염료 감응 태양 전지용 대형 유기 상대 음이온을 갖는 메틴 염료

염료 감응 태양 전지용 대형 유기 상대 음이온을 갖는 메틴 염료 {METHINE DYES WITH LARGE ORGANIC COUNTER ANION FOR DYE SENSITIZED SOLAR CELLS}

본 발명은 400 nm 내지 1000 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수할 수 있는 상대 음이온을 갖는 메틴 염료로 감응되는 산화물 반도체 미립자로 제조된 다공성 필름을 포함하는 전극 층에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 디바이스, 상기 광전 변환 디바이스를 포함하는 염료 감응 태양 전지, 상기 광전 변환 디바이스를 포함하는 유기 전자 디바이스 및 400 nm 내지 1000 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수할 수 있는 상대 음이온을 갖는 신규한 메틴 염료에 관한 것이다.

염료 감응 광전 변환 소자 (염료 감응 태양 전지, DSC)는 최근 수년간 상당한 관심을 끌어 왔다. 이들은 이산화티타늄과 같은 저렴한 금속 산화물 반도체가 고 순도로 정제하지 않고 사용될 수 있기 때문에 규소계 태양 전지에 비해 낮은 제조 및 재료 비용과 같은 여러 이점을 갖는다. 다른 이점은 이들의 가요성, 투명성 및 경량성을 포함한다. 광전 변환 디바이스의 전체적인 성능은 이로부터 발생하는 개방 회로 전압 (V _oc ), 단락 전류 (I _sc ), 충전 인자 (FF) 및 에너지 변환 효율 η ("에타")와 같은 여러 파라미터를 특징으로 한다. 따라서, 에너지 변환 효율을 개선시키기 위한 한가지 접근법은 DSC에 사용되는 염료를 최적화하여 광전 변환 디바이스의 개방 회로 전압 및/또는 단락 전류를 증진시키는 것이다.

염료는 여러 요건을 충족하여야 하며, 이들 중에서 안정성, 제조 비용 및 흡수 특성이 있으며, 예를 들어 염료는 높은 흡수 계수를 갖는 넓은 파장 범위의 입사광을 흡수하여야 한다. DSC에서 증감제로서 사용되는 유망한 유기 염료는 공여자, π ("파이")-공액 스페이서 및 수용자/앵커링 기로 이루어진 공여자-π ("파이")-수용자 시스템이다. 그러나, 이들 염료의 성능이 항상 만족스러운 것은 아니다.

CN 1534021은 일부 메틴 염료를 포함하는 광전 변환 디바이스를 개시하고 있다.

WO 2011/026797 및 WO 2011/120908은 염료가 피리디늄 수용자 기를 갖는 메틴 염료인 염료 감응 태양 전지 (DSC)에 관한 것이다.

WO 2009/109499는 염료가 피리디늄, 퀴놀리늄 또는 이소퀴놀리늄 수용자 기, 전자 끄는 기를 갖는 에틸렌 기인 공여자 및 수용자 기를 연결하는 스페이서를 갖는 메틴 염료인 광전 변환 소자에 관한 것이다.

JP 2006-294360은 염료가 하기 화학식 1의 메틴 염료인 광전 변환 소자에 관한 것이다:

<화학식 1>

상기 식에서, m 및 n은 정수를 나타내고, R ₁ 은 방향족 잔기, 지방족 탄화수소 잔기 또는 아실 기이고, R ₂ , R ₃ , A ₁ 및 A ₂ 는 방향족 잔기, 지방족 탄화수소 잔기, 히드록실 기, 인산 기, 시아노 기, 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로 기, 카르복실 기, 카르바모일 기, 알콕시카르보닐 기, 아릴카르보닐 기 또는 아실 기를 나타낸다. R ₂ 및 R ₃ 은 함께 연결되어 고리를 형성할 수 있다. X는 O, S, Se, CH ₂ , NR ₄ , CR ₅ R ₆ 또는 -CR ₇ =CR ₈ -을 나타내고, R ₄ 는 방향족 잔기, 지방족 탄화수소 잔기 또는 아실 기를 나타내고, R ₅ , R ₆ , R ₇ 및 R ₈ 은 방향족 잔기, 지방족 탄화수소 잔기, 히드록실 기 등을 나타내고, Y는 방향족 잔기 또는 유기금속 착물 잔기를 나타낸다.

EP 1 990 373은 퀴놀리늄 수용자 기가 에틸렌 기에 결합될 수 있으며, 공여자 기가 디(임의로 치환된 플루오레닐)아미노페닐인 메틴 염료를 포함하는 광전 변환 디바이스에 관한 것이다. 음이온성 상대이온은 일반적으로 비스트리플루오로메틸술폰이미드, C(SO ₂ CF ₃ ) ₃ ^- , SbF ₆ ^- , BF ₄ ^- 또는 PF ₆ ^- 이다.

염료 감응 광전 변환 디바이스의 성능, 특히 그의 에너지 변환 효율 η ("에타")를 추가로 개선시키고자 하는 지속적인 요구가 여전히 존재한다.

따라서, 염료로 감응되는 전극 층, 증진된 에너지 변환 효율 η ("에타")를 갖는 광전 변환 디바이스, 상기 디바이스를 포함하는, 태양 전지 및 유기 전자 디바이스, 특히 유기 발광 다이오드 (OLED) 또는 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET), 및 신규한 염료를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

놀랍게도, 400 nm 내지 1000 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수할 수 있는 상대 음이온을 갖는 메틴 염료가 특히 유리하다. 이들은 탁월한 전체적 특성을 갖고; 특히 이들은 전극에 대한 특히 우수한 염료 흡수 특성을 가져 높은 장기 DSC 안정성, 높은 장기 성능 및 높은 에너지 변환 효율을 제공한다.

따라서, 제1 측면에서, 본 발명은 하기 화학식 I의 염료로 감응되는 산화물 반도체 미립자로 제조된 다공성 필름을 포함하는 전극 층에 관한 것이다.

<화학식 I>

상기 식에서,

n은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고;

R ¹ 및 R ² 는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 비치환된 C ₁ -C ₂₀ -시클로알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 치환된 C ₁ -C ₂₀ -시클로알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 비치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환된 C ₆ -C ₂₀ -헤테로아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -헤테로아릴로부터 선택되거나;

R ¹ 은 추가로 화학식 D의 잔기일 수 있고;

각각의 D는 독립적으로 하기 화학식 D.1 및 D.2의 잔기로부터 선택되고;

상기 식에서,

*─는 화학식 I의 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 서로 독립적으로 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고, 여기서 R ¹⁴ 는 수소, C ₁ -C ₂₀ -알킬 또는 C ₆ -C ₁₀ -아릴이거나;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하거나;

R ¹⁷ 및 R ²⁰ 은 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²⁰ 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하거나;

R ¹⁷ 및 R ²² 는 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²² 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하고/거나;

R ¹⁸ 및 R ¹⁹ 는 R ¹⁸ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ¹⁹ 및 NR ¹⁸ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하고;

R ¹⁵ , R ¹⁶ , R ¹⁹ , R ²⁰ , R ²¹ , R ²² , R ²³ 및 R ²⁴ 는 서로 독립적으로 수소, NR ²⁵ R ²⁶ , OR ²⁵ , SR ²⁵ , NR ²⁵ -NR ²⁶ R ²⁷ , NR ²⁵ -OR ²⁶ , O-CO-R ²⁵ , O-CO-OR ²⁵ , O-CO-NR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-OR ²⁶ , NR ²⁵ -CO-NR ²⁶ R ²⁷ , CO-R ²⁵ , CO-OR ²⁵ , CO-NR ²⁵ R ²⁶ , S-CO-R ²⁵ , CO-SR ²⁵ , CO-NR ²⁵ -NR ²⁶ R ²⁷ , CO-NR ²⁵ -OR ²⁶ , CO-O-CO-R ²⁵ , CO-O-CO-OR ²⁵ , CO-O-CO-NR ²⁵ R ²⁶ , CO-NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , CO-NR ²⁵ -CO-OR ²⁶ , 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알� �닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고;

R ²⁵ , R ²⁶ 및 R ²⁷ 은 서로 독립적으로 수소, 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고;

A는 하기 화학식 A.1, A.2, A.3, A.4, A.5, A.6 및 A.7의 잔기이고;

상기 식에서,

#─는 화학식 I의 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고;

R ²⁹ 는 잔기 G, 수소, 할로겐, OR ³⁶ , 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐이고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고,

R ³⁰ , R ³¹ , R ³² 및 R ³³ 은 서로 독립적으로 잔기 G, 수소, 할로겐, OR ³⁶ , NO ₂ , CN, COR', COOR', SO ₂ R' 및 SO ₃ R', 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고;

R'는 독립적으로 비치환된 아릴, 치환된 아릴, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬, 치환기를 포함한 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬, 5 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 시클로알킬, 및 치환기를 포함한 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환된 시클로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 알킬 또는 시클로알킬 기에서 1개의 산소 원자 또는 2개의 비인접 산소 원자는 각각의 C 원자 사이에 삽입될 수 있고;

여기서 임의로 A.7에서 R ³⁰ 및 R ³¹ 은 이들이 부착되어 있는 탄소 원자와 함께 또는 R ³² 및 R ³³ 은 이들이 부착되어 있는 탄소 원자와 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하며;

단, 잔기 R ²⁹ , R ³⁰ , R ³¹ , R ³² , R ³³ , R ³⁴ 및 R ³⁵ 중 적어도 1개는 잔기 G이고,

여기서

R ³⁶ 은 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴이고, 여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고;

Q는 -S-, -C(R ³⁴ )(R ³⁵ )-, -O-이고;

R ³⁴ 및 R ³⁵ 는 서로 독립적으로 잔기 G, 수소, 할로겐, OR ³⁶ , 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고;

G는 -R ²⁸ -COOH, -R ²⁸ -COO ^- Z ⁺ , -R ²⁸ -CO(C=O)OH, -R ²⁸ -CO(C=O)O ^- Z ⁺ , -R ²⁸ -S(=O) ₂ OH, -R ²⁸ -S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , -R ² -OS(=O) ₂ OH, -R ²⁸ -OS(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , -R ²⁸ -P(=O)(OH) ₂ , -R ²⁸ -P(=O)(O ^- Z ⁺ ) ₂ , -R ²⁸ -P(=O)(OH)(O ^- Z ⁺ ), -R ²⁸ -OP(=O)(OH) ₂ , -R ²⁸ -OP(=O)(O ^- Z ⁺ ) ₂ , -R ²⁸ -OP(=O)(OH)(O ^- Z ⁺ ), -R ²⁸ -CO-NH-OH, -R ²⁸ -S(=O) ₂ NH-OH, -R ²⁸ -NR ¹⁴ -S(=O) ₂ OH 및 -R ²⁸ -NR ¹⁴ -S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택되고;

여기서

R ²⁸ 은 직접 결합, C ₁ -C ₂₀ -알킬렌, C ₂ -C ₄ -알케닐렌 또는 C ₆ -C ₁₀ -아릴렌이고;

Z ⁺ 는 유기 또는 무기 양이온 등가물이고;

Y ^- 는 400 nm 내지 1000 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수할 수 있는 음이온이다.

음이온 Y ^- 의 흡수는 실험 섹션에서 상세하게 기재된 바와 같이 화학식 I의 각각의 화합물의 용액 스펙트럼에 의해 결정될 수 있다. 수득된 스펙트럼은 음이온 Y ^- 의 기여를 명확하게 하기 위해 양이온의 피크에 대해 정규화되어야 한다. 바람직하게는, 음이온 Y ^- 는 400 nm 내지 1000 nm의 파장 영역에서 그의 최대 광 흡수 λ _max ("람다 최대")를 갖는다.

또한, 본 발명은 상기 정의된 바와 같은 전극 층을 포함하는 광전 변환 디바이스에 관한 것이다.

본 발명의 추가 측면은 화학식 I의 메틴 염료이다.

본 발명은 또한 광전 변환 디바이스에서의 화학식 I의 화합물의 용도에 관한 것이다. 마찬가지로, 본 발명은 또한 광전 변환 디바이스에서 화학식 I의 화합물을 사용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전극 층 및 디바이스는 여러 이점과 연관된다. 예를 들어, 400 nm 내지 1000 nm 범위에서 파장을 갖는 전자기 방사선을 흡수할 수 있는 음이온을 갖는 메틴 염료는 높은 V _OC , J _SC 및 높은 FF를 허용하며, 이는 탁월한 에너지 변환 효율 η ("에타")를 특징으로 하고, 태양 전지에 사용되는데 고도로 적합하다.

본 발명에 따른 광전 변환 디바이스의 광전 전력 변환 효율 η ("에타"), 각각의 전류/전압 특징, 예컨대 단락 전류 밀도 J _sc , 개방-회로 전압 V _oc 및 충전 인자 FF는 실험 섹션에서 상세하게 기재된 바와 같이 소스 미터 모델(Source Meter Model) 2400 (키슬리 인스트루먼츠 인크.(Keithley Instruments Inc.))을 사용하여 태양 시뮬레이터 (펙셀 테크놀로지즈, 인크.(Peccell Technologies, Inc.))에 의해 생성된 인공 일광의 조명 (AM 1.5, 100 mW/cm ² 강도) 하에 결정될 수 있다.

본 발명에 따라 표시 (예를 들어, D 또는 G)가 화합물에서 1회 초과 (예를 들어, 2회) 나타나는 경우에, 이러한 표시는 달리 언급되지 않는 한 상이한 기 또는 동일한 기일 수 있다.

용어 "할로겐"은 각 경우에 플루오린, 브로민, 염소 또는 아이오딘, 특히 플루오린을 지정한다.

접두어 C _n -C _m -은 탄화수소 단위에서 탄소의 각각의 수를 나타낸다.

본 발명의 문맥에서, 용어 "알킬"은 통상적으로 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알킬 기를 포함한다. 알킬 기의 예는 특히 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 네오-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-옥타데실 및 n-에이코실이다. 표현 알킬은 또한 달리 언급되지 않는 한 탄소 쇄가 -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)-로부터 선택되는 1개 이상, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 기가 개재될 수 있는 알킬 잔기를 포함한다. R ¹⁴ 는 바람직하게는 수소 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬이다. -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)- 또는 그의 조합이 개재된 알킬은 적어도 2개의 탄소 원자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

치환된 알킬 기는 알킬 쇄의 길이에 따라 1개 이상 (예를 들어 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과)의 동일하거나 상이한 치환기를 가질 수 있다. 적합한 치환기는 예를 들어 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ , Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

알킬과 관련한 상기 기재는 또한 알콕시에서의 알킬 모이어티에 적용된다.

용어 "알케닐"은 2개 이상의 C 원자, 예를 들어 2 내지 4개, 2 내지 6개 또는 2 내지 12개 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 임의의 위치에서 적어도 1개, 예를 들어 1 또는 2개의 이중 결합을 가지며, 바람직하게는 1개의 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 잔기를 포함한다. 예는 C ₂ -C ₆ -알케닐, 예컨대 에테닐 (비닐), 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-메틸에테닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-메틸-1-프로페닐, 2-메틸-1-프로페닐, 1-메틸-2-프로페닐, 2-메틸-2-프로페닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-메틸-1-부테닐, 2-메틸-1-부테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1-메틸-2-부테닐, 2-메틸-2-부테닐, 3-메틸-2-부테닐, 1-메틸-3-부테닐, 2-메틸-3-부테닐, 3-메틸-3-부테닐, 1,1-디메틸-2-프로페닐, 1,2-디메틸-1-프로페닐, 1,2-디메틸-2-프로페닐, 1-에틸-1-프로페닐, 1-에틸-2-프로페닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 3-헥세닐, 4-헥세닐, 5-헥세닐, 1-메틸-1-펜테닐, 2-메틸-1-펜테닐, 3-메틸-1-펜테닐, 4-메틸-1-펜테닐, 1-메틸-2-펜테닐, 2-메틸-2-펜테닐, 3-메틸-2-펜테닐, 4-메틸-2-펜테닐, 1-메틸-3-펜테닐, 2-메틸-3-펜테닐, 3-메틸-3-펜테닐, 4-메틸-3-펜테닐, 1-메틸-4-펜테닐, 2-메틸-4- 펜테닐, 3-메틸-4-펜테닐, 4-메틸-4-펜테닐, 1,1-디메틸-2-부테닐, 1,1-디메틸-3-부테닐, 1,2-디메틸-1-부테닐, 1,2-디메틸-2-부테닐, 1,2-디메틸-3-부테닐, 1,3-디메틸-1-부테닐, 1,3-디메틸-2-부테닐, 1,3-디메틸-3-부테닐, 2,2-디메틸-3-부테닐, 2,3-디메틸-1-부테닐, 2,3-디메틸-2-부테닐, 2,3-디메틸-3-부테닐, 3,3-디메틸-1-부테닐, 3,3-디메틸-2-부테닐, 1-에틸-1-부테닐, 1-에틸-2-부테닐, 1-에틸-3-부테닐, 2-에틸-1-부테닐, 2-에틸-2-부테닐, 2-에틸-3-부테닐, 1,1,2-트리메틸-2-프로페닐, 1-에틸-1-메틸-2-프로페닐, 1-에틸-2-메틸-1-프로페닐, 1-에틸-2-메틸-2-프로페닐이다. 표현 알케닐은 또한 달리 언급되지 않는 한 탄소 쇄가 -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)-로부터 선택된 1개 이상, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 기가 개재될 수 있는 알케닐 잔기를 포함한다. R ¹⁴ 는 바람직하게는 수소 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬이다. -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)- 또는 그의 조합이 개재된 알케닐은 3개 이상의 탄소 원자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 치환된 알케닐 기는 알케닐 쇄의 길이에 따라 1개 이상 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과)의 동일하거나 상이한 치환기를 가질 수 있다. 적합한 치환기는, 예를 들어 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ , Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

용어 "알키닐"은 2개 이상의 C 원자, 예를 들어 2 내지 4개, 2 내지 6개 또는 2 내지 12개 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 임의의 위치에서 적어도 1개, 예를 들어 1 또는 2개의 삼중 결합, 바람직하게는 1개의 삼중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소 잔기, 예를 들어 C ₂ -C ₆ -알키닐, 예컨대 에티닐, 1-프로피닐, 2-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐, 3-부티닐, 1-메틸-2-프로피닐, 1-펜티닐, 2-펜티닐, 3-펜티닐, 4-펜티닐, 1-메틸-2-부티닐, 1-메틸-3-부티닐, 2-메틸-3-부티닐, 3-메틸-1-부티닐, 1,1-디메틸-2-프로피닐, 1-에틸-2-프로피닐, 1-헥시닐, 2-헥시닐, 3-헥시닐, 4-헥시닐, 5-헥시닐, 1-메틸-2-펜티닐, 1-메틸-3-펜티닐, 1-메틸-4-펜티닐, 2-메틸-3-펜티닐, 2-메틸-4-펜티닐, 3-메틸-1-펜티닐, 3-메틸-4-펜티닐, 4-메틸-1-펜티닐, 4-메틸-2-펜티닐, 1,1-디메틸-2-부티닐, 1,1-디메틸-3-부� �닐, 1,2-디메틸-3-부티닐, 2,2-디메틸-3-부티닐, 3,3-디메틸-1-부티닐, 1-에틸-2-부티닐, 1-에틸-3-부티닐, 2-에틸-3-부티닐, 1-에틸-1-메틸-2-프로피닐을 포함한다. 표현 알키닐은 또한 달리 언급되지 않는 한 탄소 쇄가 -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)-로부터 선택된 1개 이상, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 기가 개재될 수 있는 알키닐 잔기를 포함한다. R ¹⁴ 는 바람직하게는 수소 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬이다. -O-, -S-, -NR ¹⁴ - 및/또는 -C(=O)- 또는 그의 조합이 개재된 알키닐은 적어도 3개의 탄소 원자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 치환된 알키닐 기는 알키닐 쇄의 길이에 따라 1개 이상 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과)의 동일하거나 상이한 치환기를 가질 수 있다. 적합한 치환기는, 예를 들어 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ , Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

용어 "C ₁ -C ₂₀ -알킬렌" (또는 알칸디일)은 알킬 잔기의 1개의 수소 원자가 1개의 추가의 결합 부위에 의해 대체되어 2가 잔기를 형성하는, 상기 정의된 바와 같은 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기를 지칭한다. 수소 원자는 결합 부위를 갖는 탄소 원자로부터 제거되지 않는다. 예는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 (트리메틸렌), 이소프로필렌, n-부틸렌 (테트라메틸렌), sec-부틸렌, 이소부틸렌, tert-부틸렌, 2-에틸부틸렌, n-펜틸렌 (펜타메틸렌), 이소펜틸렌, 1-메틸펜틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, n-헥실렌, 1-메틸헥실렌, n-헵틸렌, 2-메틸헵틸렌, 1,1,3,3-테트라-메틸부틸렌, 1-메틸헵틸렌, 3-메틸헵틸렌, n-옥틸렌, 2-에틸헥실렌, 1,1,3-트리메틸헥실렌, 1,1,3,3-테트라메틸펜틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 1-메틸운데실렌 또는 도데실렌을 포함한다.

용어 "C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴"은 알킬 잔기의 1개의 수소 원자가 1개의 추가의 결합 부위에 의해 대체되어 2가 잔기를 형성하는, 상기 정의된 바와 같은 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기를 지칭한다. 수소 원자는 결합 부위를 갖는 탄소 원자로부터 제거된다. 따라서, 자유 원자가는 이중 결합의 일부이다.

각 경우에 본원에 사용된 용어 "C ₂ -C ₄ -알케닐렌" (또는 알켄디일)은 탄소 백본의 임의의 위치에서 1개의 수소 원자가 1개의 추가의 결합 부위에 의해 대체되어 2가 모이어티를 형성하는, 상기 정의된 바와 같은 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지형 알케닐 잔기를 나타낸다. 예는 비닐렌, 프로페닐렌, 부트-1-에닐렌 또는 부트-2-에닐렌이다.

용어 "C ₆ -C ₁₀ -아릴렌"은 아릴 기의 임의의 위치에서 1개의 수소 원자가 1개의 추가의 결합 부위에 의해 대체되어 2가 잔기를 형성하는 하기 정의된 바와 같은 아릴 기를 지칭한다. 폴리시클릭 아릴렌의 경우에, 결합 부위는 동일한 고리에 또는 상이한 고리에 위치한다. 아릴렌의 예는 페닐렌, 예컨대 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌 또는 1,4-페닐렌 또는 나프틸렌이다.

용어 "C ₇ -C ₂₀ -아르알킬"은 아릴-치환된 알킬을 지칭한다. 아르알킬 기는 7 내지 20개의 탄소 원자를 가지며, 여기서 아릴은 하기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 페닐 또는 나프틸이고, 알킬 모이어티는 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 C ₁ -C ₄ -알킬이다. 예는 1-나프틸메틸, 2-나프틸메틸, 벤질, 디페닐메틸, 1-페닐에틸, 2-페닐에틸, 1-페닐프로필, 2-페닐-프로필, 3-페닐프로필, 1-메틸-1-페닐-에틸, 4-페닐부틸, 2,2-디메틸-2-페닐에틸, 특히 벤질이다.

용어 "C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐"은 아릴-치환된 알케닐을 지칭한다. 아르알케닐 기는 8 내지 20개의 탄소 원자를 가지며, 여기서 아릴은 하기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 페닐 또는 나프틸이고, 알케닐 모이어티는 바람직하게는 C ₂ -C ₄ -알케닐이다. 예는 스티릴 (2-페닐비닐), 2,2-디페닐비닐, 트리페닐비닐, 신나밀, 1-나프틸비닐, 2-나프틸비닐 및 플루오렌-9-일리덴메틸, 특히 2,2-디페닐비닐 및 트리페닐비닐이다.

용어 "플루오렌-9-일리덴메틸"은

용어 "C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐"은 아릴-치환된 알키닐 모이어티를 지칭한다. 아르알키닐 기는 8 내지 20개의 탄소 원자를 가지며, 여기서 아릴은 바람직하게는 페닐 또는 나프틸이고, 알키닐 모이어티는 바람직하게는 C ₂ -C ₄ -알키닐, 예를 들어 2-페닐에티닐이다.

용어 "시클로알킬"은 통상적으로 5 내지 20개, 바람직하게는 5 내지 16개, 보다 바람직하게는 3 내지 12개 또는 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 모노- 또는 폴리시클릭, 예를 들어 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭, 지방족 잔기를 지칭한다. 모노시클릭 고리의 예는 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸 또는 시클로옥틸, 특히 시클로펜틸 및 시클로헥실이다. 폴리시클릭 고리의 예는 퍼히드로안트라실, 퍼히드로나프틸, 퍼히드로플루오레닐, 퍼히드로크리세닐, 퍼히드로피세닐, 아다만틸, 비시클로[1.1.1]펜틸, 비시클로[2.2.1]헵틸, 비시클로[4.2.2]데실, 비시클로[2.2.2]옥틸, 비시클로[3.3.0]옥틸 비시클로[3.3.2]데실, 비시클로[4.4.0]데실, 비시클로[4.3.2] 운데실, 비시클로[4.3.3]도데실, 비시클로[3.3.3]운데실, 비시클로[4.3.1]데실, 비시클로[4.2.1]노닐, 비시클로 [3.3.1]노닐, 비시클로[3.2.1]옥틸 등이다. 시클로알킬은 1개 이상의 CO 기, 통상적으로 1 또는 2개의 기가 개재될 수 있다. 1개의 CO 기가 개재된 시클로알킬의 예는 3-옥소비시클로[2.2.1]헵틸이다. 치환된 시클로알킬 기는 1개 이상 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과)의 동일하거나 상이한 치환기를 가질 수 있다. 적합한 치환기는, 예를 들어 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ , S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 말레익 안히드리딜 및 비치환 또는 치환된 말레이미딜이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ 및 Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

용어 "시클로알케닐"은 통상적으로 5 내지 20개, 바람직하게는 5 내지 16개, 보다 바람직하게는 3 내지 12개 또는 3 내지 8개의 탄소 원자 및 임의의 위치에서 적어도 1개의 이중 결합, 바람직하게는 1개의 이중 결합을 갖는 모노- 또는 폴리시클릭, 예를 들어 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭, 지방족 잔기를 지칭한다. 예는 시클로펜테닐, 시클로헥세닐 등을 포함한다. 시클로알케닐은 1개 이상의 CO 기, 예를 들어 1 또는 2개의 CO 기가 개재될 수 있다. 치환된 시클로알케닐 기는 1개 이상 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5개 또는 5개 초과)의 동일하거나 상이한 치환기를 가질 수 있다. 적합한 치환기는, 예를 들어 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ , S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 말레익 안히드리딜 및 비치환 또는 치환된 말레이미딜이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ 및 Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

본원에 사용된 용어 "헤테로시클릴" (또한 헤테로시클로알킬로도 지칭됨)은 일반적으로 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-원, 특히 5-, 6-, 7- 또는 8-원 모노-시클릭 헤테로시클릭 비-방향족 잔기 및 8-, 9- 또는 10-원 비시클릭 헤테로시클릭 비-방향족 잔기를 포함하고, 모노- 및 비시클릭 비-방향족 잔기는 포화 또는 불포화일 수 있다. 모노- 및 비시클릭 헤테로시클릭 비-방향족 잔기는 통상적으로 탄소 원자 고리원 이외에 고리원으로서 1, 2, 3 또는 4개의 헤테로원자, 특히 N, O 및 S로부터 선택된 1 또는 2개의 헤테로원자를 포함하고, 여기서 고리원으로서의 S-원자는 S, SO 또는 SO ₂ 로서 존재할 수 있다. 헤테로시클로알킬은 1개 이상의 CO 기, 예를 들어 1 또는 2개의 CO 기가 개재될 수 있다. 헤테로시클릴이 1개 이상의 동일하거나 상이한 헤테로원자 잔기에 의해 치환되는 경우에, 이는 예를 들어 일-, 이-, 삼-, 사- 또는 오-치환된다. 적합한 치환기는, 예를 들어 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ , S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 말레익 안히드리딜 및 비치환 또는 치환된 말레이미딜이고, 여기서 R ²⁵ , R ²⁶ 및 Z ⁺ 는 상기 정의된 바와 같다.

포화 또는 불포화 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-원 헤테로시클릭 잔기의 예는 포화 또는 불포화, 비-방향족 헤테로시클릭 고리, 예컨대 옥시라닐, 옥세타닐, 티에타닐, 티에타닐-S-옥시드 (S 옥소티에타닐), 티에타닐-S-디옥시드 (S-디옥소티에타닐), 피롤리디닐, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 피롤리닐, 피라졸리닐, 이미다졸리닐, 테트라히드로푸라닐, 디히드로푸라닐, 1,3-디옥솔라닐, 디옥솔레닐, 티올라닐, S-옥소티올라닐, S-디옥소티올라닐, 디히드로티에닐, S-옥소디히드로티에닐, S-디옥소디히드로티에닐, 옥사졸리디닐, 이속사졸리디닐, 옥사졸리닐, 이속사졸리닐, 티아졸리닐, 이소티아졸리닐, 티아졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 옥사티올라닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 피라닐, 디히드로피라닐, 테트라히드로피라닐, 1,3- 및 1,4-디옥사닐, 티오피라닐, S-옥소티오� ��라닐, S-디옥소티오피라닐, 디히드로티오피라닐, S-옥소디히드로티오피라닐, S-디옥소디히드로티오피라닐, 테트라히드로티오피라닐, S-옥소테트라히드로티오피라닐, S-디옥소테트라히드로티오피라닐, 모르폴리닐, 티오모르폴리닐, S-옥소티오모르폴리닐, S-디옥소티오모르폴리닐, 티아지닐 등을 포함한다. 융합 벤젠 고리를 포함하는 5- 내지 6-원 헤테로시클릭 잔기의 예는 디히드로인돌릴, 디히드로인돌리지닐, 디히드로이소인돌릴, 디히드로퀴놀리닐, 디히드로이소퀴놀리닐, 크로메닐 및 크로마닐을 포함한다. 고리원으로서 1 또는 2개의 카르보닐 기를 또한 포함하는 헤테로시클릭 잔기의 예는 피롤리딘-2-오닐, 피롤리딘-2,5-디오닐, 이미다졸리딘-2-오닐, 옥사졸리딘-2-오닐, 티아졸리딘-2-오닐, 3-옥소-2-옥사-비시클로[2.2.1]헵타닐 등을 포함한다.

용어 "C ₆ -C ₂₀ -아릴"은 6 내지 20개의 탄소 고리원을 갖는 모노-, 비- 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 잔기, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 플루오레닐, 피레닐, 인데닐 등, 특히 페닐을 지칭한다. 마찬가지로 바람직하게는, C ₆ -C ₂₀ -아릴은 나프틸 또는 피레닐이다. 치환된 페닐은 1회, 2회, 3회, 4회 또는 5회 치환된다. 치환기는 동일하거나 상이할 수 있다. 비- 또는 트리시클릭 아릴은 통상적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4개의 동일하거나 상이한 치환기에 의해 치환된다. 적합한 치환기는 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 할로겐, SR ¹⁴ , OR ¹⁴ , CO-OR ¹⁴ , O-CO-R ¹⁴ , O-CO-R ¹⁴ ", NR ¹⁴ R ¹⁴ ', CONR ¹⁴ R ¹⁴ ', NR ¹⁴ -CO-R ¹⁴ ', S(=O) ₂ OR ¹⁴ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 를 포함하고, 여기서 R ¹⁴ '는 R ¹⁴ 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고, 여기서 R ¹⁴ 는 상기 정의된 바와 같고; R ¹⁴ "는 1개 이상, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 10개 초과의 산소 원자가 개재된 C ₂ -C ₂₀ -알킬이다. C ₂ -C ₂₀ 알킬에 산소 원자(들)가 개재된 경우에, 산소 원자(들)가 개재된 C ₂ -C ₂₀ -알킬의 쇄 구성원의 총 합계는 쇄에 존재하는 탄소 및 산소 원자의 수와 같다.

용어 "C ₆ -C ₂₀ -플루오로아릴"은 6 내지 20개의 탄소 고리원을 갖는 모노-, 비- 또는 트리시클릭 방향족 탄화수소 잔기, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 플루오레닐, 피레닐, 인데닐 등, 특히 페닐을 지칭하며, 여기서 이들 기 중 수소 원자의 일부 또는 전부가 플루오린에 의해 대체된다.

용어 "헤테로아릴" (또한 헤타릴로도 지칭됨)은 일반적으로 방향족인 5- 또는 6-원 불포화 모노시클릭 헤테로시클릭 잔기 및 8-, 9- 또는 10-원 불포화 비시클릭 헤테로시클릭 잔기를 포함한다. 헤타릴은 통상적으로 고리원(들)으로서 탄소 원자(들) 이외에 고리원으로서 N, O 및 S로부터 선택된 1, 2, 3 또는 4개의 헤테로원자를 포함한다. 5- 또는 6-원 헤테로방향족 잔기의 예는 2-푸릴, 3-푸릴, 2-티에닐, 3-티에닐, 1-피롤릴, 2-피롤릴, 3-피롤릴, 1-피라졸릴, 3-피라졸릴, 4-피라졸릴, 5-피라졸릴, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 3-이속사졸릴, 4-이속사졸릴 또는 5-이속사졸릴, 3-이소티아졸릴, 4-이소티아졸릴 또는 5-이소티아졸릴, 1-이미다졸릴, 2-이미다졸릴, 4-이미다졸릴, 2- 또는 5-[1,3,4]옥사디아졸릴, 4- 또는 5-(1,2,3-옥사디아졸)일, 3- 또는 5-(1,2,4-옥사디아졸)일, 2- 또는 5-(1,3,4-티아디아졸)일, 2- 또는 5-(1,3,4-티아디아졸)일, 4- 또는 5-(1,2,3-티아디아졸)일, 3- 또는 5-(1,2,4-티아디아졸)일, 1H-, 2H- 또는 3H-1,2,3-트리아졸-4-일, 1,3,4-트리아졸-2-일, 2H-트리아졸-3-일, 1H-, 2H- 또는 4H-1,2,4-트리아졸릴, 1H- 또는 2H-테트라졸릴 2-피리디닐, 3-피리디닐, 4-피리디닐, 3-피리다지닐, 4-피리다지닐, 2-피리미디닐, 4-피리미디닐, 5-피리미디닐 및 2-피라지닐을 포함한다. 헤테로아릴이 1개 이상의 동일하거나 상이한 헤테로원자 잔기에 의해 치환되는 경우에, 이는 예를 들어 일-, 이-, 삼-, 사- 또는 오-치환된다.

용어 "헤테로아릴"은 또한 N, O 및 S로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자를 고리원으로서 포함하는 비시클릭 8- 내지 10-원 헤테로방향족 잔기를 포함하고, 여기서 5- 또는 6-원 헤테로방향족 고리는 페닐 고리에 또는 5- 또는 6-원 헤테로방향족 잔기에 융합된다. 페닐 고리에 또는 5- 또는 6-원 헤테로방향족 잔기에 융합된 5- 또는 6-원 헤테로방향족 고리의 예는 벤조푸라닐, 벤조티에닐, 인돌릴, 인다졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤족사티아졸릴, 벤족사디아졸릴, 벤조티아디아졸릴, 벤족사지닐, 키놀리닐, 이소키놀리닐, 퓨리닐, 1,8-나프티리딜, 프테리딜, 피리도[3,2-d]피리미딜 또는 피리도이미다졸릴 등을 포함한다. 이들 융합된 헤타릴 잔기는 5- 또는 6-원 헤테로방향족 고리의 임의의 고리 원자를 통해 또는 융합된 페닐 모이어티의 탄소 원자를 통해 분자의 나머지 부분에 결합될 수 있다.

용어 "유기 또는 무기 양이온 등가물"은 1가 양이온 또는 단일 양전하에 해당하는 다가 양이온의 일부를 지칭한다. 양이온 Z ⁺ 는 단지 술포네이트 기의 음으로 하전된 치환기의 균형을 위한 상대 양이온으로서 작용하며, 원칙적으로 임의로 선택될 수 있다. 따라서, 알칼리 금속 이온, 특히 Na ⁺ , K ⁺ , 또는 Li ⁺ 이온, 알칼리 토금속 양이온의 등가물, 특히 마그네슘 이온 등가물 (1/2 Mg ^{2 +} ) 또는 칼슘 이온 등가물 (1/2 Ca ^{2 +} ) 또는 오늄 이온, 예를 들어 암모늄, 모노알킬암모늄, 디알킬암모늄, 트리알킬암모늄, 테트라알킬암모늄, 포스포늄, 테트라알킬포스포늄 또는 테트라아릴포스포늄 이온을 사용하는 것이 바람직하다.

용어 "및/또는" 또는 "또는/및"은 정의된 대안 (치환기) 중 1개가 존재할 수 있을 뿐 아니라, 정의된 대안 (치환기)의 여러 개가 함께, 즉 상이한 대안 (치환기)의 혼합물이 존재할 수 있다는 것을 표현하는 것으로 의도된다.

용어 "적어도"는 1개 또는 1개 초과, 예를 들어 1, 2, 3개, 바람직하게는 1 내지 2개를 정의하는 것으로 의도된다.

용어 "1개 이상의 동일하거나 상이한 헤테로원자 잔기"는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8개 또는 8개 초과의 동일하거나 상이한 잔기를 정의하는 것으로 의도된다.

화학식 I의 화합물의 가변기 (치환기) 및 지수의 바람직한 실시양태에 관해 하기 제시한 언급은 그 자체 뿐만 아니라, 바람직하게는 서로와의 조합에 대해 유효하다.

가변기 (치환기) 및 지수의 바람직한 실시양태에 관해 하기 제시한 언급은 추가로 본 발명에 따른 전극 층, 디바이스 및 화학식 I의 화합물의 용도에 관해 유효하다.

본 발명의 구체적 실시양태는

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 이 서로 독립적으로 비치환 또는 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₂ -C ₂₀ -알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, 비치환 또는 치환된 C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로아릴, 비치환 또는 치환된 헤테로시클릴, 비치환 또는 치환된 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, 비치환 또는 치환된 C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 비치환 또는 치환된 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고, 여기서 R ¹⁴ 는 수소, C ₁ -C ₂₀ -알킬 또는 C ₆ -C ₁₀ -아릴이거나;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ , R ¹⁷ 및 R ²² , R ¹⁷ 및 R ²⁰ 및/또는 R ¹⁸ 및 R ¹⁹ 가 함께 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성하는 것인

화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 구체적 실시양태는, 화학식 I의 화합물에서 D가 하기 화학식 D.1 및 D.2의 잔기이고:

상기 식에서,

*는 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고,

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 독립적으로 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고/거나, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가질 수 있고, 여기서 아릴; 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐의 아릴 모이어티; 헤테로아릴; 헤테로시클릴; 시클로알킬; 시클로알케닐; 또는 시클로알키닐은 비치환되거나 또는 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ , S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴 (이는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 OR ²⁵ 로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가짐), 말레익 안히드리딜 및 말레이미딜로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가질 수 있고, 여기서 2개의 마지막 언급된 잔기는 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₆ -C ₂₀ -아릴 및 페닐-NR ²⁵ R ²⁶ 으로부터 선택된 치환기를 가질 수 있거나;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 헤테로사이클을 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x1 을 가질 수 있고,

여기서

각각의 R ^x1 은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x2 를 가질 수 있는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x3 을 가질 수 있는 페닐로부터 선택되고, 또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x1 은 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 카르보시클릭 고리, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 및 9H-플루오렌으로부터 선택된 방향족 고리를 형성할 수 있고,

여기서 카르보시클릭 및 방향족 고리는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x3 을 갖고/거나,

동일한 탄소 원자 상에 존재하는 2개의 잔기 R ^x1 은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x2 를 갖는 C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴일 수 있고, 여기서

R ^x2 는 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택되고,

R ^x3 은 C ₁ -C ₁₀ -알킬, 플루오렌-9-일리덴메틸, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택되거나;

R ¹⁷ 및 R ²⁰ 은 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²⁰ 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x4 를 가질 수 있거나;

R ¹⁷ 및 R ²² 는 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²² 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x4 를 가질 수 있고/거나;

R ¹⁸ 및 R ¹⁹ 는 R ¹⁸ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ¹⁹ 및 NR ¹⁸ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 비치환 또는 치환된 5-, 6- 또는 7-원 고리를 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x4 를 가질 수 있고;

여기서

각각의 R ^x4 는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x5 를 가질 수 있는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x6 을 갖는 페닐로부터 선택되고,

또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x4 는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 카르보시클릭 고리, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 및 9H-플루오렌으로부터 선택된 방향족 고리를 형성할 수 있고, 여기서 카르보시클릭 또는 방향족 고리는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x6 을 가질 수 있고/거나,

동일한 C 원자 상에 존재하는 2개의 잔기 R ^x4 는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x5 를 갖는 C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴일 수 있고;

여기서

각각의 R ^x5 는 R ^x2 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고,

각각의 R ^x6 은 R ^x3 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고, 또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x6 은 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 벤젠 또는 나프탈렌 고리를 형성할 수 있고;

R ¹⁵ , R ¹⁶ , R ¹⁹ , R ²⁰ , R ²¹ , R ²² , R ²³ 및 R ²⁴ 는 독립적으로 수소, NR ²⁵ R ²⁶ , OR ²⁵ , SR ²⁵ , NR ²⁵ -NR ²⁶ R ²⁷ , NR ²⁵ -OR ²⁶ , O-CO-R ²⁵ , O-CO-OR ²⁵ , O-CO-NR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-OR ²⁶ , NR ²⁵ -CO-NR ²⁶ R ²⁷ , CO-R ²⁵ , CO-OR ²⁵ , CO-NR ²⁵ R ²⁶ , CO-SR ²⁵ , CO-NR ²⁵ -NR ²⁶ R ²⁷ , CO-NR ²⁵ -OR ²⁶ , CO-O-CO-R ²⁵ , CO-O-CO-OR ²⁵ , CO-O-CO-NR ²⁵ R ²⁶ , CO-NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , CO-NR ²⁵ -CO-OR ²⁶ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐 및 C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬은 비개개되거나 또는 O, S, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고, 여기서 알킬, 아르알킬의 알킬 모이어티, 알케닐, 아르알케닐의 알케닐 모이어티, 알키닐 및 아르알키닐의 알키닐 모이 어티는 C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, 할로겐, SR ¹⁴ , OR ¹⁴ , CO-OR ¹⁴ , O-CO-R ¹⁴ , NR ¹⁴ R ¹⁴ ', CONR ¹⁴ R ¹⁴ ', NR ¹⁴ -CO-R ¹⁴ ', S(=O) ₂ OR ¹⁴ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택된 치환기를 가질 수 있고,

여기서 아릴; 아르알킬, 아르알케닐 및 아르알키닐의 아릴 모이어티; 헤테로아릴; 헤테로시클릴; 시클로알킬; 시클로알케닐; 및 시클로알키닐은 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 할로겐, SR ¹⁴ , OR ¹⁴ , CO-OR ¹⁴ , O-CO-R ¹⁴ , NR ¹⁴ R ¹⁴ ', CONR ¹⁴ R ¹⁴ ', NR ¹⁴ -CO-R ¹⁴ ', S(=O) ₂ OR ¹⁴ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택된 치환기를 가질 수 있고, 여기서 R ¹⁴ '는 R ¹⁴ 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고, 여기서 R ¹⁴ , R ²⁵ , R ²⁶ , R ²⁷ 및 Z는 상기 정의된 바와 같은 것인

화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물에 관한 것이다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, D는 화학식 D.1 및 D.2의 잔기로부터 선택된 잔기이고, 여기서

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 독립적으로 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐로부터 선택되고, 여기서 알킬, 알케닐, 알키닐, 또는 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐에서의 지방족 모이어티는 비개재되거나 또는 O, S, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재되고/거나, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가질 수 있고; 여기서 아릴; 아르알킬, 아르알케닐 또는 아르알키닐의 아릴 모이어티; 헤테로아릴; 헤테로시클릴; 시클로알킬; 시클로알케닐; 또는 시클로알키닐은 비치환되거나 또는 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ , S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ , C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₂ -C ₂₀ -알케닐, C ₂ -C ₂₀ -알키닐, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₂₀ -아르알키닐, C ₄ -C ₂₀ -시클로알킬, C ₅ -C ₂₀ -시클로알케닐, C ₆ -C ₂₀ -시클로알키닐, 헤테로시클릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴, C ₆ -C ₂₀ -아릴 (이는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 OR ²⁵ 로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가짐), 말레익 안히드리딜 및 말레이미딜로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 가질 수 있고, 여기서 2개의 마지막 언급된 잔기는 비치환되거나, 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬, C ₆ -C ₂₀ -아릴 및 페닐-NR ²⁵ R ²⁶ 으로부터 선택된 치환기를 가질 수 있거나;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 헤테로사이클을 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x1 을 가질 수 있고;

여기서

각각의 R ^x1 은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x2 를 가질 수 있는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x3 을 가질 수 있는 페닐로부터 선택되고, 또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x1 은 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 카르보시클릭 고리, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 및 9H-플루오렌으로부터 선택된 방향족 고리를 형성할 수 있고,

여기서 카르보시클릭 및 방향족 고리는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x3 을 갖고/거나,

동일한 탄소 원자 상에 존재하는 2개의 잔기 R ^x1 은 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x2 를 갖는 C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴일 수 있고, 여기서

R ^x2 는 할로겐, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택되고,

R ^x3 은 C ₁ -C ₁₀ -알킬, 할로겐, 플루오렌-9-일리덴메틸, SR ²⁵ , OR ²⁵ , CO-OR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ , NR ²⁵ R ²⁶ , CONR ²⁵ R ²⁶ , NR ²⁵ -CO-R ²⁶ , S(=O) ₂ OR ²⁵ 및 S(=O) ₂ O ^- Z ⁺ 로부터 선택되거나;

R ¹⁷ 및 R ²² , R ¹⁷ 및 R ²⁰ 및/또는 R ¹⁸ 및 R ¹⁹ 는 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1 또는 2개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 헤테로사이클을 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환될 수 있거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x4 를 가질 수 있고, 여기서

각각의 R ^x4 는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x5 를 가질 수 있는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x6 을 갖는 페닐로부터 선택되고,

또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x4 는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 카르보시클릭 고리, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 및 9H-플루오렌으로부터 선택된 방향족 고리를 형성할 수 있고, 여기서 카르보시클릭 또는 방향족 고리는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x6 을 가질 수 있고/거나,

동일한 C 원자 상에 존재하는 2개의 잔기 R ^x4 는 비치환되거나 또는 1개 이상의 치환기 R ^x5 를 갖는 C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴일 수 있고;

여기서

각각의 R ^x5 는 R ^x2 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고,

각각의 R ^x6 은 R ^x3 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖는다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, D.1은 하기 화학식 D.1-a, D.1-b, D.1-c, D.1-c, D.1-d, D.1-e, D.1-f, D.1-g, D.1-h, D.1-i, D.1-k, D.1-l, D.1-m, D.1-n, D.1-o, D.1-p, D.1-q, D.1-r 및 D.1-s, 바람직하게는 D.1-a의 잔기로부터 선택된다:

상기 식에서,

*는 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고,

R ¹⁵ 및 R ²¹ 은 상기 주어진 의미 중 하나, 특히 바람직한 것을 갖고;

R ¹⁷ , R ¹⁸ , R ¹⁹ 및 R ²⁰ 은, 존재하는 경우에, 상기 주어진 의미 중 하나, 특히 바람직한 것을 갖고;

R ^x4 는 상기 정의된 바와 같고;

R ^x4a 는 수소이거나 또는 R ^x4 에 대해 주어진 의미 중 하나이고;

a는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8이다.

이러한 실시양태의 추가의 구체적 측면에 따르면, D1은 하기 화학식 D.1-t, D.1-u, D.1-v, D.1-w, D.1-x, D.1-y 및 D.1-z의 잔기로부터 선택된다:

상기 식에서,

*는 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고,

R ¹⁵ , R ¹⁹ , R ²⁰ 및 R ²¹ 은 상기 주어진 의미 중 하나, 특히 바람직한 것을 갖고;

R ^x1 은 상기 정의된 바와 같고;

R ^x1a 는 수소이거나 또는 R ^x1 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고;

b는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10이다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, D.2는 하기 화학식 D.2-a, D.2-b, D.2-c, D.2-d, D.2-e, D.2-f, D.2-g, D.2-h, D.2-i의 잔기로부터 선택된다:

상기 식에서,

R ¹⁶ , R ¹⁸ , R ²³ 및 R ²⁴ 는 상기 주어진 의미 중 하나, 특히 바람직한 것을 갖고;

R ^x4 는 상기 정의된 바와 같고;

R ^x4a 는 수소이거나 또는 R ^x4 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고;

a는 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다.

이러한 실시양태의 추가의 구체적 측면에 따르면, D.2는 화학식 D.2-a, D.2-b, D.2-c, D.2-d, D.2-e, D.2-f, D.2-g, D.2-h, D.2-i, D.2-k, D.2-l, D.2-m, D.2-n, D.2-o, D.2-p 및 D.2-q의 잔기로부터 선택된다:

상기 식에서,

R ¹⁶ , R ²² , R ²³ 및 R ²⁴ 는 상기 주어진 의미 중 하나, 특히 바람직한 것을 갖고;

R ^x1 은 상기 정의된 바와 같고;

R ^x1a 는 수소이거나 또는 R ^x1 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고;

b는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10이다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 서로 독립적으로 C ₁ -C ₈ -알킬, C ₂ -C ₈ -알케닐, C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐, C ₈ -C ₁₀ -아르알키닐 및 C ₅ -C ₁₂ -시클로알킬로부터 선택되고, 여기서 알킬 또는 알케닐은 비치환될 수 있거나 또는 테트라히드로푸라닐, 할로겐, SR ¹⁴ , OR ¹⁴ , CO-OR ¹⁴ , O-CO-R ¹⁴ , NR ¹⁴ R ¹⁴ ', CONR ¹⁴ R ¹⁴ ' 및 NR ¹⁴ -CO-R ¹⁴ '로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 치환기를 가질 수 있고, 여기서 아릴; 헤테로아릴; 아르알킬, 아르알케닐 및 아르알키닐의 아릴 모이어티; 및 시클로알킬은 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₈ -알킬, C ₂ -C ₈ -알케닐 및 C ₈ -C ₂₀ -아르알케닐로부터 선택된 치환기를 가질 수 있거나;

R ¹⁷ 및 R ²⁰ 은 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²⁰ 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 고리원으로서 O, S 및 N으로부터 선택된 1개의 추가의 헤테로원자를 가질 수 있는 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 헤테로사이클을 형성할 수 있고, 여기서 헤테로사이클은 비치환될 수 있거나 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 및 페닐로부터 선택된 1개 이상의 치환기 R ^x4 를 가질 수 있고,

또한 인접한 탄소 원자에 결합된 2개의 잔기 R ^x4 는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 또는 불포화 카르보시클릭 고리, 또는 벤젠 및 9H-플루오렌으로부터 선택된 방향족 고리를 형성할 수 있고, 여기서 카르보시클릭 및 방향족 고리는 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₆ -알킬 및 플루오렌-9-일리덴메틸로부터 선택된 1개 이상의 치환기를 갖고/거나, 동일한 탄소 원자 상에 존재하는 2개의 잔기 R ^x4 는 C ₁ -C ₂₀ -알킬리덴일 수 있고;

R ¹⁵ 는 수소, NR ²⁵ R ²⁶ , OR ²⁵ , SR ²⁵ , O-CO-R ²⁵ 및 NR ²⁵ -CO-R ²⁶ 로부터 선택되고;

R ¹⁹ , R ²⁰ 및 R ²¹ 은 수소이고, 여기서 R ¹⁴ '는 R ¹⁴ 에 대해 주어진 의미 중 하나를 갖고, R ¹⁴ , R ²⁵ , R ²⁶ , R ²⁷ 및 Z는 상기 정의된 바와 같다.

이러한 실시양태의 보다 구체적 측면에 따르면, D는 화학식 D.1의 잔기이다. 특히 D는 잔기 D.1이고, 여기서

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 서로 독립적으로 C ₁ -C ₈ -알킬; 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₆ -알킬, C ₁ -C ₄ -알콕시, 2-페닐비닐, 2,2-디페닐-비닐 및 트리페닐비닐로부터 선택된 1 또는 2개의 치환기를 갖는 페닐; 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₆ -알킬로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 치환기를 갖는 9H-플루오렌-2-일; 및 비치환되거나 또는 C ₁ -C ₆ -알킬로부터 선택된 1 또는 2개의 치환기를 갖는 피레닐로부터 선택되거나;

R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 모르폴리닐이거나;

R ¹⁷ 및 R ²⁰ 은 R ¹⁷ 이 부착되어 있는 질소 원자 및 R ²⁰ 및 NR ¹⁷ 이 부착되어 있는 벤젠 고리의 탄소 원자와 함께 비치환되거나 또는 2개의 잔기 R ^x4 를 갖는 5- 또는 6-원 질소 헤테로사이클을 형성하고, 여기서 2개의 인접한 탄소 원자 상에서의 2개의 잔기 R ^x4 는 이들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 4-, 5-, 6- 또는 7-원 포화 고리 또는 벤젠 고리를 형성하고,

R ¹⁵ 는 수소, C ₁ -C ₂₀ -알킬 또는 OR ²⁵ 이고, 여기서 R ²⁵ 는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 R ²⁵ 는 C ₁ -C ₁₄ -알킬이고;

R ¹⁹ , R ²⁰ 및 R ²¹ 은 각각 수소이다.

이러한 실시양태의 추가의 보다 구체적 측면에 따르면, D는 화학식 D.1의 잔기이고, 여기서 R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 이들이 부착되어 있는 질소 원자와 함께 티오모르폴리닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 피롤리디닐, 피라졸리디닐 또는 이미다졸리디닐이다.

이러한 실시양태의 보다 더 구체적 측면에 따르면, D는 화학식 D.1의 잔기이고, 여기서 R ¹⁵ , R ¹⁹ , R ²⁰ 및 R ²¹ 은 각각 수소이고, R ¹⁷ 및 R ¹⁸ 은 서로 독립적으로 C ₁ -C ₆ -알킬로부터 선택된다.

이러한 실시양태의 추가의 보다 구체적 측면에 따르면, D는 하기 화학식 D.1-1 및 D.1-2의 잔기로부터 선택된 화학식 D.1의 잔기이다:

상기 식에서,

*는 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고,

R ¹⁸ 은 2-페닐비닐 또는 2,2-디페닐비닐에 의해 치환된 페닐, 9H-플루오렌-2-일 또는 9,9-디(C ₁ -C ₈ -알킬)-9H-플루오렌-2-일이다.

특히, R ¹⁸ 은 4-위치에서 2-페닐비닐 및 2,2-디페닐비닐로부터 선택된 1개의 잔기를 갖는 페닐이거나, 또는 R ¹⁸ 은 9H-플루오렌-2-일, 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일, 9,9-디에틸-9H-플루오렌-2-일, 9,9-디(n-프로필)-9H-플루오렌-2-일 또는 9,9-디(n-부틸)-9H-플루오렌-2-일이다.

적합한 공여자 D의 예는 하기와 같다:

추가의 적합한 공여자 D는 하기와 같다:

특히 바람직한 공여자 D는 하기와 같다:

본 발명의 또 다른 구체적 실시양태는 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서, A는 하기 화학식 A.1.1a, A.1.1b, A.2, A.3, A.4 및 A.5의 잔기로부터 선택된다:

상기 식에서,

#은 화학식 I의 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고;

Y ^- , R ²⁹ , R ³⁰ , R ³¹ , R ³² , R ³³ , R ³⁴ 및 R ³⁵ 는 상기 정의된 바와 같다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, A는 화학식 A.1.1a, A.1.1b, A.2, A.3 또는 A.4의 잔기이고,

여기서

R ²⁹ 는 잔기 G, C ₁ -C ₂₀ -알킬 (이는 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴, C ₇ -C ₂₀ -아르알킬, C ₆ -C ₂₀ -아릴 (이는 1, 2 또는 3개의 C ₁ -C ₈ -알킬에 의해 치환됨) 및 C ₇ -C ₂₀ -아르알킬 (여기서 아르알킬의 아릴 모이어티는 1, 2 또는 3개의 C ₁ -C ₈ -알킬에 의해 치환됨)로부터 선택되고;

R ³⁰ 은 잔기 G, 수소, C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴 및 C ₆ -C ₂₀ -아릴 (여기서 아르알킬의 아릴 모이어티는 1, 2 또는 3개의 C ₁ -C ₈ -알킬에 의해 치환됨)로부터 선택되고;

R ³¹ 은 수소 및 하기 화학식 D*의 잔기로부터 선택되고;

상기 식에서, #*는 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고, m은 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이고, D, R ¹ 및 R ² 는 상기 정의된 바와 같고;

R ³² , R ³³ , R ³⁴ 및 R ³⁵ 는 독립적으로 수소 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), C ₆ -C ₂₀ -아릴, 헤테로아릴 및 C ₆ -C ₂₀ -아릴 (여기서 아르알킬의 아릴 모이어티는 1, 2 또는 3개의 C ₁ -C ₈ -알킬에 의해 치환됨)로부터 선택되고;

G는 -R ²⁸ -COOH, -R ²⁸ -COO ^- Z ⁺ ; -R ²⁸ -SO ₃ H, -R ²⁸ -SO ₃ -Z ⁺ ; -R ²⁸ -OP(O)(O ^- Z ⁺ ) ₂ , -R ²⁸ -OP(O)(OH) ₂ 및 -R ²⁸ -OP(O)(OH)O ^- Z ⁺ 로부터 선택되고, 여기서 R ²⁸ 은 직접 결합, C ₁ -C ₂₀ -알킬렌, C ₂ -C ₄ -알케닐렌 또는 C ₆ -C ₁₀ -아릴렌이고, Z ⁺ 는 N(R ¹⁴ ) ₄ ⁺ 또는 알칼리 금속 양이온이고, R ¹⁴ 는 상기 정의된 바와 같고;

Y ^- 는 상기 정의된 바와 같다.

이러한 실시양태의 구체적 측면에 따르면, R ²⁹ 는 잔기 G, C ₁ -C ₈ -알킬, 또는 O, S,CO 및 NR ¹⁴ 로부터 선택된 1 또는 2개의 헤테로원자 또는 헤테로원자 기가 개재된 C ₁ -C ₈ -알킬이고; 특히 잔기 G이고;

R ³⁰ 은 수소, 잔기 G, C ₁ -C ₈ -알킬, 또는 O, S, CO 및 NR ¹⁴ 로부터 선택된 1 또는 2개의 헤테로원자 또는 헤테로원자 기가 개재된 C ₁ -C ₈ -알킬이고;

R ³¹ 은 수소이고;

R ³² , R ³³ , R ³⁴ 및 R ³⁵ 는 서로 독립적으로 수소, C ₁ -C ₈ -알킬, 및 O, S 및 NR ¹⁴ 로부터 선택된 1 또는 2개의 헤테로원자가 개재된 C ₁ -C ₈ -알킬로부터 선택되고;

G는 -R ²⁸ -COOH 또는 -R ²⁸ -COO ^- Z ⁺ 이고, 여기서 R ²⁸ 은 직접 결합, C ₁ -C ₁₀ -알킬렌, C ₂ -C ₄ -알케닐렌 또는 C ₆ -C ₁₀ -아릴렌이고, Z ⁺ 는 알칼리 금속 양이온, 예컨대 Na ⁺ , K ⁺ , Li ⁺ 또는 Rb ⁺ 또는 N(R ¹⁴ ) ₄ ⁺ 이고, 여기서 각각의 R ¹⁴ 는 서로 독립적으로 수소, 페닐 및 C ₁ -C ₂₀ 알킬로부터 선택되고, 여기서 2개의 R ¹⁴ 치환기는 임의로 고리를 형성하고; Y ^- 는 상기 정의된 바와 같거나 또는 하기 주어진 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.

이러한 실시양태의 보다 구체적 측면에 따르면, A는 화학식 A.1.1a의 잔기이다. 이러한 실시양태의 보다 더 구체적 측면에 따르면, A는 화학식 A.1.1a의 잔기이고, 여기서 R ³⁰ , R ³¹ , R ³² , R ³³ , R ³⁴ 및 R ³⁵ 는 각각 수소이고, R ²⁹ 는 잔기 G이다.

이러한 실시양태의 특히 구체적 측면에 따르면, A는 하기 화학식 A.1.1a의 잔기이다:

상기 식에서,

#은 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고;

R ²⁹ 는 -R ²⁸ -CONH-OH이고;

여기서 R ²⁸ 은 직접 결합, C ₁ -C ₄ -알킬렌, C ₂ -C ₄ -알케닐렌 또는 페닐렌이고;

Y ^- 는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.

이러한 실시양태의 추가의 특히 구체적 측면에 따르면, A는 하기 화학식 A.1.1a의 잔기이다:

상기 식에서,

#은 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고;

R ²⁹ 는 -R ²⁸ -COOH 또는 -R ²⁸ -COO ^- Z ⁺ 이고,

여기서 R ²⁸ 은 직접 결합, C ₁ -C ₄ -알킬렌, C ₂ -C ₄ -알케닐렌 또는 페닐렌이고; Z ⁺ 는 N(R ¹⁴ ) ₄ ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ 또는 K ⁺ 이고;

R ¹⁴ 는 수소 또는 C ₁ -C ₂₀ -알킬이고;

Y ^- 는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.

바람직한 수용자 A의 예는 하기와 같다:

상기 식에서, #은 분자의 나머지 부분에 대한 부착 지점을 나타내고, Y ^- 는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.

특히, 화학식 A.1.1a의 잔기에서, R ²⁸ 은 C ₁ -C ₄ -알킬렌, 특히 -CH ₂ - 또는 -CH ₂ -CH ₂ -이다. R ²⁹ 는 특히 R ²⁸ -COOH이고, 여기서 R ²⁸ 은 C ₁ -C ₂ -알킬렌이고, Y ^- 는 상기 정의된 바와 같고, 바람직하게는 바람직한 의미 중 하나를 갖는다.

본 발명의 바람직한 측면은 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물 및 그의 용도에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서 Y ^- 는 공액 π ("파이")-전자 시스템을 제공하는 음이온이다.

공액 π ("파이")-전자 시스템은 교대 단일과 다중 결합을 갖는 화합물에서 비편재화된 전자를 갖는 연결된 p-오비탈의 시스템이며, 이는 일반적으로 분자의 전체 에너지를 낮추고 안정성을 증가시킬 수 있다. 고립 쌍, 잔기 또는 카르베늄 이온은 시스템의 일부일 수 있다. 각각의 화합물은 시클릭 또는 비-시클릭일 수 있다.

공액 π ("파이")-전자 시스템을 제공하는 바람직한 음이온 Y ^- 는 하기와 같다:

본 발명의 또 다른 바람직한 측면은 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물 및 그의 용도에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서 Y ^- 는 금속 착물 음이온이다.

금속 착물 음이온은 1종 이상의 금속 양이온, 바람직하게는 1종 이상의 전이 금속 양이온 및 1종 이상의 리간드를 포함하는 음이온이다. 바람직하게는 1종 이상의 전이 금속 양이온은 Ru, Pt, Ir, Rh, Re, Os, Fe, W, Cr, Mo, Ni, Co, Mn, Zn, Cu 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 Ru, Os, Fe 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 Ru이다.

1종 이상의 리간드는 생성된 금속 착물 음이온이 음전하를 보유하도록 하는 양이온성 리간드, 음이온성 리간드, 중성 리간드 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다.

바람직한 금속 착물 음이온은 하기 화학식에 의해 기재된다:

본 발명의 추가의 바람직한 측면은 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물 및 그의 용도에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서 Y ^- 는 -SO ₃ ^- , -COO ^- , -OS(=O) ₂ O ^- , -P(=O)(OH)(O ^- ), -P(=O)(OH)(O ^- ) 및 -SCN ^- 로 이루어진 군으로부터 선택된 모이어티를 포함하는 음이온이다.

본 발명의 추가의 바람직한 측면은 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물 및 그의 용도에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서 Y ^- 는 하기 화학식 II의 음이온이다.

<화학식 II>

상기 식에서,

A ¹ 은 공액 π ("파이")-전자 시스템을 제공하는 기이고;

A ² 는 1 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬 쇄, 또는 치환기를 포함한 1 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬 쇄이고, 여기서 상기 알킬 또는 치환된 알킬 쇄에서 임의로 1개 이상의 관능기, 특히 1개 이상의 에스테르 기는, 각각의 C 원자 사이에 위치하고;

E ^- 는 -SO ₃ ^- , -COO ^- , -OS(=O) ₂ O ^- , -P(=O)(OH)(O ^- ) 및 -P(=O)(OH)(O ^- )로 이루어진 군으로부터 선택된 모이어티이다.

본 발명의 바람직한 측면은 화학식 I의 화합물로 감응되는 전극 층, 상기 전극 층을 포함하는 광전 변환 소자, 화학식 I의 화합물 및 그의 용도에 관한 것이며, 여기서 화학식 I의 화합물에서 Y ^- 는 하기 화학식 III의 음이온이다.

<화학식 III>

상기 식에서,

x, y는 서로 독립적으로 0 및 1로 이루어진 군으로부터 선택되고;

z는 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 및 9로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R ¹ 은 청구범위 제1항에서와 같이 정의되며, 단 R ¹ 중 적어도 1개는 비치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 치환된 C ₁ -C ₂₀ -알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 비치환된 C ₁ -C ₂₀ -시클로알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 치환된 C ₁ -C ₂₀ -시클로알킬 (여기서 알킬은 비개재되거나 또는 O, S, CO, NR ¹⁴ 또는 그의 조합이 개재됨), 비치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -아릴, 비치환된 C ₆ -C ₂₀ -헤테로아릴, 치환된 C ₆ -C ₂₀ -헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R ² 는 서로 독립적으로 H, NO ₂ , CN, COR', COOR', SO ₂ R' 및 SO ₃ R'로 이루어진 군으로부터 선택되고;

여기서 각각의 R'는 독립적으로 비치환된 아릴, 치환된 아릴, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 알킬, 치환기를 포함한 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환된 알킬, 5 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 시클로알킬, 및 치환기를 포함한 5 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 치환된 시클로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 알킬 또는 시클로알킬 기에서 1개의 산소 원자 또는 2개의 비인접 산소 원자는 각각의 C 원자 사이에 삽입될 수 있고;

R ³ , R ⁴ 는 서로 독립적으로 H, F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 화학식 III에서 R ¹ 중 1개 이상은 1개의 원자를 통해 또는 단일 결합을 통해 1개 이상의 추가의 방향족 고리와 어닐링되거나 또는 1개 이상의 추가의 방향족 또는 헤테로방향족 고리와 연결되며, 여기서 각각의 1개 이상의 추가의 방향족 또는 헤테로방향족 고리는 서로 독립적으로 비치환되거나 또는 치환된다.

화학식 I의 바람직한 화합물은 하기와 같다:

화학식 I의 화합물은 하기 또는 실험 파트에 기재된 바와 같이 상응하는 카르보닐 화합물 및 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 피리디늄, 벤조티아졸륨, 인돌륨, 아크리디늄 또는 벤족사졸륨 염의 축합에 의해 제조될 수 있다.

하기 반응식 1은 화학식 I의 화합물의 제조를 예시하고, 여기서 n은 0 또는 1이다.

n=0인 경우에;

n=1인 경우에;

상기 반응식 1에서, D, A, R ¹ , R ² 및 n은 상기 정의된 바와 같다.

예를 들어, 4급 염 (III)과 카르보닐 화합물 (II) 또는 (IIa)의 축합 반응 조건은 피페리딘 또는 피롤리딘의 존재 하의 에탄올 중에서의 환류 (예를 들어 문헌 [J. Chem. Soc. 1961, 5074, Dyes & Pigments 2003, 58, 227] 참조) 또는 아세트산 무수물 중에서의 가열 (예를 들어 문헌 [Indian J. Chem. 1968, 6, 235.] 참조) 또는 아세트산암모늄의 존재 하의 아세트산 중에서의 가열이다.

축합 반응 후, 상대 음이온은 상대 음이온 교환 반응을 통해 무기 음이온, 예를 들어 브로민화물로부터 대체될 수 있다.

축합 전, 기 G는 보호될 수 있다. 이어서, 축합 반응 후, 보호 기는 제거될 수 있다. COOH 또는 COO ^- Z ⁺ 를 포함하는 기 G는 예를 들어 t-부틸 기에 의해 보호될 수 있다. 이어서, 축합 반응 후, COO-t-부틸 기는 COOH 또는 COO ^- Z ⁺ 로 전환될 수 있다.

화학식 I의 화합물은 또한 상응하는 퀴놀린, 이소퀴놀린, 피리딘, 벤조티아졸, 인돌, 아크리딘 또는 벤족사졸 유도체를 카르보닐 화합물과 축합시킨 후 상응하는 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 피리디늄, 벤조티아졸륨, 인돌륨, 아크리디늄 또는 벤족사졸륨 염으로 4급화시켜 제조될 수 있다.

예를 들어, 출발 물질은 부분적으로 시판 중인 물품이거나 또는 관련 기술분야에 공지된 방법에 의해 얻을 수 있다.

산화물 반도체 미립자는 예를 들어 TiO ₂ , SnO ₂ , WO ₃ , ZnO, Nb ₂ O ₅ , Fe ₂ O ₃ , ZrO ₂ , MgO, WO ₃ , ZnO, CdS, ZnS, PbS, Bi ₂ S ₃ , CdSe, CdTe 또는 그의 조합으로 제조된다. 바람직하게는, 산화물 반도체 미립자는 TiO ₂ 로 제조된다.

본 발명의 구체적 측면에 따르면, 전극 층은 유일한 염료(들)로서 화학식 I의 염료 또는 화학식 I의 염료의 혼합물을 포함한다.

화학식 I의 염료 및 1종 이상의 추가의 염료로 감응되는 산화물 반도체 미립자로 제조된 다공성 필름이 바람직하다.

추가의 염료의 예는 금속 착물 염료 (바람직하게는 금속은 Ru, Pt, Ir, Rh, Re, Os, Fe, W, Cr, Mo, Ni, Co, Mn, Zn 또는 Cu, 보다 바람직하게는 Ru, Os 또는 Fe, 가장 바람직하게는 Ru임), 및/또는 인돌린, 쿠마린, 시아닌, 메로시아닌, 헤미시아닌, 메틴, 아조, 퀴논, 퀴논이민, 디케토-피롤로-피롤, 퀴나크리돈, 스쿠아레인, 트리페닐메탄, 페릴렌, 인디고, 크산텐, 에오신, 로다민 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 염료이다. 추가의 염료로서 메틴 염료가 바람직하다.

추가의 염료 (존재하는 경우에) 대 화학식 I의 염료의 몰비는 통상적으로 1:19 내지 19:1, 바람직하게는 1:9 내지 9:1, 보다 바람직하게는 1:5 내지 5:1, 가장 바람직하게는 1:3 내지 3:1이다.

예를 들어, 염료는 첨가제, 바람직하게는 공동-흡착제와 함께 흡착된다.

이러한 첨가제의 예는 스테로이드 (바람직하게는 데옥시콜산, 데히드로데옥스콜산, 케노데옥시콜산, 콜산 메틸 에스테르, 콜산 나트륨 염 또는 그의 조합), 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 칼릭사렌, 폴리에틸렌옥시드, 히드록삼산, 히드록삼산 유도체 및 그의 조합, 특히 히드록삼산 및 히드록시암산 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 공동-흡착제이다.

이러한 첨가제 대 화학식 I의 염료의 몰비는 통상적으로 1000:1 내지 1:100, 바람직하게는 100:1 내지 1:10, 가장 바람직하게는 10:1 내지 1:2이다.

예를 들어, 이러한 첨가제는 염료가 아니다.

본 발명은 또한 본원에 정의된 바와 같은 전극 층을 포함하는 광전 변환 디바이스에 관한 것이다.

이러한 광전 변환 디바이스는 통상적으로 하기를 포함한다:

(a) 투명 전도성 전극 기판 층,

(b) (c)로 감응되는 산화물 반도체 미립자로 제조된 다공성 필름을 포함하는 전극 층,

(c) 화학식 I의 염료,

(d) 상대 전극 층 및

(e) 전해질 층 (예를 들어 작업 전극 층 b 및 상대 전극 층 d 사이에 충전됨).

성분 (c)는 또한 화학식 I의 염료 및 1종 이상의 추가의 염료의 조합일 수 있다.

바람직하게는, 투명 전도성 전극 기판 층 (a)는 하기를 함유한다 (예를 들어 이들로 이루어진다)

(a-1) 투명 절연 층 및

(a-2) 투명 전도성 층.

투명 전도성 층 (a-2)은 통상적으로 투명 절연 층 (a-1) 및 전극 층 (b) 사이에 존재한다.

투명 절연 층 (a-1)의 예는 소다 유리, 용융 석영 유리, 결정질 석영 유리, 합성 석영 유리의 유리 기판; 내열성 수지 시트, 예컨대 가요성 필름; 금속 시트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 술폰 (PES)으로 제조된 투명 플라스틱 시트; 세라믹, 예컨대 산화티타늄 또는 알루미나의 연마 플레이트를 포함한다.

투명 전도성 층 (a-2)의 예는 전도성 금속 산화물, 예컨대 ITO (인듐-주석 배합된 산화물), IZO (인듐-아연 배합된 산화물), FTO (플루오린-도핑된 산화주석), 붕소, 갈륨 또는 알루미늄으로 도핑된 산화아연 및 니오븀-도핑된 산화티타늄이다. 투명 전도성 층 (a-2)의 두께는 통상적으로 0.1 내지 5 μm (마이크로미터)이다. 표면 저항은 통상적으로 40 ohm/sq 미만, 바람직하게는 20 ohm/sq 미만이다.

투명 전도성 층 (a-2)의 전도성을 개선시키기 위해, 그 상에, 예를 들어 은, 백금, 알루미늄, 니켈 또는 티타늄으로 제조된 금속 배선 층을 형성하는 것이 가능하다. 금속 배선 층의 면적비는 일반적으로 투명 전도성 전극 기판 층 (a)의 투광도를 상당하게 감소시키지 않는 범위 내이다. 이러한 금속 배선 층을 사용하는 경우에, 금속 배선 층은 격자형, 스트라이프형 또는 빗살형 패턴으로서 제공될 수 있다.

전극 층 (b)은 통상적으로 투명 전도성 전극 기판 층 (a) 및 전해질 층 (e) 사이에 존재한다.

전극 층 (b)의 산화물 반도체 미립자의 다공성 필름은 열수 공정, 졸/겔 공정 또는 기체상 고온 가수분해에 의해 제조될 수 있다. 미립자는 통상적으로 평균 1 nm 내지 1000 nm의 입자 직경을 갖는다. 상이한 크기를 갖는 입자는 블렌딩될 수 있으며, 단층 또는 다층 다공성 필름으로서 사용될 수 있다. 산화물 반도체 층 (b)의 다공성 필름은 통상적으로 0.5 내지 50 μm (마이크로미터)의 두께를 갖는다.

원하는 경우에, 전극 층 (b)의 상에 (통상적으로 전극 층 (b)의 표면과 염료 (c) 사이에) 및/또는 전극 층 (b)과 투명 전도성 전극 기판 층 (a) 사이에 차단 층을 형성하여 전극 층 (b)의 성능을 개선시키는 것이 가능하다. 차단 층울 형성하는 예는 전극 층 (b)을 금속 알콕시드, 예컨대 티타늄 에톡시드, 티타늄 이소프로폭시드 및 티타늄 부톡시드, 염화물, 예컨대 염화티타늄, 염화주석 및 염화아연, 질화물 및 황화물의 용액에 침지시키고 이어서 기판을 건조 또는 소결시키는 것이다. 예를 들어, 차단 층은 금속 산화물 (예를 들어 TiO ₂ , SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , MgO, SnO ₂ , ZnO, Eu ₂ O ₃ 및 Nb ₂ O ₅ 또는 그의 조합) 또는 중합체 (예를 들어 폴리(페닐렌 옥시드-코-2-알릴페닐렌 옥시드) 또는 폴리(메틸실록산))으로 제조된다. 이러한 층의 제조의 세부사항은 예를 들어 문헌 [Electrochimica Acta, 1995, 40, 643; J. Phys. Chem. B, 2003, 107, 14394; J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 475; Chem. Lett, 2006, 35, 252; J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 19191; J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 1422]에 기재되어 있다. 차단 층은 바람직하지 않은 반응을 방지하기 위해 적용될 수 있다. 차단 층은 통상적으로 밀집 및 조밀하며, 통상적으로 전극 층 (b)보다 더 얇다.

바람직하게는, 상대 전극 층 (d)는 하기를 함유한다 (예를 들어 이들로 이루어진다):

(d-1) 전도성 층 및

(d-2) 절연 층.

전도성 층 (d-1)은 통상적으로 절연 층 (d-2) 및 전해질 층 (e) 사이에 존재한다.

예를 들어, 전도성 층 (d-1)은 전도성 탄소 (예를 들어 흑연, 단일벽 카본 나노튜브, 다중벽 카본 나노튜브, 카본 나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀 또는 카본 블랙), 전도성 금속 (예를 들어 금 또는 백금), 금속 산화물 (예를 들어 ITO (인듐-주석 배합된 산화물), IZO (인듐-아연 배합된 산화물), FTO (플루오린-도핑된 산화주석), 붕소, 갈륨 또는 알루미늄으로 도핑된 산화아연 및 니오븀-도핑된 산화티타늄) 또는 그의 혼합물을 함유한다.

게다가, 전도성 층 (d-1)은 전도성 산화물 반도체, 예컨대 ITO, FTO 등의 박막 (일반적으로 0.1 내지 5 μm (마이크로미터)의 두께를 가짐) 상에 백금, 탄소 등의 층 (일반적으로 0.5 내지 2,000 nm의 두께를 가짐)을 형성하여 수득된 것일 수 있다. 백금, 탄소 등의 층은 통상적으로 전해질 층 (e) 및 절연 층 (d-2) 사이에 존재한다.

절연 층 (d-2)의 예는 소다 유리, 용융 석영 유리, 결정질 석영 유리, 합성 석영 유리의 유리 기판; 내열성 수지 시트, 예컨대 가요성 필름; 금속 시트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 술폰 (PES)으로 제조된 투명 플라스틱 시트; 세라믹, 예컨대 산화티타늄 또는 알루미나의 연마 플레이트를 포함한다.

염료 (c)는 통상적으로 전해질 층 (e)에 대면하는 전극 층 (b)의 표면 상의 전극 층 (b) 상에 배치된다.

염료 (c)를 전극 층 (b)에 흡착시키기 위해, 전극 층 (b)은 염료의 용액 또는 분산액 내에 침지될 수 있다. 염료 용액 또는 염료 분산액의 농도는 제한되지는 않으나, 바람직하게는 1 μM (마이크로몰) 내지 1 M, 바람직하게는 10 μM (마이크로몰) 내지 0.1 M이다. 염료 흡착을 위한 시간 주기는 바람직하게는 10초 내지 1,000시간 이하, 보다 바람직하게는 1분 내지 200시간 이하, 가장 바람직하게는 1 내지 10시간이다. 염료 흡착을 위한 온도는 바람직하게는 실온 내지 용매 또는 분산액의 비등 온도이다. 흡착은 액침시키거나, 침지시키거나 또는 교반하면서 침지시켜 수행될 수 있다. 교반 방법으로서, 교반기, 초음속 분산, 볼 밀, 페인트 컨디셔너, 샌드 밀 등이 사용되나, 교반 방법은 이에 제한되지는 않아야 한다.

염료 (c)를 용해 또는 분산시키기 위한 용매는 물, 알콜 용매, 예컨대 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, t-부틸 알콜, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜, 에테르 용매, 예컨대 디옥산, 디에틸 에테르, 디메톡시에탄, 테트라히드로푸란, 디옥솔란, t-부틸 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 케톤 용매, 예컨대 아세톤, 아미드 용매, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈, 니트릴 용매, 예컨대 아세토니트릴, 메톡시 아세토니트릴, 메톡시 프로피오니트릴, 프로피오니트릴 및 벤조니트릴, 카르보네이트 용매, 예컨대 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트 및 디에틸 카르보네이트, 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 3-메틸-2-옥사졸리� ��논, 디메틸 술폭시드, 술폴란 및 감마-부티로락톤, 할로겐화 탄화수소 용매, 예컨대 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 1-클로로나프탈렌, 브로모포름, 브로모벤젠, 메틸 아이오다이드, 아이오도벤젠 및 플루오로벤젠 및 탄화수소 용매, 예컨대 벤젠, 톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, n-펜탄, n-헥산, n-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 1,5-헥사디엔 및 시클로헥사디엔을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 용매를 함유하는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 용매로서, 초임계 용매, 예컨대 초임계 이산화탄소가 사용될 수 있다.

염료 (c)로서 화학식 I의 염료가 전극 층 (b) 상에 단독으로 또는 1종 이상의 추가의 염료와 조합하여 흡착될 수 있다. 함께 흡착된 염료는 화학식 I의 염료로 제한되지는 않는다. 2종 이상의 염료는 전극 층 (b) 상에 하나씩 흡착될 수 있거나 또는 염료를 용매 중에 용해시켜 모두 함께 흡착될 수 있다. 넓은 범위의 광 파장을 흡수하고 보다 높은 전류를 생성하기 위해 상이한 파장에서 상이한 흡수 피크를 갖는 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 전극 층 (b) 상에 흡착된 2종 이상의 염료의 비는 제한되지는 않지만, 바람직하게는 각각의 염료는 10% 초과의 몰비를 갖는다.

염료 (c)의 흡착을 위해, 첨가제는 조합되어 사용될 수 있다. 첨가제는 아마도 염료 흡착을 제어하기 위한 기능을 갖는 작용제 중 임의의 1종일 수 있다. 첨가제는 축합제, 예컨대 티올 또는 히드록실 화합물 및 공동-흡착제를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 이들의 혼합물로 사용될 수 있다. 첨가제 대 염료의 몰비는 바람직하게는 0.01 내지 1,000, 보다 바람직하게는 0.1 내지 100이다.

예를 들어, 염료-흡착된 전극 층은 아민, 예컨대 4-tert-부틸 피리딘으로 처리될 수 있다. 처리 방법으로서, 용매, 예컨대 아세토니트릴 또는 에탄올로 희석될 수 있는 아민 용액 내에 염료-감응된 전극 층을 침지시키는 것이 사용될 수 있다.

상기 방식에서, 본 발명의 전극 층을 얻을 수 있다.

전해질 층 (e)이 용액, 준고체 또는 고체의 형태로 존재하는 경우에, 전해질 층 (e)은 통상적으로 하기를 함유한다

(e-1) 전해질 화합물,

(e-2) 용매 및/또는 이온성 액체, 및

바람직하게는 (e-3) 다른 첨가제.

전해질 화합물 (e-1)의 예는 금속 아이오다이드, 예컨대 리튬 아이오다이드, 소듐 아이오다이드, 포타슘 아이오다이드, 세슘 아이오다이드 또는 칼슘 아이오다이드와 아이오딘의 조합물, 4급 암모늄 아이오다이드, 예컨대 테트라알킬암모늄 아이오다이드, 피리듐 아이오다이드 또는 이미다졸륨 아이오다이드와 아이오딘의 조합물, 금속 브로마이드, 예컨대 리튬 브로마이드, 소듐 브로마이드, 포타슘 브로마이드, 세슘 브로마이드 또는 칼슘 브로마이드와 브로민의 조합물, 4급 암모늄 브로마이드, 예컨대 테트라알킬암모늄 브로마이드 또는 피리디늄 브로마이드와 브로민의 조합물, 금속 착물, 예컨대 페로시안산 염-페리시안산 염 또는 페로센-페리시늄 이온, 황 화합물, 예컨대 소듐 폴리술피드 및 알킬티올알킬디술피드, 비올로겐 염료, 히드로퀴논-퀴� ��, 및 니트록시드 잔기, 예컨대 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 (TEMPO) 및 옥소암모늄 염의 조합물을 포함한다. 산화제 (예를 들어 NOBF ₄ )를 첨가하여 계내에서 니트록시드 잔기를 옥소암모늄 염으로 부분적으로 전환시켜 전해질 화합물 (e-1)을 제조하는 것이 가능하다.

상기 전해질 화합물 (e-1)은 단독으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 전해질 화합물 (e-1)로서, 실온에서 용융된 상태인 용융 염이 사용될 수 있다. 이러한 용융 염이 사용되는 경우에, 특히 용매를 사용할 필요는 없다.

전해질 용액 중의 전해질 화합물 (e-1) 농도는 바람직하게는 0.05 내지 20 M, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15 M이다.

예를 들어, 용매 (e-2)는 니트릴 용매, 예컨대 아세토니트릴, 메톡시 아세토니트릴, 메톡시 프로피오니트릴, 프로피오니트릴 및 벤조니트릴, 카르보네이트 용매, 예컨대 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트 및 디에틸 카르보네이트, 알콜 용매, 예컨대 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, t-부틸 알콜, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜, 에테르 용매, 예컨대 디옥산, 디에틸 에테르, 디메톡시에탄, 테트라히드로푸란, 디옥솔란, t-부틸 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 물, 케톤 용매, 예컨대 아세톤, 아미드 용매, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈, 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 3-메틸-2-옥사졸리디논, 디메틸 술폭시드, 술폴란 및 감마-부티로락톤, 할로겐화 탄화수소 용매, 예컨대 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 1-클로로나프탈렌, 브로모포름, 브로모벤젠, 메틸 아이오다이드, 아이오도벤젠 및 플루오로벤젠 및 탄화수소 용매, 예컨대 벤젠, 톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, n-펜탄, n-헥산, n-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 1,5-헥사디엔 및 시클로헥사디엔 또는 상기 언급된 용매의 조합이고, 이온성 액체는 4급 이미다졸륨 염, 4급 피리디늄 염, 4급 암모늄 염 또는 그의 조합이고, 바람직하게는 염의 음이온은 BF ₄ ^- , PF ₆ ^- , F(HF) ₂ ^- , F(HF) ₃ ^- , 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 [(CF ₃ SO ₂ ) ₂ N ^- ], N(CN) ₂ ^- , C(CN) ₃ ^- , B(CN) ₄ ^- , SCN ^- , SeCN ^- , I ^- , IO ₃ ^- 또는 그의 조합이다.

예를 들어, 광전 변환 디바이스는 용매를 포함한다 (예를 들어 이온성 액체를 포함하지 않음). 예를 들어, 광전 변환 디바이스는 이온성 액체를 포함한다 (예를 들어 용매를 포함하지 않음).

추가의 첨가제 (e-3)의 예는 리튬 염 (특히 0.05 내지 2.0 M, 바람직하게는 0.1 내지 0.7 M) (예를 들어 LiClO ₄ , LiSO ₃ CF ₃ 또는 Li(CF ₃ SO ₂ )N); 피리딘 (특히 0.005 내지 2.0 M, 바람직하게는 0.02 내지 0.7M) (예를 들어 피리딘, tert-부틸피리딘 또는 폴리비닐피리딘), 겔화제 (특히 성분 e)의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1.0 내지 10 중량%) (예를 들어 플루오린화폴리비닐리덴, 플루오린화폴리비닐리덴 - 헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥시드 유도체, 폴리아크릴로니트릴 유도체 또는 아미노산 유도체), 나노 입자 (특히 성분 e)의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1.0 내지 10 중량%) (예를 들어 전도성 나노 입자, 특히 단일벽 카본 나노튜브, 다중벽 카본 나노튜브 또는 그의 조합, 탄소 섬유, 카본 블랙, 폴리아닐린-카본 블랙 복합체 TiO ₂ , SiO ₂ 또는 SnO ₂ ); 및 그의 조합이다.

본 발명에서, 무기 고체 화합물, 예컨대 CuI, CuSCN, CuInSe ₂ , Cu(In,Ga)Se ₂ , CuGaSe ₂ , Cu ₂ O, CuS, CuGaS ₂ , CuInS ₂ , CuAlSe ₂ , GaP, NiO, CoO, FeO, Bi ₂ O ₃ , MoO ₂ , Cr2O ₃ , CsSnI ₃ 등, 유기 정공-수송 물질 또는 전자-수송 물질이 전해질 층 (e) 대신에 사용될 수 있다. 유기 정공-수송 물질의 예는 중합체, 예컨대 폴리티오펜 및 폴리아릴 아민을 기재로 하는 또는 무정형, 가역적 산화성 비중합체 유기 화합물, 예컨대 스피로비플루오렌을 기재로 하는 p-형 반도체이다. 이들 고체 p-형 반도체는 미도핑 및 도핑된 형태 둘 다로 사용될 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.

본 발명의 전극 층, 광전 변환 디바이스 및 DSC는 US 4,927,721, US 5,084,365, US 5,350,644 및 US 5,525,440에 요약된 바와 같이 또는 이와 유사하게 제조될 수 있다.

본 발명은 또한 본원에 기재된 바와 같은 광전 변환 디바이스를 포함하는 염료 감응 태양 전지에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 광전 변환 디바이스를 포함하는 유기 전자 디바이스, 특히 유기 발광 다이오드 (OLED) 또는 유기 전계-효과 트랜지스터 (OFET)에 관한 것이다.

본 발명은 또한 염료 감응 태양 전지에서 염료로서의 본원에 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물의 용도를 지칭한다.

본 발명은 추가로 본원에 정의된 바와 같은 화학식 I의 화합물을 지칭한다. 화학식 I의 바람직한 화합물은 상기 기재된 바와 같은 바람직한 구조를 갖는다.

본 발명은 이제 하기 실시예에 의해 추가로 상세하게 예시된다. 그러나, 하기 실시예의 목적은 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명을 이에 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 A-1:

A-1-1:

4-메틸퀴놀린의 7.17g (50.1mmol) 및 t-부틸 브로모아세테이트 10.4ml (70.4mmol)를 톨루엔 150ml에 첨가하고, 80℃에서 N ₂ 하에 밤새 교반하였다. 침전물을 여과에 의해 수집하고, 톨루엔에 의해 세척하고, 건조시켜 실시예 A-1-1의 표제 화합물 13.6g을 베이지색 고체로서 수득하였다. 조 물질을 후속 단계에 추가 정제 없이 사용하였다.

A-1-2:

4-[4-(2,2-디페닐에테닐)페닐]-1,2,3,3a,4,8b-헥사히드로-시클로펜트[b]인돌-7-카르복스알데히드 2.35g (5.33mmol) 및 실시예 A-1-1 1.80g (5.33mmol)을 아세트산 무수물 30ml에 첨가하고, 80℃에서 N ₂ 하에 밤새 교반하였다. 용매를 진공 하에 제거하였다. 잔류물을 용리액으로서 CH ₂ Cl ₂ 및 메탄올 (10:1)을 사용하는 실리카 겔 상의 플래쉬 크로마토그래피에 의해 정제하여 실시예 A-1-2의 표제 화합물 3.76 g (4.93mmol; 93%)을 청색 고체로서 수득하였다. 구조는 ¹ H-NMR 스펙트럼 (CDCl ₃ )에 의해 확인하였다. δ [ppm]: 1.47 (s, 9H), 1.63-2.20 (m, 6H), 3.87 (t, 1H), 4.92 (t, 1H), 5.95 (s, 2H), 6.94 (t, 2H), 7.02-7.11 (m, 4H), 7.24-7.45 (m, 7H), 7.56-7.87 (m, 11H), 8.01 (t, 1H), 8.08 (t, 1H), 8.60 (t, 1H), 10.03 (d, 1H).

A-1-3:

실시예 A-1-2 4.78g (6.27mmol)을 CH ₂ Cl ₂ 30ml 중에 용해시켰다. 용액에 트리플루오로아세트산 및 CH ₂ Cl ₂ (1:1)의 혼합물 60ml을 적가하면서 빙조에 의해 냉각시켰다. 반응 혼합물을 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 용매를 진공 하에 제거하였다. 잔류물을 용리액으로서 CH ₂ Cl ₂ 및 메탄올 (5:1)을 사용하는 실리카 겔 상의 플래쉬 크로마토그래피에 의해 정제하여 실시예 A-1-3의 표제 화합물 3.25 g (4.61mmol: 74%)을 청색 고체로서 수득하였다. 구조는 ¹ H-NMR 스펙트럼 (DMSO-d ₆ )에 의해 확인하였다. δ [ppm]: 1.25-2.12 (m, 6H), 3.84 (t, 1H), 4.96 (t, 1H), 5.78 (s, 2H), 6.95-7.60 (m, 17H), 7.90-8.25 (m, 6H), 8.40 (d, 1H), 9.03-9.10 (m, 2H).

A-1-4:

4-[4-(2,2-디페닐에테닐)페닐]-1,2,3,3a,4,8b-헥사히드로-시클로펜트[b]인돌-7-카르복스알데히드 1.32g (3mmol), 시아노아세트산 0.77g (9mmol)을 아세토니트릴 20ml에 첨가하였다. 혼합물에 피페리딘 5 방울을 첨가하고, N ₂ 하 환류 하에 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 붓고, 침전물을 수득하였다. 침전물을 여과에 의해 수집하고, 물에 의해 세척하였다. 고체를 건조시키고, 용리액으로서 CH ₂ Cl ₂ 및 메탄올 (10:1)을 사용하는 실리카 겔 상의 플래쉬 크로마토그래피에 의해 정제하여 실시예 A-1-4의 표제 화합물 1.42 g (2.8mmol: 92%)을 오렌지색 고체로서 수득하였다. 구조는 ¹ H-NMR 스펙트럼 (CDCl ₃ )에 의해 확인하였다. δ [ppm]: 1.40-2.13 (m, 6H), 3.82 (t, 1H), 4.90 (t, 1H), 6.82 (d, 1H), 6.95 (s, 1H), 7.02-7.40 (m, 14H), 7.60 (d, 1H), 7.98 (s, 1H), 8.06 (s, 1H).

A-1-5:

실시예 A-1-4 3.32g (6mmol), 프로판술톤 2.20g (18mmol) 및 트리에틸아민 0.73g (7.2mmol)을 건조 아세토니트릴 100ml에 첨가하고, N ₂ 하 환류 하에 밤새 교반하였다. 용매를 진공 하에 제거하였다. 잔류물을 용리액으로서 CH ₂ Cl ₂ 및 메탄올 (5:1)을 사용하는 실리카 겔 상의 플래쉬 크로마토그래피에 의해 정제하여 실시예 A-1-5의 표제 화합물 2.97 g (4.1mmol; 68%)을 적색빛 오렌지색 고체로서 수득하였다. 구조는 ¹ H-NMR 스펙트럼 (DMSO-d ₆ )에 의해 확인하였다. δ [ppm]: 1.14 (t, 9H), 1.25-2.10 (m, 8H), 3.81 (t, 1H), 4.27 (t, 2H), 5.01 (t, 1H), 6.88 (d, 1H), 7.02-7.48 (m, 15H), 7.75 (d, 1H), 7.91 (s, 1H), 8.08 (s, 1H).

A-1:

실시예 A-1-3 212mg (0.3mmol) 및 실시예 A-1-5 146mg (0.2mmol)을 CH ₂ Cl ₂ 20ml에 첨가하고, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 1N HCl의 용액 20ml에 첨가하고, 실온에서 1시간 동안 격렬하게 교반하였다. CH ₂ Cl ₂ 를 진공 하에 제거하여, 침전물을 수득하였다. 침전물을 여과에 의해 수집하고, 물에 의해 세척하고, 진공 하에 건조시켜 실시예 A-1의 표제 화합물 240mg (0.19mmol; 95%)을 암청색 고체로서 수득하였다. 구조는 ¹ H-NMR 스펙트럼 (DMSO-d ₆ )에 의해 확인하였다. δ [ppm]: 1.25-2.10 (m, 14H), 3.77-3.91 (m, 2H), 4.27 (t, 2H), 4.95-5.05 (m, 2H), 5.78 (s, 2H), 6.86-8.23 (m, 39H), 8.38 (d, 1H), 9.03-9.08 (m, 2H). 실시예 A-1의 용액 스펙트럼을 350nm 내지 900nm에서 에탄올 중에서 측정하고, 3개 피크가 관찰되었다. 하기는 각 피크의 피크 위치, λ _피크 및 흡광 계수, ε이다: Abs.1(582nm, 51600M ^-1 cm ^-1 ), Abs.2(373nm, 31300M ^-1 cm ^-1 ), Abs.3(459nm, 52500M ^-1 cm ^-1 ).

실시예 A-2 내지 A-14:

실시예 A-2 내지 A-14의 화합물을 상응하는 유리체를 사용하여 실시예 A-1에 기재된 방법에 따라 수득하였다. 참조 화합물 Ref-1은 실시예 A-1-3에 기재된 방법에 따라 수득하였다. 생성물의 구조 및 물리적 데이터는 표 1에 열거되어 있다.

<표 1>

실시예 D-1 (DSC 디바이스의 제조)

FTO (플루오린 도핑된 산화주석) 유리 기판 (< 12 ohm/sq, A11DU80, 에이지씨 패브리테크 캄파니, 리미티드(AGC Fabritech Co., Ltd.) 공급)을 기재 물질로서 사용하고, 이를 유리 세정제인 세미코 클린(Semico Clean) (푸루우치 케미칼 코포레이션(Furuuchi Chemical Corporation)), 완전 탈이온수 및 아세톤으로 각 경우에 5분 동안 초음파 조에서 연속적으로 처리한 다음, 이소프로판올 중에서 10분 동안 베이킹시키고, 질소 흐름 하에 건조시켰다.

분무 열분해 방법을 사용하여 고체 TiO ₂ 완충 층을 생성하였다. 산화티타늄 페이스트 (PST-18NR, 카탈리스츠&케미칼즈 인더스트리즈 캄파니, 리미티드(Catalysts & Chemicals Ind. Co., Ltd.) 공급)를 스크린 프린팅 방법에 의해 FTO 유리 기판 상에 적용하였다. 120℃에서 5분 동안 건조시킨 후, 1.6 μm (마이크로미터)의 두께를 갖는 작업 전극 층을 공기 중에서 450℃에서 30분 동안 및 500℃에서 30분 동안 열 처리에 적용하여 수득하였다. 이어서, 수득된 작업 전극을, 예를 들어 문헌 [Graetzel M. et al., Adv. Mater. 2006, 18, 1202]에서 엠. 그레첼(M. Graetzel) 등에 의해 기재된 바와 같이 TiCl ₄ 로 처리하였다. 샘플을 소결시킨 후, 60 내지 80℃로 냉각시켰다. 이어서, 샘플을 하기 제시된 첨가제 (B-1)로 처리하였다 (EP10167649.2). 에탄올 중 5 mM의 (B-1)을 생성하고, 중간체를 20분 동안 침지시키고, 순수한 에탄올의 조에서 세척하고, 질소 스트림 중에서 간단히 건조시킨 후, 염료를 흡착하도록 아세토니트릴 + t-부틸 알콜 (1:1)의 혼합물 용매 중에서 1시간 동안 염료 (A-1)의 0.5 mM 용액 중에 침지시켰다. 용액으로부터 제거한 후, 시편을 후속적으로 아세토니트릴 중에서 세척하고, 질소 흐름 하에 건조시켰다.

그 다음, p-형 반도체 용액을 스핀-코팅시켰다. 이를 위해, 클로로벤젠 중 0.165M 스피로-MeOTAD 및 10 mM LiN(SO ₂ CF ₃ ) ₂ (와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)) 용액을 사용하였다. 20 μl/cm ² 의 이 용액을 시편 상에 적용하고, 60초 동안 작용하도록 하였다. 이어서, 상청액을 30초 동안 분당 2,000회 회전으로 스핀 오프하였다. 기판을 주위 조건 하에 밤새 저장하였다. 이와 같이, HTM을 산화시키고, 이로 인해 전도성이 증가되었다.

금속 후방 전극으로서, Ag를 진공 하에 0.5 nm/s의 속도로 1x10 ^-5 mbar의 압력에서 열 금속 증발에 의해 증발시켜 대략 100 nm 두께의 Ag 층을 수득하였다.

상기 광전 변환 디바이스의 광전 전력 변환 효율 η를 결정하기 위해, 각각의 전류/전압 특징, 예컨대 단락 전류 밀도 J _sc , 개방 회로 전압 V _oc 및 충전 인자 FF는 소스 미터 모델 2400 (키슬리 인스트루먼츠 인크.)를 사용하여 태양 시뮬레이터 (펙셀 테크놀로지즈, 인크.)에 의해 생성된 인공 일광의 조명 (AM 1.5, 100 mW/cm ² 강도) 하에 수득하였다.

실시예 D-2 내지 D-8

화합물 (A-1)을 화합물 (A-2) - (A-6), (A-10) 및 (A-12)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 D-1에 기재된 바와 동일한 방식으로 DSC 디바이스를 제조하고 평가하였다.

비교 실시예 D-9

화합물 (A-1)을 화합물 (Ref-1)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 D-1에 기재된 바와 동일한 방식으로 DSC 디바이스를 제조하고 평가하였다. 화합물 (Ref-1)은 본 발명에 따르지 않으며, 비교 화합물로서 기능한다. 화합물 (Ref-1)은 단지 본 발명에 따른 화합물로부터의 상대 음이온에 대해 상이하다.

<표 2> 고체 DSC 성능

표 2, 도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화합물은 각각의 음이온의 흡수에 기여할 수 있는 광자 대 전류 변환을 나타낸다. 그 결과, 약 450nm에서의 흡수 및 IPCE의 밸리는 효과적으로 커버되고 보다 높은 변환 효율이 수득되었다.