JP6326251B2 - Luminescent material and organic EL device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、高発光効率の発光材料、およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子に関する。   The present invention relates to a light emitting material having high luminous efficiency and an organic electroluminescence (EL) device using the same.

有機EL素子は、陽極および陰極からなる一対の電極間に少なくとも1つの発光層を備える。有機EL素子に電圧が印加されると、陽極から正孔が、陰極から電子がそれぞれ発光層に注入される。注入された正孔と電子は、発光層で再結合する。   The organic EL element includes at least one light emitting layer between a pair of electrodes including an anode and a cathode. When a voltage is applied to the organic EL element, holes from the anode and electrons from the cathode are injected into the light emitting layer. The injected holes and electrons are recombined in the light emitting layer.

発光層が、ホスト材料とドーパント材料を含有する場合、主にホスト材料中で正孔と電子の再結合が生じ、ホスト材料が基底状態(S状態)から励起状態へ状態遷移する。この際、スピン統計則により、励起状態に至ったホスト材料の25%が一重項最低励起状態(S1状態)、75%が三重項最低励起状態(T1状態)になる。続いて、励起状態にあるホスト材料からドーパント材料へのエネルギー移動が起こり、ドーパント材料が基底状態から励起状態へ状態遷移する。この時、原則的に、S1状態とT1状態の存在比はホスト材料での値が踏襲される。すなわち、励起状態に至ったドーパント材料の25%がS1状態、75%がT1状態になる。 In the case where the light-emitting layer contains a host material and a dopant material, recombination of holes and electrons mainly occurs in the host material, and the host material transitions from the ground state (S 0 state) to the excited state. At this time, according to the spin statistics law, 25% of the host material that has reached the excited state becomes the singlet lowest excited state (S 1 state) and 75% becomes the triplet lowest excited state (T 1 state). Subsequently, energy transfer from the host material in the excited state to the dopant material occurs, and the dopant material makes a state transition from the ground state to the excited state. At this time, in principle, the value of the host material follows the abundance ratio between the S 1 state and the T 1 state. That is, 25% of the dopant material that has reached the excited state is in the S 1 state and 75% is in the T 1 state.

蛍光材料は、S状態からS状態への遷移の際に、蛍光を放射する。そのため、原理的には、蛍光材料は、S状態にある25%のみを発光に寄与させることができる。一方、燐光は、T状態からS状態への遷移の際の発光である。燐光ドーパント材料内で、S状態からT状態への項間交差が効率的に行われる場合、原理的には、内部量子収率を100%まで高めることができる。そのため、燐光有機EL発光素子が盛んに開発されるようになり、新たなドーパント材料やホスト材料も見出されている。 The fluorescent material emits fluorescence during the transition from the S 1 state to the S 0 state. Therefore, in principle, a fluorescent material, can contribute only 25% in the S 1 state into luminescence. On the other hand, phosphorescence is light emission at the transition from the T 1 state to the S 0 state. When intersystem crossing from the S 1 state to the T 1 state is performed efficiently in the phosphorescent dopant material, in principle, the internal quantum yield can be increased to 100%. For this reason, phosphorescent organic EL light emitting devices have been actively developed, and new dopant materials and host materials have been found.

燐光有機EL素子の発光層では、発光層の燐光ドーパント材料として、イリジウム錯体や白金錯体等が用いられる。ホスト材料は、ドーパント材料よりも大きなT−Sエネルギーギャップを有することが必要であり、4,4’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)等のカルバゾール誘導体が広く用いられている。 In the light emitting layer of the phosphorescent organic EL element, an iridium complex, a platinum complex, or the like is used as the phosphorescent dopant material of the light emitting layer. The host material needs to have a larger T 1 -S 0 energy gap than the dopant material, and carbazole derivatives such as 4,4′-dicarbazole biphenyl (CBP) are widely used.

一方、CBPやCDBPは、Tが大きいために、正孔や電子を受け取る能力に乏しく、有機EL素子の駆動電圧が高くなるとの問題がある。このような問題に鑑み、特許文献1では、電子求引性部位としてのカルバゾリル基と、電子輸送性部位としてのヘテロアリーレン基とが結合したバイポーラ化合物を、燐光ホスト材料として用いることが提案されており、この燐光有機EL素子は、低駆動電圧で外部量子収率に優れることが開示されている。また、特許文献2では、カルバゾリル基とシアノ置換アリーレン基またはシアノ置換ヘテロアリーレン基とが結合したバイポーラ化合物を、燐光ホスト材料として用いることが提案されている。 On the other hand, CBP and CDBP, since T 1 is large, poor ability to receive holes or electrons, there is a problem of the driving voltage of the organic EL element becomes high. In view of such a problem, Patent Document 1 proposes to use, as a phosphorescent host material, a bipolar compound in which a carbazolyl group as an electron withdrawing site and a heteroarylene group as an electron transporting site are bonded. It is disclosed that this phosphorescent organic EL device is excellent in external quantum yield at a low driving voltage. Patent Document 2 proposes to use a bipolar compound in which a carbazolyl group and a cyano-substituted arylene group or a cyano-substituted heteroarylene group are bonded as a phosphorescent host material.

上記のように、燐光を利用する有機EL素子は、高発光効率を実現可能である。しかし、特許文献1,2にも記載されているように、燐光を高効率に放出するドーパント材料の多くは、イリジウムや白金のような貴金属を含んだ金属錯体化合物であり、材料価格が極めて高いことが問題である。   As described above, an organic EL element using phosphorescence can realize high luminous efficiency. However, as described in Patent Documents 1 and 2, most of dopant materials that emit phosphorescence with high efficiency are metal complex compounds containing noble metals such as iridium and platinum, and the material cost is extremely high. That is a problem.

近年、安価な蛍光材料を用いつつ、蛍光有機EL素子の理論上限である25%を超える内部量子収率を達成する技術として、熱活性型遅延蛍光を利用した有機EL素子が開発され、注目されている。熱活性型遅延蛍光材料は、SエネルギーとTエネルギーの差ΔESTが小さいため、熱エネルギーによって、T状態からS状態への状態遷移(逆項間交差)が生じる。熱エネルギーによる逆項間交差が起きると、T状態からS状態を経由して蛍光が放射されるため、25%を超える内部量子収率を達成でき、理論上は内部量子収率を100%にまで高めることも可能である。 In recent years, organic EL elements using thermally activated delayed fluorescence have been developed and attracted attention as a technology for achieving an internal quantum yield exceeding 25%, which is the theoretical upper limit of fluorescent organic EL elements, while using inexpensive fluorescent materials. ing. Since the thermally activated delayed fluorescent material has a small difference ΔE ST between S 1 energy and T 1 energy, a state transition from the T 1 state to the S 1 state (reverse intersystem crossing) occurs due to the thermal energy. When reverse intersystem crossing due to thermal energy occurs, fluorescence is emitted from the T 1 state via the S 1 state, so that an internal quantum yield of more than 25% can be achieved. It is also possible to increase to%.

例えば、非特許文献1および特許文献3では、電子求引性のジシアノベンゼンに電子供与性のカルバゾリル基が結合した特定のシアノベンゼン誘導体が、熱活性型遅延蛍光材料として有用であることが示されている。また、非特許文献2では、熱活性型遅延蛍光材料として、1,2,3,5‐テトラキス(9−カルバゾリル)‐4,6‐ジシアノベンゼン(4CzIPN)を用いた有機EL素子が、電気励起下において本質的に安定であり、従来の燐光有機EL素子に匹敵する耐久寿命を有することが報告されている。   For example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 3 show that a specific cyanobenzene derivative in which an electron-donating carbazolyl group is bonded to an electron-withdrawing dicyanobenzene is useful as a thermally activated delayed fluorescent material. ing. In Non-Patent Document 2, an organic EL device using 1,2,3,5-tetrakis (9-carbazolyl) -4,6-dicyanobenzene (4CzIPN) as a thermally activated delayed fluorescent material is electrically excited. It is reported that it is essentially stable below and has a durable life comparable to conventional phosphorescent organic EL devices.

特開2010−241801号公報JP 2010-241801 A 特開2009−094486号公報JP 2009-094486 A WO2013/154064号国際公開パンフレットWO2013 / 154064 International Publication Pamphlet

Nature, 492, 234 (2012)Nature, 492, 234 (2012) Scientific Reports, 3, 2127 (2013)Scientific Reports, 3, 2127 (2013)

熱活性型の熱活性型遅延蛍光材料は、高効率かつ長耐久寿命の有機EL材料として注目されている。上述のように、熱活性型遅延蛍光材料は、ΔESTが小さいことが求められる。一般に、ΔESTが小さい化合物は、発光量子収率が小さい傾向がある。上記非特許文献1では、電子求引性のジシアノベンゼンと電子供与性のカルバゾリル基との立体障害により、両者のπ共役系が非平行に存在するために、低ΔESTと高量子収率を両立であることが記載されている。 Thermally activated thermally activated delayed fluorescent materials are attracting attention as organic EL materials with high efficiency and long durability life. As described above, heat activated delayed fluorescent material is required to be Delta] E ST is small. In general, a compound having a small ΔE ST tends to have a small emission quantum yield. In Non-Patent Document 1, by steric hindrance of the dicyanobenzene and the electron donating carbazolyl group electron withdrawing, to both the π-conjugated system is present non-parallel, the low Delta] E ST and high quantum yield It is described that it is compatible.

しかしながら、このような特性を満たす高量子収率の熱活性型遅延蛍光材料の種類は限られており、一部の化合物について有用性が確認されているに過ぎない。また、電子求引性部位および電子供与性部位の骨格構造や置換基の種類と発光特性との間に、明確な関係が見出されるには至っておらず、化学構造に基づいて、発光効率や発光波長を予測することは困難である。このような現状に鑑み、本発明は、有機EL素子の発光材料、特に熱活性型遅延蛍光材料として有用な材料、およびそれを用いた有機EL素子の提供を目的とする。   However, the types of thermally activated delayed fluorescent materials with high quantum yield that satisfy such characteristics are limited, and the usefulness of only some compounds has been confirmed. In addition, no clear relationship has yet been found between the skeleton structure of electron-withdrawing sites and electron-donating sites, the types of substituents, and luminescent properties. Luminous efficiency and luminescence are based on chemical structures. It is difficult to predict the wavelength. In view of such a current situation, an object of the present invention is to provide a material useful as a light-emitting material of an organic EL element, particularly a thermally activated delayed fluorescent material, and an organic EL element using the material.

本発明者らが検討の結果、電子求引性部位としてのシアノピリジンと、電子供与性部位としてのヘテロアリール基が結合した化合物が、熱活性型遅延蛍光材料として有用であることが見出された。さらに検討の結果、電子供与性部位であるヘテロアリール基の芳香族複素環上に電子求引性の置換基を有することにより、電子供与性部位の電子密度を低下させると、低ΔESTを維持しつつ、発光量子収率を向上可能であることを見出し、本発明に至った。 As a result of studies by the present inventors, it has been found that a compound in which a cyanopyridine as an electron withdrawing site and a heteroaryl group as an electron donating site are bonded is useful as a thermally activated delayed fluorescent material. It was. Further study results, by having an electron-attracting substituent on the aromatic heterocyclic ring of the heteroaryl group is an electron donating moiety, decreasing the electron density of the electron-donating site, maintain low Delta] E ST However, the present inventors have found that the emission quantum yield can be improved, and have reached the present invention.

本発明は、下記一般式(I)で表される化合物からなる発光材料に関する。

Figure 0006326251
The present invention relates to a light emitting material comprising a compound represented by the following general formula (I).
Figure 0006326251

上記一般式(I)において、mおよびnはそれぞれ独立に1〜3の整数であり、m+nは2〜4である。Aは電子供与性を有する置換ヘテロアリール基であり、かつ芳香族複素環上の置換基の少なくとも1つは電子求引性基である。mが2以上である場合、それぞれのAは同一でも異なっていてもよい。   In the above general formula (I), m and n are each independently an integer of 1 to 3, and m + n is 2 to 4. A is a substituted heteroaryl group having an electron donating property, and at least one of the substituents on the aromatic heterocyclic ring is an electron withdrawing group. When m is 2 or more, each A may be the same or different.

本発明の発光材料は、好ましくは遅延蛍光を放射する発光材料であり、有機EL素子の発光層に用いることができる。   The light emitting material of the present invention is preferably a light emitting material that emits delayed fluorescence, and can be used for a light emitting layer of an organic EL element.

上記一般式(I)において、少なくとも1つの置換基Aは、ピリジン環のCN基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子に結合していることが好ましい。また、上記一般式(I)で表される化合物は、ピリジン環の4位の炭素原子にCN基が結合していることが好ましい。   In the general formula (I), at least one substituent A is preferably bonded to a carbon atom adjacent to the carbon atom to which the CN group of the pyridine ring is bonded. In the compound represented by the general formula (I), a CN group is preferably bonded to the 4-position carbon atom of the pyridine ring.

上記一般式(I)で表される化合物は、ピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトが、低磁場シフトしていることが好ましい。具体的には、上記一般式(I)で表される化合物と、上記一般式(I)における置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性基の全てが水素原子に置換された化合物とを比較した場合に、前者のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトは、後者のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトよりも0.02ppm以上低磁場シフトしていることが好ましい。 In the compound represented by the above general formula (I), the 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring is preferably shifted in a low magnetic field. Specifically, the compound represented by the above general formula (I) and the compound in which all of the electron withdrawing groups on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A in the above general formula (I) are substituted with hydrogen atoms And the chemical shift of the 1 H-NMR of the hydrogen atom bonded to the former pyridine ring is 0.02 ppm or more lower than the chemical shift of the 1 H-NMR of the hydrogen atom bonded to the latter pyridine ring. The magnetic field is preferably shifted.

上記一般式(I)において、置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性基の少なくとも1つは、Hammetの置換基定数σが0.1以上の電子求引性基であることが好ましい。電子求引性基としては、シアノ基、パーフルオロアルキル基、およびヘテロアリール基が好ましく、中でも、シアノ基、2‐ピリジル基、3‐ピリジル基、および4‐ピリジル基が好ましい。 In the general formula (I), at least one of the electron withdrawing groups on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A is an electron withdrawing group having a Hammet substituent constant σ p of 0.1 or more. Is preferred. As the electron withdrawing group, a cyano group, a perfluoroalkyl group, and a heteroaryl group are preferable, and among them, a cyano group, a 2-pyridyl group, a 3-pyridyl group, and a 4-pyridyl group are preferable.

上記一般式(I)において、少なくとも1つの置換基Aは、置換カルバゾリル基であることが好ましい。置換カルバゾリル基は、下記A1で表される。下記A1において、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子または任意の置換基であり、R〜Rの少なくとも1つは、電子求引性基である。 In the general formula (I), at least one substituent A is preferably a substituted carbazolyl group. The substituted carbazolyl group is represented by A1 below. In A1 below, R 1 to R 8 are each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, and at least one of R 1 to R 8 is an electron withdrawing group.

Figure 0006326251
Figure 0006326251

置換カルバゾリル基A1は、3位の置換基Rが電子求引性基であることが好ましい。また、カルバゾール環の6位の置換基Rは、水素原子または電子求引性基であることが好ましく、1位,2位,4位,5位,7位,および8位の置換基R,R,R,R,RおよびRは、いずれも水素原子であることが好ましい。 In the substituted carbazolyl group A1, the 3-position substituent R 3 is preferably an electron-attracting group. The 6-position substituent R 6 of the carbazole ring is preferably a hydrogen atom or an electron-attracting group, and the 1-position, 2-position, 4-position, 5-position, 7-position and 8-position substituent R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 and R 8 are all preferably hydrogen atoms.

本発明の発光材料は、上記一般式(I)において、ピリジン環の4位にシアノ基を有し、3位および5位に上記の置換カルバゾリル基A1を有する化合物、すなわち、下記一般式(II)で表される化合物である。

Figure 0006326251
上記一般式(II)において、R〜R24はそれぞれ独立に、水素原子または任意の置換基であり、R〜R16の少なくとも1つ、およびR17〜R24の少なくとも1つは、電子求引性基である。 The luminescent material of the present invention is a compound having a cyano group at the 4-position of the pyridine ring and the above substituted carbazolyl group A1 at the 3-position and 5-position in the general formula (I), that is, the following general formula (II) ) Ru compounds der represented by.
Figure 0006326251
In the general formula (II), R 9 to R 24 are each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, and at least one of R 9 to R 16 and at least one of R 17 to R 24 are It is an electron withdrawing group.

上記一般式(II)で表される化合物は、ピリジン環に結合した水素原子(2位および6位の水素原子)のH−NMRの化学シフトが、9.12ppm以上であることが好ましい。 The compound represented by the general formula (II) preferably has a 1 H-NMR chemical shift of 9.12 ppm or more of hydrogen atoms bonded to the pyridine ring (2- and 6-position hydrogen atoms).

さらに、本発明は、上記発光材料を用いた有機EL素子に関する。本発明の有機EL素子は、一対の電極間に、上記の発光材料を含む発光層を備える。発光層はドーパント材料とホスト材料を含み、ドーパント材料が上記発光材料であることが好ましい。   Furthermore, this invention relates to the organic EL element using the said luminescent material. The organic EL device of the present invention includes a light emitting layer containing the above light emitting material between a pair of electrodes. The light emitting layer includes a dopant material and a host material, and the dopant material is preferably the above light emitting material.

また、本発明は、上記の有機EL素子を備える照明器具およびディスプレイ装置に関する。   Moreover, this invention relates to a lighting fixture and a display apparatus provided with said organic EL element.

本発明の発光材料は、内部量子収率が高く、発光効率に優れる。特に、本発明の発光材料を有機EL素子の発光層に用いた場合には、遅延蛍光の放射により、発光効率を飛躍的に高めることができる。   The light emitting material of the present invention has a high internal quantum yield and excellent light emission efficiency. In particular, when the light-emitting material of the present invention is used for the light-emitting layer of an organic EL element, the emission efficiency can be dramatically increased by the emission of delayed fluorescence.

本発明の実施形態に係る有機EL素子の構成を表す模式断面構成である。It is a schematic cross-sectional structure showing the structure of the organic EL element which concerns on embodiment of this invention. 化合物1〜6のトルエン溶液中での発光スペクトルである。It is an emission spectrum in the toluene solution of compounds 1-6. (A)は、化合物1の蛍光の時間分解スペクトルである。(B)は、化合物4の蛍光の時間分解スペクトルである。(A) is a time-resolved spectrum of fluorescence of Compound 1. (B) is a fluorescence time-resolved spectrum of Compound 4. (A)は、化合物1をドーパントとして用いた共蒸着膜の蛍光の時間分解スペクトルである。(B)は、化合物4をドーパントとして用いた共蒸着膜の蛍光の時間分解スペクトルである。(A) is a fluorescence time-resolved spectrum of a co-deposited film using Compound 1 as a dopant. (B) is a fluorescence time-resolved spectrum of a co-deposited film using Compound 4 as a dopant.

[発光材料]
まず、本発明の発光材料について説明する。本発明の発光材料は、下記一般式(I)で表される化合物からなる。
[Luminescent material]
First, the light emitting material of the present invention will be described. The luminescent material of the present invention comprises a compound represented by the following general formula (I).

Figure 0006326251
Figure 0006326251

上記一般式(I)において、mおよびnはそれぞれ独立に1〜3の整数であり、m+nは2〜4である。上記一般式(I)において、置換基Aは、電子供与性を有する置換ヘテロアリール基であり、かつ芳香族複素環上の置換基の少なくとも1つは電子求引性基である。mが2以上である場合、それぞれのAは同一でも異なっていてもよい。   In the above general formula (I), m and n are each independently an integer of 1 to 3, and m + n is 2 to 4. In the general formula (I), the substituent A is a substituted heteroaryl group having an electron donating property, and at least one of the substituents on the aromatic heterocyclic ring is an electron withdrawing group. When m is 2 or more, each A may be the same or different.

電子供与性を有する置換ヘテロアリール基とは、電子供与性の芳香族複素環上に、少なくとも1つの置換基を有するヘテロアリール基を意味する。上記一般式(I)で表される化合物は、電子求引性のシアノピリジン部位と、電子供与性の置換ヘテロアリール部位とが結合した化合物、すなわちバイポーラ化合物である。   The substituted heteroaryl group having electron donating means a heteroaryl group having at least one substituent on the electron donating aromatic heterocycle. The compound represented by the general formula (I) is a compound in which an electron-withdrawing cyanopyridine moiety and an electron-donating substituted heteroaryl moiety are bonded, that is, a bipolar compound.

置換基Aの芳香族複素環は、電子供与性を有するものであり、環形成原子数が5〜30であるものが好ましい。ヘテロアリール基による電子供与性を高め、かつ立体障害によりピリジン環のπ共役系と置換基Aの芳香族複素環のπ共役系とを非平行に存在させる観点から、芳香族複素環は縮合多環であることが好ましい。また、芳香族複素環は、含窒素縮合多環であることが好ましい。   The aromatic heterocyclic ring of the substituent A has an electron donating property and preferably has 5 to 30 ring-forming atoms. From the viewpoint of enhancing the electron donating property by the heteroaryl group and causing the π-conjugated system of the pyridine ring and the π-conjugated system of the aromatic heterocyclic ring of the substituent A to exist non-parallel due to steric hindrance, the aromatic heterocycle is condensed. A ring is preferred. The aromatic heterocycle is preferably a nitrogen-containing condensed polycycle.

電子供与性の芳香族複素環の具体例としては、インドール、イソインドール、チエノインドール、インダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン等の縮合二環;カルバゾール、アクリジン、β-カルボリン、アクリドン、ペリミジン、フェナジン、フェナントリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、1,7−フェナントロリン、1,8−フェナントロリン、1,9−フェナントロリン、1,10−フェナントロリン、2,7−フェナントロリン、2,8−フェナントロリン、2,9−フェナントロリン、3,7−フェナントロリン、3,8−フェナントロリン等の縮合三環;キンドリン、キニンドリン等の縮合四環;アクリンドリン等の縮合五環、等が挙げられる。   Specific examples of the electron-donating aromatic heterocycle include condensed bicyclic rings such as indole, isoindole, thienoindole, indazole, purine, quinoline, isoquinoline; carbazole, acridine, β-carboline, acridone, perimidine, phenazine, Nanthridine, phenothiazine, phenoxazine, 1,7-phenanthroline, 1,8-phenanthroline, 1,9-phenanthroline, 1,10-phenanthroline, 2,7-phenanthroline, 2,8-phenanthroline, 2,9-phenanthroline, Examples include condensed tricycles such as 3,7-phenanthroline and 3,8-phenanthroline; condensed tetracycles such as kindin and quinindrin; condensed pentacycles such as aclindrin and the like.

上記の電子供与性の芳香族複素環の中でも、置換基Aの芳香族複素環としては、カルバゾール環、インドール環、チエノインドール環、インドリン環、アクリジン環、フェノキサジン環が好ましく、特にカルバゾール環が好ましい。また、上記一般式(I)で表される化合物は、置換基Aの異種原子(例えば窒素)が、ピリジン環の炭素原子と結合していることが好ましい。すなわち、本発明の発光材料は、好ましくは、上記一般式(I)において、置換基Aが下記A1で表される置換カルバゾリル基である化合物からなる。   Among the above-mentioned electron-donating aromatic heterocycles, the aromatic heterocycle of the substituent A is preferably a carbazole ring, an indole ring, a thienoindole ring, an indoline ring, an acridine ring, or a phenoxazine ring, and more preferably a carbazole ring. preferable. In the compound represented by the general formula (I), a hetero atom (for example, nitrogen) of the substituent A is preferably bonded to a carbon atom of the pyridine ring. That is, the luminescent material of the present invention is preferably composed of a compound in which the substituent A is a substituted carbazolyl group represented by the following A1 in the above general formula (I).

Figure 0006326251
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上記A1において、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子または任意の置換基であり、R〜Rの少なくとも1つは、電子求引性基である。 In A1, R 1 to R 8 are each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, and at least one of R 1 to R 8 is an electron withdrawing group.

上記一般式(I)で表される化合物のSエネルギーとTエネルギーの差ΔESTを小さくするためには、HOMOを電子供与性部位に局在化させ、LUMOを電子求引性部位に局在化させることが好ましい。このような局在化を生じさせるためには、分子構造が対称性を有することが好ましい。上記一般式(I)において、分子構造が対称性を有する置換基の位置の組み合わせとしては、下記の構造式が例示できる。なお、下記の構造式(123)および(124)において、複数のAは、それぞれ同一でも異なっていてもよいが、対称性を高めるためには両者が同一であることが好ましい。 To reduce the S 1 energy and the T 1 energy difference Delta] E ST of the general formula (I) compound represented by the, HOMO is localized to electron-donating site, the LUMO to the electron-withdrawing site Localization is preferred. In order to cause such localization, the molecular structure preferably has symmetry. In the above general formula (I), the following structural formulas can be exemplified as combinations of positions of substituents having a symmetrical molecular structure. In the following structural formulas (123) and (124), a plurality of A may be the same or different from each other. However, in order to improve symmetry, it is preferable that both are the same.

Figure 0006326251
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上記一般式(I)において、シアノピリジンの電子求引性を高めるためには、ピリジン環の4位の炭素にCN基が結合していることが好ましい。また、少なくとも1つの置換基Aは、CN基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子に結合していることが好ましい。置換基AとCN基とが隣接する炭素原子に結合することにより、置換基Aの芳香族複素環とシアノ基との間の立体障害に起因して結合の捻じれが生じ、置換基Aの芳香族複素環のπ共役系は、ピリジン環のπ共役系と非同一平面に存在する。そのため、一重項最低励起状態(S状態)と三重項最低励起状態(T1状態)とのエネルギーの差ΔESTが小さくなり、熱エネルギーによる逆項間交差が生じやすくなる。 In the general formula (I), in order to enhance the electron withdrawing property of cyanopyridine, it is preferable that a CN group is bonded to the 4-position carbon of the pyridine ring. Further, at least one substituent A is preferably bonded to a carbon atom adjacent to the carbon atom to which the CN group is bonded. When the substituent A and the CN group are bonded to adjacent carbon atoms, the bond is twisted due to steric hindrance between the aromatic heterocycle of the substituent A and the cyano group. The π-conjugated system of the aromatic heterocyclic ring exists in the same plane as the π-conjugated system of the pyridine ring. Therefore, the energy difference Delta] E ST of smaller singlet lowest excitation state (S 1 state) and the lowest triplet excited state (T 1 state), reverse intersystem crossing due to thermal energy is likely to occur.

これらの置換基の組み合わせを満たす化合物としては、下記の構造式で表される化合物が挙げられる。なお、下記の構造式において、複数のAは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。   Examples of the compound satisfying the combination of these substituents include compounds represented by the following structural formulas. In the following structural formulae, the plurality of A may be the same or different.

Figure 0006326251
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また、上記一般式(I)で表される化合物は、置換基Aを2つ以上有していることが好ましい。上記の例示構造の中で、上記構造式(123)は、前述の条件の全てを満たし、本発明の発光材料の構造として特に好ましい。   Moreover, it is preferable that the compound represented by the said general formula (I) has two or more substituents A. Among the above exemplary structures, the structural formula (123) satisfies all of the above-described conditions and is particularly preferable as the structure of the light emitting material of the present invention.

前述のように、置換基Aは、芳香族複素環上に少なくとも1つの電子供与性の置換基を有する。電子求引性の置換基とは、芳香族複素環のπ共役系の電子密度を低下させる置換基であり、脂肪族、芳香族のいずれでもよい。   As described above, the substituent A has at least one electron-donating substituent on the aromatic heterocyclic ring. The electron-withdrawing substituent is a substituent that lowers the electron density of the π-conjugated system of the aromatic heterocyclic ring, and may be either aliphatic or aromatic.

置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性の置換基は、置換基Aが結合しているシアノピリジンのπ共役系の電子密度も低下させる作用を有することが好ましい。置換基Aの芳香族複素環上の置換基が、シアノピリジンのπ共役系の電子密度を低下させるか否かは、ピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトから判断することができる。具体的には、上記一般式(I)で表される化合物と、当該化合物の置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性基の全てを水素原子に置換した化合物とを対比した場合に、ピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトが、低磁場シフトしている(化学シフトが大きい)ことが好ましい。 The electron-withdrawing substituent on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A preferably has an action of reducing the electron density of the π-conjugated system of cyanopyridine to which the substituent A is bonded. Whether or not the substituent on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A reduces the electron density of the π-conjugated system of cyanopyridine should be judged from the 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring. Can do. Specifically, when the compound represented by the general formula (I) is compared with a compound in which all of the electron withdrawing groups on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A of the compound are substituted with hydrogen atoms In addition, it is preferable that the 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring is a low magnetic field shift (the chemical shift is large).

一例として、一般式(I)で表される化合物が、上記例示構造(123)で表される化合物である場合を挙げて、ピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトについて説明する。上記例示構造(123)の化合物は、下記一般式(II)で表すことができる。下記一般式(II)において、R〜R24はそれぞれ独立に、水素原子または任意の置換基であり、R〜R16の少なくとも1つ、およびR17〜R24の少なくとも1つは、電子求引性基である。 As an example, the case where the compound represented by the general formula (I) is the compound represented by the above exemplary structure (123) will be described, and the 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring will be described. To do. The compound of the above exemplary structure (123) can be represented by the following general formula (II). In the following general formula (II), R 9 to R 24 are each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, at least one of R 9 to R 16 , and at least one of R 17 to R 24 are It is an electron withdrawing group.

Figure 0006326251
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上記一般式(II)で表される化合物のピリジン環の2位および6位の炭素原子に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトは、上記一般式(II)で表される化合物のR〜R24のすべてが水素原子である化合物、すなわち下記で表される3,5−ビス(9−カルバゾリル)‐4‐シアノピリジンのピリジン環の2位および6位の炭素に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトよりも低磁場シフトしていることが好ましい。 The chemical shift of 1 H-NMR of the hydrogen atom bonded to the 2nd and 6th carbon atoms of the pyridine ring of the compound represented by the general formula (II) is the same as that of the compound represented by the general formula (II). A compound in which all of R 9 to R 24 are hydrogen atoms, that is, hydrogen bonded to carbons at the 2-position and 6-position of the pyridine ring of 3,5-bis (9-carbazolyl) -4-cyanopyridine represented by It is preferable that the magnetic field shift is lower than the 1 H-NMR chemical shift of the atoms.

Figure 0006326251
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3,5−ビス(9−カルバゾリル)‐4‐シアノピリジンは、CDCl中のH−NMRにおいて、ピリジン環上の水素由来のピーク(s,2H)が9.10ppmに観測される(後述の合成例5参照)。これに対して、上記一般式(II)で表される化合物は、R〜R16のいずれか1つ以上、およびR17〜R24のいずれか1つ以上が電子求引性の置換基であることにより、シアノピリジンのπ共役系の電子密度が低下して、シアノピリジンの水素由来のH−NMRのピークが、9.10ppmよりも低磁場側に観測されることが好ましい。 In 3,5-bis (9-carbazolyl) -4-cyanopyridine, a peak (s, 2H) derived from hydrogen on the pyridine ring is observed at 9.10 ppm in 1 H-NMR in CDCl 3 (described later). Synthesis Example 5). In contrast, in the compound represented by the general formula (II), any one or more of R 9 to R 16 and any one or more of R 17 to R 24 are electron withdrawing substituents. Therefore, it is preferable that the electron density of the π-conjugated system of cyanopyridine is reduced, and the 1 H-NMR peak derived from hydrogen of cyanopyridine is observed on the lower magnetic field side than 9.10 ppm.

上記一般式(I)で表される化合物のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトは、当該化合物の置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性基のすべてが水素原子に置換された化合物のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトよりも、0.02ppm以上低磁場シフトしていることが好ましく、0.04ppm以上低磁場シフトしていることがより好ましく、0.06ppm以上低磁場シフトしていることがさらに好ましく、0.07ppm以上低磁場シフトしていることが特に好ましい。 The chemical shift of 1 H-NMR of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring of the compound represented by the general formula (I) is such that all of the electron withdrawing groups on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A of the compound are all. It is preferable that the magnetic field shift is 0.02 ppm or more lower than the 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring of the compound substituted with a hydrogen atom, and the magnetic field shift is 0.04 ppm or more lower than the chemical shift. More preferably, a low magnetic field shift of 0.06 ppm or more is further preferable, and a low magnetic field shift of 0.07 ppm or more is particularly preferable.

したがって、上記一般式(II)で表される化合物のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトは、9.12ppm以上が好ましく、9.14ppm以上がより好ましく、9.16ppm以上がさらに好ましく、9.17ppm以上が特に好ましい。 Therefore, the chemical shift of 1 H-NMR of the hydrogen atom bonded to the pyridine ring of the compound represented by the general formula (II) is preferably 9.12 ppm or more, more preferably 9.14 ppm or more, and 9.16 ppm or more. Is more preferable, and 9.17 ppm or more is particularly preferable.

上記一般式(I)で表される化合物は、置換基Aの芳香族複素環上に電子求引性の置換基を有することで、SエネルギーとTエネルギーの差ΔESTが小さく、かつ発光量子収率が高くなる傾向がある。そのため、上記一般式(I)で表される化合物は、熱エネルギーによる、T状態からS状態への逆項間交差の発生確率が高く、遅延蛍光を放射する発光材料として有用である。 The compound represented by the general formula (I), by having an electron-attracting substituent on the aromatic heterocyclic substituents A, S 1 energy and the T 1 energy difference Delta] E ST is small, and The emission quantum yield tends to be high. Therefore, the compound represented by the general formula (I) has a high probability of occurrence of reverse intersystem crossing from the T 1 state to the S 1 state due to thermal energy, and is useful as a light emitting material that emits delayed fluorescence.

ここで、ΔESTを小さくするためには、HOMOとLUMOの電子軌道の重なりを制限する必要があり、HOMOを電子供与性部位に、LUMOを電子求引性部位に局在化させることが好ましい。そのため、従来の熱活性型遅延蛍光材料の分子設計においては、バイポーラ材料の電子供与性部位の電子密度をより大きくし、電子求引性部位の電子密度をより小さくする方向が基本となっていた。また、前述の非特許文献1にも記載されているように、バイポーラ材料の電子供与性部位に置換基を導入すると、発光量子収率が低下する傾向があることが知られていた。これに対して、電子求引性部位がシアノピリジンである場合は、電子供与性部位である置換基Aが、芳香族複素環上に電子求引性の置換基を有する場合に、電子求引性部位であるシアノピリジン部分の電子密度が低下し、低ΔESTと高量子収率を両立することができる。 Here, in order to reduce the Delta] E ST, it is necessary to limit the overlap of electron orbitals HOMO and LUMO, the HOMO electron donating sites, it is preferred to localize LUMO electron withdrawing site . Therefore, in the conventional molecular design of the thermally activated delayed fluorescent material, the direction of increasing the electron density of the electron donating site of the bipolar material and decreasing the electron density of the electron withdrawing site was fundamental. . Further, as described in Non-Patent Document 1 described above, it has been known that when a substituent is introduced into the electron donating portion of the bipolar material, the emission quantum yield tends to decrease. On the other hand, when the electron withdrawing site is cyanopyridine, the electron withdrawing moiety is substituted when the substituent A which is the electron donating site has an electron withdrawing substituent on the aromatic heterocyclic ring. It reduces the electron density of the cyano pyridine moiety is sex site, it is possible to achieve both low Delta] e ST and high quantum yield.

電子求引性の置換基は、Hammetの置換基定数σが0より大きいものが好ましく、0.1以上であるものがより好ましく、0.3以上であるものがさらに好ましく、0.6以上であるものが特に好ましい。なお、Hammetの置換基定数の値が正であれば、電子求引性であり、その値が大きいほど、電子求引性が強いことを表す。Hammetの置換基定数は、Hansch, C. et. al., Chem. Rev., 91, 165-195. (1991)に詳しく記載されている。 The electron-withdrawing substituent preferably has a Hammet substituent constant σ p greater than 0, more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.3 or more, and 0.6 or more. Are particularly preferred. If the value of Hammet's substituent constant is positive, it indicates electron withdrawing property, and the larger the value, the stronger the electron withdrawing property. Hammet's substituent constants are described in detail in Hansch, C. et. Al., Chem. Rev., 91, 165-195. (1991).

電子求引性の置換基の具体例としては、シアノ基;フェニル基;ニトロ基;アシル基;ホルミル基;アシルオキシ基;アシルチオ基;アルキルオキシカルボニル基;アリールオキシカルボニル基;ハロゲン原子;少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキル基(好ましくは2つ以上のフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基であり、炭素数は1〜6が好ましく、1〜3がより好ましく、具体例としてはトリフルオロメチル基が挙げられる);少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルコキシ基;少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアリールオキシ基;少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキルアミノ基;少なくとも2つ以上のハロゲン原子で置換されたアルキルチオ基;‐COOR(Rは、水素原子またはアルキル基であり、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基である);‐CONR (Rは、それぞれ独立に、水素原子,炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数6〜20のヘテロアリール基であり、好ましくは水素原子である);SOM(Mは、水素原子又はアルカリ金属である);ジアルキルホスホノ基、ジアリールホスホノ基、ジアルキルホスフィニル基、ジアリールホスフィニル基等のフォスフィンオキシド構造を含む基;スルホニル基;アルキルスルホニル基;アリールスルホニル基;アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基;アシルチオ基;スルファモイル基;チオシアネート基;チオカルボニル基;イミノ基;N原子で置換したイミノ基;カルボキシ基またはその塩;アシルアミノ基;アゾ基;セレノシアネート基;ヘテロアリール基;σが0より大きい(好ましくはσが0.3より大きい)電子求引性基の置換基を有するアリール基等が挙げられる。 Specific examples of the electron-withdrawing substituent include a cyano group, a phenyl group, a nitro group, an acyl group, a formyl group, an acyloxy group, an acylthio group, an alkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a halogen atom, and at least two. Alkyl group substituted with the above halogen atoms (preferably a perfluoroalkyl group substituted with two or more fluorine atoms, preferably having 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, An alkoxy group substituted with at least two halogen atoms; an aryloxy group substituted with at least two halogen atoms; an alkyl substituted with at least two halogen atoms; An amino group; an alkylthio group substituted with at least two halogen atoms; a (R a is a hydrogen atom or an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms); - CONR b 2 (R b are each independently a hydrogen atom, having 1 to 20 carbon atoms An alkyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably a hydrogen atom); SO 3 M (M is a hydrogen atom or an alkali metal); Groups containing a phosphine oxide structure such as a carbonyl group, diarylphosphono group, dialkylphosphinyl group, diarylphosphinyl group; sulfonyl group; alkylsulfonyl group; arylsulfonyl group; alkylsulfinyl group, arylsulfinyl group; acylthio group Sulfamoyl group; thiocyanate group; thiocarbonyl group; imino group; imino group substituted by N atom Carboxy group or a salt thereof; acylamino group; azo group; selenocyanate group; a heteroaryl group; sigma p aryl group having greater than 0 (preferably sigma p is greater than 0.3) electron-withdrawing group substituent Etc.

上記電子求引性の置換基の中でも、シアノ基、パーフルオロアルキル基(中でも、トリフルオロメチル基)、およびヘテロアリール基からなる群から選択されるものが好ましい。ヘテロアリール基は、異種原子として、窒素原子または硫黄原子を含む複素環構造を有することが好ましい。電子求引性のヘテロアリール基の具体例としては、オキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、テトラゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基等が挙げられる。ヘテロアリール基は、炭素原子および異種原子のいずれが芳香族複素環に結合していてもよいが、電子求引性を高める観点からは炭素原子が芳香族複素環に結合していることが好ましい。上記ヘテロアリール基の中でも、2‐ピリジル基、3‐ピリジル基、および4‐ピリジル基からなる群から選択されるものが特に好ましい。   Among the electron-withdrawing substituents, those selected from the group consisting of a cyano group, a perfluoroalkyl group (in particular, a trifluoromethyl group), and a heteroaryl group are preferable. The heteroaryl group preferably has a heterocyclic structure containing a nitrogen atom or a sulfur atom as a hetero atom. Specific examples of the electron withdrawing heteroaryl group include an oxadiazolyl group, a benzothiadiazolyl group, a tetrazolyl group, a thiazolyl group, an imidazolyl group, and a pyridyl group. In the heteroaryl group, either a carbon atom or a hetero atom may be bonded to an aromatic heterocycle, but from the viewpoint of enhancing electron withdrawing properties, it is preferable that a carbon atom is bonded to an aromatic heterocycle. . Among the heteroaryl groups, those selected from the group consisting of 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, and 4-pyridyl group are particularly preferable.

特に、上記電子求引性基がシアノ基である場合には、発光波長が短波長化する傾向がある。そのため、上記一般式(I)において、置換基A上の電子求引性基がシアノ基である化合物は、青色遅延蛍光材料として有用である。   In particular, when the electron withdrawing group is a cyano group, the emission wavelength tends to be shortened. Therefore, a compound in which the electron withdrawing group on the substituent A in the general formula (I) is a cyano group is useful as a blue delayed fluorescent material.

上記電子求引性基がピリジル基である場合、特に4−ピリジル基である場合に、発光量子収率が高められる傾向がある。そのため、上記一般式(I)において、置換基A上の電子求引性基がピリジル基である化合物は、高発光効率の遅延蛍光材料として有用である。   When the electron withdrawing group is a pyridyl group, particularly when it is a 4-pyridyl group, the emission quantum yield tends to be increased. Therefore, in the general formula (I), a compound in which the electron withdrawing group on the substituent A is a pyridyl group is useful as a delayed fluorescent material with high emission efficiency.

置換基Aの芳香族複素環上の電子求引性基の位置は特に限定されない。好ましくは、置換基Aの芳香族複素環の種類に応じて、置換基Aが結合しているシアノピリジンのπ共役系の電子密度を低下させるように、電子求引性基の結合位置が定められる。例えば、置換基Aの芳香族複素環がカルバゾール環である場合、すなわち、置換基Aが上記A1である場合、3位および/または6位に電子求引性の置換基が存在する場合に、電子求引性部位であるシアノピリジンの電子密度が低下する傾向がある。そのため、上記置換基A1において、Rは電子求引性基であることが好ましい。また、Rは、電子求引性基または水素原子であることが好ましい。 The position of the electron withdrawing group on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A is not particularly limited. Preferably, the bonding position of the electron withdrawing group is determined so as to reduce the electron density of the π-conjugated system of cyanopyridine to which the substituent A is bonded, depending on the type of the aromatic heterocyclic ring of the substituent A. It is done. For example, when the aromatic heterocyclic ring of the substituent A is a carbazole ring, that is, when the substituent A is the A1, the electron withdrawing substituent is present at the 3-position and / or the 6-position. There is a tendency that the electron density of cyanopyridine, which is an electron withdrawing site, decreases. Therefore, in the substituent A1, R 3 is preferably an electron withdrawing group. R 6 is preferably an electron withdrawing group or a hydrogen atom.

置換基Aの芳香族複素環上の置換基のうち、電子求引性基以外は、水素原子または任意の置換基である。電子求引性基以外の置換基の例としては、ヒドロキシ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数1〜20のアルキル置換アミノ基、炭素数6〜40のアリール基、炭素数12〜40のジアリールアミノ基、炭素数12〜40の置換もしくは無置換のカルバゾリル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、炭素数4〜20のトリアルキルシリルアルキル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルケニル基、炭素数5〜20のトリアルキルシリルアルキニル基等が挙げられる。   Of the substituents on the aromatic heterocyclic ring of the substituent A, those other than the electron withdrawing group are hydrogen atoms or arbitrary substituents. Examples of substituents other than electron-withdrawing groups include hydroxy groups, alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms, and 1 to 20 carbon atoms. An alkyl-substituted amino group, an aryl group having 6 to 40 carbon atoms, a diarylamino group having 12 to 40 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbazolyl group having 12 to 40 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and 2 carbon atoms -10 alkynyl group, C3-C20 trialkylsilyl group, C4-C20 trialkylsilylalkyl group, C5-C20 trialkylsilylalkenyl group, C5-C20 trialkylsilyl An alkynyl group etc. are mentioned.

芳香族複素環上には、電子求引性の置換基以外の置換基を有していない(すなわち電子供与性の置換基を有していない)ことが好ましい。例えば、上記A1において、R〜Rのうち、電子求引性基以外は、水素原子であることが好ましい。すなわち、置換基R〜Rは、電子求引性基または水素原子であり、R〜Rの少なくとも1つが電子求引性基であることが好ましい。これらを総合すると、A1は、Rが電子求引性基であり、Rが水素原子または電子求引性基であり、R,R,R,R,RおよびRがいずれも水素原子であることが好ましい。 It is preferable that the aromatic heterocyclic ring has no substituent other than the electron-withdrawing substituent (that is, has no electron-donating substituent). For example, in A1 above, among R 1 to R 8 , other than the electron withdrawing group is preferably a hydrogen atom. That is, the substituents R 1 to R 8 are preferably electron withdrawing groups or hydrogen atoms, and at least one of R 1 to R 8 is preferably an electron withdrawing group. When these are put together, A 1 has R 3 as an electron withdrawing group, R 6 has a hydrogen atom or an electron withdrawing group, R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 and R 8. Are preferably hydrogen atoms.

特に、置換基A1は、下記いずれかの構造であることが好ましい。下記(A21)および(A22)において、Pyは、2‐ピリジル基、3‐ピリジル基、または4‐ピリジル基であり、4‐ピリジル基が特に好ましい。下記(A22)において、2つのPyは同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。   In particular, the substituent A1 preferably has one of the following structures. In the following (A21) and (A22), Py is a 2-pyridyl group, a 3-pyridyl group, or a 4-pyridyl group, and a 4-pyridyl group is particularly preferable. In the following (A22), two Py may be the same or different but are preferably the same.

Figure 0006326251
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同様の観点から、上記一般式(II)においても、R〜R24のうち、電子求引性基以外は水素原子であることが好ましい。また、R11およびR19は電子求引性基であることが好ましく、R14およびR22は水素原子または電子求引性基であることが好ましい。これらを総合すると、上記一般式(II)で表される化合物は、R11およびR19が電子求引性基であり、R14およびR22が水素原子または電子求引性基であり、R,R10,R12,R13,R15,R16,R17,R18,R20,R21,R23,R24がいずれも水素原子であることが好ましい。 From the same viewpoint, also in the general formula (II), a hydrogen atom other than the electron-withdrawing group among R 9 to R 24 is preferable. R 11 and R 19 are preferably electron withdrawing groups, and R 14 and R 22 are preferably hydrogen atoms or electron withdrawing groups. When these are put together, in the compound represented by the general formula (II), R 11 and R 19 are electron withdrawing groups, R 14 and R 22 are hydrogen atoms or electron withdrawing groups, and R 9 , R 10 , R 12 , R 13 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 20 , R 21 , R 23 , R 24 are all preferably hydrogen atoms.

特に、上記一般式(II)で表される化合物は、下記いずれかの化合物であることが好ましい。下記の化合物(P1)および(P2)において、Pyは、2‐ピリジル基、3‐ピリジル基、または4‐ピリジル基であり、4‐ピリジル基が特に好ましい。下記(P2)において、2つのPyは同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。   In particular, the compound represented by the general formula (II) is preferably any of the following compounds. In the following compounds (P1) and (P2), Py is a 2-pyridyl group, a 3-pyridyl group, or a 4-pyridyl group, and a 4-pyridyl group is particularly preferable. In the following (P2), two Py may be the same or different but are preferably the same.

Figure 0006326251
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[有機EL素子]
次に、有機EL素子について説明する。有機EL素子は、陽極および陰極からなる一対の電極間に有機層を備え、有機層のうち少なくとも1層は発光層である。本発明の発光材料は、有機EL素子の発光材料として有用であり、発光層の材料として効果的に用いることができる。上記一般式(I)で表される化合物の中には、遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料(遅延蛍光体)が含まれている。遅延蛍光材料を発光材料として用いた有機EL素子は、遅延蛍光を放射し、以下に説明する原理によって、高い発光効率を有する。
[Organic EL device]
Next, the organic EL element will be described. The organic EL element includes an organic layer between a pair of electrodes including an anode and a cathode, and at least one of the organic layers is a light emitting layer. The light emitting material of the present invention is useful as a light emitting material for an organic EL device and can be effectively used as a material for a light emitting layer. The compound represented by the general formula (I) includes a delayed fluorescent material (delayed phosphor) that emits delayed fluorescence. An organic EL element using a delayed fluorescent material as a light emitting material emits delayed fluorescent light and has high luminous efficiency according to the principle described below.

<遅延蛍光による高発光効率の原理>
有機EL素子においては、陽極および陰極から発光材料にキャリア(正孔および電子)が注入されると、キャリア再結合により発光材料が励起状態に遷移され、励起子が基底状態へ遷移する際に光が放射される。スピン統計則により、励起子の25%は一重項励起状態(S)、残り75%は三重項励起状態(T)となる。従って、原理上は、三重項励起状態からの発光である燐光を利用する方が、内部量子収率は高くなる。しかし、三重項励起状態は寿命が長いため、励起状態の飽和や他の励起子との相互作用によるエネルギー失活が生じやすく、一般に燐光の内部量子収率は高くないことが多い。
<Principle of high luminous efficiency by delayed fluorescence>
In an organic EL device, when carriers (holes and electrons) are injected into a light emitting material from an anode and a cathode, the light emitting material is changed to an excited state by carrier recombination, and light is emitted when the exciton changes to a ground state. Is emitted. According to the spin statistics rule, 25% of excitons are in a singlet excited state (S 1 ), and the remaining 75% are in a triplet excited state (T 1 ). Therefore, in principle, the internal quantum yield is higher when phosphorescence, which is light emission from a triplet excited state, is used. However, since the triplet excited state has a long lifetime, energy deactivation is likely to occur due to saturation of the excited state and interaction with other excitons, and in general, the internal quantum yield of phosphorescence is often not high.

一方、遅延蛍光材料では、三重項−三重項消滅、あるいは熱エネルギーの吸収により、三重項励起状態から一重項励起状態への遷移(逆項間交差)が生じ、一重項励起状態から基底状態への遷移の際に蛍光を放射する。このように、逆項間交差を経由して生じる蛍光が遅延蛍光である。中でも、有機EL素子では、熱エネルギーの吸収により逆項間交差を生じる「熱活性型遅延蛍光材料」が特に有用である。   On the other hand, in the delayed fluorescent material, a transition from the triplet excited state to the singlet excited state (reverse intersystem crossing) occurs due to triplet-triplet annihilation or absorption of thermal energy, and the singlet excited state changes to the ground state. Fluorescence is emitted during the transition. Thus, the fluorescence generated via the inverse intersystem crossing is delayed fluorescence. In particular, in the organic EL element, a “thermally activated delayed fluorescent material” that causes crossing of inverse terms by absorption of thermal energy is particularly useful.

有機EL素子に遅延蛍光材料を利用した場合、一重項励起状態の励起子は通常通り蛍光を放射する。一方、三重項励起状態の励起子は、デバイスが発する熱エネルギーを吸収して、一重項励起状態へ励起(逆項間交差)され、蛍光を放射する。逆項間交差を経由して生じる蛍光は、一重項励起からの発光であるため、基底状態から直接一重項励起状態へ励起された励起子による発光と同波長での発光である。ただし、逆項間交差を経由して生じる蛍光の寿命(発光寿命)は、通常の蛍光や燐光よりも長くなるため、これらよりも遅延した蛍光として観察される。これを遅延蛍光として定義できる。   When a delayed fluorescent material is used for the organic EL element, excitons in the singlet excited state emit fluorescence as usual. On the other hand, excitons in the triplet excited state absorb thermal energy emitted from the device, and are excited into a singlet excited state (crossing between inverse terms) to emit fluorescence. Fluorescence generated via reverse intersystem crossing is light emission from singlet excitation, and thus light emission at the same wavelength as light emission from excitons excited directly from the ground state to the singlet excitation state. However, since the lifetime of the fluorescence (light emission lifetime) generated via the crossing between inverse terms is longer than that of normal fluorescence or phosphorescence, it is observed as fluorescence delayed from these. This can be defined as delayed fluorescence.

このような熱活性型の励起子移動機構を利用すれば、キャリア注入後に熱エネルギーの吸収を経ることにより、通常は25%しか生成しない一重項励起状態の比率を25%以上に引き上げることが可能となる。特に、100℃未満の低い温度でも強い蛍光および遅延蛍光を発する化合物を用いれば、デバイスの熱で充分に三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が生じて遅延蛍光を放射するため、発光効率を飛躍的に向上させることができる。   By using such a thermally activated exciton transfer mechanism, it is possible to increase the ratio of singlet excited states, which normally generate only 25%, to 25% or more by absorbing thermal energy after carrier injection. It becomes. In particular, if a compound that emits strong fluorescence and delayed fluorescence even at a low temperature of less than 100 ° C., the reverse intersystem crossing from the triplet excited state to the singlet excited state is sufficiently generated by the heat of the device to emit delayed fluorescence. Therefore, the light emission efficiency can be dramatically improved.

<有機EL素子の構成>
図1は、一実施形態にかかる有機EL素子の構成を表す模式断面図である。この素子は、基板1上に、陽極2及び陰極4を備え、これら一対の電極間に有機層3を備える。有機層3は、少なくとも1つの発光層を有する。有機層3は発光層のみからなるものでもよく、発光層の他に1層以上の有機層を有するものでもよい。
<Configuration of organic EL element>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an organic EL element according to an embodiment. This element includes an anode 2 and a cathode 4 on a substrate 1 and an organic layer 3 between the pair of electrodes. The organic layer 3 has at least one light emitting layer. The organic layer 3 may be composed of only the light emitting layer, or may have one or more organic layers in addition to the light emitting layer.

発光層以外の有機層としては、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層等が挙げられる。正孔輸送層は正孔注入機能を有する正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有する電子注入輸送層でもよい。図1に示す形態では、有機層3は、発光層33の陽極2側に正孔注入層31および正孔輸送層32を有し、発光層33の陰極4側に電子輸送層34および電子注入層35を有する。なお、本発明の有機EL素子は、一対の電極間に発光層を有していればよく、図1に示す構成に限定されるものではない。以下では、有機EL素子の各部材および各層について説明する。   Examples of the organic layer other than the light emitting layer include a hole transport layer, a hole injection layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and an exciton blocking layer. The hole transport layer may be a hole injection transport layer having a hole injection function, and the electron transport layer may be an electron injection transport layer having an electron injection function. In the form shown in FIG. 1, the organic layer 3 has a hole injection layer 31 and a hole transport layer 32 on the anode 2 side of the light emitting layer 33, and an electron transport layer 34 and an electron injection on the cathode 4 side of the light emitting layer 33. It has a layer 35. In addition, the organic EL element of this invention should just have a light emitting layer between a pair of electrodes, and is not limited to the structure shown in FIG. Below, each member and each layer of an organic EL element are demonstrated.

(基板)
有機EL素子は、基板1上に、一対の電極2,4および有機層3を有することが好ましい。基板の材料は特に限定されず、例えば、ガラスのような透明基板、シリコン基板、フレキシブルなフィルム基板等から適宜選択される。基板側から光を取り出すボトムエミッション型の有機EL素子の場合、基板は、光取り出し効率を高める観点から、可視光域における透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
(substrate)
The organic EL element preferably has a pair of electrodes 2 and 4 and an organic layer 3 on the substrate 1. The material of the substrate is not particularly limited, and is appropriately selected from, for example, a transparent substrate such as glass, a silicon substrate, a flexible film substrate, and the like. In the case of a bottom emission type organic EL device that extracts light from the substrate side, the substrate preferably has a transmittance in the visible light region of 80% or more and 90% or more from the viewpoint of increasing light extraction efficiency. Further preferred.

(陽極)
陽極の材料は特に制限されないが、仕事関数の大きい(例えば4eV以上)金属、合金、金属酸化物電気伝導性化合物およびこれらの混合物が好ましく用いられる。陽極の材料の具体例としては、Au等の金属の薄膜、インジウム・スズ酸化物(ITO)、インジウム・亜鉛酸化物(IZO)、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物等が挙げられる。中でも、発光層から発生した光の取り出し効率の向上や、パターニングの容易性の観点から、透明性の高い金属酸化物であるITOあるいはIZOが好ましく用いられる。陽極を構成する金属酸化物中には、必要に応じて、アルミニウム、ガリウム、ケイ素、ホウ素、二オブ等のドーパントが含まれていてもよい。
(anode)
The material of the anode is not particularly limited, but metals, alloys, metal oxide electrically conductive compounds and mixtures thereof having a high work function (for example, 4 eV or more) are preferably used. Specific examples of the material of the anode include a metal thin film such as Au, and metal oxides such as indium / tin oxide (ITO), indium / zinc oxide (IZO), zinc oxide, and tin oxide. Among them, ITO or IZO, which is a highly transparent metal oxide, is preferably used from the viewpoint of improving the extraction efficiency of light generated from the light emitting layer and ease of patterning. In the metal oxide which comprises an anode, dopants, such as aluminum, gallium, silicon, boron, and niobium, may be contained as needed.

(陰極)
陰極の材料は特に制限されないが、仕事関数の小さい(例えば4eV以下)金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物およびこれらの混合物が好ましく用いられる。仕事関数の小さい金属の例としては、アルカリ金属ではLi、アルカリ土類金属ではMg、Caが挙げられる。また、希土類金属等からなる金属単体、あるいは、これらの金属とAl、In、Ag等の合金を用いることもできる。また、特開2001−102175号公報等に開示されているように、陰極に接する有機層として、アルカリ土類金属イオンおよびアルカリ金属イオンからなる群から選択される少なくとも1種を含む金属錯体化合物を用いることもできる。この場合、陰極として、当該錯体化合物中の金属イオンを真空中で金属に還元し得る金属、例えばAl、Zr、Ti、Si等もしくはこれらの金属を含有する合金を用いることが好ましい。
(cathode)
The material of the cathode is not particularly limited, but metals, alloys, metal oxides, electrically conductive compounds and mixtures thereof having a low work function (for example, 4 eV or less) are preferably used. Examples of the metal having a small work function include Li for an alkali metal and Mg and Ca for an alkaline earth metal. In addition, a simple metal made of rare earth metal or the like, or an alloy such as Al, In, or Ag with these metals can also be used. Further, as disclosed in JP-A-2001-102175 and the like, a metal complex compound containing at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal ions and alkali metal ions is used as the organic layer in contact with the cathode. It can also be used. In this case, it is preferable to use a metal capable of reducing metal ions in the complex compound to a metal in a vacuum, such as Al, Zr, Ti, Si, or an alloy containing these metals, as the cathode.

発光層からの光を外部に取り出すため、陽極または陰極のいずれか一方は光透過性であることが好ましく、具体的には、可視光域における透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。なお、陽極および陰極の両方を光透過性とすることにより、陽極側と陰極側の両方から光を取り出し可能な有機EL素子を作製することもできる。   In order to extract light from the light emitting layer to the outside, either the anode or the cathode is preferably light transmissive, and specifically, the transmittance in the visible light region is preferably 70% or more. % Or more is more preferable, and it is further more preferable that it is 90% or more. In addition, by making both the anode and the cathode light transmissive, an organic EL element capable of extracting light from both the anode side and the cathode side can be produced.

(発光層)
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層である。本発明の有機EL素子は、発光層に、上記一般式(I)で表される化合物からなる発光材料を1種または2種以上含む。本発明の有機EL素子は、上記の発光材料を単独で発光層に用いたものであってもよいが、発光層がドーパント材料とホスト材料を含み、ドーパント材料として上記の発光材料を用いたものが好ましい。発光層が、ドーパント材料とホスト材料とを含む場合、発光材料(ドーパント材料)で生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料中に閉じ込めることができるため、発光効率が高められる傾向がある。
(Light emitting layer)
The light emitting layer is a layer that emits light after excitons are generated by recombination of holes and electrons injected from the anode and the cathode, respectively. The organic EL device of the present invention contains one or more light-emitting materials composed of the compound represented by the general formula (I) in the light-emitting layer. The organic EL device of the present invention may be one in which the above light emitting material is used alone in the light emitting layer, but the light emitting layer contains a dopant material and a host material, and the above light emitting material is used as the dopant material. Is preferred. When the light-emitting layer includes a dopant material and a host material, singlet excitons and triplet excitons generated from the light-emitting material (dopant material) can be confined in the light-emitting material, and thus the light emission efficiency tends to be increased. There is.

本発明の有機EL素子では、発光層に含まれるドーパント材料から光が放射される。この発光は、蛍光発光および遅延蛍光発光の両方を含む。なお、発光の一部は、ホスト材料からの発光であってもよい。発光層がホスト材料とドーパント材料を含有する場合、発光層中のドーパント材料の含有量は、0.1〜49重量%が好ましく、0.5〜40重量%がより好ましく、1〜30重量%がさらに好ましい。発光層中のホスト材料の含有量は、51〜99.9重量%が好ましく、60〜99.5重量%がより好ましく、70〜99重量%がさらに好ましい。   In the organic EL device of the present invention, light is emitted from the dopant material contained in the light emitting layer. This emission includes both fluorescence emission and delayed fluorescence emission. Note that part of the light emission may be light emission from the host material. When the light emitting layer contains a host material and a dopant material, the content of the dopant material in the light emitting layer is preferably 0.1 to 49% by weight, more preferably 0.5 to 40% by weight, and 1 to 30% by weight. Is more preferable. The content of the host material in the light emitting layer is preferably 51 to 99.9% by weight, more preferably 60 to 99.5% by weight, and even more preferably 70 to 99% by weight.

ホスト材料は、良好な成膜性を示し、かつ、ドーパント材料の良好な分散性を確保できる化合物であることが好ましい。また、ホスト材料は、一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギーの少なくともいずれか一方が、ドーパント材料よりも高い値を有することが好ましい。ホスト材料の励起エネルギーが、ドーパント材料の励起エネルギーよりも高いことにより、ドーパントで生成した一重項励起子および三重項励起子を、ドーパント材料の分子中に閉じ込めることが可能となり、発光効率を高めることができる。   The host material is preferably a compound that exhibits good film formability and ensures good dispersibility of the dopant material. In addition, the host material preferably has at least one of singlet excitation energy and triplet excitation energy higher than that of the dopant material. Since the excitation energy of the host material is higher than the excitation energy of the dopant material, singlet and triplet excitons generated by the dopant can be confined in the molecule of the dopant material, increasing the luminous efficiency. Can do.

発光効率を高めるためには、ホスト材料の一重項励起子から、ドーパント材料のエネルギー移動が活発に生じることが好ましい。そのため、ホスト材料の一重項励起エネルギーは、ドーパント材料の一重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料との分子間エネルギー遷移確率を高めるためには、両者の一重項励起エネルギーの差が1eV以下であることが好ましく、0.5eV以下であることがより好ましい。   In order to increase the light emission efficiency, it is preferable that the energy transfer of the dopant material actively occurs from the singlet excitons of the host material. For this reason, the singlet excitation energy of the host material is preferably larger than the singlet excitation energy of the dopant material. In order to increase the intermolecular energy transition probability between the host material and the dopant material, the difference between the singlet excitation energies of both is preferably 1 eV or less, and more preferably 0.5 eV or less.

ホスト材料は、正孔輸送性能と電子輸送性能の双方を併せ持つことが好ましく、かつ正孔輸送性と電子輸送性の差が小さいことが好ましい。具体的には、輸送性能の指標である正孔移動度と電子移動度の比は、0.002〜500の範囲内であることが好ましい。   The host material preferably has both hole transport performance and electron transport performance, and preferably has a small difference between the hole transport performance and the electron transport performance. Specifically, the ratio of hole mobility to electron mobility, which is an index of transport performance, is preferably in the range of 0.002 to 500.

ホスト材料の具体例としては、カルバゾール系化合物、アリールシラン系化合物、酸化リン系化合物、オキサジアゾール系化合物、キノリノール系金属錯体等が挙げられる。カルバゾール系化合物の例としては、N,N’−ジカルバゾリル−4,4’−ビフェニル(CBP)やN,N−ジカルバゾリル−3,5−ベンゼン(mCP)が挙げられる。アリールシラン系化合物の例としては、p−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH2)が挙げられる。酸化リン系化合物の例としては、4,4’−ビス(ジフェニルフォスフォリル)−1,1’−ビフェニル(PO1)や、ビス(2−(ジフェニルホスフィノ)フェニル)エーテルオキシド(DPEPO)が挙げられる。ホスト材料は、いずれも1種の材料を単独で用いてもよいし、2種以上の材料を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the host material include carbazole compounds, aryl silane compounds, phosphorus oxide compounds, oxadiazole compounds, quinolinol metal complexes, and the like. Examples of the carbazole compound include N, N′-dicarbazolyl-4,4′-biphenyl (CBP) and N, N-dicarbazolyl-3,5-benzene (mCP). An example of the arylsilane compound is p-bis (triphenylsilyl) benzene (UGH2). Examples of phosphorus oxide compounds include 4,4′-bis (diphenylphosphoryl) -1,1′-biphenyl (PO1) and bis (2- (diphenylphosphino) phenyl) ether oxide (DPEPO). Can be mentioned. As the host material, one kind of material may be used alone, or two or more kinds of materials may be used in combination.

Figure 0006326251
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(正孔輸送層および正孔注入層)
有機層3は、発光層33の陽極2側に、正孔注入層31や正孔輸送層32を有することが好ましい。正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送、あるいは電子障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
(Hole transport layer and hole injection layer)
The organic layer 3 preferably has a hole injection layer 31 and a hole transport layer 32 on the anode 2 side of the light emitting layer 33. The hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.

正孔輸送材料は、ラジカルカチオン化し易い化合物が好ましく、例えば、アリールアミン系化合物、イミダゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、カルコン系化合物、スチリルアントラセン系化合物、スチルベン系化合物、テトラアリールエテン系化合物、トリアリールアミン系化合物、トリアリールエテン系化合物、トリアリールメタン系化合物、フタロシアニン系化合物、フルオレノン系化合物、ヒドラジン系化合物、カルバゾール系化合物、N−ビニルカルバゾール系化合物、ピラゾリン系化合物、ピラゾロン系化合物、フェニルアントラセン系化合物、フェニレンジアミン系化合物、ポリアリールアルカン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリフェニレンビニレン系化合物等が挙げられる。   The hole transport material is preferably a compound that is easily radical cationized. For example, an arylamine compound, an imidazole compound, an oxadiazole compound, an oxazole compound, a triazole compound, a chalcone compound, a styrylanthracene compound, or a stilbene compound. Compound, tetraarylethene compound, triarylamine compound, triarylethene compound, triarylmethane compound, phthalocyanine compound, fluorenone compound, hydrazine compound, carbazole compound, N-vinylcarbazole compound, pyrazoline Compounds, pyrazolone compounds, phenylanthracene compounds, phenylenediamine compounds, polyarylalkane compounds, polysilane compounds, polyphenylene vinylene compounds, etc. It is below.

特に、アリールアミン化合物は、ラジカルカチオン化し易いことに加えてホール移動度が高く、ホール輸送材料として適している。アリールアミン化合物を含有するホール輸送材料の中でも、4、4’−ビス[N−(2−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α―NPD)等のトリアリールアミン誘導体が好ましい。   In particular, an arylamine compound is suitable as a hole transport material because it has a high hole mobility in addition to being easily radical cationized. Among the hole transport materials containing an arylamine compound, a triarylamine derivative such as 4,4′-bis [N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) is preferable.

Figure 0006326251
Figure 0006326251

(電子輸送層および電子注入層)
有機層3は、発光層33の陰極4側に、電子注入層35や電子輸送層34を有することが好ましい。電子輸送材料は、電子の注入または輸送、あるいは正孔障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
(Electron transport layer and electron injection layer)
The organic layer 3 preferably has an electron injection layer 35 and an electron transport layer 34 on the cathode 4 side of the light emitting layer 33. The electron transport material has either electron injection or transport or hole barrier properties, and may be either organic or inorganic.

電子輸送材料は、ラジカルアニオン化し易い化合物が好ましく、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等、チアジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体等が挙げられる。電子輸送材料の具体例としては、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)、トリス[(8−ハイドロキシキノリナート)]アルミニウム(III)(Alq)等が挙げられる。中でも、汎用性の観点から、Alqが好適に用いられる。 The electron transport material is preferably a compound that easily undergoes radical anion, for example, a nitro-substituted fluorene derivative, a diphenylquinone derivative, a thiopyran dioxide derivative, a carbodiimide, a fluorenylidenemethane derivative, an anthraquinodimethane and anthrone derivative, an oxadiazole derivative And thiadiazole derivatives, phenanthroline derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives and the like. Specific examples of the electron transport material include 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP), tris [(8-hydroxyquinolinato)] aluminum (III) (Alq 3 ), and the like. Is mentioned. Among these, Alq 3 is preferably used from the viewpoint of versatility.

Figure 0006326251
Figure 0006326251

(阻止層)
発光層中に存在する正孔や電子、あるいは励起子の発光層外への拡散を阻止する目的で、阻止層を設けることもできる。電子阻止層は、発光層と正孔輸送層の間に配置され、電子が発光層を通過して正孔輸送側層側に拡散することを阻止する。正孔阻止層は、発光層と電子輸送層の間に配置され、正孔が発光層を通過して電子輸送側層側に拡散することを阻止する。正孔阻止層には、前述の電子輸送層と同様の材料を用いることができる。電子阻止層には、前述の正孔輸送層と同様の材料を用いることができる。
(Blocking layer)
A blocking layer may be provided for the purpose of blocking diffusion of holes, electrons, or excitons existing in the light emitting layer to the outside of the light emitting layer. The electron blocking layer is disposed between the light emitting layer and the hole transport layer, and blocks electrons from passing through the light emitting layer and diffusing to the hole transport side layer side. The hole blocking layer is disposed between the light emitting layer and the electron transport layer, and prevents holes from passing through the light emitting layer and diffusing to the electron transport side layer side. For the hole blocking layer, the same material as that of the above-described electron transport layer can be used. For the electron blocking layer, the same material as the hole transport layer described above can be used.

励起子阻止層は、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が、電荷輸送層や正孔輸送層に拡散することを阻止するための層である。励起子阻止層を設けることで、励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は、発光層の陽極側、陰極側のいずれにも配置することができ、両方に配置してもよい。阻止層としては、一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギーの少なくともいずれか一方が、発光ドーパント材料の一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギーよりも高い材料が好ましく用いられる。   The exciton blocking layer is a layer for preventing excitons generated by recombination of holes and electrons in the light emitting layer from diffusing into the charge transport layer or the hole transport layer. By providing the exciton blocking layer, excitons can be efficiently confined in the light emitting layer, and the light emission efficiency of the device can be improved. The exciton blocking layer can be disposed on either the anode side or the cathode side of the light emitting layer, or may be disposed on both. As the blocking layer, a material in which at least one of singlet excitation energy and triplet excitation energy is higher than the singlet excitation energy and triplet excitation energy of the light-emitting dopant material is preferably used.

<有機EL素子の作製>
電極および有機層の形成方法は特に制限されず、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法等のドライプロセスや、スピンコート法、各種印刷法等のウェットプロセスが適宜に採用される。ホスト材料とドーパント材料を含有する発光層は、例えば、ホスト材料とドーパント材料を共蒸着することにより形成できる。この際、ホスト材料とドーパント材料をあらかじめ混合しておいてもよい。
<Production of organic EL element>
The method for forming the electrodes and the organic layer is not particularly limited, and dry processes such as sputtering, CVD, and vacuum deposition, and wet processes such as spin coating and various printing methods are appropriately employed. The light emitting layer containing the host material and the dopant material can be formed, for example, by co-evaporating the host material and the dopant material. At this time, the host material and the dopant material may be mixed in advance.

本発明の有機EL素子は、発光層以外にも、上記一般式(I)で表される化合物を用いたものでもよい。発光層以外の層に上記一般式(1)で表される化合物が用いられる場合、発光層と発光層以外の層で同一の化合物が用いられてもよく、異なる化合物が用いられてもよい。   In addition to the light emitting layer, the organic EL device of the present invention may be one using a compound represented by the above general formula (I). When the compound represented by the general formula (1) is used in a layer other than the light emitting layer, the same compound may be used in the light emitting layer and the layer other than the light emitting layer, or different compounds may be used.

有機EL素子は、実用に際して、使用環境における劣化を最小限に抑制するために、素子の一部または全体を、不活性ガス雰囲気下で封止ガラスや金属キャップを用いて封止する、あるいは、紫外線硬化樹脂などによる保護層で被覆することが好ましい。   In practical use, in order to minimize deterioration in the usage environment in practical use, a part or the whole of the element is sealed with a sealing glass or a metal cap under an inert gas atmosphere, or It is preferable to coat with a protective layer made of an ultraviolet curable resin or the like.

本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、一重項励起エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、三重項励起エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、燐光として確認される。通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。   The organic EL device of the present invention emits light by applying an electric field between an anode and a cathode. At this time, if light is emitted by singlet excitation energy, light having a wavelength corresponding to the energy level is confirmed as fluorescence emission and delayed fluorescence emission. In the case of light emission by triplet excitation energy, the wavelength corresponding to the energy level is confirmed as phosphorescence. Since normal fluorescence has a shorter fluorescence lifetime than delayed fluorescence, the emission lifetime can be distinguished from fluorescence and delayed fluorescence.

上記のように、本発明の発光材料を用いた有機EL素子は、発光層のドーパント材料が熱エネルギーによる逆項間交差を起こすことが好ましい。逆項間交差により一重項励起状態へ遷移された励起子は、熱活性型の遅延蛍光を放射する。そのため、本発明の有機EL素子は、高い内部量子収率を示し、消費電力の少ない省エネルギーの光源となり得る。   As described above, in the organic EL element using the light emitting material of the present invention, it is preferable that the dopant material of the light emitting layer causes reverse intersystem crossing due to thermal energy. The exciton transitioned to the singlet excited state due to the crossing between inverse terms emits thermally activated delayed fluorescence. Therefore, the organic EL device of the present invention can exhibit a high internal quantum yield and can be an energy-saving light source with low power consumption.

本発明の有機EL素子は、照明器具やディスプレイ装置等に有効に適用できる。ディスプレイ装置としては、有機EL素子を照明装置(バックライト)として用いた液晶表示装置や、有機EL素子を表示パネルとして用いた有機EL表示装置等が挙げられる。有機EL表示装置の詳細については、「有機ELディスプレイ」時任静士、安達千波矢、村田英幸 共著(オーム社)等を参照することができる。   The organic EL element of the present invention can be effectively applied to lighting fixtures, display devices, and the like. Examples of the display device include a liquid crystal display device using an organic EL element as a lighting device (backlight), an organic EL display device using an organic EL element as a display panel, and the like. For details of the organic EL display device, refer to “Organic EL Display” by Shizushi Tokito, Chiba Yasada, Hideyuki Murata (Ohm), and the like.

以下に、合成例、および合成例で得られた化合物の評価結果を示して、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to synthesis examples and evaluation results of the compounds obtained in the synthesis examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[合成例1]
合成例1では、以下のスキームにより化合物1を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 1]
In Synthesis Example 1, Compound 1 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3−ブロモカルバゾール(4.34g,17.6mmol)、およびシアン化銅(3.16g,35.3mmol)を含むNMP(65ml)溶液を、190℃のオイルバス加熱条件下にて攪拌した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、4時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、3−シアノカルバゾールを2.85g(収率84%)得た。   Under a nitrogen atmosphere, NMP (65 ml) solution containing 3-bromocarbazole (4.34 g, 17.6 mmol) and copper cyanide (3.16 g, 35.3 mmol) was subjected to 190 ° C. oil bath heating conditions. Stir. The reaction was followed by thin layer chromatography and after 4 hours cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain 2.85 g (yield 84%) of 3-cyanocarbazole.

続いて、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(0.51g,1.95mmol)、3−シアノカルバゾール(0.9g,4.68mmol)、炭酸セシウム(1.83g,5.62mmol)、酢酸パラジウム(11mg,1mol%)、および1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(39mg,1.5mol%)を含むDMF(20ml)溶液を、100℃のオイルバス加熱条件下にて7時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、酢酸エチルで抽出し、この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を0.53g(収率56%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Subsequently, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (0.51 g, 1.95 mmol), 3-cyanocarbazole (0.9 g, 4.68 mmol), cesium carbonate (1.83 g, 5.62 mmol), A DMF (20 ml) solution containing palladium acetate (11 mg, 1 mol%) and 1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene (dppf) (39 mg, 1.5 mol%) was subjected to oil bath heating conditions at 100 ° C. The mixture was stirred for 7 hours and then cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a mixture. The obtained mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 0.53 g (yield 56%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物1であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.18(s、2H)、8.51(d、2H)、8.22(dd、2H)、7.80(ddd、2H)、7.64〜7.61(m、2H)、7.54〜7.50(m、2H)、7.40〜7.35(m、4H)。 The obtained compound was confirmed to be Compound 1 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.18 (s, 2H), 8.51 (d, 2H), 8.22 (dd, 2H), 7.80 (ddd, 2H), 7.64 to 7.61 (m, 2H), 7.54 to 7.50 (m, 2H), 7.40 to 7.35 (m, 4H).

[合成例2]
合成例2では、以下のスキームにより化合物2を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 2]
In Synthesis Example 2, Compound 2 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3−ブロモカルバゾール(20g,81.3mmol)、ビス(ピナコレート)ジボロン(Bpin)(23.7g,93.5mmol)、酢酸カリウム(24.7g,0.25mol)、および[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(Pd(dppf)Cl)(1.2g,1.63mmol)を含む1,4−ジオキサン(350ml)溶液を、90℃のオイルバス加熱条件下にて攪拌した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、18時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、そのまま次の反応に用いた。 Under a nitrogen atmosphere, 3-bromocarbazole (20 g, 81.3 mmol), bis (pinacolato) diboron (B 2 pin 2 ) (23.7 g, 93.5 mmol), potassium acetate (24.7 g, 0.25 mol), and A 1,4-dioxane (350 ml) solution containing [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] dichloropalladium (Pd (dppf) Cl 2 ) (1.2 g, 1.63 mmol) was added to a 90 ° C. oil. Stirred under bath heating conditions. The reaction was followed by thin layer chromatography and cooled to room temperature after 18 hours. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and used as it was in the next reaction.

上で得たカルバゾールのボロン酸エステル全量と、2−ブロモピリジン(7.11g,45mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(Pd(PPh)(0.94g,0.8mmol)、および2Mの炭酸カリウム水溶液(75ml)を含む、2−プロパノール(60ml)とトルエン(60ml)の混合溶媒を、窒素雰囲気下、加熱還流した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、10時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、晶析操作にて精製を行い、目的物を6.92g(2工程での収率70%)得た。 The total amount of boronate ester of carbazole obtained above with 2-bromopyridine (7.11 g, 45 mmol), tetrakistriphenylphosphine palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.94 g, 0.8 mmol), and 2M A mixed solvent of 2-propanol (60 ml) and toluene (60 ml) containing an aqueous potassium carbonate solution (75 ml) was heated to reflux in a nitrogen atmosphere. The reaction was followed by thin layer chromatography and cooled to room temperature after 10 hours. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and purified by crystallization operation to obtain 6.92 g (yield 70% in 2 steps) of the desired product.

続いて、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(1.88g,7.2mmol)、3−(2−ピリジル)カルバゾール(3.51g,14.4mmol)、銅(1.09g,17.2mmol)、および炭酸カリウム(4g,28.7mmol)を含むDMAc(40ml)溶液を、180℃のオイルバス加熱条件下にて2時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、酢酸エチルで抽出し、この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を1.86g(収率44%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Subsequently, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (1.88 g, 7.2 mmol), 3- (2-pyridyl) carbazole (3.51 g, 14.4 mmol), copper (1.09 g, 17. 2 mmol) and a solution of potassium carbonate (4 g, 28.7 mmol) in DMAc (40 ml) were stirred for 2 hours under oil bath heating conditions at 180 ° C., and then cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a mixture. The resulting mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 1.86 g (yield 44%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物2であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.17(s、2H)、8.86(dd、2H)、8.76(d、2H)、8.27(d、2H)、8.20(ddd、2H)、7.90(dd、2H)、7.81(dd、2H)、7.57(ddd、2H)、7.49〜7.40(m、6H)、7.27(d、2H)。 The obtained compound was confirmed to be Compound 2 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.17 (s, 2H), 8.86 (dd, 2H), 8.76 (d, 2H), 8.27 (d, 2H), 8.20 (ddd, 2H), 7.90 (dd, 2H), 7.81 (dd, 2H), 7.57 (ddd, 2H), 7.49-7 .40 (m, 6H), 7.27 (d, 2H).

[合成例3]
合成例3では、以下のスキームにより化合物3を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 3]
In Synthesis Example 3, Compound 3 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3−ブロモカルバゾール(20g,81.3mmol)、BPin(23.7g、93.5mmol)、酢酸カリウム(24.7g,0.25mol)、Pd(dppf)Cl(1.2g,1.63mmol)を含む1,4−ジオキサン(350ml)溶液を、90℃のオイルバス加熱条件下にて攪拌した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、18時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮しそのまま次の反応に用いた。 Under a nitrogen atmosphere, 3-bromocarbazole (20 g, 81.3 mmol), B 2 Pin 2 (23.7 g, 93.5 mmol), potassium acetate (24.7 g, 0.25 mol), Pd (dppf) Cl 2 (1 .2, g (1.63 mmol) in 1,4-dioxane (350 ml) was stirred under 90 ° C. oil bath heating conditions. The reaction was followed by thin layer chromatography and cooled to room temperature after 18 hours. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure and used as it was in the next reaction.

上で得たカルバゾールのボロン酸エステル(13.2g,45mmol)と、3−ブロモピリジン(7.82g,49.5mmol)、Pd(PPh(1.04g,0.9mmol)、および2Mの炭酸カリウム水溶液(75ml)を含む、2−プロパノール(60ml)とトルエン(60ml)の混合溶媒を、窒素雰囲気下、加熱還流した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、4時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し、晶析操作にて精製を行い、目的物を10.19g(2工程での収率93%)得た。 Boronate ester of carbazole obtained above (13.2 g, 45 mmol), 3-bromopyridine (7.82 g, 49.5 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (1.04 g, 0.9 mmol), and 2M A mixed solvent of 2-propanol (60 ml) and toluene (60 ml) containing an aqueous potassium carbonate solution (75 ml) was heated to reflux under a nitrogen atmosphere. The reaction was followed by thin layer chromatography and after 4 hours cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and purified by crystallization to obtain 10.19 g (yield 93% in two steps) of the target product.

続いて、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(2.28g、8.7mmol)、3−(3−ピリジル)カルバゾール(4.83g、19.8mmol)、炭酸セシウム(9.66g、30mmol)、酢酸パラジウム(135mg、0.6mmol)、およびdppf(0.5g、0.9mmol)を含むDMF(100ml)溶液を100℃のオイルバス加熱条件下にて30時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、酢酸エチルで抽出し、この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を0.57g(収率11%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Subsequently, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (2.28 g, 8.7 mmol), 3- (3-pyridyl) carbazole (4.83 g, 19.8 mmol), cesium carbonate (9.66 g, 30 mmol) ), Palladium acetate (135 mg, 0.6 mmol), and a DMF (100 ml) solution containing dppf (0.5 g, 0.9 mmol) were stirred for 30 hours under oil bath heating conditions at 100 ° C. and then cooled to room temperature. did. The reaction solution was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a mixture. The resulting mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 0.57 g (yield 11%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物3であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.17(s、2H)、9.00(d、2H)、8.63(d、2H)、8.38(d、2H)、8.25(d、2H)、8.02(dd、2H)、7.76(ddd、2H)、7.58(ddd、2H)、7.50−7.41(m、8H)。 The obtained compound was confirmed to be Compound 3 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.17 (s, 2H), 9.00 (d, 2H), 8.63 (d, 2H), 8.38 (d, 2H), 8.25 (d, 2H), 8.02 (dd, 2H), 7.76 (ddd, 2H), 7.58 (ddd, 2H), 7.50-7 .41 (m, 8H).

[合成例4]
合成例4では、以下のスキームにより化合物4を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 4]
In Synthesis Example 4, Compound 4 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3−ブロモカルバゾール(20g、81.3mmol)、BPin(23.7g、93.5mmol)、酢酸カリウム(24.7g、0.25mol)、およびPd(dppf)Cl(1.2g、1.63mmol)を含む1,4−ジオキサン(350ml)溶液を90℃のオイルバス加熱条件下にて攪拌した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、18時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮しそのまま次の反応に用いた。 Under a nitrogen atmosphere, 3-bromocarbazole (20 g, 81.3 mmol), B 2 Pin 2 (23.7 g, 93.5 mmol), potassium acetate (24.7 g, 0.25 mol), and Pd (dppf) Cl 2 ( A 1,4-dioxane (350 ml) solution containing 1.2 g, 1.63 mmol) was stirred under an oil bath heating condition of 90 ° C. The reaction was followed by thin layer chromatography and cooled to room temperature after 18 hours. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure and used as it was in the next reaction.

上で得たカルバゾールのボロン酸エステル(3.5g、11.9mmol)と4−ブロモピリジン塩酸塩(2.55g、13.1mmol)、Pd(PPh(0.58g、0.5mmol)、および2Mの炭酸カリウム水溶液(24ml)を含む、2−プロパノール(18ml)とトルエン(18ml)の混合溶媒を窒素雰囲気下、加熱還流した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、5時間後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、目的物を酢酸エチルにて抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し晶析操作にて精製を行い、目的物を2.07g(2工程での収率71%)得た。 Boronate ester of carbazole obtained above (3.5 g, 11.9 mmol) and 4-bromopyridine hydrochloride (2.55 g, 13.1 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (0.58 g, 0.5 mmol) And a mixed solvent of 2-propanol (18 ml) and toluene (18 ml) containing 2M aqueous potassium carbonate solution (24 ml) was heated to reflux under a nitrogen atmosphere. The reaction was followed by thin layer chromatography and after 5 hours cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water, and the target product was extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and purified by crystallization to obtain 2.07 g of the desired product (yield 71% in 2 steps).

続いて、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(3.51g、13.4mmol)、3−(4−ピリジル)カルバゾール(6.55g、26.8mmol)、銅(2.04g、32.2mmol)、および炭酸カリウム(7.4g、53.6mmol)を含むDMAc(80ml)溶液を180℃のオイルバス加熱条件下にて6時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、酢酸エチルで抽出し、この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を1.55g(収率20%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Subsequently, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (3.51 g, 13.4 mmol), 3- (4-pyridyl) carbazole (6.55 g, 26.8 mmol), copper (2.04 g, 32. 2 mmol) and potassium carbonate (7.4 g, 53.6 mmol) in DMAc (80 ml) solution was stirred for 6 hours under oil bath heating conditions at 180 ° C., and then cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a mixture. The obtained mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 1.55 g (yield 20%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物4であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.18(s、2H)、8.72(dd、4H)、8.46(s、2H)、8.26(d、2H)、7.82(ddd、2H)、7.66(dd、4H)、7.59(ddd、2H)、7.48〜7.40(m、6H)。 The obtained compound was confirmed to be compound 4 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.18 (s, 2H), 8.72 (dd, 4H), 8.46 (s, 2H), 8.26 (d, 2H), 7.82 (ddd, 2H), 7.66 (dd, 4H), 7.59 (ddd, 2H), 7.48-7.40 (m, 6H).

[合成例5]
合成例5では、以下のスキームにより化合物5を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 5]
In Synthesis Example 5, Compound 5 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(2g、7.6mmol)、カルバゾール(2.81g、16.8mmol)、炭酸セシウム(8.2g、25.2mmol)、酢酸パラジウム(113mg、0.5mmol)、およびdppf(419mg、0.76mmol)を含むDMF(60ml)溶液を、100℃のオイルバス加熱条件下にて17時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、ジクロロメタンで抽出し、このジクロロメタン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を1.29g(収率39%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Under a nitrogen atmosphere, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (2 g, 7.6 mmol), carbazole (2.81 g, 16.8 mmol), cesium carbonate (8.2 g, 25.2 mmol), palladium acetate (113 mg) , 0.5 mmol), and dppf (419 mg, 0.76 mmol) in DMF (60 ml) solution were stirred for 17 hours under oil bath heating conditions at 100 ° C. and then cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water and extracted with dichloromethane. The dichloromethane layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to obtain a mixture. The obtained mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 1.29 g (yield 39%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物5であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.10(s、2H)、8.20(s、2H)、8.18(s、2H)、7.55〜7.52(m、4H)、7.43〜7.37(m、8H)。 The obtained compound was confirmed to be Compound 5 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.10 (s, 2H), 8.20 (s, 2H), 8.18 (s, 2H), 7.55-7.52 (m, 4H), 7.43-7.37 (m, 8H).

[合成例6]
合成例6では、以下のスキームにより化合物6を合成した。

Figure 0006326251
[Synthesis Example 6]
In Synthesis Example 6, Compound 6 was synthesized according to the following scheme.
Figure 0006326251

窒素雰囲気下、3−ブロモカルバゾール(2.64g、10.6mmol)および臭化銅(0.8g、5.6mmol)を含む酢酸エチルとトルエン(各2ml)の混合溶液に、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液(100ml)を加え、80℃のオイルバス加熱条件下にて攪拌した。反応は薄層クロマトグラフィーで追跡し、7時間後、室温まで冷却し、反応溶液を水に注いだ。目的物をジクロロメタンにて抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し3−メトキシカルバゾールを1.81g(収率85%)得た。   To a mixed solution of ethyl acetate and toluene (2 ml each) containing 3-bromocarbazole (2.64 g, 10.6 mmol) and copper bromide (0.8 g, 5.6 mmol) in a nitrogen atmosphere, methanol of sodium methoxide was added. The solution (100 ml) was added and stirred under oil bath heating conditions at 80 ° C. The reaction was followed by thin layer chromatography. After 7 hours, the reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was poured into water. The target product was extracted with dichloromethane, dried over magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain 1.81 g (yield 85%) of 3-methoxycarbazole.

続いて、3,5−ジブロモピリジン−4−カルボニトリル(3.29g、12.6mmol)、3−メトキシカルバゾール(5.7g、28.9mmol)、炭酸セシウム(14.1g、43.4mmol)、酢酸パラジウム(195mg、0.87mmol)、およびdppf(721mg、1.3mmol)を含むDMF(120ml)溶液を、100℃のオイルバス加熱条件下にて20時間攪拌した後、室温まで冷却した。反応溶液を水に注いだ後、酢酸エチルで抽出し、この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮し混合物を得た。得られた混合物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、目的物を2.38g(収率38%)黄色の固体として得た。なお、得られた化合物はさらに昇華精製を行い発光材料として用いた。   Subsequently, 3,5-dibromopyridine-4-carbonitrile (3.29 g, 12.6 mmol), 3-methoxycarbazole (5.7 g, 28.9 mmol), cesium carbonate (14.1 g, 43.4 mmol), A DMF (120 ml) solution containing palladium acetate (195 mg, 0.87 mmol) and dppf (721 mg, 1.3 mmol) was stirred under oil bath heating conditions at 100 ° C. for 20 hours, and then cooled to room temperature. The reaction solution was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure to give a mixture. The obtained mixture was purified by silica gel chromatography to obtain 2.38 g (yield 38%) of the target product as a yellow solid. The obtained compound was further purified by sublimation and used as a luminescent material.

得られた化合物は、H−NMRによって化合物6であることを確認した。測定結果は次の通りであった:H−NMR(400MHz、CDCl);δ=9.06(s、2H)、8.13(d、2H)、7.63(d、2H)、7.51(dd、2H)、7.39〜7.35(m、4H)、7.28(d、2H)、7.15(dd、2H)3.97(s、6H)。 The obtained compound was confirmed to be compound 6 by 1 H-NMR. The measurement results were as follows: 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ); δ = 9.06 (s, 2H), 8.13 (d, 2H), 7.63 (d, 2H), 7.51 (dd, 2H), 7.39-7.35 (m, 4H), 7.28 (d, 2H), 7.15 (dd, 2H) 3.97 (s, 6H).

[実施例1:トルエン溶液中での発光特性の評価]
実施例1では、合成例1〜6で得られた化合物1〜6のトルエン溶液を調製して、窒素を約30分バブリングした後、300Kで蛍光スペクトルを測定した。化合物1〜6のトルエン溶液中での発光スペクトルを図2に示す。図2において、発光強度は、ピーク波長における強度の値で規格化されている。
[Example 1: Evaluation of emission characteristics in toluene solution]
In Example 1, a toluene solution of compounds 1 to 6 obtained in Synthesis Examples 1 to 6 was prepared, and nitrogen was bubbled for about 30 minutes, and then a fluorescence spectrum was measured at 300K. An emission spectrum of the compounds 1 to 6 in a toluene solution is shown in FIG. In FIG. 2, the emission intensity is normalized by the intensity value at the peak wavelength.

化合物1〜6のトルエン溶液に窒素を約30分バブリングした後、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス社製 Quantaurus−QY)を用いて内部量子収率を測定した。また、トルエン溶液中の蛍光の時間分解スペクトルを、小型蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス社製 Quantaurus−Tau)を用いて測定した。得られた時間分解スペクトルから、発光寿命の短い成分を蛍光、発光寿命が長い成分を遅延蛍光と判断して、それぞれの発光寿命(発光強度の半減期)τおよびτを算出した。化合物1〜6の全てにおいて、寿命τがnsオーダーである蛍光、および寿命τがμsオーダーである遅延蛍光が観測された。 After bubbling nitrogen into the toluene solution of compounds 1 to 6 for about 30 minutes, the internal quantum yield was measured using an absolute PL quantum yield measuring apparatus (Quantaurus-QY manufactured by Hamamatsu Photonics). Moreover, the time-resolved spectrum of fluorescence in the toluene solution was measured using a small fluorescence lifetime measuring apparatus (Quantaurus-Tau manufactured by Hamamatsu Photonics). From the obtained time-resolved spectrum, a component having a short emission lifetime was determined to be fluorescence, and a component having a long emission lifetime was determined to be delayed fluorescence, and each emission lifetime (half-life of emission intensity) τ 1 and τ 2 was calculated. In all of the compounds 1 to 6, fluorescence having a lifetime τ 1 in the ns order and delayed fluorescence having a lifetime τ 2 in the μs order were observed.

化合物1および化合物4の蛍光の時間分解スペクトルを、それぞれ図3(A)および図3(B)に示す。ここで、環境中に酸素が存在すると、励起子のクエンチ(発光材料の三重項励起状態から酸素分子へのエネルギー移動)が生じるために、遅延蛍光が短寿命化することが知られている(例えば、Endo, A. et al., Appl. Phys. Lett., 98, 83302 (2011). 参照)。溶液中に窒素をバブリングせずに時間分解スペクトルを測定したところ、化合物1〜6の全てにおいて、寿命τが短くなった(図3(A),(B)の“no bubbling”参照)。これらの結果からも、化合物1〜6は、遅延蛍光を放射する材料であることが確認された。 The time-resolved spectra of the fluorescence of compound 1 and compound 4 are shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), respectively. Here, when oxygen is present in the environment, exciton quenching (energy transfer from the triplet excited state of the luminescent material to the oxygen molecule) occurs, and it is known that delayed fluorescence shortens the life ( For example, see Endo, A. et al., Appl. Phys. Lett., 98, 83302 (2011)). When the time-resolved spectrum was measured without bubbling nitrogen into the solution, the lifetime τ 2 was shortened in all of the compounds 1 to 6 (see “no bubbling” in FIGS. 3A and 3B). Also from these results, it was confirmed that the compounds 1 to 6 are materials that emit delayed fluorescence.

化合物1〜6のトルエン溶液中での発光ピーク波長、内部量子収率、蛍光成分の寿命(τ)、および遅延蛍光成分の寿命(τ)を、各化合物のカルバゾリル基の3位の置換基、およびピリジン環の2位および6位の水素原子のH−NMRの化学シフトとともに表1に示す。 Emission peak wavelength, internal quantum yield, lifetime of fluorescent component (τ 1 ), and lifetime of delayed fluorescent component (τ 2 ) in toluene solutions of compounds 1-6 are substituted at the 3-position of the carbazolyl group of each compound Table 1 shows the 1 H-NMR chemical shifts of the groups and the hydrogen atoms at the 2-position and 6-position of the pyridine ring.

Figure 0006326251
Figure 0006326251

表1に示すように、電子供与性部位のカルバゾール環上に電子求引性の置換基であるシアノ基を有する化合物1は、カルバゾール環上に置換基を有していない化合物5に比して、発光ピーク波長がブルーシフトしており、青色遅延蛍光材料として有用であることが示唆された。また、カルバゾール環上にピリジル基を有する化合物2〜4は、化合物5よりも内部量子収率が高く、高発光効率の遅延蛍光材料として有用であることが示唆された。一方、カルバゾール環上に電子供与性のメトキシ基を有する化合物6は、化合物5に比して発光ピーク波長が大幅にレッドシフトしており、内部量子収率も低いものであった。   As shown in Table 1, Compound 1 having a cyano group that is an electron-attracting substituent on the carbazole ring of the electron-donating moiety is higher than Compound 5 having no substituent on the carbazole ring. The emission peak wavelength is blue-shifted, suggesting that it is useful as a blue delayed fluorescent material. Moreover, it was suggested that the compounds 2-4 which have a pyridyl group on a carbazole ring have a higher internal quantum yield than the compound 5, and are useful as a delayed fluorescent material with high luminous efficiency. On the other hand, Compound 6 having an electron-donating methoxy group on the carbazole ring has a significantly red-shifted emission peak wavelength and a low internal quantum yield as compared with Compound 5.

[実施例3:ホスト材料を含む真空蒸着膜の製膜および評価]
化合物1〜5をドーパント材料として、ドーパント材料:ホスト材料=94:6の重量比で、石英基板上に真空蒸着により製膜を行い、測定用試料を作製した。ホスト材料としては、ビス(2−(ジフェニルホスフィノ)フェニル)エーテルオキシド(DPEPO)を用いた。ただし、化合物5についてのみ、N,N−ジカルバゾリル−3,5−ベンゼン(mCP)をホスト材料として用いた。上記の測定試料を用い、蛍光スペクトル、内部量子収率および蛍光寿命を測定した。なお、内部量子収率の測定に際しては、測定装置内に窒素をフローしながら、窒素雰囲気下で測定を行った。測定結果を表2に示す。また、化合物1および化合物4をドーパント材料として用いた試料の蛍光の時間分解スペクトルを、それぞれ図4(A)および図4(B)に示す。
[Example 3: Formation and evaluation of vacuum-deposited film containing host material]
A compound for measurement was prepared by forming a film on a quartz substrate by vacuum deposition at a weight ratio of dopant material: host material = 94: 6 using compounds 1 to 5 as a dopant material. As the host material, bis (2- (diphenylphosphino) phenyl) ether oxide (DPEPO) was used. However, only for compound 5, N, N-dicarbazolyl-3,5-benzene (mCP) was used as the host material. Using the above measurement sample, the fluorescence spectrum, internal quantum yield, and fluorescence lifetime were measured. In measuring the internal quantum yield, the measurement was performed in a nitrogen atmosphere while flowing nitrogen into the measuring apparatus. The measurement results are shown in Table 2. In addition, FIGS. 4A and 4B show fluorescence time-resolved spectra of samples using Compound 1 and Compound 4 as dopant materials, respectively.

Figure 0006326251
Figure 0006326251

表2に示すように、電子供与性部位のカルバゾール環上に電子求引性の置換基を有する化合物1〜4をドーパントとして用いた共蒸着膜は、いずれも内部量子収率が70%を超えており、有機EL素子の発光材料として有用であることが示された。   As shown in Table 2, all of the co-deposited films using compounds 1 to 4 having an electron-withdrawing substituent on the carbazole ring of the electron-donating moiety as a dopant have an internal quantum yield exceeding 70%. It was shown that it is useful as a light emitting material for organic EL devices.

中でも、電子求引性の置換基として4‐ピリジル基を有する化合物4をドーパントとして用いた共蒸着膜は、99.0%と、極めて高い量子収率を示した。また、電子供与性の置換基としてシアノ基を有する化合物1をドーパントとして用いた共蒸着膜は、発光ピーク波長が459nmと短波長であり、かつ内部量子収率が76.4%と高いことから、高発光効率の青色遅延蛍光材料として有用であることが分かる。   In particular, the co-deposited film using Compound 4 having a 4-pyridyl group as an electron-attracting substituent as a dopant showed an extremely high quantum yield of 99.0%. Further, the co-deposited film using Compound 1 having a cyano group as an electron-donating substituent as a dopant has a short emission wavelength of 459 nm and a high internal quantum yield of 76.4%. It can be seen that this is useful as a blue delayed fluorescent material with high luminous efficiency.

Claims (9)

下記一般式(II)で表される化合物からなる発光材料:
Figure 0006326251
一般式(II)において、R 〜R 24 はそれぞれ独立に、水素原子または任意の置換基であり、R 〜R 16 の少なくとも1つ、およびR 17 〜R 24 の少なくとも1つは、電子求引性基である。
Luminescent material comprising a compound represented by the following general formula (II) :
Figure 0006326251
In the general formula (II), R 9 to R 24 are each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, and at least one of R 9 to R 16 and at least one of R 17 to R 24 are electrons. It is an attractive group.
前記一般式(II)で表される化合物のピリジン環に結合した水素原子のH−NMRの化学シフトが、9.12ppm以上である、請求項に記載の発光材料。 1 H-NMR chemical shift of the hydrogen atoms attached to the pyridine ring of the compound represented by the general formula (II) is not less than 9.12Ppm, luminescent material according to claim 1. 前記R11およびR19が電子求引性基であり、前記R14およびR22が水素原子または電子求引性基であり、前記R,R10,R12,R13,R15,R16,R17,R18,R20,R21,R23およびR24がいずれも水素原子である、請求項またはに記載の発光材料。 R 11 and R 19 are electron withdrawing groups, R 14 and R 22 are hydrogen atoms or electron withdrawing groups, and R 9 , R 10 , R 12 , R 13 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 20 , R 21 , R 23 and R 24 are all luminescent materials according to claim 1 or 2 , wherein all are hydrogen atoms. 前記R11およびR19がシアノ基である、請求項に記載の発光材料。 The luminescent material according to claim 3 , wherein R 11 and R 19 are cyano groups. 前記R11およびR19が、2‐ピリジル基、3‐ピリジル基、および4‐ピリジル基からなる群から選択されるヘテロアリール基である、請求項に記載の発光材料。 The light emitting material according to claim 3 , wherein R 11 and R 19 are heteroaryl groups selected from the group consisting of 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, and 4-pyridyl group. 一対の電極間に発光層を備え、
前記発光層に、請求項1〜のいずれか1項に記載の発光材料を含む、有機EL素子。
A light emitting layer is provided between a pair of electrodes,
The organic electroluminescent element containing the luminescent material of any one of Claims 1-5 in the said light emitting layer.
前記発光層は、ドーパント材料とホスト材料を含み、前記ドーパント材料が前記発光材料である、請求項に記載の有機EL素子。 The organic EL device according to claim 6 , wherein the light emitting layer includes a dopant material and a host material, and the dopant material is the light emitting material. 請求項またはに記載の有機EL素子を備える照明器具。 Lighting instrument comprising an organic EL element according to claim 6 or 7. 請求項またはに記載の有機EL素子を備えるディスプレイ装置。 Display device comprising an organic EL element according to claim 6 or 7.
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