送性材料は、所謂、光電変換材料、有機半導体材料等としても用いることができる。本発明に係る電荷輸送性材料は、電荷輸送性材料が含まれる電子物品に好適に用いることができる。
The charge transporting material according to the present invention is composed of a composite composed of a porphyrin derivative and a nanocarbon material that are liquid at 40 ° C. or lower and represented by the above formula (1) according to the present invention.
The charge transport material according to the present invention can also be used as a so-called photoelectric conversion material, organic semiconductor material, or the like. The charge transporting material according to the present invention can be suitably used for an electronic article including the charge transporting material.
本発明に係る電子物品は、上記本発明に係る電荷輸送性材料を含むものである。本発明に係る電子物品は、電荷輸送性材料が含まれる構成のいずれかに、本発明に係る上記電荷輸送性材料を含めば、他の構成は、従来公知と同様のものとすることができる。本発明に係る電子物品としては、例えば、太陽電池や光電変換素子(フォトダイオード)、電界効果トランジスタ等を挙げることができる。 The electronic article according to the present invention includes the charge transporting material according to the present invention. In the electronic article according to the present invention, if the charge transporting material according to the present invention is included in any of the configurations including the charge transporting material, the other configurations can be the same as those conventionally known. . As an electronic article which concerns on this invention, a solar cell, a photoelectric conversion element (photodiode), a field effect transistor etc. can be mentioned, for example.
以下の製造例において、全ての試薬は市販品を用いて行った。ピロ−ルは減圧蒸留し、アルゴン雰囲気下で保存した。その他の試薬は精製せずに反応に用いた。精製時のシリカゲルカラムクロマトグラフィーとしては、メルク製silica gel 60を使用した。
また、得られた化合物は全て、NMR測定及びMALDI-TOF-MS測定により構造の確認を行った。1HNMR、13CNMR測定は、JNM-LA400WB(JEOL製;400MHz)を用い、MALDI-TOF-MS測定は、REFLEX II(BRUKER製)又はAXIMA-CFR plus (島津製作所製)を用いた。
In the following production examples, all reagents were obtained using commercially available products. The pyrrole was distilled under reduced pressure and stored under an argon atmosphere. Other reagents were used in the reaction without purification. Silica gel 60 manufactured by Merck was used as silica gel column chromatography during purification.
Moreover, the structure of all the obtained compounds was confirmed by NMR measurement and MALDI-TOF-MS measurement. For 1 HNMR and 13 CNMR measurements, JNM-LA400WB (manufactured by JEOL; 400 MHz) was used, and for MALDI-TOF-MS measurement, REFLEX II (manufactured by BRUKER) or AXIMA-CFR plus (manufactured by Shimadzu Corporation) was used.
(製造例1)
下記スキ−ムに従って、上記式(1)で表される液状ポルフィリン誘導体(5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)フェニル]ポルフィリン)を製造した。なお、3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)安息香酸エチルから3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンジルアルコールへのLiAlH4による直接還元は、副生成物(恐らくエステルのカルボニル基のみが還元された1−エチル−3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンゼン)の生成もしくは分解により低収率となる傾向が見られた。そこでエステルを加水分解してカルボン酸へと変換した後、LiAlH4還元させる二段階反応を検討した結果、二段階換算で直接還元より良好な収率を与えた。
(Production Example 1)
According to the following scheme, a liquid porphyrin derivative represented by the above formula (1) (5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (heptyloxy) phenyl] porphyrin) was produced. Note that direct reduction with LiAlH 4 from ethyl 3,4,5-tris (heptyloxy) benzoate to 3,4,5-tris (heptyloxy) benzyl alcohol is a by-product (perhaps only the carbonyl group of the ester is reduced). In addition, there was a tendency for the yield to decrease due to the production or decomposition of 1-ethyl-3,4,5-tris (heptyloxy) benzene. Therefore, after the ester was hydrolyzed and converted to a carboxylic acid, a two-step reaction in which LiAlH 4 was reduced was examined. As a result, a better yield than direct reduction was given in two steps.
i) alkyl bromide, K2CO3, DMF, 90 degree. ii) KOH, THF-Methanol-water, reflux. iii) LiAlH4, THF, reflux. iv) MnO2, CHCl3, room temperature
i) alkyl bromide, K 2 CO 3 , DMF, 90 degree. ii) KOH, THF-Methanol-water, reflux. iii) LiAlH 4 , THF, reflux. iv) MnO 2 , CHCl 3 , room temperature
v) TFA, CHCl3, room temperature, then DDQ following NEt3.
v) TFA, CHCl 3 , room temperature, then DDQ following NEt 3 .
(1)3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)安息香酸エチルの合成
3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸エチル(5.011 g, 25.286 mmol)並びに炭酸カリウム(12.229 g, 88.484 mmol)をDMF40ml中、1−ブロモヘプタン(16.0 ml, 0.102 mol)存在下、アルゴン雰囲気中90〜100度にて撹拌した。クロロホルム−水にて反応生成物を有機層に抽出した後、有機層を2回水で洗浄、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液にて洗浄、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾別後に濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: ヘキサン→クロロホルム)にて精製する事により、目的物(3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)安息香酸エチル、式[A]のORがヘプチロキシ)(油状、9.006 g、収率72.3%)を得た。
(1) Synthesis of ethyl 3,4,5-tris (heptyloxy) benzoate
Ethyl 3,4,5-trihydroxybenzoate (5.011 g, 25.286 mmol) and potassium carbonate (12.229 g, 88.484 mmol) in DMF 40 ml in the presence of 1-bromoheptane (16.0 ml, 0.102 mol) in an argon atmosphere 90 Stir at ~ 100 degrees. After extracting the reaction product into the organic layer with chloroform-water, the organic layer was washed twice with water, washed with a saturated aqueous sodium thiosulfate solution, and dried over anhydrous magnesium sulfate. The residue obtained by concentration after filtration is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane → chloroform) to give the desired product (ethyl 3,4,5-tris (heptyloxy) benzoate, formula [A Of OR was heptyloxy) (oil, 9.006 g, yield 72.3%).
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS):δ(ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH3), 1.30−1.40 (m, 21H, CH3+CH2), 1.44−1.51 (m, 6H, CH2), 1.71−1.85 (m, 6H, CH2), 4.00−4.03 (m, 6H, ArOCH2), 4.355 (q, J=7.1 Hz, 2H, CH3CH2O), 7.255 (s, 2H, arom. H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3):δ(ppm) 14.075, 14.09, 14.39, 22.60, 22.65, 25.98, 26.02, 29.04, 29.20, 29.29, 30.30, 31.80, 31.89 (aliphatic), 60.95, 69.13, 73.46 (ether), 107.92, 125.01, 142.25, 152.77 (aromatic), 166.47 (carbonyl).
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH 3 ), 1.30−1.40 (m, 21H, CH 3 + CH 2 ), 1.44−1.51 (m, 6H, CH 2), 1.71-1.85 ( m, 6H, CH 2), 4.00-4.03 (m, 6H, ArOCH 2), 4.355 (q, J = 7.1 Hz, 2H, CH 3 CH 2 O), 7.255 ( s, 2H, arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.075, 14.09, 14.39, 22.60, 22.65, 25.98, 26.02, 29.04, 29.20, 29.29, 30.30, 31.80, 31.89 (aliphatic), 60.95, 69.13, 73.46 ( ether), 107.92, 125.01, 142.25, 152.77 (aromatic), 166.47 (carbonyl).
(2)3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)安息香酸の合成
3,4,5−トリスヘプチロキシ安息香酸エチル(8.291 g, 16.826 mmol)並びに水酸化カリウム(1.588 g, 28.304 mmol)をTHF−メタノール−水(100 ml−25 ml−5 ml)中、アルゴン雰囲気中、数時間加熱還流した。反応液を冷却後、水を加え、氷冷下塩酸を加えて加水分解し、更にpHを約1にした。溶液を濃縮した後、クロロホルム−水にて反応生成物を有機層に抽出した後、有機層を1回水で洗浄、無水硫酸マグネシウムにて乾燥、濾別後に濃縮して得られた残渣を凍結乾燥する事により、目的化合物(3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)安息香酸エチル、式[B]のORがヘプチロキシ)(固体、7.634g、収率97.6%)を得た。
(2) Synthesis of 3,4,5-tris (heptyloxy) benzoic acid
Ethyl 3,4,5-trisheptyloxybenzoate (8.291 g, 16.826 mmol) and potassium hydroxide (1.588 g, 28.304 mmol) in THF-methanol-water (100 ml-25 ml-5 ml) under argon The mixture was heated to reflux for several hours in the atmosphere. The reaction mixture was cooled, water was added, and the mixture was hydrolyzed by adding hydrochloric acid under ice cooling, and the pH was further adjusted to about 1. After concentrating the solution, the reaction product was extracted into the organic layer with chloroform-water, and then the organic layer was washed once with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered and concentrated to freeze the residue. By drying, the target compound (ethyl 3,4,5-tris (heptyloxy) benzoate, OR of formula [B] was heptyloxy) (solid, 7.634 g, yield 97.6%) was obtained.
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH3), 1.29−1.52 (m, 24H, CH2), 1.72−1.86 (m, 6H, CH2), 4.01−4.06 (m, 6H, ArOCH2), 7.32 (s, 2H, arom. H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3): δ(ppm) 14.09, 14.10, 22.61, 22.66, 25.96, 26.01, 29.04, 29.20, 29.25, 30.31, 31.80, 31.895 (aliphatic), 69.14, 73.54 (ether), 108.465, 123.55, 143.07, 152.825 (aromatic), 171.50 (carbonyl)
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH 3 ), 1.29−1.52 (m, 24H, CH 2 ), 1.72−1.86 (m, 6H, CH 2 ), 4.01−4.06 (m, 6H, ArOCH 2 ), 7.32 (s, 2H, arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.09, 14.10, 22.61, 22.66, 25.96, 26.01, 29.04, 29.20, 29.25, 30.31, 31.80, 31.895 (aliphatic), 69.14, 73.54 (ether), 108.465 , 123.55, 143.07, 152.825 (aromatic), 171.50 (carbonyl)
(3)3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンジルアルコールの合成
3,4,5−ビス(ヘプチロキシ)安息香酸(7.618 g, 16.394 mmol)並びにLiAlH4(0.754 g, 19.866 mmol)の混合物をアルゴン雰囲気下、氷冷しながらTHF(40 ml)を加え、水素発生が収まってから一晩還流させた。室温まで冷却後に、氷冷下で撹拌し、酢酸エチルを加え、残留しているLiAlH4を失活させ、続いて少量の水を加え更に撹拌した。クロロホルムを加え室温にて撹拌し、無水硫酸マグネシウムを加えて数十分撹拌した。この溶液を濾過して得られた濾液を濃縮して、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム→クロロホルム−メタノール(98:2 v/v))で精製する事により、目的の化合物(3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンジルアルコール、式[C]のORがヘプチロキシ)(固体、6.137g、収率83.1%)を得た。
(3) Synthesis of 3,4,5-tris (heptyloxy) benzyl alcohol
Hydrogen was generated by adding THF (40 ml) to a mixture of 3,4,5-bis (heptyloxy) benzoic acid (7.618 g, 16.394 mmol) and LiAlH 4 (0.754 g, 19.866 mmol) under ice-cooling in an argon atmosphere. Refluxed overnight after it had settled. After cooling to room temperature, the mixture was stirred under ice-cooling, ethyl acetate was added, the remaining LiAlH 4 was deactivated, and then a small amount of water was added and further stirred. Chloroform was added and stirred at room temperature, and anhydrous magnesium sulfate was added and stirred for several tens of minutes. The filtrate obtained by filtering this solution was concentrated, and the resulting residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform → chloroform-methanol (98: 2 v / v)) to obtain the target. Compound (3,4,5-tris (heptyloxy) benzyl alcohol, OR of formula [C] was heptyloxy) (solid, 6.137 g, yield 83.1%) was obtained.
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) 0.87−0.905 (m, 9H, CH3), 1.25−1.50 (m, 24H, CH2), 1.655 (t, J=6.0 Hz, 1H, OH), 1.70−1.83 (m, 6H, CH2), 3.92−3.985 (m, 6H, ArOCH2), 4.59 (d, J=5.6 Hz, 2H, ArCH2OH), 6.56 (s, 2H, arom. H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3): δ(ppm) 14.075, 14.095, 22.61, 22.66, 26.03, 26.06, 29.06, 29.25, 29.40, 30.31, 31.82, 31.915 (aliphatic), 65.67, 69.08, 73.42 (ether), 105.32, 136.00, 137.58, 153.265 (aromatic).
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.87−0.905 (m, 9H, CH 3 ), 1.25−1.50 (m, 24H, CH 2 ), 1.655 (t, J = 6.0 Hz, 1H, OH), 1.70-1.83 (m, 6H, CH 2 ), 3.92-3.985 (m, 6H, ArOCH 2 ), 4.59 (d, J = 5.6 Hz, 2H, ArCH 2 OH), 6.56 (s, 2H , arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.075, 14.095, 22.61, 22.66, 26.03, 26.06, 29.06, 29.25, 29.40, 30.31, 31.82, 31.915 (aliphatic), 65.67, 69.08, 73.42 (ether) , 105.32, 136.00, 137.58, 153.265 (aromatic).
(4)3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンズアルデヒドの合成
3,4,5−トリスヘプチロキシベンジルアルコール(6.123 g, 13.585 mmol)並びに酸化マンガン(IV)(4.732 g, 54.430 mmol)の混合物をクロロホルム中、無水硫酸マグネシウム存在下、アルゴン雰囲気下、室温にて数日間撹拌した。濾過後に濾液を濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム)にて分離精製する事により、目的の化合物(3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンズアルデヒド、式[D]のORがヘプチロキシ)(油状、4.390 g、収率72.0%)を得た。
(4) Synthesis of 3,4,5-tris (heptyloxy) benzaldehyde
Mixture of 3,4,5-trisheptyloxybenzyl alcohol (6.123 g, 13.585 mmol) and manganese (IV) oxide (4.732 g, 54.430 mmol) in chloroform in the presence of anhydrous magnesium sulfate under argon atmosphere at room temperature. And stirred for several days. The residue obtained by concentrating the filtrate after filtration is separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform) to give the desired compound (3,4,5-tris (heptyloxy) benzaldehyde, formula [D]. Of OR was heptyloxy) (oil, 4.390 g, yield 72.0%).
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH3), 1.28−1.40 (m, 18H, CH2), 1.43−1.51 (m, 6H, CH2), 1.72−1.87 (m, 6H, CH2), 4.02−4.07 (m, 6H, ArOCH2), 7.08 (s, 2H, arom. H), 9.83 (s, 1H, CHO).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3): δ(ppm) 14.08, 14.10, 22.60, 22.65, 25.95, 26.00, 29.02, 29.18, 29.22, 30.315, 31.79, 31.88 (aliphatic), 69.18, 73.61 (ether), 107.76, 131.40, 143.755, 153.48 (aromatic), 191.34 (aldehyde).
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.87−0.91 (m, 9H, CH 3 ), 1.28−1.40 (m, 18H, CH 2 ), 1.43−1.51 (m, 6H, CH 2 ), 1.72-1.87 (m, 6H, CH 2 ), 4.02−4.07 (m, 6H, ArOCH 2 ), 7.08 (s, 2H, arom.H), 9.83 (s, 1H, CHO).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.08, 14.10, 22.60, 22.65, 25.95, 26.00, 29.02, 29.18, 29.22, 30.315, 31.79, 31.88 (aliphatic), 69.18, 73.61 (ether), 107.76 , 131.40, 143.755, 153.48 (aromatic), 191.34 (aldehyde).
(5)5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)フェニル]ポルフィリンの合成
ピロール(0.40 ml)並びに3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)ベンズアルデヒド(2.077 g, 4.629 mmol)の混合物をクロロホルム中(450 ml)、室温にて撹拌した。この溶液にアルゴンを1時間バブリングさせた。続いてトリフルオロ酢酸(TFA)(0.5 ml)を加え、室温にて一晩撹拌した。この溶液に2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン(DDQ)(1.082 g, 4.766 mmol)を加え、更に5時間撹拌した。トリエチルアミン(1.0 ml)を添加して加水分解後に溶液を濃縮し、得られた残渣を、クロロホルムを展開溶媒としてシリカゲルを通した(可能な限り黒色の成分を除去するため、数回行った)。この段階では目的物と原料のベンズアルデヒド誘導体が約4:1のモル数比で混在している(NMRの積分比による)。そこで未反応原料を除去するため、この混合物と水素化ホウ素ナトリウム(NaBF4)(0.207 g, 5.472 mmol)をTHF−エタノール(15 ml−15 ml (1:1 v/v))中にて、アルゴン下室温にて一晩撹拌した後、溶媒を留去し、クロロホルム-水にて反応生成物を有機層に抽出した。有機層を2回水で洗浄、無水硫酸ナトリウムにて乾燥、濾別後に濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム)にて精製、凍結乾燥する事により、目的の化合物(5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ヘプチロキシ)フェニル]ポルフィリン、式[E]のORがヘプチロキシ)(赤紫色の油状物質、0.291 g, 収率12.7%)を得た。
(5) Synthesis of 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (heptyloxy) phenyl] porphyrin Pyrrole (0.40 ml) and 3,4,5-tris (heptyloxy) benzaldehyde (2.077 g, 4.629 mmol) was stirred in chloroform (450 ml) at room temperature. This solution was bubbled with argon for 1 hour. Subsequently, trifluoroacetic acid (TFA) (0.5 ml) was added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. To this solution was added 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone (DDQ) (1.082 g, 4.766 mmol), and the mixture was further stirred for 5 hours. The solution was concentrated after hydrolysis by adding triethylamine (1.0 ml), and the resulting residue was passed through silica gel using chloroform as a developing solvent (performed several times to remove the black component as much as possible). At this stage, the target product and the starting benzaldehyde derivative are mixed in a molar ratio of about 4: 1 (according to the integral ratio of NMR). Therefore, in order to remove unreacted raw materials, this mixture and sodium borohydride (NaBF 4 ) (0.207 g, 5.472 mmol) were added in THF-ethanol (15 ml-15 ml (1: 1 v / v)). After stirring overnight at room temperature under argon, the solvent was distilled off, and the reaction product was extracted into the organic layer with chloroform-water. The organic layer is washed twice with water, dried over anhydrous sodium sulfate, filtered and concentrated, and the resulting residue is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform) and lyophilized to give the desired compound (5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (heptyloxy) phenyl] porphyrin, OR of formula [E] is heptyloxy) (red purple oil, 0.291 g, 12.7% yield) Obtained.
得られた化合物の1HNMR、MALDI−TOF−MSを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) −2.81 (s, 2H, NH), 0.845 (t, J=6.8 Hz, 24H, CH3), 0.96 (t, J=6.8 Hz, 12H, CH3), 1.23−1.52 (m, 88H, CH2), 1.62−1.70 (m, 8H, CH2), 1.83−1.90 (m, 16H, CH2), 1.94−2.01 (m, 8H, CH2), 4.08 (t, J=6.6 Hz, 16H, ArOCH2), 4.29 (t, J=6.6 Hz, 8H, ArOCH2), 7.415 (s, 8H, arom. H), 8.94 (s, 8H, pyrrole H).
MALDI−TOF−MS (no matrix): m/z=1985.30 (M+).
When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) −2.81 (s, 2H, NH), 0.845 (t, J = 6.8 Hz, 24H, CH 3 ), 0.96 (t, J = 6.8 Hz , 12H, CH 3 ), 1.23−1.52 (m, 88H, CH 2 ), 1.62−1.70 (m, 8H, CH 2 ), 1.83−1.90 (m, 16H, CH 2 ), 1.94−2.01 (m, 8H , CH 2 ), 4.08 (t, J = 6.6 Hz, 16H, ArOCH 2 ), 4.29 (t, J = 6.6 Hz, 8H, ArOCH 2 ), 7.415 (s, 8H, arom.H), 8.94 (s, 8H, pyrrole H).
MALDI-TOF-MS (no matrix): m / z = 1985.30 (M + ).
液状性を有するポルフィリン誘導体の精製は、液状であるが故に再結晶不可であり、且つ原料のアルデヒド並びに目的化合物のポルフィリン誘導体のRf値がほぼ同等であったため、精製が困難であった。分取GPCによる分離精製を考慮したが、一般的にフタロシアニン誘導体等の物質はカラム上に吸着されてしまう恐れがある。そこで原料の置換基に着目し、アルデヒドをベンジルアルコール誘導体へと変換させる事により、分離精製が可能となった。 Purification of a porphyrin derivative having liquidity is difficult to recrystallize because it is liquid, and purification is difficult because the Rf values of the raw material aldehyde and the target compound porphyrin derivative are almost equal. Although separation and purification by preparative GPC was taken into account, in general, substances such as phthalocyanine derivatives may be adsorbed on the column. Thus, focusing on the substituents of the raw material, separation and purification became possible by converting the aldehyde into a benzyl alcohol derivative.
(製造例2)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモオクタンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、目的物の5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(オクチロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがオクチロキシ)(赤紫色の油状物質、0.256 g, 収率11.4%)を得た。
(Production Example 2)
According to the same scheme as in Production Example 1, except that 1-bromooctane was used in place of 1-bromoheptane in Production Example 1, the desired product 5,10,15,20-tetrakis [3, 4,5-tris (octyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is octyloxy) (purple oily substance, 0.256 g, yield 11.4%) was obtained.
(製造例3)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモノナンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ノニロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがノニロキシ)(赤紫色の油状物質、0.295 g, 収率10.8%)を得た。
(Production Example 3)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-5-tetrakis [3,4,5-] was prepared according to the same scheme as in Production Example 1 except that 1-bromononane was used instead of 1-bromoheptane. Tris (nonyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is nonyloxy) (red purple oily substance, 0.295 g, yield 10.8%) was obtained.
(製造例4)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモデカンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(デシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがデシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.264 g, 収率9.7%)を得た。
(Production Example 4)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-5-tetrakis [3,4,5-] was prepared according to the same scheme as in Production Example 1 except that 1-bromodecane was used instead of 1-bromoheptane. Tris (decyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] was decyloxy) (red purple oily substance, 0.264 g, yield 9.7%) was obtained.
(製造例5)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモウンデカンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ウンデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがウンデシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.316 g, 収率11.4%)を得た。
(Production Example 5)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5] according to the same scheme as in Production Example 1 except that 1-bromoundecane was used instead of 1-bromoheptane. -Tris (undecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] was undecyloxy) (red purple oily substance, 0.316 g, yield 11.4%) was obtained.
(製造例6)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモドデカンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ドデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがドデシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.258 g, 収率9.6%)を得た。
(Production Example 6)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5] was used according to the same scheme as in Production Example 1, except that 1-bromododecane was used instead of 1-bromoheptane. -Tris (dodecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is dodecyloxy) (red purple oily substance, 0.258 g, yield 9.6%) was obtained.
(製造例7)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモトリデカンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(トリデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがトリデシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.388 g, 収率14.0%)を得た。
(Production Example 7)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,4] was used according to the same scheme as in Production Example 1, except that 1-bromotridecane was used instead of 1-bromoheptane. 5-Tris (tridecyloxy) phenyl] porphyrin (OR in formula [E] is tridecyloxy) (red purple oily substance, 0.388 g, yield 14.0%) was obtained.
(製造例8)
製造例1において、1−ブロモヘプタンを用いる代わりに、1−ブロモテトラデカンを用いた以外は、製造例1と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(テトラデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがテトラデシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.450 g, 収率12.0%)を得た。
(Production Example 8)
In Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5] according to the same scheme as in Production Example 1 except that 1-bromotetradecane was used instead of 1-bromoheptane. -Tris (tetradecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is tetradecyloxy) (red purple oily substance, 0.450 g, yield 12.0%) was obtained.
(比較製造例1)
下記スキ−ムのように式「B」を経由せずに式[A]から式[C]を合成した以外は、製造例1と同様にして、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ペンチロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがペンチロキシ)(赤紫色の固体、0.307 g, 収率13.5%)を得た。
(Comparative Production Example 1)
5,10,15,20-tetrakis [3] in the same manner as in Production Example 1 except that the formula [C] was synthesized from the formula [A] without passing through the formula “B” as in the following scheme. , 4,5-tris (pentyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is pentyloxy) (reddish purple solid, 0.307 g, yield 13.5%).
i) alkyl bromide, K2CO3, DMF, 90 degree. vi) LiAlH4, THF, reflux.
i) alkyl bromide, K 2 CO 3 , DMF, 90 degree.vi) LiAlH 4 , THF, reflux.
(比較製造例2)
比較製造例1と同様にして、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ヘキシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがヘキシロキシ)(赤紫色の油状物質、0.241 g, 収率10.4%)を得た。調製直後は油状物質であったが、数ヶ月後に一部固化した。
(Comparative Production Example 2)
As in Comparative Production Example 1, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (hexyloxy) phenyl] porphyrin (OR in formula [E] is hexyloxy) (red purple oily substance, 0.241 g, yield 10.4%). Although it was an oily substance immediately after preparation, it partially solidified after several months.
(製造例9)
比較製造例1と同様に、式「B」を経由せずに式[A]から式[C]を合成して、5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ペンタデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[E]のORがペンタデシロキシ)(赤紫色固体、0.186 g, 収率4.7%)を得た。未反応原料と目的物の極性に差があったため、ベンズアルデヒド誘導体をベンジルアルコール誘導体へと変換後に精製する工程は、必要なかった。
(Production Example 9)
Similar to Comparative Production Example 1, the formula [C] was synthesized from the formula [A] without going through the formula “B”, and 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (penta Decyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [E] is pentadecyloxy) (red purple solid, 0.186 g, yield 4.7%) was obtained. Since there was a difference in polarity between the unreacted raw material and the target product, a step of purifying the benzaldehyde derivative after conversion into a benzyl alcohol derivative was not necessary.
上記で得られたポルフィリン誘導体について、下記のような熱物性評価を行った。
示差熱・熱重量同時測定(TG−DTA)はTG/DTA同時測定装置(製品名:DTG−60A、島津製作所(株)製)を用いて、窒素雰囲気下、10K/minの昇温速度で30℃〜600℃まで測定し、2%の重量減少温度を熱分解温度とした。また示差走査熱量測定(DSC)の測定は、示差走査熱量測定装置(製品名: DSC-60、島津製作所(株)製)を用いて、窒素雰囲気下、10K/minの昇温・冷却速度で、−100℃〜100℃まで、融点(Tm)、凝固点(Tf)を測定した。融点(Tm)、凝固点(Tf)については、昇温・冷却をそれぞれ2回ずつ行った。表1に結果を示す。
The following thermophysical properties of the porphyrin derivative obtained above were evaluated.
Simultaneous differential heat / thermogravimetric measurement (TG-DTA) is performed at a temperature increase rate of 10 K / min in a nitrogen atmosphere using a TG / DTA simultaneous measurement device (product name: DTG-60A, manufactured by Shimadzu Corporation). The temperature was measured from 30 ° C. to 600 ° C., and the weight loss temperature of 2% was defined as the thermal decomposition temperature. Differential scanning calorimetry (DSC) is measured using a differential scanning calorimeter (product name: DSC-60, manufactured by Shimadzu Corporation) at a heating / cooling rate of 10 K / min in a nitrogen atmosphere. The melting point (Tm) and the freezing point (Tf) were measured from -100 ° C to 100 ° C. About melting | fusing point (Tm) and freezing point (Tf), temperature rising and cooling were performed twice, respectively. Table 1 shows the results.
表1の結果から、熱物性は置換基の種類に依存することが示唆された。炭素数が10〜12の直鎖アルキル基を有するアルコキシ基が3つ置換された製造例4〜6は、0℃未満でも液状であることが明らかになった。炭素数が7〜9の直鎖アルキルを有する製造例1〜3は、TG−DTAによる測定から30℃〜600℃までの範囲内でDTAによる融点のピークは観測されず、更に、DSC−60による測定から−100℃〜100℃までの範囲内で融点もしくは凝固点は観測されなかった。製造例1〜3は、マイナス100℃以下に融点もしくは凝固点を有する可能性もあると考えられる。
炭素数15のアルコキシ基が置換された製造例9では、融点(Tm)が25℃を超えて、25℃では液状を達成できないことが明らかになったが、26〜40℃にて液状性を有した。炭素数15のアルコキシ基が置換された製造例9では、炭素数14以下のアルコキシ基を有する他の誘導体と比較して、1回目のスキャンと2回目のスキャンとで得られる融点が異なっていたが、2回目のスキャンと3回目のスキャンでの融点が測定誤差範囲内であった。固体状態では分子が凝縮していて1回目のスキャンでは融点が高めに測定されるが、一度融解する事により分子の凝集が抑制され、物質固有の融点が測定されたと考えられる。
炭素数6のアルコキシ基が置換された比較製造例2は、調製直後は油状物質であったが数ヶ月後に一部固化したものであり、DSC測定から80℃付近にピークが観測された。これは、恐らく一部凝集するためだと考えられる。比較製造例2は、固体状態と液体状態の2つの相がある可能性も考えられる。
From the results in Table 1, it was suggested that the thermophysical properties depend on the type of substituent. It was revealed that Production Examples 4 to 6 in which three alkoxy groups having a linear alkyl group having 10 to 12 carbon atoms were substituted were liquid even at temperatures lower than 0 ° C. In Production Examples 1 to 3 having linear alkyl having 7 to 9 carbon atoms, no peak of melting point due to DTA is observed in the range from 30 ° C. to 600 ° C. as measured by TG-DTA, and DSC-60 No melting point or freezing point was observed within the range from -100 ° C. to 100 ° C. from the measurement by. Production Examples 1 to 3 may have a melting point or a freezing point at −100 ° C. or lower.
In Production Example 9 in which the alkoxy group having 15 carbon atoms was substituted, the melting point (Tm) exceeded 25 ° C., and it became clear that the liquid state could not be achieved at 25 ° C. Had. In Production Example 9 in which an alkoxy group having 15 carbon atoms was substituted, the melting points obtained by the first scan and the second scan were different from those of other derivatives having an alkoxy group having 14 or less carbon atoms. However, the melting points in the second and third scans were within the measurement error range. In the solid state, the molecules are condensed, and the melting point is measured to be higher in the first scan. However, it is considered that the melting of the molecules is suppressed by melting once, and the inherent melting point is measured.
Comparative Production Example 2 in which an alkoxy group having 6 carbon atoms was substituted was an oily substance immediately after preparation, but partially solidified after several months, and a peak was observed at around 80 ° C. from DSC measurement. This is probably due to partial aggregation. In Comparative Production Example 2, there is a possibility that there are two phases of a solid state and a liquid state.
(製造例10)
下記スキ−ムに従って、上記式(1)で表される液状ポルフィリン誘導体(5,10,15,20-テトラキス[3,5−ビス(アルコキシ)フェニル]ポルフィリン)を製造した。
(Production Example 10)
According to the following scheme, a liquid porphyrin derivative represented by the above formula (1) (5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (alkoxy) phenyl] porphyrin) was produced.
i) alkyl bromide, K2CO3, DMF, 90 degree; ii) MnO2, CHCl3 room temperature
i) alkyl bromide, K 2 CO 3 , DMF, 90 degree; ii) MnO 2 , CHCl 3 room temperature
iii) TFA, CHCl3, room temperature, then DDQ following NEt3.
iii) TFA, CHCl 3 , room temperature, then DDQ following NEt 3 .
(1)3,5−ビス(オクチロキシ)ベンジルアルコールの合成
3,5−ジヒドロキシベンジルアルコール(7.017 g, 50.072 mmol)並びに炭酸カリウム(17.221 g, 0.125 mol)を乾燥DMF30ml中、1−ブロモオクタン(22.0 ml, 0.126 mol)存在下、アルゴン雰囲気中90℃にて撹拌した。クロロホルム−水にて抽出した後、有機層を2回水で洗浄、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液にて洗浄、無水硫酸マグネシウムにて乾燥、濾別後に濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム)にて精製する事により、3,5−ビス(オクチロキシ)ベンジルアルコール(油状、14.150 g, 収率77.5%)を得た。
(1) Synthesis of 3,5-bis (octyloxy) benzyl alcohol 3,5-dihydroxybenzyl alcohol (7.017 g, 50.072 mmol) and potassium carbonate (17.221 g, 0.125 mol) were added to 1-bromooctane (22.0) in 30 ml of dry DMF. ml, 0.126 mol) and stirred at 90 ° C. in an argon atmosphere. After extraction with chloroform-water, the organic layer was washed twice with water, washed with a saturated aqueous sodium thiosulfate solution, dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered and concentrated, and the resulting residue was subjected to silica gel column chromatography ( By purifying with a developing solvent: chloroform), 3,5-bis (octyloxy) benzyl alcohol (oil, 14.150 g, yield 77.5%) was obtained.
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) 0.89 (t, J=7.2 Hz, 6H, CH3), 1.24−1.36 (m, 16H, CH2), 1.40−1.475 (m, 4H, CH2), 1.64 (t, J=6.2 Hz, 1H, OH), 1.73−1.80 (m, 4H, CH2), 3.93 (t, J=6.6 Hz, 4H, ArOCH2), 4.62 (d, J=6.4 Hz, 2H, CH2O), 6.38 (t, J=2.2 Hz, 1H, arom. H), 6.50 (d, J=2.4 Hz, 2H, arom. H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3): δ(ppm) 14.08, 22.64, 26.04, 29.23, 29.25, 29.33, 31.80 (aliphatic), 65.48, 68.06 (ether), 100.55, 105.05, 143.17, 160.54 (aromatic).
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.89 (t, J = 7.2 Hz, 6H, CH 3 ), 1.24−1.36 (m, 16H, CH 2 ), 1.40−1.475 (m, 4H, CH 2 ), 1.64 (t, J = 6.2 Hz, 1H, OH), 1.73−1.80 (m, 4H, CH 2 ), 3.93 (t, J = 6.6 Hz, 4H, ArOCH 2 ), 4.62 (d , J = 6.4 Hz, 2H, CH 2 O), 6.38 (t, J = 2.2 Hz, 1H, arom.H), 6.50 (d, J = 2.4 Hz, 2H, arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.08, 22.64, 26.04, 29.23, 29.25, 29.33, 31.80 (aliphatic), 65.48, 68.06 (ether), 100.55, 105.05, 143.17, 160.54 (aromatic).
(2)3,5−ビス(オクチロキシ)ベンズアルデヒドの合成
3,5−ビス(オクチロキシ)ベンジルアルコール(7.159 g, 19.637 mmol)並びに酸化マンガン(IV)(7.002 g, 80.541 mol)の混合物を乾燥クロロホルム45ml中、無水硫酸マグネシウム存在下、アルゴン雰囲気下、室温にて数日間撹拌した。濾過後に濾液を濃縮して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム)にて分離精製する事により、3,5−ビス(オクチロキシ)ベンズアルデヒド(油状、4.720 g, 収率91.1%)を得た。
(2) Synthesis of 3,5-bis (octyloxy) benzaldehyde A mixture of 3,5-bis (octyloxy) benzyl alcohol (7.159 g, 19.637 mmol) and manganese oxide (IV) (7.002 g, 80.541 mol) was dried in 45 ml. The mixture was stirred for several days at room temperature under an argon atmosphere in the presence of anhydrous magnesium sulfate. The residue obtained by concentrating the filtrate after filtration was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform) to give 3,5-bis (octyloxy) benzaldehyde (oil, 4.720 g, yield 91.1%) Got.
得られた化合物の1HNMR、13CNMRを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) 0.89 (t, J=6.8 Hz, 6H, CH3), 1.26−1.39 (m, 16H, CH2), 1.435−1.49 (m, 4H, CH2), 1.75−1.82 (m, 4H, CH2), 3.98 (t, J=6.6 Hz, 4H, ArOCH2), 6.695 (t, J=2.6 Hz, 1H, arom. H), 6.98 (d, J=2.4 Hz, 2H, arom. H), 9.89 (s, 1H, CHO).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl3): δ(ppm) 14.08, 22.64, 25.99, 29.12, 29.21, 29.30, 31.79 (aliphatic), 68.44 (ether), 107.59, 108.02, 138.30, 160.76 (aromatic), 192.10 (aldehyde).
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) 0.89 (t, J = 6.8 Hz, 6H, CH 3 ), 1.26−1.39 (m, 16H, CH 2 ), 1.435−1.49 (m, 4H, CH 2 ), 1.75−1.82 (m, 4H, CH 2 ), 3.98 (t, J = 6.6 Hz, 4H, ArOCH 2 ), 6.695 (t, J = 2.6 Hz, 1H, arom.H), 6.98 (d, J = 2.4 Hz, 2H, arom.H), 9.89 (s, 1H, CHO).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 14.08, 22.64, 25.99, 29.12, 29.21, 29.30, 31.79 (aliphatic), 68.44 (ether), 107.59, 108.02, 138.30, 160.76 (aromatic), 192.10 ( aldehyde).
(3)5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(オクチロキシ)フェニル]ポルフィリンの合成
ピロール(0.40 ml)並びに3,5−ビス(オクチロキシ)ベンズアルデヒド(1.997 g, 5.508 mmol)の混合物をクロロホルム中(450 ml)、室温にて撹拌した。この溶液にアルゴンを1時間バブリングさせた。続いてトリフルオロ酢酸(TFA) (0.62 ml)を加え、室温にて一晩撹拌した。この溶液に2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン(DDQ) (1.991 g, 8.771 mmol)を加え、更に5時間撹拌した。トリエチルアミン(1.3 ml)を添加して加水分解後に溶液を濃縮し、得られた残渣についてクロロホルムを展開溶媒としてシリカゲルを通した。続いてシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒: クロロホルム−ヘキサン(3:2 v/v))にて精製する事により、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(オクチロキシ)フェニル]ポルフィリン(赤紫色粘性固体(減圧下で固体化)、0.490 g、 収率21.7%)を得た。
(3) Synthesis of 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (octyloxy) phenyl] porphyrin Mixture of pyrrole (0.40 ml) and 3,5-bis (octyloxy) benzaldehyde (1.997 g, 5.508 mmol) Was stirred in chloroform (450 ml) at room temperature. This solution was bubbled with argon for 1 hour. Subsequently, trifluoroacetic acid (TFA) (0.62 ml) was added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. To this solution was added 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone (DDQ) (1.991 g, 8.771 mmol), and the mixture was further stirred for 5 hours. Triethylamine (1.3 ml) was added and the solution was concentrated after hydrolysis, and the resulting residue was passed through silica gel using chloroform as a developing solvent. Subsequently, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (octyloxy) phenyl] porphyrin is purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform-hexane (3: 2 v / v)). (Red purple viscous solid (solidified under reduced pressure), 0.490 g, yield 21.7%) was obtained.
得られた化合物の1HNMR、MALDI−TOF−MSを測定したところ、下記デ−タが得られた。
1 H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δ(ppm) −2.84 (s, 2H, NH), 0.85 (t, J=6.8 Hz, 24H, CH3), 1.265−1.375 (m, 64H, CH2), 1.45−1.505 (m, 16H, CH2), 1.82−1.89 (m, 16H, CH2), 4.11 (t, J=6.6 Hz, 16H, ArOCH2), 6.88 (t, J=2.2 Hz, 4H, arom. H), 7.36 (d, J=2.0 Hz, 8H, arom. H), 8.93 (s, 8H, pyrrole H).
MALDI−TOF−MS (no matrix): m/z=1640.272 (M+).
When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): δ (ppm) −2.84 (s, 2H, NH), 0.85 (t, J = 6.8 Hz, 24H, CH 3 ), 1.265−1.375 (m, 64H, CH 2 ), 1.45−1.505 (m, 16H, CH 2 ), 1.82-1−1.89 (m, 16H, CH 2 ), 4.11 (t, J = 6.6 Hz, 16H, ArOCH 2 ), 6.88 (t, J = 2.2 Hz, 4H, arom.H), 7.36 (d, J = 2.0 Hz, 8H, arom.H), 8.93 (s, 8H, pyrrole H).
MALDI-TOF-MS (no matrix): m / z = 1640.272 (M + ).
(製造例11)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモノナンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ノニロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがノニロキシ)(赤紫色固体、0.392 g, 収率16.6%)を得た。
(Production Example 11)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (3) was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromononane was used instead of 1-bromooctane. Nonyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is nonyloxy) (red purple solid, 0.392 g, yield 16.6%) was obtained.
(製造例12)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(デシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがデシロキシ)(赤紫色粘性油状物、0.391 g, 収率15.4%)を得た。
(Production Example 12)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (3) was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromodecane was used instead of 1-bromooctane. Decyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] was decyloxy) (red purple viscous oil, 0.391 g, yield 15.4%) was obtained.
(製造例13)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモウンデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ウンデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがウンデシロキシ)(赤紫色固体、0.569 g, 収率21.4%)を得た。
(Production Example 13)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromoundecane was used instead of 1-bromooctane. (Undecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] was undecyloxy) (red purple solid, 0.569 g, yield 21.4%) was obtained.
(製造例14)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモドデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ドデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがドデシロキシ)(赤紫色粘性油状物、0.393 g, 収率13.9%)を得た。
(Production Example 14)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10, except that 1-bromododecane was used instead of 1-bromooctane. (Dodecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is dodecyloxy) (red purple viscous oil, 0.393 g, yield 13.9%) was obtained.
(製造例15)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモトリデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(トリデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがトリデシロキシ)(赤紫色固体、0.458 g, 収率15.4%)を得た。
(Production Example 15)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5- is prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromotridecane was used instead of 1-bromooctane. Bis (tridecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is tridecyloxy) (red purple solid, 0.458 g, yield 15.4%) was obtained.
(製造例16)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモテトラデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(テトラデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがテトラデシロキシ)(赤紫色固体、0.594 g, 収率19.0%)を得た。
(Production Example 16)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromotetradecane was used instead of 1-bromooctane. (Tetradecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is tetradecyloxy) (red purple solid, 0.594 g, yield 19.0%) was obtained.
(製造例17)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモペンタデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ペンタデシロキシ)フェニル]ポルフィリンを(式[H]のORがペンタデシロキシ)(赤紫色固体、0.509 g, 収率15.6%)を得た。
(Production Example 17)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromopentadecane was used instead of 1-bromooctane. (Pentadecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is pentadecyloxy) (red purple solid, 0.509 g, yield 15.6%) was obtained.
(製造例18)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモヘキサデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ヘキサデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがヘキサデシロキシ)(赤紫色固体、0.630 g, 収率18.5%)を得た。
(Production Example 18)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromohexadecane was used instead of 1-bromooctane. (Hexadecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is hexadecyloxy) (red purple solid, 0.630 g, yield 18.5%) was obtained.
(製造例19)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモヘプタデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ヘプタデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがヘプタデシロキシ)(赤紫色固体、0.582 g, 収率16.3%)を得た。
(Production Example 19)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5- is prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromoheptadecane was used instead of 1-bromooctane. Bis (heptadecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] was heptadecyloxy) (red purple solid, 0.582 g, yield 16.3%) was obtained.
(製造例20)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモオクタデカンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(オクタデシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがオクタデシロキシ)(赤紫色固体、0.622 g, 収率16.8%)を得た。
(Production Example 20)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] was prepared according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromooctadecane was used instead of 1-bromooctane. (Octadecyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is octadecyloxy) (red purple solid, 0.622 g, yield 16.8%) was obtained.
(比較製造例3)
製造例10において、1−ブロモオクタンを用いる代わりに、1−ブロモヘプタンを用いた以外は、製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ヘプチロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがヘプチロキシ)(赤紫粉末、0.228g、収率12.2%)を得た。
(Comparative Production Example 3)
In Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis] according to the same scheme as in Production Example 10 except that 1-bromoheptane was used instead of 1-bromooctane. (Heptyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is heptyloxy) (red purple powder, 0.228 g, yield 12.2%) was obtained.
(比較製造例4)
製造例10と同様のスキ−ムに従って、5,10,15,20−テトラキス[3,5−ビス(ヘキシロキシ)フェニル]ポルフィリン(式[H]のORがヘキシロキシ)(赤紫粉末、0.351g、収率20.1%)を得た。
(Comparative Production Example 4)
According to the same scheme as in Production Example 10, 5,10,15,20-tetrakis [3,5-bis (hexyloxy) phenyl] porphyrin (OR of formula [H] is hexyloxy) (red purple powder, 0.351 g, Yield 20.1%).
製造例10〜20及び比較製造例3〜4で得られたポルフィリン誘導体について、下記のような熱物性評価を行った。
示差熱・熱重量同時測定(TG−DTA)はTG/DTA同時測定装置(製品名:DTG−60A、島津製作所(株)製)を用いて、窒素雰囲気下、10K/minの昇温速度で30℃〜600℃まで測定し、2%の重量減少温度を熱分解温度とした。また示差走査熱量測定(DSC)の測定は、示差走査熱量測定装置(製品名: DSC−60、島津製作所(株)製)を用いて、窒素雰囲気下、10K/minの昇温・冷却速度で、−100℃〜100℃まで、融点(Tm)、凝固点(Tf)を測定した。単離した化合物が凝集している可能性を踏まえ、昇温及び冷却をそれぞれ3回ずつ行った。なお、比較製造例4については、−100℃〜170℃まで、融点(Tm)、凝固点(Tf)を測定した。表2に結果を示す。
About the porphyrin derivative obtained by manufacture examples 10-20 and comparative manufacture examples 3-4, the following thermophysical property evaluation was performed.
Simultaneous differential heat / thermogravimetric measurement (TG-DTA) is performed at a temperature increase rate of 10 K / min in a nitrogen atmosphere using a TG / DTA simultaneous measurement device (product name: DTG-60A, manufactured by Shimadzu Corporation). The temperature was measured from 30 ° C. to 600 ° C., and the weight loss temperature of 2% was defined as the thermal decomposition temperature. Differential scanning calorimetry (DSC) is measured using a differential scanning calorimeter (product name: DSC-60, manufactured by Shimadzu Corporation) at a heating / cooling rate of 10 K / min in a nitrogen atmosphere. The melting point (Tm) and the freezing point (Tf) were measured from -100 ° C to 100 ° C. Considering the possibility that the isolated compound is aggregated, the temperature was raised and cooled three times each. In Comparative Production Example 4, the melting point (Tm) and the freezing point (Tf) were measured from −100 ° C. to 170 ° C. Table 2 shows the results.
Tm:融点 (1st+2nd+3rd scan)/℃
Tc:結晶化温度 (1st+2nd+3rd scan)/℃
Tm’:結晶化後融解温度 (1st+2nd+3rd scan)/℃
Tf:凝固点 (1st+2nd+3rd scan)/℃
ND:Not determined or Not observed
br: broad peak
Tm: Melting point (1st + 2nd + 3rd scan) / ℃
Tc: Crystallization temperature (1st + 2nd + 3rd scan) / ℃
Tm ': Melting temperature after crystallization (1st + 2nd + 3rd scan) / ° C
Tf: Freezing point (1st + 2nd + 3rd scan) / ℃
ND: Not determined or Not observed
br: broadcast peak
熱物性評価の結果から、炭素数が8〜16のアルキル基を有するアルコキシ基が置換された製造例10〜18の誘導体は、25℃にて液状性を有することが分かった。その中において、炭素数10のアルコキシ基が置換された誘導体及び炭素数12のアルコキシ基が置換された誘導体は油状物質として得られた。炭素数8、9、11、13、14、15、及び16のアルコキシ基が置換された誘導体は、固体物質として得られたが、一度融解させる事により25℃にて液状性を発現することが分かった。これは、示差走査熱量測定(DSC)において、炭素数8、9、11、13、14、15、及び16のアルコキシ基が置換された誘導体の2回目のスキャンと3回目のスキャンでの融点(Tm)が25℃未満であって、当該2つの融点が測定誤差範囲内であることからも支持される。なお、一般に、示差走査熱量測定(DSC)において、1回目のスキャンによって得られる値は測定試料の作製法に依存する場合があるため、物質固有の熱物性は、2回目以降のスキャンによって判断される。今回の測定においては、測定試料が固体状態の場合は分子が凝縮していて1回目のスキャンでは融点が高めに測定されたが、一度融解する事により分子の凝集が抑制され、2回目以降のスキャンでは、物質固有の融点が測定されたと考えられる。炭素数が8、9、11、13、14、15、及び16のアルコキシ基が置換された誘導体は、アルキル鎖が分子間で相互作用した結果、見かけ上の分子量が増大し、固体として得られたのではないかと推定される。 From the results of thermophysical property evaluation, it was found that the derivatives of Production Examples 10 to 18 in which the alkoxy group having an alkyl group having 8 to 16 carbon atoms was substituted had liquid properties at 25 ° C. Among them, a derivative substituted with an alkoxy group having 10 carbon atoms and a derivative substituted with an alkoxy group having 12 carbon atoms were obtained as oily substances. Derivatives substituted with alkoxy groups of 8, 9, 11, 13, 14, 15, and 16 carbon atoms were obtained as solid substances, but may be liquid at 25 ° C by melting once. I understood. In differential scanning calorimetry (DSC), the melting points (second scanning and third scanning of the derivatives substituted with alkoxy groups having 8, 9, 11, 13, 14, 15, and 16 carbon atoms) This is also supported by the fact that Tm) is less than 25 ° C. and the two melting points are within the measurement error range. In general, in differential scanning calorimetry (DSC), the value obtained by the first scan may depend on the preparation method of the measurement sample. Therefore, the thermal properties specific to the substance are determined by the second and subsequent scans. The In this measurement, when the measurement sample is in a solid state, the molecules are condensed and the melting point is measured to be higher in the first scan. However, by melting once, the aggregation of the molecules is suppressed and the second and subsequent times are measured. In the scan, the intrinsic melting point of the substance is considered to have been measured. Derivatives substituted with alkoxy groups having 8, 9, 11, 13, 14, 15, and 16 carbon atoms are obtained as solids with an apparent increase in molecular weight as a result of the interaction of alkyl chains between molecules. It is estimated that
また、炭素数が17〜18のアルキル基を有するアルコキシ基が置換された製造例19〜20の誘導体は、融点(Tm)が25℃を超えて、25℃では液状を達成できないことが明らかになったが、26℃〜40℃にて液状性を有することが分かった。 In addition, the derivatives of Production Examples 19 to 20 in which the alkoxy group having an alkyl group having 17 to 18 carbon atoms is substituted have a melting point (Tm) exceeding 25 ° C., and it is clearly impossible to achieve a liquid state at 25 ° C. However, it turned out that it has liquidity at 26 to 40 degreeC.
炭素数が15〜18のアルコキシ基が置換された誘導体は、25℃、又は26℃〜40℃にて液状性を有するが、より高温側に加熱する事により、結晶化温度(Tc)が観測され、その後再度融解温度(Tm’)が観測されることが明らかになった。炭素数15〜18のアルコキシ基が置換された誘導体は、炭素数8〜14のアルコキシ基が置換された誘導体に比べて、分子間での凝集がより起こり易いと推定される。
炭素数が7のアルコキシ基が置換された比較製造例3の誘導体及び炭素数が6のアルコキシ基が置換された比較製造例4の誘導体は、25℃〜40℃において固体であった。比較製造例3の誘導体は、DSC測定の結果からアモルファス性を有すると判断された。また、比較製造例4の誘導体は、結晶化温度が観測され、結晶化温度以上融点未満の温度で結晶性を有すると判断された。
Derivatives substituted with an alkoxy group having 15 to 18 carbon atoms have liquidity at 25 ° C. or 26 ° C. to 40 ° C., but the crystallization temperature (Tc) is observed by heating to a higher temperature side. After that, it became clear that the melting temperature (Tm ′) was observed again. It is presumed that the derivative substituted with an alkoxy group having 15 to 18 carbon atoms is more likely to aggregate between molecules than the derivative substituted with an alkoxy group having 8 to 14 carbon atoms.
The derivative of Comparative Production Example 3 in which an alkoxy group having 7 carbon atoms was substituted and the derivative of Comparative Production Example 4 in which an alkoxy group having 6 carbon atoms was substituted were solid at 25 ° C to 40 ° C. The derivative of Comparative Production Example 3 was judged to have amorphous properties from the results of DSC measurement. In addition, the derivative of Comparative Production Example 4 was observed to have a crystallization temperature, and was judged to have crystallinity at a temperature higher than the crystallization temperature and lower than the melting point.
[試験例:C60の吸収スペクトル特性]
C60単独ではスピンコートによる成膜は出来ないため、C60をPMMA中に分散し、以下のように石英基板上に成膜後、C60の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトル測定は、分光光度計(UV−2550、島津製作所(株)製)を用いて行った。
成膜に用いた石英基板は、洗剤にて洗浄し、その後、純水で洗浄した。続いてメタノール、アセトンにてそれぞれ10分間超音波洗浄を行い、続いて60℃にて数時間加熱減圧乾燥した。
重量比がそれぞれ、PMMA:C60=99:1(1wt%)、98:2(2wt%)、95:5(5wt%)であり、濃度が100mg/3mlのPMMAとC60の混合溶液1〜3を調製した。当該混合溶液は、成膜前に0.2μmPTFEメンブランフィルターにてろ過した。
前記洗浄後の石英基板上に、上記混合溶液1〜3をそれぞれ、スピンコートした。スピンコート条件は2000rpm/10secである。その後、室温、減圧下にて、スピンコート膜を一晩乾燥し、薄膜を形成した。
Test Example: absorption spectral characteristics of C 60]
Since C 60 alone cannot form a film by spin coating, C 60 was dispersed in PMMA, and after forming a film on a quartz substrate as follows, the absorption spectrum of C 60 was measured. The absorption spectrum measurement was performed using a spectrophotometer (UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation).
The quartz substrate used for film formation was washed with a detergent and then washed with pure water. Subsequently, ultrasonic cleaning was performed for 10 minutes each with methanol and acetone, followed by drying under reduced pressure by heating at 60 ° C. for several hours.
The weight ratios are PMMA: C 60 = 99: 1 (1 wt%), 98: 2 (2 wt%), 95: 5 (5 wt%), respectively, and a mixed solution 1 of PMMA and C 60 having a concentration of 100 mg / 3 ml 1 ~ 3 were prepared. The mixed solution was filtered with a 0.2 μm PTFE membrane filter before film formation.
The mixed solutions 1 to 3 were each spin-coated on the washed quartz substrate. The spin coating condition is 2000 rpm / 10 sec. Thereafter, the spin coat film was dried overnight at room temperature under reduced pressure to form a thin film.
図1に、PMMAとC60の混合物の薄膜の吸収スペクトルを示す。図1には参照のためPMMAのみを薄膜化した吸収スペクトルも併せて示す。尚、スペクトルは、吸光度が最高値のものを1として規格化している。
図1に示されるように、C60は、約330、260、210nmに吸収を有する。なお、PMMA自身も紫外領域に吸収を有するが、その吸光度は小さく、PMMAの影響は低いと推測される。
Figure 1 shows the absorption spectrum of a thin film of a mixture of PMMA and C 60. For reference, FIG. 1 also shows an absorption spectrum in which only PMMA is thinned. The spectrum is normalized with 1 having the highest absorbance.
As shown in FIG. 1, C 60 has absorption at about 330, 260, 210 nm. PMMA itself has absorption in the ultraviolet region, but its absorbance is small, and it is estimated that the influence of PMMA is low.
<実施例1>
以下のようにして、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
上記試験例と同様に、石英基板を洗浄した。液状ポルフィリン誘導体として、製造例6で得られた5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ドデシロキシ)フェニル]ポルフィリンを用い、濃度が10mg/1mlの液状ポルフィリン誘導体のトルエン溶液を調製した。一方、濃度が1mg/1mlのC60のトルエン溶液を調製した。これらの溶液を用いて、重量比が、液状ポルフィリン誘導体:C60=99:1(1wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の混合溶液を調製した。当該混合溶液は、成膜前に0.2μmPTFEメンブランフィルターにてろ過した。
前記洗浄後の石英基板上に、上記混合溶液を、スピンコートした。スピンコート条件は2000rpm/10secである。その後、室温、減圧下にて、スピンコート膜を一晩乾燥して薄膜(平均60nm)を形成し、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 1>
As follows, to obtain a complex consisting of a porphyrin derivative and a C 60 Metropolitan liquid at 40 ° C. or less.
The quartz substrate was cleaned as in the above test example. As the liquid porphyrin derivative, the 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (dodecyloxy) phenyl] porphyrin obtained in Production Example 6 was used, and the toluene solution of the liquid porphyrin derivative having a concentration of 10 mg / 1 ml. Was prepared. Meanwhile, a C 60 toluene solution having a concentration of 1 mg / 1 ml was prepared. Using these solutions, a mixed solution of the liquid porphyrin derivative and C 60 was prepared so that the weight ratio was liquid porphyrin derivative: C 60 = 99: 1 (1 wt%). The mixed solution was filtered with a 0.2 μm PTFE membrane filter before film formation.
The mixed solution was spin-coated on the washed quartz substrate. The spin coating condition is 2000 rpm / 10 sec. Thereafter, the spin coat film was dried overnight at room temperature under reduced pressure to form a thin film (average 60 nm), and a complex composed of a liquid porphyrin derivative and C 60 at 40 ° C. or lower was obtained.
<実施例2>
実施例1において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=98:2(2wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の混合溶液を調製するように変更した以外は、実施例1と同様にして、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 2>
Example 1 is the same as Example 1 except that the mixed solution of the liquid porphyrin derivative and C 60 is prepared so that the weight ratio is liquid porphyrin derivative: C 60 = 98: 2 (2 wt%). Similarly, to obtain a composite body consisting of a porphyrin derivative and a C 60 Metropolitan liquid at 40 ° C. or less.
<実施例3>
実施例1において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=95:5(5wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の混合溶液を調製するように変更した以外は、実施例1と同様にして、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 3>
Example 1 is the same as Example 1 except that a mixed solution of the liquid porphyrin derivative and C 60 is prepared so that the weight ratio is liquid porphyrin derivative: C 60 = 95: 5 (5 wt%). Similarly, to obtain a composite body consisting of a porphyrin derivative and a C 60 Metropolitan liquid at 40 ° C. or less.
<実施例4>
実施例1において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=90:10(10wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の混合溶液を調製するように変更した以外は、実施例1と同様にして、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 4>
Example 1 is different from Example 1 except that a mixed solution of the liquid porphyrin derivative and C 60 is prepared so that the weight ratio is liquid porphyrin derivative: C 60 = 90: 10 (10 wt%). Similarly, to obtain a composite body consisting of a porphyrin derivative and a C 60 Metropolitan liquid at 40 ° C. or less.
[評価1:吸収スペクトル特性]
実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜について、吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトル測定は、分光光度計(UV−2550、島津製作所(株)製)を用いて行った。
図2に、実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜の、430nmを基準として規格化した吸収スペクトルを示す。図2には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%溶液を用いて同様に形成した薄膜の吸収スペクトルと、PMMAとC60の混合物(1wt%)の薄膜の吸収スペクトルも併せて示している。
図3に、実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜の、655nmを基準として規格化した吸収スペクトルを示す。図3には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%溶液を用いて同様に形成した薄膜の吸収スペクトルも併せて示している。
[Evaluation 1: Absorption spectrum characteristics]
The absorption spectra of the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10) were measured. The absorption spectrum measurement was performed using a spectrophotometer (UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation).
In FIG. 2, the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10) are normalized with reference to 430 nm. The absorption spectrum was shown. In FIG. 2, for reference, it is also shown as well as the absorption spectrum of the formed thin film, the absorption spectrum of a thin film of a mixture of PMMA and C 60 (1wt%) even using a liquid porphyrin derivative 100% solution.
In FIG. 3, the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10) are normalized based on 655 nm. The absorption spectrum was shown. For reference, FIG. 3 also shows an absorption spectrum of a thin film formed in the same manner using a 100% solution of a liquid porphyrin derivative.
図2においては、ソーレー帯を基準としており、C60の添加に伴い、長波長の吸光度が増加し、またソーレー帯の吸収極大は、やや短波長側にシフトしていく傾向が見られる。一方、図3では、C60の添加に伴い、ソーレー帯の強度が低下する傾向が観測された。図2並びに図3ともソーレー帯の波長にはC60の吸収を含むため、吸光度の強度変化の傾向は必ずしも一致しないが、基準値を変更してもスペクトルに差が見られ、液状ポルフィリン誘導体とC60の相互作用が存在することが明らかにされた。以上のことより、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体が得られたことがわかる。 2 is referenced to Soret band, with the addition of C 60, increased absorbance at longer wavelengths, also the absorption maximum of the Soret band, tend to shifts slightly toward shorter wavelengths is observed. On the other hand, in FIG. 3, with the addition of C 60, the intensity of the Soret band was observed a tendency to decrease. 2 and 3, the wavelength of the Soray band includes C 60 absorption, so the tendency of the intensity change of the absorbance does not always match, but even if the reference value is changed, a difference in the spectrum is seen, and the liquid porphyrin derivative and it is clear that the interaction of C 60 are present. From the above, it can be seen that the complex consisting of liquid porphyrin derivative and C 60 Metropolitan at 40 ° C. or less was obtained.
[評価2:発光スペクトル特性]
実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜について、ソーレー帯の430nmを励起光として発光スペクトルを測定した。発光スペクトル測定は、分光蛍光光度計(F−7000、日立ハイテクノロジーズ(株)製)を用いて行った。
図4に、実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜の、660nmを基準として規格化した発光スペクトルを示す。図4には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%溶液を用いて同様に形成した薄膜の発光スペクトルも併せて示している。
図5に、実施例1〜4(液状ポルフィリン誘導体:C60(重量比)=99:1、98:2、95:5、90:10)で得られた薄膜の、730nmを基準として規格化した発光スペクトルを示す。図5には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%溶液を用いて同様に形成した薄膜の発光スペクトルも併せて示している。
[Evaluation 2: Emission spectrum characteristics]
For the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10), an emission spectrum using 430 nm of the Soray band as excitation light Was measured. The emission spectrum was measured using a spectrofluorometer (F-7000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
In FIG. 4, the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10) are normalized with reference to 660 nm. The emission spectrum is shown. For reference, FIG. 4 also shows the emission spectrum of a thin film formed in the same manner using a 100% solution of a liquid porphyrin derivative.
In FIG. 5, the thin films obtained in Examples 1 to 4 (liquid porphyrin derivative: C 60 (weight ratio) = 99: 1, 98: 2, 95: 5, 90:10) are normalized based on 730 nm. The emission spectrum is shown. For reference, FIG. 5 also shows an emission spectrum of a thin film formed in the same manner using a 100% solution of a liquid porphyrin derivative.
発光スペクトルの強度はC60の比率を上げるにつれ、強度が減少する傾向が見られた。しかしながら、発光強度のみでの比較はできないため、660nm並びに730nmの発光強度を規格化して比較とした。なお、430nmの倍波は860nmに極大を示すことから、約760nmより長波長側のスペクトル強度が増加していくため、これらの強度増加は比較できないものである。図4では730nmの発光強度が増加する傾向が見られる。一方、図5では660nmの発光強度が減少する。これらの現象は、液状ポルフィリン誘導体がドナー性を有するのに対して、C60は強いアクセプター性を持つため、消光剤として機能することにより、発光強度が減少していると推測される。以上のように、発光スペクトルにおいてもC60の添加に伴いスペクトルに差が観測されたことから、ポルフィリンとC60において相互作用が存在することが明らかにされ、40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体が得られたことがわかる。 Intensity of the emission spectrum as the increase ratio of the C 60, a strength tends to decrease was observed. However, since the comparison cannot be made only with the emission intensity, the emission intensity at 660 nm and 730 nm is standardized for comparison. Since the 430 nm harmonic wave has a maximum at 860 nm, the spectral intensity on the longer wavelength side from about 760 nm increases, so these intensity increases cannot be compared. FIG. 4 shows a tendency for the emission intensity at 730 nm to increase. On the other hand, in FIG. 5, the emission intensity at 660 nm decreases. These phenomena are presumed that the emission intensity is reduced by functioning as a quencher because C 60 has a strong acceptor property while the liquid porphyrin derivative has a donor property. As described above, since the difference in spectrum with the addition of C 60 even in the emission spectrum was observed, revealed that there is an interaction in porphyrin and C 60, and porphyrin derivatives in a liquid state at 40 ° C. or less it can be seen that the complex consisting of C 60 Metropolitan was obtained.
<実施例5>
液状ポルフィリン誘導体として、製造例6で得られた5,10,15,20−テトラキス[3,4,5−トリス(ドデシロキシ)フェニル]ポルフィリンを用い、ナノカーボン材料として、C60を(東京化成工業株式会社製)用いた。重量比が、液状ポルフィリン誘導体:C60=99:1(C60含有率1wt%)となるように、上記液状ポルフィリン誘導体とC60とを、メノウ乳鉢で、加圧しながら混合し、実施例5の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 5>
As the liquid porphyrin derivative, 5,10,15,20-tetrakis [3,4,5-tris (dodecyloxy) phenyl] porphyrin obtained in Production Example 6 was used, and C 60 was used as a nanocarbon material (Tokyo Chemical Industry). Used). Example 5 The above-mentioned liquid porphyrin derivative and C 60 were mixed while being pressurized in an agate mortar so that the weight ratio would be liquid porphyrin derivative: C 60 = 99: 1 (C 60 content 1 wt%). to obtain a complex consisting of porphyrin derivative is liquid at 40 ° C. below the C 60 Metropolitan.
<実施例6>
実施例5において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=98:2(C60含有率2wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の量を変更した以外は、実施例5と同様にして、実施例6の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 6>
In Example 5, except that the amount of the liquid porphyrin derivative and C 60 was changed so that the weight ratio was liquid porphyrin derivative: C 60 = 98: 2 (C 60 content 2 wt%). It was obtained the complex consisting of the porphyrin derivative in a liquid state at less than 40 ° C. example 6 C 60 Prefecture.
<実施例7>
実施例5において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=95:5(C60含有率5wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の量を変更した以外は、実施例5と同様にして、実施例7の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 7>
In Example 5, except that the amount of the liquid porphyrin derivative and C 60 was changed so that the weight ratio was liquid porphyrin derivative: C 60 = 95: 5 (C 60 content 5 wt%). It was obtained the complex consisting of the porphyrin derivative in a liquid state at less than 40 ° C. example 7 C 60 Prefecture.
<実施例8>
実施例5において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=90:10(C60含有率10wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の量を変更した以外は、実施例5と同様にして、実施例8の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 8>
In Example 5, the weight ratio of liquid porphyrin derivative: C 60 = 90: so that the 10 (C 60 content 10 wt%), except for changing the amount of liquid porphyrin derivative and C 60, as in Example 5 It was obtained the complex consisting of the porphyrin derivative in a liquid state at less than 40 ° C. example 8 C 60 Prefecture.
<実施例9>
実施例5において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=85:15(C60含有率15wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の量を変更した以外は、実施例5と同様にして、実施例9の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 9>
In Example 5, the weight ratio of liquid porphyrin derivative: C 60 = 85: 15 and so that (C 60 content 15 wt%), except for changing the amount of liquid porphyrin derivative and C 60, as in Example 5 It was obtained the complex consisting of the porphyrin derivative in a liquid state at less than 40 ° C. example 9 C 60 Prefecture.
<実施例10>
実施例5において、重量比が液状ポルフィリン誘導体:C60=80:20(C60含有率20wt%)となるように、液状ポルフィリン誘導体とC60の量を変更した以外は、実施例5と同様にして、実施例10の40℃以下で液状のポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得た。
<Example 10>
In Example 5, the weight ratio of liquid porphyrin derivative: C 60 = 80: 20 and so that (C 60 content 20 wt%), except for changing the amount of liquid porphyrin derivative and C 60, as in Example 5 It was obtained the complex consisting of the porphyrin derivative in a liquid state at less than 40 ° C. example 10 C 60 Prefecture.
[評価3:熱物性]
実施例5〜10で得られた複合体について、示差走査熱量(DSC)測定をおこなった。DSC測定は、示差走査熱量計(製品名:DSC204、NETZSCH製)を用いて、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温・冷却速度で、−100℃〜180℃まで測定した。C60が凝集している可能性を踏まえ、昇温及び冷却をそれぞれ3回ずつ行った。
図6〜11に、実施例5〜10で得られた複合体の昇温をそれぞれ3回ずつ行ったDSC測定結果を示す。図6〜11において、上に凸のピークは吸熱ピークを表している。図6〜11において、2回目と3回目のスキャンの結果が一致しているので、各実施例において1回目のスキャンを経て、液状ポルフィリン誘導体とC60が均一に混合されて複合体が形成されていることが示唆される。
示差走査熱量測定においては、通常、1回目のスキャンでは試料の状態が安定しないため、2回目乃至3回目のスキャンが熱物性の解析に用いられる。
[Evaluation 3: Thermophysical properties]
The composites obtained in Examples 5 to 10 were subjected to differential scanning calorimetry (DSC) measurement. DSC measurement was performed from −100 ° C. to 180 ° C. using a differential scanning calorimeter (product name: DSC204, manufactured by NETZSCH) at a heating / cooling rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere. Given the possibility of C 60 are aggregated, it was conducted heating and cooling three times, respectively.
6 to 11 show the results of DSC measurement in which the temperature of the composite obtained in Examples 5 to 10 was increased three times each. 6-11, the peak convex upward represents an endothermic peak. In Figure 6-11, since the result of the second and third scan are matched, through first scan in each of the embodiments, the complex is formed liquid porphyrin derivative and C 60 is uniformly mixed It is suggested that
In the differential scanning calorimetry, since the sample state is usually not stable in the first scan, the second to third scans are used for analysis of thermophysical properties.
図12に、実施例5〜10(C60含有率:1,2,5,10,15,20wt%)で得られた複合体のDSC測定の2回目のスキャンの−10℃付近を拡大した結果を併せて示す。図12には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%のDSC測定の2回目のスキャンの結果も併せて示している。
また、図13に、実施例5〜10(C60含有率:1,2,5,10,15,20wt%)で得られた複合体のDSC測定の2回目のスキャンの100℃付近を拡大した結果を併せて示す。図13には、参照のため、液状ポルフィリン誘導体100%のDSC測定の2回目のスキャンの結果も併せて示している。
In FIG. 12, the vicinity of −10 ° C. of the second scan of DSC measurement of the composite obtained in Examples 5 to 10 (C 60 content: 1, 2, 5, 10, 15, 20 wt%) was enlarged. The results are also shown. For reference, FIG. 12 also shows the results of the second scan of DSC measurement of 100% liquid porphyrin derivative.
FIG. 13 is an enlarged view of the vicinity of 100 ° C. of the second scan of the DSC measurement of the composite obtained in Examples 5 to 10 (C 60 content: 1, 2, 5, 10, 15, 20 wt%). The results are also shown. For reference, FIG. 13 also shows the results of a second scan of DSC measurement of 100% liquid porphyrin derivative.
図12〜図13より、液状ポルフィリン誘導体に対するC60の含有率を上昇させるにつれ、液状ポルフィリン誘導体の融点に相当する吸熱ピークの熱量が減少し、更に融点は低温側にシフトする。この現象は、複合体が液状ポルフィリン誘導体にとって不純物になり、モル凝固点降下を示していると推測される。C60の含有率が5wt%以上の実施例においては、−20℃〜−10℃付近にC60単独では観測されない複合体由来と推測される吸熱ピークが顕著に観測され、C60の含有率が上昇するにつれ、当該ピークが増加し、ポルフィリン誘導体由来のピークが減少した。
また、C60の含有率が10wt%以上の実施例においては、100℃付近においても、ポルフィリン誘導体及びC60単独では観測されない複合体由来と推測される吸熱ピークが顕著に観測された。これは、液晶相の出現の可能性が示唆された。
From FIG. 12 to FIG. 13, as the content of C 60 in the liquid porphyrin derivative is increased, the calorific value of the endothermic peak corresponding to the melting point of the liquid porphyrin derivative is decreased, and the melting point is further shifted to the low temperature side. This phenomenon is presumed that the complex becomes an impurity for the liquid porphyrin derivative and exhibits a molar freezing point depression. In the example of content of more than 5 wt% of C 60, endothermic peak presumed to unobserved from complexes with C 60 alone around -20 ℃ ~-10 ℃ was significantly observed, the content of C 60 As the value increased, the peak increased and the peak derived from the porphyrin derivative decreased.
Further, in the examples in which the content of C 60 was 10 wt% or more, an endothermic peak presumed to be derived from a complex that was not observed with a porphyrin derivative and C 60 alone was observed remarkably even at around 100 ° C. This suggested the possibility of the appearance of a liquid crystal phase.
[評価4:X線回折測定]
実施例5〜10で得られた複合体について、X線回折測定をおこなった。X線回折測定は、粉末X線回折装置(製品名:SmartLab、Rigaku製)を用いて、管電圧:45kV、管電流:200mA、光学系:平行ビーム光学系、単色化:多層膜ミラー、サンプリング間隔:0.02deg、走査角度:2〜40deg、走査速度:4deg/分、30℃〜150℃まで、保持時間を5分として10℃毎に測定した。C60が凝集している可能性を踏まえ、昇温をそれぞれ2回ずつ行った。
[Evaluation 4: X-ray diffraction measurement]
The composites obtained in Examples 5 to 10 were subjected to X-ray diffraction measurement. X-ray diffraction measurement is performed using a powder X-ray diffractometer (product name: SmartLab, manufactured by Rigaku), tube voltage: 45 kV, tube current: 200 mA, optical system: parallel beam optical system, monochromatization: multilayer mirror, sampling Interval: 0.02 deg, scanning angle: 2 to 40 deg, scanning speed: 4 deg / min, from 30 ° C. to 150 ° C., measurement was performed every 10 ° C. with a holding time of 5 minutes. Given the possibility of C 60 are aggregated and subjected to Atsushi Nobori twice, respectively.
図15と図16に、実施例8(C60含有率:10wt%)で得られた複合体のX線回折測定の1回目と2回目の昇温測定結果をそれぞれ示す。また、比較参照のために、図17に、複合体の製造に使用されたポルフィリン誘導体単独の40℃、100℃、110℃、120℃、150℃のX線回折測定の結果を、図18に、複合体の製造に使用されたC60単独の40℃、150℃のX線回折測定の結果を示す。図17では、2θ=3〜4°付近にポルフィリン誘導体由来と推定されるハローピークが観測されたが、ピーク強度については加熱により殆ど変化せず、ポルフィリン誘導体単独では加熱によりX線回折測定で捉えられる大きな構造変化はないことが示された。また、図18では、C60単独では、2θ=2〜8°付近にはピークが観測されないことが明らかにされた。 15 and 16 show the first and second temperature rise measurement results of the X-ray diffraction measurement of the composite obtained in Example 8 (C 60 content: 10 wt%), respectively. For comparison, FIG. 17 shows the results of X-ray diffraction measurement at 40 ° C., 100 ° C., 110 ° C., 120 ° C., and 150 ° C. of the porphyrin derivative used alone for the production of the composite. The result of the X-ray-diffraction measurement of 40 degreeC and 150 degreeC of C60 single used for manufacture of a composite is shown. In FIG. 17, a halo peak presumed to be derived from a porphyrin derivative was observed in the vicinity of 2θ = 3 to 4 °, but the peak intensity hardly changed by heating, and the porphyrin derivative alone was captured by X-ray diffraction measurement by heating. It has been shown that there is no significant structural change. Further, in FIG. 18, it was clarified that no peak is observed in the vicinity of 2θ = 2 to 8 ° with C 60 alone.
上記測定結果を比較すると、図15に示されるように、複合体の1回目の昇温測定では、昇温するにつれて、2θ=11°、18°、19°、21°付近のC60の結晶構造由来のピークが減少し、C60の結晶構造が昇温により崩れていることが示唆された。また、2θ=3〜4°付近にもブロードなピークが観測され、80℃付近まではピークがシャープになり、その後ピークはブロードになった。2θ=3〜4°付近のシャープに観測されたピークは複合体由来のピークと推定される。一方、図16に示されるように、2回目の昇温測定では、90℃まで、2θ=3.6°、6.2°、7.2°に新たなピークが観測され、これらのピークは昇温するにつれて低角側にシフトし、100℃〜110℃の間に消失した。2θ=3.6°、6.2°、7.2°の新たなピークは複合体由来のピークと推定され、100℃〜110℃の間に複合体の周期構造が崩れる可能性が示唆された。また、図16では、C60の結晶構造由来のピークは低温時から小さく観測された。2回目の昇温測定においては、液状ポルフィリン誘導体とC60がよく混合した状態から測定が開始されるため、複合体由来のピークが強く観測されると推定される。加圧混合して更に適宜加熱を行うと複合体の収率が向上することが示唆される。 Comparing the above measurement results, as shown in FIG. 15, in the first temperature rise measurement of the composite, as the temperature rises, C 60 crystals around 2θ = 11 °, 18 °, 19 °, 21 °. peak derived from the structure is reduced, it is suggested that the crystal structure of C 60 is collapsed by raising the temperature. Further, a broad peak was also observed in the vicinity of 2θ = 3 to 4 °, the peak became sharp up to about 80 ° C., and the peak thereafter became broad. A sharply observed peak around 2θ = 3-4 ° is presumed to be a complex-derived peak. On the other hand, as shown in FIG. 16, in the second temperature rise measurement, new peaks are observed at 2θ = 3.6 °, 6.2 °, 7.2 ° up to 90 ° C., and these peaks are As the temperature increased, it shifted to the low angle side and disappeared between 100 ° C and 110 ° C. New peaks at 2θ = 3.6 °, 6.2 °, and 7.2 ° are presumed to be peaks derived from the complex, suggesting the possibility that the periodic structure of the complex collapses between 100 ° C and 110 ° C. It was. In FIG. 16, the peak derived from the crystal structure of C 60 was observed to be small from the low temperature. In the second heating measurement, for measuring the state of the liquid porphyrin derivative and C 60 are mixed well is started, it is estimated that a peak derived from the complex is strongly observed. It is suggested that the yield of the composite is improved by mixing under pressure and further heating appropriately.
DSC測定と同様に、1回目の昇温測定では試料の状態が安定しないため、2回目の昇温測定結果をX線回折測定の解析に用いた。図19に、実施例9(C60含有率:15wt%)で得られたX線回折測定の2回目の昇温測定結果をそれぞれ示す。実施例9(C60含有率:15wt%)においても、C60含有率に応じて強度の差はあるものの、図16と同様の傾向が観測された。 Similar to the DSC measurement, the sample temperature was not stable in the first temperature rise measurement, so the second temperature rise measurement result was used for the analysis of the X-ray diffraction measurement. 19, Example 9 (C 60 content: 15 wt%) respectively the second heating measurement results of the X-ray diffraction measurement with. In Example 9 (C 60 content: 15 wt%), the same tendency as in FIG. 16 was observed although there was a difference in strength depending on the C 60 content.
以上のことから、上記液状ポルフィリン誘導体とC60とを、加圧しながら混合すると、ポルフィリン誘導体とC60とからなる複合体を得ることができ、加熱すると当該複合体の収率を向上させることができるが、100℃以上になると分子運動が激しくなり複合体の周期構造が変化すると推定される。また、1回昇温して冷却後には、液状ポルフィリン誘導体とC60とが良く混合されているため、昇温前から複合体由来のピークが強く観測され、100℃以上になると同様に複合体の周期構造が変化すると推定される。X線回折測定で周期構造が変化する温度は、DSC測定において100℃付近で吸熱ピークが出現することと、温度がよく一致していた。
以上のことから、液状ポルフィリン誘導体とC60とが複合体を形成しながら、液状ポルフィリン誘導体はC60の分散媒として良好に機能することが明らかにされた。
From the above, and the liquid porphyrin derivative and C 60, when mixed under pressure, it is possible to obtain a complex consisting of a porphyrin derivative and a C 60 Prefecture, when heated to improve the yield of the complex However, it is presumed that when the temperature exceeds 100 ° C., the molecular motion becomes intense and the periodic structure of the complex changes. Further, 1 After KaiNoboru temperature to cool, since the liquid porphyrin derivative and C 60 are well mixed, are observed peaks derived from the complex is strong before heating, as well as of the complex becomes more than 100 ° C. It is estimated that the periodic structure changes. The temperature at which the periodic structure changes in the X-ray diffraction measurement was in good agreement with the appearance of an endothermic peak near 100 ° C. in the DSC measurement.
From the above, it has been clarified that the liquid porphyrin derivative functions well as a dispersion medium of C 60 while the liquid porphyrin derivative and C 60 form a complex.
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