(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ｉに従う構造を有する、量子ドット結合用リガンド。
【化１】
0006283092.tif 000021
（ここで、
Ａは６〜１２個のケイ素原子を含む多面体オリゴマー状シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）部分であり；
各基−Ｏ−Ｓｉ（Ｒ1）2−Ｌ−（Ｒ2）qはＰＯＳＳ部分中のケイ素原子に結合し；
各Ｒ1は独立してＨ又はＣ1−6アルキルより成る群から選択され；
各Ｌは独立してＣ3−8アルキレン、Ｃ3−8ヘテロアルキレン及びＣ3−8アルキレン−（Ｃ（Ｏ）ＮＨ−Ｃ2−8アルキレン）ｑより成る群から選択され；
各Ｒ2は独立してＣ（Ｏ）ＯＨ及びＮＲ2aＲ2bより成る群から選択され、ここで、Ｒ2a及びＲ2bはそれぞれ独立してＨ及びＣ1−6アルキルより成る群から選択され；
各Ｒ3は独立してＣ8−20アルキル、Ｃ8−20ヘテロアルキル、Ｃ8−20アルケニル、Ｃ8−20アルキニル、シクロアルキル及びアリールより成る群から選択され；
下付文字ｍは１〜２０の整数であり；
下付文字ｎは１〜２０の整数であり；
各下付文字ｑは独立して２〜１０の整数である。）
【請求項２】
各Ｒ1が独立してＣ1−3アルキルである、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項３】
各Ｒ1がメチルである、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項４】
各−Ｌ−（Ｒ2）q基がＣ3−8アルキレン−（Ｒ2）2である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項５】
各−Ｌ−（Ｒ2）q基が独立して
【化２】
0006283092.tif 000022
、
0006283092.tif 000023
及び  
0006283092.tif 000024
より成る群から選択される、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項６】
各Ｒ2がＣ（Ｏ）ＯＨである、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項７】
各ＬがＣ3−8アルキレンである、請求項６に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項８】
各−Ｌ−（Ｒ2）q基が
【化３】
0006283092.tif 000025
である、請求項６に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項９】
各Ｒ2がＮＨ2である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１０】
各Ｌが独立してＣ3−8アルキレン−（Ｃ（Ｏ）ＮＨ−Ｃ2−8アルキレン）qであり且つ各下付文字ｑが２である、請求項９に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１１】
各−Ｌ−（Ｒ2）q基が
【化４】
0006283092.tif 000026
である、請求項１０に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１２】
各Ｒ3が独立してオクチル、イソオクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、アイコシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、フェニル、ナフチル及びアントラセニルより成る群から選択される、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１３】
Ｒ3がシクロヘキシル、フェニル及びイソオクチルより成る群から選択される、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１４】
下付文字ｍが５〜１０の整数である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１５】
下付文字ｍが７である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１６】
下付文字ｎが１〜６の整数である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１７】
下付文字ｎが３である、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１８】
ＰＯＳＳ部分が次の構造：
【化５】
0006283092.tif 000027
を有する、請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項１９】
各Ｒ1がメチルであり；
各−Ｌ−（Ｒ2）q基が
【化６】
0006283092.tif 000028
より成る群から選択され；
各Ｒ3がシクロヘキシル、フェニル及びイソオクチルより成る群から選択され；
下付文字ｍが７であり；
下付文字ｎが３である：
請求項１８に記載の量子ドット結合用リガンド。
【請求項２０】
請求項１に記載の量子ドット結合用リガンド；及び
発光量子ドット（ＱＤ）の第１の母集団
を含む組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年３月１４日付け米国仮出願第６１／７８１３９２号の恩恵を主張するものであり、その全体をすべての目的のためにここに取り入れる。
【背景技術】
【０００２】
高性能ダウンコンバージョン蛍光体技術は、高効率固相白色発光（ＳＳＷＬ）を含む、次世代の可視発光において卓越した役割を果たすであろう。さらに、そのような技術はまた近赤外（ＮＩＲ）及び赤外（ＩＲ）発光技術に適用可能である。紫外線（ＵＶ）又は青色発光半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）から青色、赤色及び緑色波長へのダウンコンバージョンは、商業的に魅力的な白色光源を供給するための速く、効率的且つコスト効率のよい方法を提供する。残念ながら、現在のところ固相ダウンコンバージョンの主要源である、現存のレアアース活性蛍光体又はハロリン酸塩は、当初蛍光灯及び陰極線管（ＣＲＴ）での使用のために開発されており、したがって、ＳＳＷＬの固有の要件になると多数の重大な不足がある。そのように、ＳＳＷＬシステムに利用できるものがあるが、低い電力効率（＜２０ライトルーメン／ワット（ｌｍ／Ｗ））、貧弱な演色（演色指数（ＣＲＩ）＜７５）及び極めて高いコスト（＞２００ドル／キロルーメン（ｋｌｍ））がこの技術を懐中電灯及び通路のライティングのようなニッチマーケットに限定している。
【０００３】
さらに、ＬＥＤはチップ／コーティング界面での光子の内部反射の結果としての性能低下に悩むことが多い。通常、ＬＥＤはポリマー材料（蛍光体を含むことがある）に封入されるか、コーティングされており、それによって、発光チップに安定性を付与する。現在、これらのコーティングは基材（すなわち、チップ）よりも極めて異なる屈折率を有する無機又は有機コーティングを使用することによって形成されているが、その結果として、二つの材料間の界面での屈折率の不適合による有害な光学的効果が生じる。また、ＬＥＤの温度は１００℃超に達することがある。この温度上昇に伴うことがある膨張及び収縮を考慮に入れると、従属ポリマー層（例えば、シリコーン）はチップとの接合部に配置されることが多い。ＬＥＤに付加的な安定性を付与するために、この従属層はさらに多くの場合ハードシェルポリマーでコーティングされる。
【０００４】
結果として形成されたＬＥＤ構造では、チップ／従属ポリマー界面で、ＬＥＤに関するポリマーコーティングの屈折率の低下による光消失が起きる。しかし、従属層の屈折率が増大すると、内部反射を原因として従属ポリマー及びハードシェルポリマー間の高屈折率／低屈折率界面でより大きな損失が生じるであろう。
【０００５】
ＳＳＷＬ用に従来の無機蛍光体を使用するとき電力効率が低くなる決定的因子が複数ある。これらには下記のものが挙げられる。ＬＥＤから蛍光体層への光抽出が乏しいものとなるＬＥＤチップ及び蛍光体層界面での全反射、蛍光体粒子によって生成する光の散乱及びＬＥＤチップ、金属接点及びハウジングによる寄生吸収による蛍光体層から周囲への低い抽出効率、近赤外線へ放射される未使用光子によって生じる赤色波長範囲における広い蛍光体発光及び青色波長範囲で励起されたときの蛍光体それ自体の低いダウンコンバージョン効率（これは吸収及び放射効率の組み合わせである）である。効率は紫外線励起によって改善されるが、ストークス偏移放射の増大及び紫外線対青色波長範囲におけるＬＥＤ効率の低下による追加損失によって、この改善は全面的な解決法としてあまり魅力的なものではなくなる。
【０００６】
結果として、低効率が高い有効所有経費に至らせる。コストはまたそのようなデバイスを作製するための多くの時間と労力を要する製造及び組み立て行程、例えば、パッケージング中のＬＥＤチップ上への蛍光体層の不均一集積（DOE and Optoelectronics Industry Development Association “Light emitting diodes (LEDs) for general illumination”, Technology Roadmap (2002)）から顕著に影響される。歴史的に、青色ＬＥＤは、白色光を生成するために種々のバンド端フィルタ及び蛍光体と併用して使用されていた。しかし、現在のフィルタの多くはスペクトルの青色端からの光子放射が可能であるが、それによって、白色ＬＥＤの品質が制限される。デバイスの性能は、また、利用できる蛍光体色の数及び同時に青色に励起できる色の組み合わせが限定されていることから、演色が貧弱になる。したがって、可視光（特に青色端）、紫外線及び近赤外線スペクトルで特定の光子放射を除去するように調整される効率的なナノコンポジットフィルタの必要性がある。
【０００７】
ＳＳＷＬ用に複数の有機蛍光体の開発が行われたが、有機材料には複数の乗り越えがたい欠点があり、したがって、高効率ＳＳＷＬの実行可能な解決法とはなりそうもない。これらの欠点には下記のものが挙げられる。特に青色及び近紫外線光の存在下での短い寿命につながる急速な光劣化、低い吸収効率、光学散乱、チップ−界面での貧弱な屈折率整合、異なる色の蛍光体が同時に多色を励起することを困難又は不可能にする狭く、重複しない吸収スペクトル、及び、広い放射スペクトルである。したがって、高品質、高明度、白色光の製造を助けるポリマー材料の必要性がある。本発明は、驚異的にこの、及び、他の必要性を満たすものである。
【発明の概要】
【０００８】
ある実施形態において、本発明は、式Ｉに従う構造を有する量子ドット結合用リガンドを提供する。
【化１】
0006283092.tif 000002
ここで、式Ｉの基Ａは、６〜１２個のケイ素原子を有する多面体オリゴマー状シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）部分であることができる。式Ｉの各基−Ｏ−Ｓｉ(Ｒ1)2−Ｌ−(Ｒ2)qは、ＰＯＳＳ部分中のケイ素原子に結合することができる。式Ｉの各Ｒ1は独立して、Ｈ又はＣ1-6アルキルであることができる。式Ｉの各Ｌは独立して、Ｃ3-8アルキレン、Ｃ3-8ヘテロアルキレン又はＣ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン)qであることができる。式Ｉの各Ｒ2は独立して、Ｃ(Ｏ)ＯＨ又はＮＲ2aＲ2bであることができ、ここで、Ｒ2a及びＲ2bはそれぞれ独立してＨ又はＣ1-6アルキルであることができる。式Ｉの各Ｒ3は独立して、Ｃ8-20アルキル、Ｃ8-20ヘテロアルキル、Ｃ8-20アルケニル、Ｃ8-20アルキニル、シクロアルキル又はアリールであることができる。式Ｉの下付文字ｍは、１〜２０の整数であることができる。式Ｉの下付文字ｎは、１〜２０の整数であることができる。式Ｉの各下付文字ｑは独立して、１〜１０の整数であることができる。
【０００９】
ある実施形態において、本発明は、本発明の量子ドット結合用リガンドと、発光量子ドット（ＱＤ）の第１の母集団との組成物を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の量子ドット結合用リガンドを製造するための合成手順を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ｉ．概要
本発明は、量子ドットに結合させるための多面体オリゴマー状シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）を提供する。リガンドは複数個のアミン又はカルボキシ結合用基のせいで量子ドットにより大きい安定性を提供する。
【００１２】
ＩＩ．定義
「多面体オリゴマー状シルセスキオキサン」又は「ＰＯＳＳ」又は「シルセスキオキサン」は、一般式ＲＳｉＯ1.5によって表される−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合を有する化合物を指す。ここで、Ｒは任意の好適な基である。シルセスキオキサンは、立方体、円柱体又は角柱体等のケージ様構造を有することができる。シルセスキオキサンは、完全なケージであることもでき、部分的なケージであることもできる。
【００１３】
「可溶化用基」とは、実質的に無極性基であって、低い水中溶解性及び高い有機溶媒中溶解性を有するもの、例えばヘキサン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、アセトン、酢酸エチル、ジクロロメタン（塩化メチレン）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、及びＮ−メチルピロリジノン等を指す。代表的な可溶化用基には、長鎖アルキル、長鎖ヘテロアルキル、長鎖アルケニル、長鎖アルキニル、シクロアルキル及びアリールが包含される。
【００１４】
「アミン結合用基」とは、式−ＮＲ2を有するアミンを指す。窒素に結合したＲ基は任意の好適な基であることができ、水素及びアルキルを包含する。さらに、Ｒ基は同一であっても異なっていてもよい。
【００１５】
「カルボキシ結合用基」とは、カルボン酸基Ｃ(Ｏ)ＯＨを指す。
【００１６】
「アルキル」とは、示した炭素原子数を有する直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族基を指す。アルキルは、Ｃ1-2、Ｃ1-3、Ｃ1-4、Ｃ1-5、Ｃ1-6、Ｃ1-7、Ｃ1-8、Ｃ1-9、Ｃ1-10、Ｃ1-12、Ｃ1-14、Ｃ1-16、Ｃ1-18、Ｃ1-20、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20及びＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。例えば、Ｃ1-6アルキルには、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル等が包含されるが、これらに限定されるわけではない。その他のアルキル基には、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン及びイコサンが包含される。アルキル基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００１７】
「長鎖アルキル基」とは、上で定義したようなアルキル基であって、少なくとも８個の炭素鎖原子を有するものである。長鎖アルキル基は、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20又はＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。代表的な基には、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン及びイコサンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。長鎖アルキル基は、シラン基で置換されていることもできる。
【００１８】
「アルキレン」とは、示した炭素原子数を有する直鎖状又は分岐鎖状の飽和脂肪族基であって少なくとも２個の別の基に結合した基を指す。アルキレンは、２、３、４又はそれ以上の基に結合することができ、二価、三価、四価又は多価であることができる。アルキレンに結合する基は、アルキレンの同一の原子又は異なる原子に結合することができる。例えば、直鎖アルキレンは、−(ＣＨ2)n−（ここで、ｎは１、２、３、４、５又は６である）の二価基であることができる。代表的なアルキレン基には、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、イソブチレン、ｓｅｃ−ブチレン、ペンチレン及びヘキシレンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。アルキレン基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００１９】
「アルキルアミン結合用基」とは、上記のようなアルキルに結合したアミン基であって、一般的に式−Ｃ1-20アルキル−ＮＲ2を有するものである。アルキルアミン結合用基のアルキル部分が、本発明のシロキサンポリマーに結合する。任意の好適なアルキル鎖が有用である。窒素原子に結合するＲ基は、任意の好適な基であることができ、水素及びアルキルを包含する。さらに、Ｒ基は同一であっても異なっていてもよい。
【００２０】
「ヘテロアルキル」とは、任意の好適な長さのアルキル基であって、Ｎ、Ｏ及びＳ等のヘテロ原子を１〜５個有するものを指す。追加のヘテロ原子も有用であり得、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ及びＰが包含されるが、これらに限定されるわけではない。ヘテロ原子はまた、酸化されたものであることもでき、−Ｓ(Ｏ)及び−Ｓ(Ｏ)2−等があるが、これらに限定されるわけではない。例えば、ヘテロアルキルには、エーテル（エチレンオキシ及びポリ（エチレンオキシ））、チオエーテル及びアルキルアミンが包含され得る。ヘテロアルキルのヘテロ原子部分がアルキル基の水素を置換して、ヒドロキシ、チオ又はアミノ基を形成することができる。また、ヘテロ原子は連結用原子であることもでき、また、２個の炭素原子の間に挿入されることもできる。
【００２１】
「長鎖ヘテロアルキル基」とは、上で定義したしたようなヘテロアルキル基であって、少なくとも８個の鎖原子を有するものである。長鎖ヘテロアルキル基は、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20又はＣ18-20等の、任意の数の鎖原子を含むことができる。
【００２２】
「ヘテロアルキレン」とは、上で定義したようなヘテロアルキル基であって少なくとも２個の別の基に結合した基を指す。ヘテロアルキレンに結合する２つの部分は、ヘテロアルキレンの同一の原子又は異なる原子に結合することができる。
【００２３】
「アルケニル」とは、少なくとも２個の炭素原子及び少なくとも１個の二重結合を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素を指す。アルケニルは、Ｃ2、Ｃ2-3、Ｃ2-4、Ｃ2-5、Ｃ2-6、Ｃ2-7、Ｃ2-8、Ｃ2-9、Ｃ2-10、Ｃ2-12、Ｃ2-14、Ｃ2-16、Ｃ2-18、Ｃ2-20、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20及びＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。アルケニル基は、任意の適当な数の二重結合を有することができ、その数は１個、２個、３個、４個、５個又はそれ以上を包含するが、これらに限定されるわけではない。アルケニル基の例には、ビニル（エテニル）、プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、イソブテニル、ブタジエニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、イソペンテニル、１，３−ペンタジエニル、１，４−ペンタジエニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、１，３−ヘキサジエニル、１，４−ヘキサジエニル、１，５−ヘキサジエニル、２，４−ヘキサジエニル又は１，３，５−ヘキサトリエニルが包含されるが、これらに限定されるわけではない。アルケニル基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００２４】
「長鎖アルケニル基」とは、上で定義したようなアルケニル基であって、少なくとも８個の炭素鎖原子を有するものである。長鎖アルケニル基は、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20又はＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。代表的な基には、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン及びイコセンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。長鎖アルケニル基は、１個以上のアルケン基を有することができる。
【００２５】
「アルキニル」とは、少なくとも２個の炭素原子及び少なくとも１個の三重結合を有する直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素を指す。アルキニルは、Ｃ2、Ｃ2-3、Ｃ2-4、Ｃ2-5、Ｃ2-6、Ｃ2-7、Ｃ2-8、Ｃ2-9、Ｃ2-10、Ｃ2-12、Ｃ2-14、Ｃ2-16、Ｃ2-18、Ｃ2-20、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20及びＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。アルキニル基の例には、アセチレニル、プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、イソブチニル、ｓｅｃ−ブチニル、ブタジイニル、１−ペンチニル、２−ペンチニル、イソペンチニル、１，３−ペンタジイニル、１，４−ペンタジイニル、１−ヘキシニル、２−ヘキシニル、３−ヘキシニル、１，３−ヘキサジイニル、１，４−ヘキサジイニル、１，５−ヘキサジイニル、２，４−ヘキサジイニル又は１，３，５−ヘキサトリイニルが包含されるが、これらに限定されるわけではない。アルキニル基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００２６】
「長鎖アルキニル基」とは、上で定義したようなアルキニル基であって、少なくとも８個の炭素鎖原子を有するものである。長鎖アルキニル基は、Ｃ8-20、Ｃ12-20、Ｃ14-20、Ｃ16-20又はＣ18-20等の、任意の炭素数のものを包含することができる。代表的な基には、オクチン、ノニン、デシン、ウンデシン、ドデシン、トリデシン、テトラデシン、ペンタデシン、ヘキサデシン、ヘプタデシン、オクタデシン、ノナデシン及びイコシンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。長鎖アルキニル基は、１個以上のアルキン基を有することができる。
【００２７】
「シクロアルキル」とは、飽和の又は一部不飽和の単環式、縮合二環式若しくは架橋多環状物であって、３〜１２個の環原子又は示した原子数を有するものを指す。シクロアルキルは、Ｃ3-6、Ｃ4-6、Ｃ5-6、Ｃ3-8、Ｃ4-8、Ｃ5-8、Ｃ6-8、Ｃ3-9、Ｃ3-10、Ｃ3-11、Ｃ3-12、Ｃ6-10又はＣ6-12等の、任意の炭素数のものを包含することができる。飽和単環式シクロアルキル環には、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロオクチルが包含される。飽和二環式及び多環式シクロアルキル環には、例えばノルボルナン、［２．２．２］ビシクロオクタン、デカヒドロナフタレン及びアダマンタンが包含される。シクロアルキル基はまた、部分的に不飽和で、環中に二重結合又は三重結合を１個以上有するものであることもできる。代表的な部分的不飽和シクロアルキル基には、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン（１，３−及び１，４−異性体）、シクロヘプテン、シクロヘプタジエン、シクロオクテン、シクロオクタジエン（１，３−、１，４−及び１，５−異性体）、ノルボルネン及びノルボルナジエンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。シクロアルキルが飽和単環式Ｃ3-8シクロアルキルである場合、例示的な基には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチルが包含されるが、これらに限定されるわけではない。シクロアルキルが飽和単環式Ｃ3-6シクロアルキルである場合、例示的な基には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシルが包含されるが、これらに限定されるわけではない。シクロアルキル基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００２８】
「アルキル−シクロアルキル」とは、アルキル成分及びシクロアルキル成分を有する基であって、アルキル成分がシクロアルキル成分を結合箇所に結び付けるものを指す。アルキル成分は、少なくとも二価のアルキレンであってシクロアルキル成分と結合箇所とを結び付けるということを除いて、上で定義した通りである。ある場合には、アルキル部分は存在しないこともできる。アルキル成分は、Ｃ1-6、Ｃ1-2、Ｃ1-3、Ｃ1-4、Ｃ1-5、Ｃ2-3、Ｃ2-4、Ｃ2-5、Ｃ2-6、Ｃ3-4、Ｃ3-5、Ｃ3-6、Ｃ4-5、Ｃ4-6及びＣ5-6等の、任意の炭素数のものを包含することができる。シクロアルキル成分は、この中で定義した通りである。例示的なアルキル−シクロアルキル基には、メチル−シクロプロピル、メチル−シクロブチル、メチル−シクロペンチル及びメチル−シクロヘキシルが包含されるが、これらに限定されるわけではない。
【００２９】
「アリール」とは、任意の好適な数の環原子及び任意の好適な数の環を有する芳香族環系を指す。アリール基は、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５又は１６個の環原子のような任意の好適な数の環原子のもの及び６〜１０、６〜１２又は６〜１４環員のものを包含することができる。アリール基は、単環式であることもでき、縮合して二環若しくは三環基を形成することもでき、又は結合によって結合してビアリール基を形成することもできる。代表的なアリール基には、フェニル、ナフチル及びビフェニルが包含される。その他のアリール基としては、メチレン結合基を有するベンジルがある。ある種のアリール基は、フェニル、ナフチル又はビフェニルのように、６〜１２個の環員を有する。別のアリール基は、フェニル又はナフチルのように、６〜１０個の環員を有する。ある種の別のアリール基は、フェニルのように、６個の環員を有する。アリール基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００３０】
「アルキル−アリール」とは、アルキル成分及びアリール成分を有する基であって、アルキル成分がアリール成分を結合箇所に結び付けるものを指す。アルキル成分は、少なくとも二価のアルキレンであってアリール成分と結合箇所とを結び付けるということを除いて、上で定義した通りである。アルキル成分は、Ｃ0-6、Ｃ1-2、Ｃ1-3、Ｃ1-4、Ｃ1-5、Ｃ1-6、Ｃ2-3、Ｃ2-4、Ｃ2-5、Ｃ2-6、Ｃ3-4、Ｃ3-5、Ｃ3-6、Ｃ4-5、Ｃ4-6及びＣ5-6等の、任意の炭素数のものを包含することができる。ある場合には、アルキル部分は存在しないこともできる。アリール成分は、上で定義した通りである。アルキル−アリール基の例には、ベンジル及びエチルベンゼンが包含されるが、これらに限定されるわけではない。アルキル−アリール基は、置換されたもの又は非置換のものであることができる。
【００３１】
「シラン」又は「シリル」とは、いくつかの置換基を持つケイ素原子を指し、一般的には式−ＳｉＲ3を有する。ケイ素原子に結合したＲ基は、任意の基であることができ、水素、ハロゲン及びアルキルを包含するが、これらに限定されるわけではない。さらに、Ｒ基は同一であっても異なっていてもよい。
【００３２】
「反応混合物を形成」とは少なくとも２種の成分を、それらが互いに反応して第３の成分を生成するのに適した条件下で容器中で一緒にすることを指す。
【００３３】
「触媒」とは、ヒドロシリル化反応を達成することができる遷移金属触媒を指す。代表的な触媒には、パラジウム及び白金触媒、例えばKarstedt触媒が包含される。他にも本発明において有用な触媒はある。
【００３４】
「カチオン」とは、少なくとも１＋の電荷を有する金属又は非金属イオンを指す。本発明の金属カチオンとして有用な金属には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びポスト遷移金属が包含される。アルカリ金属には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓが包含される。非金属カチオンは、アンモニウムイオンＲ4Ｎ+のような第四級窒素基を含む様々な基から構成される。ここで、Ｒ基は同一であっても異なっていてもよく、任意の好適な基であることができ、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールを包含するが、これらに限定されるわけではない。
【００３５】
「量子ドット」又は「ナノ結晶」とは、実質的に単結晶のナノ構造体を指す。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満であって約１ｎｍ未満程度にまで至る寸法の少なくとも１つの領域又は特徴的寸法を有する。ここで用いた場合、任意の数値に言及した時に、「約」とは、示した値の±１０％の値を意味する（例えば、約１００ｎｍとは、９０ｎｍ〜１１０ｎｍの寸法範囲（境界を含む）を包含する）。用語「ナノ結晶」、「量子ドット」、「ナノドット」及び「ドット」が同様の構造を表すことは、当業者であれば容易にわかることであり、本明細書においては区別なく用いられる。本発明はまた、多結晶質又は非晶質のナノ結晶を用いることも包含する。
【００３６】
ＩＩＩ．量子ドット結合用リガンド
本発明は、量子ドット（ＱＤ）に結合させるためのＰＯＳＳリガンド及び関連材料を提供する。本発明の量子ドット結合用リガンドは、シルセスキオキサン部分及びＱＤに結合することができる複数個のアミン又はカルボキシ基を含有し、得られるリガンド−ＱＤ錯体の安定性を改善する。
【００３７】
ある実施形態において、本発明は、式Ｉに従う構造を有する量子ドット結合用リガンドを提供する。
【化２】
0006283092.tif 000003
ここで、式Ｉの基Ａは、６〜１２個のケイ素原子を有する多面体オリゴマー状シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）部分であることができる。式Ｉの各基−Ｏ−Ｓｉ(Ｒ1)2−Ｌ−(Ｒ2)qは、ＰＯＳＳ部分中のケイ素原子に結合することができる。式Ｉの各Ｒ1は独立して、Ｈ又はＣ1-6アルキルであることができる。式Ｉの各Ｌは独立して、Ｃ3-8アルキレン、Ｃ3-8ヘテロアルキレン又はＣ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン)qであることができる。式Ｉの各Ｒ2は独立して、Ｃ(Ｏ)ＯＨ又はＮＲ2aＲ2bであることができ、ここで、Ｒ2a及びＲ2bはそれぞれ独立してＨ又はＣ1-6アルキルであることができる。式Ｉの各Ｒ3は独立して、Ｃ8-20アルキル、Ｃ8-20ヘテロアルキル、Ｃ8-20アルケニル、Ｃ8-20アルキニル、シクロアルキル又はアリールであることができる。式Ｉの下付文字ｍは、１〜２０の整数であることができる。式Ｉの下付文字ｎは、１〜２０の整数であることができる。式Ｉの各下付文字ｑは独立して、１〜１０の整数であることができる。
【００３８】
式Ｉのシロキサン部分は、任意の好適な基で置換されていてもよい。例えば、Ｒ1は水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル又はアリールであることができる。ある実施形態において、各Ｒ1は独立してＣ1-6アルキルであることができる。別の実施形態において、各Ｒ1は独立してＣ1-3アルキルであることができる。ある別の実施形態において、各Ｒ1はメチルであることができる。
【００３９】
前記結合用リガンドは、任意の好適な結合用リガンドであることができる。例えば、前記結合用リガンドは、アミン又はカルボキシ結合用基であることができる。基Ｌは、結合用基Ｒ2をシロキサン部分に結合させるための任意の好適なリンカーであることができる。ある実施形態において、各Ｌは独立してＣ3-8アルキレン、Ｃ3-8アルキレン−Ｏ−Ｃ2-8アルキレン、Ｃ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン)2又はＣ3-8アルキレン−Ｏ−Ｃ1-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン)3であることができる。別の実施形態において、各Ｌは独立してプロピレン、ブチレン、ペンチレン、ｎ−プロピレン−Ｏ−イソプロピレン及びペンチレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−エチレン)2であることができる。
【００４０】
結合用基Ｒ2は、任意の好適なアミン又はカルボン酸であることができる。例えば、Ｒ2はＲ2a及びＲ2bの両方がＨである第１アミンであることができる。Ｒ2はまた、Ｒ2a及びＲ2bの内の一方がＨであり且つもう一方がＣ1-6アルキルである第２アミンであることもできる。代表的な第２アミンには、Ｒ2aがメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル等であるものが包含されるが、これらに限定されるわけではない。Ｒ2a及びＲ2bがそれぞれＣ1-6アルキルである第３アミンもまた、結合用基Ｒ2として有用である。これらの場合、Ｒ2aとＲ2bとは同一であっても異なっていてもよい。代表的な第３アミンには、−Ｎ(Ｍｅ)2、−Ｎ(Ｅｔ)2、−Ｎ(Ｐｒ)2、−Ｎ(Ｍｅ)(Ｅｔ)、−Ｎ(Ｍｅ)(Ｐｒ)、−Ｎ(Ｅｔ)(Ｐｒ)等が包含されるが、これらに限定されるわけではない。
【００４１】
ある実施形態において、各−Ｌ−(Ｒ2)q基は独立してＣ3-8アルキレン−(Ｒ2)1-3、Ｃ3-8ヘテロアルキレン−Ｒ2又はＣ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン−Ｒ2)2であることができる。別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立してＣ3-8アルキレン−Ｃ(Ｏ)ＯＨ、Ｃ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＯＨ)2、Ｃ3-8アルキレン−Ｏ−Ｃ2-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＯＨ)3、Ｃ3-8アルキレン−ＮＲ2aＲ2b又はＣ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン−ＮＲ2aＲ2b)2であることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化３】
0006283092.tif 000004
であることができる。
【００４２】
ある実施形態において、各Ｒ2はＣ(Ｏ)ＯＨであることができる。別の実施形態において、各ＬはＣ3-8アルキレンであることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化４】
0006283092.tif 000005
であることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化５】
0006283092.tif 000006
であることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化６】
0006283092.tif 000007
であることができる。
【００４３】
ある実施形態において、各Ｒ2はＮＨ2であることができる。別の実施形態において、各Ｌは独立してＣ3-8アルキレン−(Ｃ(Ｏ)ＮＨ−Ｃ2-8アルキレン)qであることができ、各下付文字ｑは２であることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化７】
0006283092.tif 000008
であることができる。ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化８】
0006283092.tif 000009
であることができる。
【００４４】
ある別の実施形態において、各Ｌ−(Ｒ2)q基は独立して：
【化９】
0006283092.tif 000010
であることができる。
【００４５】
任意の好適なＰＯＳＳ部分が本発明の量子ドット結合用リガンドにおいて有用である。代表的なＰＯＳＳ部分は、Journal of Scientific and Industrial Research 2009, 68, 437-464、及びApplied Organometallic Chemistry 1999, 13, 311-327中に見出すことができる（それら全体を参考用にここに取り入れる）。ＰＯＳＳ部分は、ケージ、はしご、角柱等の任意の好適な形態を採ることもでき、ランダムであることもできる。ケージ状のＰＯＳＳ部分は、完全に又は不完全に縮合したシルセスキオキサンであることができ、Ｔ6、Ｔ7、Ｔ8、Ｔ10、Ｔ12他等の任意の好適な数のケイ素原子を有することができる。
【００４６】
ＰＯＳＳ部分は、当業者に周知の任意の方法によって調製することができる。例えば、置換シリルＲＳｉＣｌ3を加水分解してＲＳｉ(ＯＨ)3を生成させ、次いで縮合させて式ＲＳｉＯ1.5の完全縮合ケージを形成させることができる。別法として、縮合を完了までは進めない。その場合、ＰＯＳＳ部分はさらなる官能化に利用可能なシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を持つ開いた角を有することができる。ある実施形態において、ＰＯＳＳ部分は、次の構造を有することができる：
【化１０】
0006283092.tif 000011
（Ｔ7シルセスキオキサン：開いた角を与える７個のケイ素原子及び不完全な縮合による３個の利用可能なシラノール）。ある種のＰＯＳＳ部分は、Hybrid Plastics社（米国ミシシッピ州ハティズバーグ）等から商品として入手可能である。
【００４７】
ＰＯＳＳ部分は、任意の好適な置換基で置換されていてよい。例えば、ＰＯＳＳ部分は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル又はアリールで置換されていてよい。置換基は、任意の好適なサイズであることができる。ある実施形態において、ＰＯＳＳ置換基は可溶化用基としての働きをする。別の実施形態において、各Ｒ3は独立的にＣ8-20アルキル、Ｃ8-20ヘテロアルキル、Ｃ8-20アルケニル、Ｃ8-20アルキニル、シクロアルキル又はアリールであることができる。ある別の実施形態において、各Ｒ3は独立してＣ8-20アルキル、シクロアルキル又はアリールであることができる。さらに別の実施形態において、各Ｒ3は独立してオクチル、イソオクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、アイコシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、ノルボルニル、アダマンチル、フェニル、ナフチル又はアントラセニルであることができる。さらに別の実施形態において、各Ｒ3は独立してシクロヘキシル、フェニル及びイソオクチルであることができる。さらに別の実施形態において、各Ｒ3はシクロヘキシルであることができる。
【００４８】
ＰＯＳＳ部分は、任意の好適な数の置換基を有することができる。例えば、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個又はそれより多くの置換基が存在することができるように、各ケイ素原子が１個の置換基を有していることができる。ある実施形態において、下付文字ｍは５〜１０の整数であることができる。別の実施形態において、下付文字ｍは７であることができる。
【００４９】
ＰＯＳＳ部分が完全には縮合しておらずに角が欠落している場合、利用可能なフリーのシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）に追加の置換基が結合することができる。すべての利用可能なシラノール基が官能化されていてもよく、利用可能なシラノールの内の一部のみが官能化されていることもできる。ある実施形態において、下付文字ｎは１〜６の整数であることができる。別の実施形態において、下付文字ｎは３であることができる。ある別の実施形態において、式ＩのＰＯＳＳ部分は次の構造を有することができる。
【化１１】
0006283092.tif 000012
ある実施形態において、前記量子ドット結合用リガンドは、上に示したＰＯＳＳ部分を有することができ、ここで、式Ｉの各Ｒ1はメチルであることができ、式Ｉの各−Ｌ−(Ｒ2)q基は
【化１２】
0006283092.tif 000013
であることができる。式Ｉの各Ｒ3はシクロヘキシル、フェニル又はイソオクチルであることができ、式Ｉの下付文字ｍは７であることができ、式Ｉの下付文字ｎは３であることができる。
【００５０】
本発明の量子ドット結合用リガンドは、当業者に周知の方法によって調製することができる。図１に示したように、不完全縮合ＰＯＳＳ部分のシラノール（この場合にはシクロヘキサンで置換されたＴ7）をジメチルクロロシランと縮合させることによって、シラン変性ＰＯＳＳ部分を調製する。次いで利用可能なＳｉ−Ｈ結合と結合用リガンド前駆体との間でヒドロシリル化反応を行い、次いでこれを既知の方法によって結合用リガンドに転化させる。
【００５１】
ＩＶ．量子ドット組成物
本発明の量子ドット結合用リガンドは、量子ドット（ＱＤ）に錯化させることができる。ある実施形態において、本発明は、本発明の量子ドット結合用リガンドと、発光量子ドット（ＱＤ）の第１の母集団との組成物を提供する。
【００５２】
量子ドット
一般的に、特性寸法区域は構造の最小軸に沿う。ＱＤは材料特性において実質的に均一か、又は、ある実施形態では、不均一であることもある。ＱＤの光学特性は、それらの粒径、化学又は表面組成によって、及び／又は、従来技術で利用可能な適切な光学的試験によって決定される。ナノ結晶サイズを約１ｎｍから約１５ｎｍの範囲に調整する能力によって、全光学スペクトル内の光子放出範囲は演色における大きな多用途性を提供することができる。粒子カプセル化は、化学的及び紫外線劣化剤に対する構造安定性を提供する。
【００５３】
追加として例示されるナノ構造として、限定するものではないが、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ構造、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、ナノ粒子、及び、寸法が約５００ｎｍ未満、例えば、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は、さらに約２０ｎｍ未満又は約１０ｎｍ未満の少なくとも一つの区域又は特性寸法（任意で三次元の各々）を有する類似構造がある。一般的に、区域又は特性寸法は構造の最小軸に沿うことになる。ナノ構造は、例えば、実質的に結晶質、実質的に単結晶、多結晶、非晶質又はその組み合わせである。
【００５４】
本発明で使用されるＱＤ（又は他のナノ構造）は、当業者には公知のいずれかの方法を使用して製造される。例えば、適切なＱＤ及び適切なＱＤを形成する方法は、米国特許第６２２５１９８号、米国特許第６２０７２２９号、米国特許第６３２２９０１号、米国特許第６８７２２４９号、米国特許第６９４９２０６号、米国特許第７５７２３９３号、米国特許第７２６７８６５号、米国特許第７３７４８０７号、米国特許公開第２００８／０１１８７５５号（２００５年１２月９日出願）及び米国特許第６８６１１５５号に開示されたものがあり、その各々はここでは全体として参照されて組み込まれている。
【００５５】
本発明で使用されるＱＤ（又は他のナノ構造）は、適切な材料のいずれかによって製造され、適切には無機材料、及び、さらに適切には無機導体又は半導体材料である。適切な半導体材料としては、II−VI族、III−Ｖ族、IV−VI族及びIV族半導体を含むいずれかの種類の半導体がある。適切な半導体材料は、限定するものではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＺｎ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｇｅ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）2（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）3、Ａｌ2ＣＯ3及び二つ又はそれ以上のそのような半導体の好適な組み合わせが挙げられる。
【００５６】
ある実施形態では、半導体ナノ結晶又は他のナノ構造は、また、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントのようなドーパントを含むことがある。本発明で有用なナノ結晶（又は他のナノ構造）には、また、II−VI又はIII−Ｖ半導体を含むことがある。II−VI又はIII−Ｖ半導体ナノ結晶及びナノ構造の例として、周期律表でＺｎ、Ｃｄ及びＨｇのようなII族の元素とＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＰｏのようなVI族のいずれかの元素とのいずれかの組み合わせ、及び、周期律表でＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｌのようなIII族の元素とＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、及びＢｉのようなＶ族のいずれかの元素とのいずれかの組み合わせがある。他の適切な無機ナノ構造に、金属ナノ構造がある。適切な金属には、限定するものではないが、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、ＦｅＰｔなどがある。
【００５７】
当業者には公知のいずれかの方法によってナノ結晶蛍光体を生成することができるが、適切には、無機ナノ材料蛍光体の制御された成長のための液相コロイド法が使用される。Alivisatos, A.P., “Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots”, Science 271:933 (1996)；X. Peng, M. Schlamp, A. Kadavanich, A.P. Alivisatos, “Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility”, J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)；並びにC. B. Murray, D.J. Norris, M.G. Bawendi, “Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites”, J. Am. Chem. Soc. 115:8706 (1993)を参照されたい（それらの開示全体を参考用にここに取り入れる）。この製造方法技術は、クリーンルーム及び高価な製造装置の必要がない低コストプロセス可能性を活用する。これらの方法では、高温で熱分解を受ける金属前駆体は有機界面活性剤分子の熱溶液に急速に注入される。これらの前駆体は上昇した温度で分裂し、反応して、ナノ結晶を核にする。この初期の核生成相後、成長相は成長結晶にモノマーを添加することによって始まる。結果はそれらの表面をコーティングする有機界面活性剤分子を有する溶液内の独立した結晶ナノ粒子である。
【００５８】
この方法を使用すると、合成が数秒間以上起きる初期核生成事象として生じ、上昇した温度で数分間の結晶成長が続く。温度、存在する界面活性剤の種類、前駆体材料、及びモノマーに対する界面活性剤の割合などのパラメータを変更して、反応の性質及び進行を変化させることができる。温度は核生成事象の構造相、前駆体の分解速度、成長速度を制御する。有機界面活性剤分子は溶解度及びナノ結晶の形状制御の両方に介在する。界面活性剤のモノマーに対する、界面活性剤のお互いに対する、モノマーのお互いに対する割合、及び、モノマーの個々の濃度は、成長動態に強く影響する。
【００５９】
半導体ナノ結晶において、光誘起発光はナノ結晶のバンド端状態から起きる。発光ナノ結晶からのバンド端発光は、表面電子状態から発生する放射又は非放射崩壊チャネルと競争する。X. Peng, et al., J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)を参照されたい。その結果、ダングリングボンドのような表面欠陥の存在は非放射再結合中心を提供し、低下した放出効果の一因となる。表面トラップ状態を不動態化し、除去する有効かつ永続的な方法は、ナノ結晶表面上で無機シェル材料をエピタキシャルに成長させることである。X. Peng, et al., J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)を参照されたい。シェル材料は、電子準位がコア材料に対してＩ型である（例えば、より大きいバンドギャップを有し、電子を局在化させる電圧段階を提供し、コアまで穴をあける）ように選択されることができる。その結果、非放射再結合の確率は減少する。
【００６０】
コア−シェル構造は、コアナノ結晶を含む反応混合物にシェル材料を含む有機金属前駆体を添加することによって得られる。この場合、核生成事象、それに続く成長よりむしろコアが核として挙動し、シェルはそれらの表面から成長する。シェル材料のナノ結晶の独立した核生成を防止しながら、コア表面に対するシェル材料モノマーの添加を助けるために、反応温度は低く保持される。反応混合物中に界面活性剤が存在して、シェル材料の制御された成長を管理し、溶解度を確実にする。二つの材料間に低い格子不整合があるとき、均一及びエピタキシャルに成長したシェルが得られる。
【００６１】
コア−シェル発光ナノ結晶を調製するための例となる材料は、限定するものではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、Ｃｏ、Ａｕ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＺｎ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｇｅ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）2（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）3、Ａｌ2ＣＯ3及び二つ又はそれ以上のそのような材料の適切な組み合わせが挙げられる。本発明の実施に使用されるコア−シェル発光ナノ結晶の例としては、限定するものではないが、（コア／シェルで表示）、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳ及びその他が挙げられる。
【００６２】
ある実施形態では、ＣｄＳｅは、この材料の合成の相対的成熟度によってナノ結晶材料として使用される。一般的な表面化学の使用によって、ナノ結晶含有非カドミウムを置換することができる。発光ナノ結晶材料の例としてはコア／シェル発光ナノ結晶を含むＣｄＳｅ又はＺｎＳがあり、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＺｎ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＺｎ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ又はＣｄＴｅ／ＺｎＳが挙げられる。最も好ましくは、本発明の量子ドットはＣｄＳｅを含むコア及びＣｄＳまたＺｎＳを含む少なくとも一つのカプセル化シェル層を有するコア−シェルＱＤを含むことがある。別の実施形態では、ＩｎＰがナノ結晶材料として使用される。
【００６３】
ある実施形態では、発光量子ドットはＣｄＳｅ又はＣｄＴｅであり、量子ドット結合リガンドはアミン結合基を含むことがある。別の実施形態では、発光量子ドットはＣｄＳｅ又はＣｄＴｅであり、Ｒ2はＮＲ2aＲ2bであることがある。また別の実施形態では、発光量子ドットはＩｎＰであり、量子ドット結合リガンドはカルボキシ結合基を含むことがある。さらに別の実施形態では、発光量子ドットはＩｎＰであり、Ｒ2はＣ（Ｏ）ＯＨであることがある。
【００６４】
発光ナノ結晶は酸素不浸透性の材料から形成され、それによって、ＱＤ蛍光体材料におけるＱＤの酸素障壁要件及び光安定化を単純化する。ある実施形態では、発光ナノ結晶は本発明の一つ又はそれ以上の量子ドット結合リガンドによってコーティングされ、下記に詳細に記載するような一つ又はそれ以上のマトリックス材料を有する有機ポリマーマトリックス内に分散される。さらに、発光ナノ結晶は、ＱＤを密封するために、酸化シリコン、酸化アルミニウム又は酸化チタン（例えば、ＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2、又はＡｌ2Ｏ3）などの一つ又はそれ以上の材料を有する一つ又はそれ以上の無機層でコーティングすることができる。
【００６５】
マトリックス材料
一般的に、高分子リガンドはナノ構造の表面に結合される。しかし、組成中のリガンド材料の全部がナノ構造に結合しなければならないわけではない。高分子リガンドが過剰に供給されることがあり、その結果、リガンドのある分子はナノ構造の表面に結合し、リガンドの他の分子はナノ構造の表面に結合しない。
【００６６】
本発明の蛍光体材料は、さらにＱＤが埋め込まれた、又は、別の方法で配置されたマトリックス材料を備える。マトリックス材料はＱＤを収容することができる、適切なホストマトリックス材料のいずれでもよい。適切なマトリックス材料は、ＱＤ及びいずれかの周辺包装材料又は層を含む、バックライティングユニット（ＢＬＵ）コンポーネントと化学的及び光学的に両立する。適切なマトリックス材料は、一次光及び二次光の両方に透明で、それによって一次光及び二次光の両方がマトリックス材料を通して伝播される非黄色化光学材料を含む。好ましい実施形態では、マトリックス材料はＱＤを完全に包囲して、酸素、湿気及び温度のような環境条件によって引き起こされるＱＤの劣化を防止する防護壁を提供する。マトリックス材料は、可撓性又は鋳造可能なＱＤフィルムが所望される用途では可撓性であることができる。あるいは、マトリックス材料は高強度、非可撓性材料を含むこともある。
【００６７】
好ましいマトリックス材料は、低い酸素透過性及び透湿性を有し、高い光及び科学安定性を示し、好ましい屈折率を示し、ＱＤ蛍光体材料に近接する保護層又は他の層に接着し、したがって、ＱＤを保護する気密シールを提供する。好ましいマトリックス材料は、紫外線又は熱硬化法によって硬化可能であり、したがって、ロール−ロール加工を容易にする。熱硬化が最も好ましい。
【００６８】
本発明のＱＤ蛍光体材料で使用される適切なマトリックス材料は、ポリマー及び有機及び無機酸化物である。本発明のマトリックスで使用される適切なポリマーは、そのような目的で使用できる当業者には公知のいずれかのポリマーである。適切な実施形態では、ポリマーは実質的に半透明又は実質的に透明である。適切なマトリックス材料としては、限定するものではないが、エポキシ樹脂、アクリレート、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリビニルブチラール：ポリ酢酸ビニル、ポリ尿素、ポリウレタン；シリコーン及びシリコーン誘導体として、限定するものではないが、アミノシリコーン（ＡＭＳ）、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ素化シリコーン及びビニル及びヒドリド置換シリコーン；限定するものではないが、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル及びメタクリル酸ラウリルであるモノマーから生成されるアクリルポリマー及びコポリマー；ポリスチレン、アミノポリスチレン（ＡＰＳ）及びポリ（アクリロニトリルエチレンスチレン）（ＡＥＳ）のようなスチレンベースポリマー；ジビニルベンゼンのような二官能性モノマーと架橋されるポリマー；リガンド材料を架橋するのに適した架橋剤、リガンドアミンと結合してエポキシを形成するエポキシド（例えば、ＡＰＳ又はＰＥＩリガンドアミン）などである。
【００６９】
本発明で使用されるＱＤは、いずれかの適切な方法、例えば、ナノ結晶をポリマーと混合し、フィルムを鋳造するか、ナノ結晶をモノマーと混合して、それらを一緒に重合させるか、ナノ結晶をゾルゲルに混合して、酸化物を形成するか、又は同業者に公知の他のいずれかの方法によってポリマーマトリックス（又は他のマトリックス材料）に埋め込まれる。ここで使用するように、「埋め込まれる」という語は、発光ナノ結晶がマトリックスの多数成分を形成するポリマー内に封入又はケースに入れられることを示すために使用される。発光ナノ結晶は、さらなる実施形態では、用途−特有の均一分配機能によって分配されるが、マトリックスを通して適切に均一に分配されることに注目すべきである。
【００７０】
組成物は、任意で、例えば結合リガンドと共に複数又は一群のナノ構造を含む。組成物は、任意で溶剤を含み、そこにナノ構造（複数）及びリガンドが分散される。前記のように、ナノ構造及びリガンドはマトリックスに組み込まれて、ポリマー層又はナノ複合材料（例えば、リガンドから形成されるシリコーンマトリックス）を形成する。したがって、組成物はまた架橋剤及び／又は開始剤を含む。適切な架橋剤としては、アミノ基（又はリガンド上の他の基）と反応して、共有結合を形成することができる二つ又はそれ以上の官能基（例えば、二、三又は四）を有する有機又はポリマー化合物が挙げられる。そのような官能基としては、限定するものではないが、例えば、シリコーン、炭化水素又は他の分子上のイソシアネート、エポキシド（又はエポキシと呼ばれる）、無水コハク酸又は他の無水物又は酸無水物、及びメチルエステル基が挙げられる。一つの種類の実施形態では、架橋剤はエポキシ架橋剤、例えば、エポキシシクロヘキシル又はエポキシプロピル架橋剤（例えば、各々、表１の化合物Ａ−Ｃ又はＤ−Ｇ）である。架橋剤上の反応基はペンダント及び／又は末端であることがある（例えば、各々、表１の化合物Ｂ及びＤ又は化合物Ａ、Ｃ、及びＥ−Ｇ）。架橋剤は任意でエポキシシリコーン架橋剤であり、たとえば、直鎖又は分岐であることがある。ある実施形態では、架橋剤は直鎖エポキシシクロヘキシルシリコーン又は直鎖エポキシプロピル（グリシジル）シリコーンである。表１に多数の典型的な架橋剤のリストを示した。適切な架橋剤は市販されている。例えば、化合物Ｈ−ＫはAldrich社から市販され、化合物Ａ−ＧはGelest社から、例えば、化合物Ａは製品番号ＤＭＳ−ＥＣ１３として化学式量が約９００〜１１００で、化合物Ｂは製品番号ＥＣＭＳ−３２７として化学式量が約１８０００で、モルパーセントｍが３〜４％で、化合物Ｄは製品番号ＥＭＳ−６２２として化学式量が約８０００で、ｍ≒６及びｎ≒１００で、化合物Ｅは製品番号ＤＭＳ−Ｅ０９として市販されている。
【００７１】
【表１】
0006283092.tif 000014
【表２】
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【表３】
0006283092.tif 000016
【００７２】
本発明の量子ドット結合リガンドを使用して調製した量子ドット組成物及びフィルムは、様々な発光素子、量子ドット発光素子及び量子ドットをベースとするバックライト装置に有用である。代表的なデバイスは当業者には周知であり、例えば、米国特許公開第２０１０／０１６７０１１号、米国特許公開第２０１２／０１１３６７２号、米国特許第７７５０２３５号及び米国特許第８０５３９７２号に見られる。
【００７３】
本発明の量子ドット組成物は、バックライトユニット（ＢＬＵ）のような発光素子を形成するために使用される。典型的なＢＬＵは二つの障壁層の間に挟まれたＱＤフィルムを備えることがある。本発明のＱＤフィルムは、単一の量子ドット及び単一の量子ドット結合リガンド、又は複数の量子ドット及び複数の量子ドット結合リガンドを含むことがある。例えば、本発明のＱＤフィルムは、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＺｎ／ＣｄＳ／ＺｎＳ又はＣｄＳｅＺｎ／ＺｎＳのようなカドミウム量子ドット、及びアミン結合基を有する量子ドット結合リガンドを含むことがある。本発明のＱＤフィルムは、ＩｎＰ又はＩｎＰ／ＺｎＳのようなＩｎＰ量子ドット及びカルボキシ結合基を有する量子ドット結合リガンドを含むことがある。
【００７４】
ある実施形態では、本発明のＱＤフィルムは量子ドットを含むカドミウム及びインジウムを両方含む。量子ドットを含むカドミウム及びインジウムの両方が存在するとき、ＱＤフィルムはカドミウム量子ドットを含む第一のフィルム及びインジウム量子ドットを含む第二のフィルムを備えることができる。これらのフィルムは一つの上にもう一つを重ねて、層状フィルムが形成される。ある実施形態では、バリアフィルム又は他の型のフィルムが各カドミウム及びインジウムフィルムの間に重ねられる。別の実施形態では、カドミウム及びインジウム量子ドットを、それらの各々の量子ドット結合リガンドと共に、単一のＱＤフィルムへと一緒に混合する。
【００７５】
単一層又は多層フィルムのどちらかと一緒に混合されたＱＤフィルムは、システムにおけるカドミウム量を減少させるという利点がある。例えば、カドミウムは、３００ｐｐｍ以下、２００、１００、７５、５０又は２５ｐｐｍに減少させることができる。ある実施形態では、ＱＤフィルムは約１００ｐｐｍ未満のカドミウムを含む。別の実施形態では、ＱＤフィルムは約５０ｐｐｍ未満のカドミウムを含む。
【実施例】
【００７６】
Ｖ．実施例
例１：シクロヘキシル−ヘキサミン量子ドット結合用リガンドの調製
【化１３】
0006283092.tif 000017
【００７７】
一般的方法。すべての操作を、酸素を含まない乾燥窒素雰囲気下で、標準的シュレンク技術を使用して実施した。ジクロロシラン、トリエチルアミン及び１，２−ジアミノエタン（ＤＭＥ）は、Aldrich社から購入した。前記アミンは使用前に蒸留した。ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラノール１は、Hybrid Plastics社から購入した。アルキルコハク酸無水物は、TCI America社から購入した。トルエン及びヘキサン類は、Aldrich社から購入して１Ｌの容器中で乾燥させ且つ脱酸素した。塩酸はAir Products社から購入し、酢酸エチルはFisher Scientific社から購入した。Karstedt触媒（キシレン中２．１重量％及び２．４重量％）は、Gelest社から得て、さらに精製することなく用いた（原液は１ｍＬ当たり０．１１３モルの白金を含有していた）。ＮＭＲ化学シフトデータは、Bruker社のFT NMRを用いて、1Ｈについては４００ＭＨｚで、13Ｃ｛1Ｈ｝については１００ＭＨｚで記録し、ｐｐｍで示した。ＩＲ分析は、減衰全反射サンプリングアクセサリーを備えたNicolet 7200ＦＴＩＲを用いて行った。
【００７８】
アルキルジエステルの合成。シュレンクライン上の５００ｍＬのＲＢＦにメタノール（２４７ｍＬ、１９５ｇ、６．１０モル）及びシリカ（２０ｇ）を加えてスラリーを形成させた。次いでアルキルコハク酸無水物（２０ｍＬ、１７．１ｇ、１２２  モル）を加え、次いで濃ＨＣｌ（２０．３ｍＬ、２４４ミリモル）を加える。このフラスコを油浴中に入れ、７０℃において終夜還流させる。サンプルを過剰量の重炭酸ナトリウムで中和し、酢酸エチルで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、揮発性物質を真空移送によって除去してＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲによる分析の準備をし、酸無水物がジエステルに転化したことを測定した。反応溶液を次いで重炭酸ナトリウム  （３０．７ｇ、３６６ミリモル）を含有させた水（３００ｍＬ）の撹拌溶液中にゆっくり注いだ。泡立ちが停止した後に、酢酸エチル（１２５ｍＬ）を加え、この溶液を分液漏斗中に注いだ。相分離の際に水性相を酢酸エチルで抽出（２×１２５ｍＬ）し、抽出物を一緒にした。抽出物をブラインで洗浄（２×１２５ｍＬ）し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、揮発性物質を回転式蒸発器（rotovap）によって除去し、生成物をクーゲルロール（Kugelrohr）によって１００℃、２５０ミリトルより低い圧力において蒸留して、無色透明オイルを得た（２２．７ｇ、１２２ミリモル、定量的収率）。
【００７９】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラン（２）の合成。１００ｍＬの三つ口ＲＢＦに窒素導入口アダプター、熱電対（反応溶液を直接測定するために位置決めしたもの）及び受け器付き短経路蒸留ヘッドを具備させて、ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラノール（１．０ｇ、１．０３ミリモル）を加えた。さらに蒸留ヘッドを一方向弁を収納したバブラーに取り付けた。この装置は、シュレンクラインをホースアダプターに取り付けた際に窒素ガスが反応フラスコ中を通って反応溶液の表面を越えて蒸留ヘッドに取り付けたバブラーから出て行くことができるように、構成した。また、バブラーの一方向弁により、バブラーからホースアダプターまで装置全体を真空にすることができた。熱電対を、所望の反応溶液温度を維持するために温度調節器を備えた加熱マントルに取り付けた。この装置を真空下に置いて５０ミリトルより低い圧力にした後に、窒素でバックフラッシュした。この真空工程は、蒸留ヘッドとバブラー開口との間の弁を用いて実施した。
【００８０】
トルエン（５０ｍＬ）を加え、受け器をドライアイス／エタノール浴中で冷却し、反応フラスコを１１０℃に加熱しながら、窒素を導入口アダプターから通して、反応溶液の表面を越えて蒸留ヘッド及びバブラーを通って出した。留出液約２５ｍＬを採集した後に蒸留を停止した。次いで蒸留ヘッドを取り除き、還流冷却管に置き換えた。ジメチルクロロシラン（０．３８９ｇ、０．４５６ｍＬ、４．１１ミリモル）を加え、約５分間撹拌した後にトリエチルアミン（０．４１６ｇ、０．５７３ｍＬ、４．１１ミリモル）を加えた。これによって反応溶液が固化したが、トルエン２５ｍＬを加えたらさらさらした透明白色反応溶液が得られた。濾過し、次いで揮発性物質を除去することによって、分析用のサンプルを調製した。ＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲにより、反応が完了したことが確認された。ドライアイス／エタノールで冷却した補助トラップを用いて真空移送によって揮発性物質を反応溶液から除去した。得られた白色ペーストをヘキサンで抽出（１×２０ｍＬ、２×５ｍＬ）し、抽出物を個々に、Fisherbrand P8濾紙（粒子保持２０〜２５μｍ）を備えたフィルター付きカニューレを用いて、別個のシュレンクフラスコに移した。揮発性物質を無色透明溶液から真空移送によって除去して、２を白色粉末として得て、これをグローブボックス中に保存した。
【００８１】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサエステル（３）の合成。グローブボックス中の５０ｍＬシュレンクフラスコにヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラン２（０．２７６ｇ、０．２４０ミリモル）を加え、次いでトルエン（５ｍＬ）を加えて透明溶液を形成させた。次いでアリルジエステル（０．１４３ｇ、０．７２１ミリモル）を加え、反応溶液を８０℃に加熱した後に、Karstedt触媒（１万倍希釈物０．６３８ｍＬ又は白金７．２１×１０-6ミリモル、１０００００ターンオーバーに充分な量）を加え、反応を８０℃において１時間撹拌した。揮発性物質除去後に、ＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲによるサンプルの分析から、ほぼ半分の完了度であることがわかったので、より多くのKarstedt触媒（100倍希釈物０．６３８ｍＬ又は７．２１×１０-4ミリモルの白金、１０００ターンオーバーに充分な量）を加え、反応溶液を８０℃に終夜加熱した。さらに１６時間加熱した後に、反応溶液のサンプルを分析用に調製して、シランが消費されたことを測定した。揮発性物質を真空移送によって除去して、生成物を僅かに黄色のオイルとして得た。この生成物をさらに精製することなくヘキサアミン物質４の合成に用いた。
【００８２】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサアミン（４）の合成。前記ヘキサエステル（約２４０ミリモル）を入れた５０ｍＬシュレンクフラスコをシュレンクラインに取り付け、トルエン（２ｍＬ）及びメタノール（２ｍＬ）を加えた。次いで１，２−ジアミノエタン（０．４３３ｇ、０．４８１ｍＬ、７．２０ミリモル）を加え、反応フラスコを６０℃に設定した油浴中で終夜加熱した。ＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲによる分析のために反応溶液のサンプルから揮発性物質を取り除き、エステルが反応において消費されたことを測定した。揮発性物質を真空移送によって除去し、白色ワックス状固体を小さい塊に分けて、真空下に置いた。最終生成物４は、１，２−ジアミノエタンを少々含有していた。
【００８３】
アリルジエステルの分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：2.05〜2.25 (m, 2 H, CH2CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 2.5〜2.65 (m, 1 H, CH2CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 2.75〜2.90 (m, 1 H, CH2CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 3.33, 3.38 (s, 6 H, OMe), 4.80〜4.95 (m, 2 H, CH2=CHCH2), 5.45〜5.65 (m, 1 H, CH2=CHCH2)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2953 m (sp3 C-H), 1731 (s, エステルC=O), 1436 m, (sp3 C-H), 1195 sh, 1159 s (エステルOMe)。
【００８４】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラン（２）の分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.27 (s, 18 H, SiMe), 0.70〜2.00 (3 ブロード m, 77H, シクロヘキシル), 4.75 (s, 3 H, Si-H)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2919 s, 2847 s (sp3 C-H), 2137 m, (Si-H), 1445 m, (sp3 C-H), 1107 sh, 1078 sh, 1054 s, 1035 sh (ケージSi-O-Si). 
【００８５】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサエステル（３）の分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.45 (s, 18 H, SiMe), 0.65〜0.80 (m, 6 H, SiCH2CH2), 0.85〜2.20 (ブロード m, 89 H, シクロヘキシル, SiCH2CH2CH2CH), 2.25〜2.35及び2.65〜2.80 (m, 6 H, CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 2.95 (m, 3 H, CH2CH(CO2H)CH2CO2H)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2920 m, 2848 m (sp3 C-H), 1737 m (エステルC=O), 1446 m (sp3 C-H), 1111 sh, 1078 s, 1050 s, 1035 sh (ケージSi-O-Si)。
【００８６】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサアミン（４）の分析。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：3354 sh, 3288 w (NH), 2919 s, 2847 m (sp3 C-H), 1658 m, (アミドC=O), 1445 m (sp3 C-H), 1103 sh, 1078 sh, 1057 s, 1025 sh (ケージSi-O-Si)。MALDI TOF MS (m/z):  313.5 (M) +6, 376.0 (M) +5, 394.5 (M+4Na)+5, 469.8 (M)4+, 454.7 (M+Na)+4, 625.7 (M)3+, 665.8 (M+4Na)+3, 938.0 (M)+2, 1875.0 (M)+1。
【００８７】
例２：イソオクチル−ヘキサミン量子ドット結合用リガンドの調製
【化１４】
0006283092.tif 000018
【００８８】
一般的方法。すべての操作を、酸素を含まない乾燥窒素雰囲気下で、標準的シュレンク技術を使用して実施した。  乾燥脱酸素トルエンはFisher社から購入し、さらに精製することなく用いた。乾燥脱酸素ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、トリエチルアミン及びジメチルクロロシランはAldrich社から購入し、さらに精製することなく用いた。ヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラノール（８５〜９０％）は、Hybrid Plastics社から購入し、さらに精製することなく用いた。アリルジエステルの合成は、Nanosys社の別の特許文献に記載されていた。ＮＭＲ化学シフトデータは、Bruker社のFT NMRを用いて、プロトンについては４００ＭＨｚで、13Ｃ｛1Ｈ｝については１００ＭＨｚで記録し、ｐｐｍで示した。ＩＲ分析は、減衰全反射（ＡＴＲ）サンプリングアクセサリーを備えたNicolet 7200ＦＴＩＲを用いて行った。
【００８９】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラン（２）の合成。５００ｍＬの四つ口ＲＢＦにヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラノール１（１０．０ｇ、８．４４ミリモル）を加え、このフラスコに窒素導入口アダプター、受け器付き蒸留ヘッド及び熱電対を具備させた。さらに蒸留ヘッドを一方向弁を収納したバブラーに取り付けた。この装置は、シュレンクラインをホースアダプターに取り付けた際に窒素ガスが反応フラスコ中を通って反応溶液の表面を越えて蒸留ヘッドに取り付けたバブラーから出て行くことができるように、構成した。また、バブラーの一方向弁により、バブラーからホースアダプターまで装置全体を真空にすることができた。熱電対を、所望の反応溶液温度を維持するために温度調節器を備えた加熱マントルに取り付けた。この装置を真空下に置いて１００ミリトルより低い圧力にした後に、窒素でバックフラッシュした。この真空工程は、蒸留ヘッドとバブラー開口との間の弁を用いて実施した。
【００９０】
次いでトルエン（３００ｍＬ）を加え、受け器をドライアイス／エタノール浴中で冷却し、反応フラスコ１００℃に加熱しながら、窒素を導入口アダプターから通して、反応溶液の表面を越えて蒸留ヘッド及びバブラーを通って出した。留出物約１５０ｍＬを採集した後に、加熱を取り除いて反応溶液が室温に近づけるようにした。冷却の際にトルエン（４０ｍＬ）を加えて反応溶液を容易に撹拌できるようにした。次いでジメチルクロロシラン（３．２０ｇ、３．７５ｍＬ、３３．８ミリモル）を加え、次いでトリエチルアミン（３．４２ｇ、４．７１ｍＬ、３３．８ミリモル）を加えた。反応溶液が不透明な白色になり、ほとんど固化した。トルエン（４０ｍＬ）を加えたら、反応溶液は再び撹拌できるようになった。これを５０℃に約１分間加熱した後に、室温まで冷ました。揮発性物質をドライアイスエタノールで冷却した補助トラップを用いた真空移送によって除去した。
【００９１】
濃密な白色ペーストをヘキサンで抽出（１×６０ｍＬ及び２×２０ｍＬ）し、抽出物を個々にWhatman 5濾紙（粒子保持２．５μｍ未満）を備えたフィルター付きカニューレを用いて、別個のフラスコに移した。揮発性物質を無色透明溶液から真空移送によって除去して、生成物２を僅かに琥珀色の澄明オイルとして得た（９．７７ｇ、７．１９ミリモル、収率８５．２％）。
【００９２】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳヘキサエステル（３）の合成。グローブボックス中で、窒素導入口アダプター及び２個の止め具を備えさせた２５ｍＬの三つ口ＲＢＦにトリシラン３（３．０ｇ、２．２１ミリモル）を加えた。次いで真空ライン上で止め具を熱電対（反応溶液の温度を測定するために位置決めしたもの）に置き換えた。もう一方の止め具は、窒素を満たした還流冷却管に置き換えた。トルエン（１．０ｍＬ）を加え、反応溶液を１００℃に加熱した後に、Karstedt触媒(１０倍希釈物０．５８６ｍＬ又は６．６２×１０-3ミリモル、１００のターンオーバーに充分な量）を加えた。１２０℃への初期発熱の後に、反応溶液を１００℃まで冷まし、１００℃に終夜保った。揮発性物質を除去することによって調製した反応溶液のサンプルのＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲによる分析から、反応が完了したことが測定された。反応生成物を精製することなく次の工程に送った。
【００９３】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳヘキサアミン（４）の合成。前の工程からの反応溶液に１，２−ジアミノエタン（２．３９ｇ、２．６６ｍＬ、３９．７ミリモル）を加え、この溶液を１２０℃に終夜加熱した。１６時間の加熱の後に、ＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲによる分析によって、出発エステルの大部分が消費されていることがわかり、トルエンを追加（５ｍＬ）し、再び反応溶液を１２０℃に終夜加熱した。ＦＴＩＲによる分析により、エステルが消費されたことが測定されたので、揮発性物質を真空移送によって除去して、琥珀色の明澄オイルを得た。
【００９４】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラン（２）の分析。1Ｈ−ＮＭＲ(CDCl3, δ):  0.24 (m, 18 H, SiMe), 0.45〜1.40 (ブロード m, 119 H, イソオクチル), 4.78 (m, 3 H, Si-H)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2952 m, 2904 sh, 2867 sh (sp3 C-H), 2147 m (Si-H), 1475 w (sp3 C-H), 1086 sh, 1051 s (Si-O-Si)。
【００９５】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳヘキサエステル（３）。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.40 (s, 18 H, SiMe), 0.70〜1.55 ( ブロード m, 137 H, イソオクチル及びSiCH2CH2CH2CH), 2.25〜2.35及び2.70〜2.77 (２個のm, CH2CH(CO2Me)CH2(CO2Me),  2.90〜3.05 (m,  １Ｈ, CH2CH(CO2Me)CH2(CO2Me), 3.35及び3.45 (２個のs, 18 H, OMe)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2951 m, 2094 sh, 2867 sh (sp3 C-H), 1742 m (エステルC=O), 1467 w, (sp3 C-H), 1086 sh, 1046 s (Si-O-Si)。
【００９６】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳテトラアミン(4)の分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.30〜0.65 (m, 18 H, SiMe), 0.70〜1.70 (ブロード m, 131 H, イソオクチル及びSiCH2CH2CH2CH), 1.95〜2.45 (m, 9 H, CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 2.70〜3.85 (m, 24 H, NHCH2CH2NH2), 8.5〜9.5 (m, 12H, CH2NH2)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：3291 ブロード w, (NH), 2951 m, 2094 sh, 2867 sh (sp3 C-H), 1646 (m, アミドC=O), 1082 sh, 1054 s (Si-O-Si). 
【００９７】
例３：イソオクチル−カルボン酸量子ドット結合用リガンドの調製
【化１５】
0006283092.tif 000019
【００９８】
一般的方法。すべての操作を、酸素を含まない乾燥窒素雰囲気下で、標準的シュレンク技術を使用して実施した。乾燥脱酸素トルエン及びヘキサンは、Fisher社から購入して、さらに精製することなく用いた。乾燥脱酸素ジメトキシエタン（ＤＭＥ）はAldrich社から購入し、さらに精製することなく用いた。ヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラノール１（８５〜９０％）はHybrid Plastics社から購入し、さらに精製することなく用いた。アリルコハク酸無水物はTCI America社から購入し、使用前に蒸留した。クロロジメチルシラン及びトリエチルアミンはAldrich社から購入し、使用するまでグローブボックス中に保存した。Karstedt触媒（キシレン中２．１〜２．４重量％）は、Gelest社から得て、さらに精製することなく用い、グローブボックス内に保存し、取り扱った。Karstedt触媒の１００倍希釈物は、原液０．１０ｍＬをトルエン１０ｍＬ中に溶解させることによって製造した（原液は１ｍＬ当たり白金０．１１３モル含有）。ＮＭＲ化学シフトデータは、Bruker社のFT NMRを用いて、プロトンについては４００ＭＨｚで、13Ｃ｛1Ｈ｝については１００ＭＨｚで記録し、ｐｐｍで示した。ＩＲ分析は、減衰全反射（ＡＴＲ）サンプリングアクセサリーを備えたNicolet 7200ＦＴＩＲを用いて得た。
【００９９】
コハク酸無水物シラン（２）の合成。還流冷却管、窒素導入口アダプター及び熱電対を具備させてシュレンクラインに取り付けた５０ｍＬの四つ口ＲＢＦにアリルコハク酸無水物（１０．０ｇ、８．５５ｍＬ、７１．４ミリモル）及びクロロジメチルシラン（１３．５ｇ、１５．８ｍＬ、１４２ミリモル）を加えた。混合完了後、Karstedt触媒（１０倍希釈物０．３１６ｍＬ又は３．５７×１０-3ミリモル、２００００ターンオーバーに充分な量）を加え、発熱によって３０℃に加熱された後に、温度を４０℃に３時間保った。反応溶液をサンプリングし、揮発性物質を真空移送によって除去して分析用に調製した。ＦＴＩＲ及び1Ｈ−ＮＭＲにより、シランが消費されたことが測定された。ドライアイス／ＥｔＯＨで冷却した補助トラップを用いて真空移送によって揮発性物質を終夜除去した。残渣をヘキサンで抽出（３×３０ｍＬ）し、抽出物を個々に、Fisherbrand P8濾紙（粒子保持２０〜２５μｍ）を備えたフィルター付きカニューレによって移した。揮発性物質真空移送から除去し、残ったオイルを１５０℃の油浴を用いて２５０ミリトルより低い圧力においてトラップ−トゥ−トラップで蒸留した。生成物は無色透明オイルだった（１６．８ｇ、７．１４ミリモル、定量的収率）。
【０１００】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳテトラカルボン酸（４）の合成。２５０ｍＬの四つ口ＲＢＦに窒素導入口アダプター（テフロン弁／止め具）、熱電対（反応溶液の温度を直接測定するために位置決めしたもの）（＋温度調節器）及び受け器付き短経路蒸留ヘッドを具備させて、シュレンクラインに取り付けた。さらに蒸留ヘッドを一方向弁を収納したバブラーに取り付けた。この装置は、シュレンクラインをホースアダプターに取り付けた際に窒素ガスが反応フラスコ中を通って反応溶液の表面を越えて蒸留ヘッドに取り付けたバブラーから出て行くことができるように、構成した。また、バブラーの一方向弁は、バブラーからホースアダプターまで、装置全体を真空にすることを可能にした。次いでヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリシラノール１（８．１４ｇ、シラン６．８７ミリモル）を加え、装置を真空下に置いて１００ミリトルより低い圧力にした。トルエン（１００ｍＬ）を加え、窒素を装置に通しながら、反応溶液を７０℃に加熱し、トルエンを留去させた。コハク酸無水物シラン２（５ｇ、２１．３ミリモル）を加え、均質溶液が形成したら、トリエチルアミン（８．４３ｇ、１１．５ｍＬ、８２．４ミリモル）を加え、これによって多少白色沈殿が生じた。反応溶液を５０℃に加熱するにつれ、より多くの沈殿が形成し、反応溶液を７０℃に３０分間加熱した後に、分析用にサンプリングした。揮発性物質を除去した後のＦＴＩＲ分析により、Ｓｉ−Ｃｌ及びＳｉ−ＯＨのピークがなくなっていることが測定され、従って反応が完了したと考えられた。ドライアイス／エタノールで冷却した補助トラップを用いて真空移送によって揮発性物質を反応溶液から終夜除去した。次いで残った残渣をヘキサンで抽出（１×５０ｍＬ、２×３０ｍＬ）し、抽出物を個々に、Fisherbrand P8濾紙（粒子保持２０〜２５μｍ）を備えたフィルター付きカニューレを用いて、別個のフラスコに移した。ドライアイス／エタノールで冷却した補助トラップを用いて終夜の真空移送によってヘキサン抽出物から揮発性物質を除去して、生成物を明澄オイルとして得た。
【０１０１】
コハク酸無水物シラン（２）の分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.26 (s, 6 H, SiMe), 0.52 (m, 2 H, SiCH2), 1.18 (m, SiCH2CH2), 1.56 (m, SiCH2CH2CH2), 2.01, 2.40 (２個のm, 3 H, SiCH2CH2CH2CHCH2)。13Ｃ｛1Ｈ｝ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：1.4 (s, SiMe), 18.3, 20.8, 33.7, 33.8, 40.2 (s, (SiCH2 CH2CH2CH(CO2H)CH(CO2H), 170.4, 173.9 (s, C=O)。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2944 w, 2968 sh (sp3 C-H), 1862 m, 1774 s (対称及び非対称、酸無水物のC=O), 464 m, (Si-Cl)。
【０１０２】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳトリ酸無水物（３）の分析。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：2952 m, 2905 sh, 2872 sh (sp3 C-H), 1864 w, 1782 s (対称及び非対称、酸無水物のC=O), 1095 sh, 1058 s (ＰＯＳＳケージSi-O-Si)。
【０１０３】
ヘプタイソオクチルＰＯＳＳテトラカルボン酸（４）の分析。1Ｈ−ＮＭＲ（トルエン−ｄ8，δ）：0.15〜0.60 (m, 38 H, SiMe, SiCH2CH2), 0.70〜1.85 (m, 117 H, イソオクチル exept SiCH2, SiCH2CH2CH2CH), 2.20〜2.35及び2.65〜2.80 (m, 6 H, CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 2.85〜3.00 (m, 3 H, CH2CH(CO2H)CH2CO2H), 10.1〜11.2 (ブロードm, 6 H, CO2H). ヘキサンも含む。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：3500〜2500 w ブロード (カルボン酸), 2951 m, 2909 sh, 2868 sh (sp3 C-H), 1708 s (カルボン酸のC=O), 1095 sh, 1054 s (ＰＯＳＳ Si-O-Si)。
【０１０４】
例４：シクロヘキシル−カルボン酸量子ドット結合用リガンドの調製
【化１６】
0006283092.tif 000020
【０１０５】
一般的方法。すべての操作を、酸素を含まない乾燥窒素雰囲気下で、標準的シュレンク技術を使用して実施した。乾燥脱酸素トルエンはFisher社から購入してさらに精製することなく用いた。乾燥脱酸素ジメトキシエタン（ＤＭＥ）はAldrich社から購入して精製することなく用いた。Karstedt触媒（キシレン中２．１〜２．４重量％）は、Gelest社から得て、さらに精製することなく用い、グローブボックス内に保存して取り扱った。Karstedt触媒の１００倍希釈物は、原液０．１０ｍＬをトルエン１０ｍＬ中に溶解させることによって製造した（原液は１ｍＬ当たり０．１１３モルの白金を含有していた）。ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラン２及びアルキルコハク酸無水物の合成は、以前の特許に記載した。ＮＭＲ化学シフトデータは、Bruker社のFT NMRを用いて、プロトンについては４００ＭＨｚで、13Ｃ｛1Ｈ｝については１００ＭＨｚで記録し、ｐｐｍで示した。ＩＲ分析は、減衰全反射（ＡＴＲ） サンプリングアクセサリーを備えたNicolet 7200ＦＴＩＲを用いて得た。
【０１０６】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサカルボン酸（３）の合成。グローブボックス中で、弁付き窒素アダプター、熱電対及び止め具を具備させた５０ｍＬの四つ口ＲＢＦに、ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳトリシラン２（３ｇ、２．６２ミリモル）及びアリルコハク酸（１．２８ｇ、８．１０ミリモル）を加えた。熱電対を、所望の反応溶液温度を維持するために温度調節器を備えた加熱マントルに取り付けた。次いでシュレンクライン上でＤＭＥ（２ｍＬ）及びトルエン（１ｍＬ）を加え、６０℃に加熱した時に白色の不透明スラリーが形成した。次いでKarstedt触媒（１００倍希釈物０．３４６ｍＬ又は３．９１×１０-4ミリモル、２００００ターンオーバーに充分な量）を加え、反応溶液を１００℃に３日間加熱した。揮発性物質を真空移送した後に、ＦＴＩＲ分析によってシランが消費されたことが測定された。反応溶液を室温まで冷まし、ＭｅＯＨ（６０ｍＬ）に加えて生成物を沈殿させた。次いで反応フラスコをトルエンですすぎ（１×２ｍＬ及び１×１ｍＬ）、すすぎ液もまたＭｅＯＨに加えた。沈殿を５分間静置した後に、溶液をFisherbrand P8濾紙（粒子保持２０〜２５μｍ）を備えたフィルター付きカニューレを用いて濾過し、白色沈殿をＭｅＯＨ（２０ｍＬ）で洗浄し、次いでさらにカニューレから洗液を除去した。これを真空下に終夜置いた。
【０１０７】
ＦＴＩＲ分析により、生成物が酸無水物を少々含有していることがわかった。水（７．１ｍＬ、３９１ミリモル）を加え、加熱用マントルとフラスコとの間の熱電対により反応溶液を１００℃に７時間加熱した。反応溶液を室温まで冷ました後に、ドライアイス／エタノールで冷却した補助トラップを用いて真空移送によって揮発性物質を除去した。固体をばらばらにして生成物を５０ミリトル未満の減圧下に終夜置いた。生成物は僅かにオフホワイト色の粉末だった。１．５３ｇ、０．９４３ミリモル、３５．２％収率。
【０１０８】
ヘプタシクロヘキシルＰＯＳＳヘキサカルボン酸（３）の分析。ＩＲ（ｃｍ-1，ダイアモンド）：3500〜2500 w ブロード (カルボン酸), 2921 w, 2848 w (sp3 C-H), 1709 w (カルボン酸のC=O), 1447 w, (sp3 C-H), 1070 s, 1024 sh (ＰＯＳＳ Si-O-Si)。
【０１０９】
以上、本発明を明確に理解することを目的として例示及び実施例によって多少詳しく説明したが、当業者であれば、添付した特許請求の範囲の範囲内で一定の変化及び変更を加えることができることは、わかるだろう。さらに、本明細書において提供した各種参考文献は、参考用に個別に取り入れた場合と同程度に、参考用に取り入れられるものとする。本出願と参考文献との間に矛盾存在する場合、本出願が優先されるものとする。
【図１】
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