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車輪状マルチポルフィリンデンドリマー化合物 コモンズ

国内特許コード P06P002917
整理番号 E063P24
掲載日 2006年4月14日
出願番号 特願2004-252042
公開番号 特開2006-069915
登録番号 特許第4166201号
出願日 平成16年8月31日(2004.8.31)
公開日 平成18年3月16日(2006.3.16)
登録日 平成20年8月8日(2008.8.8)
発明者
  • 李 維実
  • 江 東林
  • 砂 有紀
  • 相田 卓三
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 車輪状マルチポルフィリンデンドリマー化合物 コモンズ
発明の概要 【課題】 ポルフィリンの特性を活かした光機能性材料として有用な物質を提供する。
【解決手段】 ポルフィリンが三次元的に広がったデンドリマー構造から成る化合物、例えば下記の式で表わされる車輪状マルチポルフィリンデンドリマー化合物による。下記式中、nは1~10の整数(好ましくは1~3の整数)、Xは例えばエステル結合、Zは例えばベンジルエーテル基、Yは例えば水素原子、Mは例えば亜鉛を表わす。この化合物は、可視光領域の光吸収能がきわめて大きく有機溶媒にも優れた溶解性を示す。
【化1】



【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


自然界の植物や光合成細菌は太陽光子を捕集し、そのエネルギーを化学エネルギー変換や物質生産に効率よく利用されている。最近、自然界の光捕集アンテナ系を有機色素分子で模倣・構築し、太陽光をエネルギー源とする人工光合成の実現が注目されている。とくに、太陽光全体のエネルギーの約7割を占める可視光の有効利用は持続可能なエネルギー源の開拓と関連して、近年基礎・応用の両面から関心が集まりつつである。



光機能性分子を設計し光機能性材料を創製するには、通常では密度の極めて低い太陽光子を効率よく捕捉するために、できるだけ数多くの色素ユニットを分子内に集積化して大きな光吸収断面積を有するようにしなければならない。一方、代表的な有機色素分子であるポルフィリンはπ-共役電子系をもつ大環状有機化合物であり、可視光領域において極大吸収を持つため、太陽光をエネルギー源とする機能性材料の開発に非常に都合の良いモチーフである。さらに、ポルフィリンとその誘導体は光捕集だけでなく、光エネルギー移動や光誘起電子移動、触媒作用等多彩な機能を示す。



これまでに、ポルフィリン単一分子とその機能の検討が主になされてきたが、ポルフィリン同士間の相互作用や2分子反応による活性体の失活のため、ポルフィリンの特性を十分に発揮する光機能性材料を得ることができなかった。最近、ポルフィリンを高分子鎖に導入することが試みされている。ポリマー主鎖または側鎖にポルフィリンを導入してポルフィリンの集積化を試みるものである〔Eberspacher, T. A., Collman, J/P.; Chidsey, C.E.D.; Donohue, D.L;
Van Ryswyk, H.; Langmuir, 2003: 19(9);
3814-3821(非特許文献1)、Zhang, Z.; Hou, S.; Zhu, Z.; Liu, Z.; Langmuir: 2000:
16(2); 537-540(非特許文献2)〕。しかし、通常の高分子ではポリマー鎖が絡み合いやすく、色素分子を整列することや空間配置を制御することが困難である。また、ポルフィリンをモノマーユニットそのものとして使用した場合、でき上がったポリマー鎖は硬直な構造のゆえに、分子間の相互作用が格段に強くなり、その溶解性が乏しいばかりか、ポリマー鎖の成長さえ難しくなり、一分子あたりの色素分子の数が非常に限られてしまう欠点が残されている。したがって、ポリマーを利用するこれらの手法も、光捕集や光導電性などにおいて優れた光機能性材料を得るのに充分なものではない。
【非特許文献1】
Eberspacher, T. A., Collman, J/P.; Chidsey, C.E.D.; Donohue, D.L;Van Ryswyk, H.; Langmuir, 2003: 19(9); 3814-3821
【非特許文献2】
Zhang, Z.; Hou, S.; Zhu, Z.; Liu, Z.; Langmuir: 2000: 16(2); 537-540

産業上の利用分野


本発明は、光機能性物質として有用な新規の化合物に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記の式1、式2または式3で表わされることを特徴とするマルチポルフィリンデンドリマー化合物。
【化1】


【化2】


【化3】


(式1、式2および式3において、nは、1~10の整数を表し、Xは、エステルまたはアミドから選ばれる結合を表わし、Zは水素原子、水酸基、ハロゲン原子、シアノ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、エチレングリコール鎖もしくはそのオリゴマー、ポリマー鎖、ハロゲン原子で置換されたもしくは無置換のフェニル基、または、ハロゲン原子で置換されたもしくは無置換のベンジルエーテル基から選ばれる官能基または原子団を表わし、Yは、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、直鎖状もしくは分岐状アルキル基、エチレングリコールもしくはそのオリゴマー、ポリマー鎖、またはハロゲン原子で置換されたもしくは無置換のフェニル基から選ばれる官能基または原子団を表わし、Mは、水素原子、ケイ素原子、または亜鉛、鉄、マンガン、マグネシウム、コバルト、金、錫、ルテニウム、ロジウムもしくは希土類金属から選ばれる金属原子を表わす。)

【請求項2】
nが1~3の整数を表わすことを特徴とする請求項1に記載のデンドリマー化合物。

【請求項3】
Zが水素原子、ハロゲン原子、またはハロゲン原子で置換されたもしくは無置換のベンジルエーテル基を表わすことを特徴とする請求項1~2のいずれかに記載のデンドリマー化合物。

【請求項4】
Yが水素原子、またはハロゲン原子を表わすことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のデンドリマー化合物。

【請求項5】
Mが亜鉛、鉄、マンガンまたはコバルトから選ばれる金属原子を表わすことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のデンドリマー化合物。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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22181_06SUM.gif
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 相田ナノ空間プロジェクト 領域
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