CN101087776A - 有机化合物、电荷传输材料和有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了有机化合物、电荷传输材料和有机电致发光元件。所述有机化合物和电荷传输材料同时具有优异的空穴传输性和电子传输性，且具有优异的电氧化还原耐久性和高的三重态激发水平。所述电荷传输材料和有机电致发光元件使用该有机化合物。本发明所述的有机化合物以下述式(I)表示。式(I)中，Cz1和Cz2表示咔唑基；Z表示直接键合或表示可以使Cz1和Cz2分别具有的咔唑环的氮原子相互共轭的任意连接基团；Q表示连接到下述式(II)的G的直接键合。式(II)中，B1环是含有n个N原子作为杂原子的六元芳香族杂环；n是1～3的整数；当G连接到Q时，G表示连接到Q上的直接键合或任意连接基团；G键合到位于B1环中的N原子的邻位和对位的C原子上；当G不连接到Q上时，G表示芳香族烃基；m表示3～5的整数。

Description

有机化合物、电荷传输材料和有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及新的有机化合物和电荷传输材料，并涉及使用该有机化合物的有机电致发光元件，更详细地说，本发明涉及即使反复经受电氧化和/或还原也稳定的有机化合物和电荷传输材料，并涉及使用该有机化合物的、发光效率高且寿命长的有机电致发光元件。
背景技术
人们已经开发出了使用有机薄膜的电致发光元件。使用有机薄膜的电致发光元件(即有机电致发光元件)一般在基板上具有阳极、阴极和设置于这两极之间的至少含有发光层的有机层。作为有机层，除设有发光层以外，还设置有空穴注入层(阳极缓冲层)、空穴传输层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层。通常，将这些层层叠在阳极和阴极之间来构成有机电致发光元件。
以往已知的有机电致发光元件中使用了荧光发光。为了尝试改进该元件的发光效率，有人对使用磷光发光代替荧光发光进行了研究。但是，即使使用磷光发光，实际上也不能得到充分的发光效率。
在1999年发行的Appl.Phys.Lett.，第75卷，第4页中，记载了作为基质材料的如下所示的联苯衍生物。
Figure A20058004471800191
然而，在使用上述联苯衍生物的有机电致发光元件中，电荷的再结合位置倾向于偏向阴极侧，从而难以实现平衡。因此，不能得到高的发光效率。
在日本特开平第6-1972号公报中，记载了将如下所示的化合物用于有机电致发光元件。
Figure A20058004471800201
但是，观察发现，该化合物仅在高压下发光，并且认为其发光亮度和发光效率不充分。
在日本特开2000-186066号公报和日本特开2000-169448号公报中，记载了使用下述化合物所代表的吡啶类化合物作为用于荧光发光元件或用于电子照相感光体的空穴传输材料和/或发光层材料。
Figure A20058004471800202
在日本特开2003-22893号公报中，记载了如下所示的化合物作为用于有机电致发光元件的材料。
Figure A20058004471800211
在国际公开第WO03/078541号公报中，公开了使用如下所示的化合物作为用于有机电致发光元件的材料。
然而，这些专利文献所公开的化合物具有吡啶环、三嗪环、嘧啶环或吡嗪环上的氮原子可以与咔唑环上的氮原子共轭的结构，因此电荷在分子内的极化的现象显著，三重态激发水平较低。另外，这些化合物作为用于有机电致发光元件的材料的耐久性差。因此，这些化合物在用于蓝色发光元件或磷光发光元件中的性能是不充分的。另外，所述化合物没有在吡啶环的2，4，6-位、嘧啶环的2，4，6-位、吡嗪环的2，3，5，6-位的全部位置具有取代基的结构的情况中，化合物的电化学耐久性差。
在国际公开第WO03/080760号公报中，公开了使用如下所示的化合物作为有机电致发光元件的材料。
然而，在这些化合物中，一个芳香环(这里是苯环)上具有两个咔唑基(它们是给电子基团)作为取代基，并且这两个咔唑基位于不会通过所述芳香环发生共轭的位置(间位)，因此，当该分子受到电氧化或还原时，容易使正电荷或负电荷定域化。具有这样的部分结构的化合物缺少对电氧化和还原的耐久性。另外，为了改善对电还原的耐受性，将吡啶环或嘧啶环引入这些化合物，但是，当芳香环(这里是苯环)被两个咔唑基所取代时，芳香环位于相对于吡啶环或嘧啶环的氮原子为对位的位置，并且该芳香环可以与吡啶环或嘧啶环共轭。因此，由于该芳香环对吡啶环或嘧啶环的给电子效应，所以该吡啶环和该嘧啶环对电还原的耐受性降低。
国际公开第WO03/080760号公报公开了如下所示的化合物。
预计上述化合物对电氧化的耐受性得到了改善，但由于咔唑基的数目仅为一个，因而空穴传输性有所欠缺，作为用于有机电致发光元件的发光层的材料，空穴传输性和电子传输性的平衡性差，不适于用作基质材料。另外，其耐热性也差。
发明内容
本发明的课题是提供同时具有优异的空穴传输性和电子传输性且具有优异的电氧化还原耐久性和高的三重态激发水平的有机化合物和电荷传输材料；以及提供使用该有机化合物的具有高发光效率和高驱动稳定性且寿命长的有机电致发光元件。
本发明第一方面的有机化合物如下述式(I)所示。
本发明第二方面的电荷传输材料含有该第一方面的有机化合物。
本发明第三方面的有机电致发光元件在基板上具有阳极、阴极和设于这两个电极之间的有机发光层，该有机电致发光元件含有该第一方面的有机化合物。
Figure A20058004471800231
式(I)中，Cz1和Cz2分别表示咔唑基。
Z表示直接键合，或表示可以使Cz1和Cz2各自具有的咔唑环的氮原子彼此共轭的任意连接基团。
Cz1、Cz2和Z分别可以具有取代基。
Q表示连接到下述式(II)的G的直接键合。
Figure A20058004471800232
式(II)中，B1环是含有n个N原子作为杂原子的六元芳香杂环。
n是1～3的整数。
G键合到位于B1环中的N原子的邻位和对位的C原子上。
当G连接到Q时，G表示连接到Q上的直接键合或任意连接基团。
当G不连接到Q上时，G表示芳香族烃基。
m表示3～5的整数。
一分子中所存在的多个G可以相同或不同。
B1环可以具有除G以外的取代基。
本发明第一方面的有机化合物具有优异的空穴传输性和电子传输性，且具有优异的电氧化还原耐久性和高的三重态激发水平。因此，使用该有机化合物的第二方面的有机电致发光元件可以高亮度高效率地发光。该元件的稳定性特别是驱动稳定性优异，寿命较长。
本发明第三方面的有机电致发光元件可以应用于平板显示器(例如用于OA计算机的平板显示器或壁挂电视机)、车载显示原件、手机显示器、具有作为平面发光体的特性的光源(例如复印机的光源、液晶显示器或仪表类的背光源)、显示板或标志灯。
由于本发明第一方面的有机化合物具有优异的氧化还原稳定性，因而其不仅可以应用于有机电致发光元件，并且将其用于电子照相感光体也是有用的。
本发明第一方面的有机化合物不仅可以用于电荷传输材料，而且将其用于各种发光材料、太阳能电池材料、电池材料(电解液、电极、隔离膜、稳定剂等)、医用材料、涂料材料、涂层材料、有机半导体材料、化妆品材料、抗静电材料和热电元件材料等也是有用的。
本发明第二方面的电荷传输材料可适用于空穴注入材料、空穴传输材料、发光材料、基质材料、电子注入材料、电子传输材料等。
附图说明
图1是本发明的有机电致发光元件的一个例子的示意剖面图。
图2是本发明的有机电致发光元件的另一个例子的示意剖面图。
图3是本发明的有机电致发光元件的又一个例子的示意剖面图。
图4是本发明的有机电致发光元件的再一个例子的示意剖面图。
具体实施方式
下面将对本发明的有机化合物、电荷传输材料和有机电致发光元件的实施方式进行详细描述，但是下文所述的关于构成要点的说明仅为本发明实施方式的示例(代表例)，只要不超出本发明的要旨，本发明并不局限于这些内容。
[有机化合物]
本发明的有机化合物如上述式(I)所示。
[1]结构上的特征
本发明的有机化合物存在主要承担空穴传输的部分和主要承担电子传输的部分，这两部分彼此没有大的干扰。
主要承担空穴传输的部分为式(I)中的Cz1-Z-Cz2的部分，主要承担电子传输的部分为-Q-G-B1环的部分。主要承担空穴传输的部分对电氧化显示出优异的耐久性。另外，主要承担电子传输的部分对电还原显示出优异的耐久性。
主要承担空穴传输的部分的Cz1-Z-Cz2的特征为，Cz1的N原子和Cz2的N原子通过Z发生共轭。通过Cz1的N原子和Cz2的N原子的共轭，分子的介电常数得到提高，或者伴随电荷分布非定域化，电离势降低，分子内和分子间的轨道大量重叠等，因而空穴传输性提高。
如果Cz1的N原子和Cz2的N原子不共轭，则当化合物受到电氧化时，过剩的正电荷集中在Z上(例如芳香族烃基上)，或者正电荷在咔唑环的N-、1-、3-、6-、8-位中的至少一个部位的不均匀分布加强，化合物对电氧化的耐久性显著降低，因而不优选。
另外，如果Cz1的N原子和Cz2的N原子共轭，则在Cz1和Cz2中的每一结构中，正电荷的分布都比较均匀，化合物对电氧化的耐久性优异，因而优选。
另外，在本发明的有机化合物中，所说的氮原子可相互共轭指的是N原子之间通过以下部分结构或它们的组合相连接：
Figure A20058004471800261
这些结构可以是顺式或反式，其中G1～G3各自独立地表示氢原子或任意取代基，或构成芳香烃环或芳香杂环的一部分。
在Z上除连接Cz1和Cz2以外，还可连接咔唑基，作为Z上所连接的咔唑基，优选为2～4个，更优选为2或4个，最优选为2个，也即最优选Z上仅连接Cz1和Cz2。
另外，本发明的有机化合物中，优选Cz1和Cz2的N原子不与B1环的N原子发生共轭。也即，优选Cz1和Cz2与B1环之间通过不使Cz1和Cz2的N原子与B1环的N原子之间发生共轭的连接基团连接。这是由于，若作为电子过剩型部位的Cz1和Cz2的N原子与作为电子欠缺型部位的B1环的N原子为可共轭的结构，则该电子过剩型部位与该电子欠缺型部位之间的相互作用极大，各部位所具有的氧化耐受性和/或还原耐受性受损，分子内的电荷发生分极化，由此可能会导致三重态激发水平显著降低。
在这里，所谓的Cz1和Cz2的N原子与B1环的N原子不共轭指的是与上述可共轭相反的含义，其与不通过上述的部分结构进行连接具有相同的含义。
[2]式(I)中的构成要素
<Cz1和Cz2>
式(I)中的Cz1和Cz2分别表示咔唑基。作为Cz1和Cz2，例如可各自独立地为N-咔唑基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基，Cz1和Cz2可以相同或不同。
从具有高的三重态激发水平、优异的电化学稳定性的观点考虑，Cz1和Cz2优选各自独立地为N-咔唑基或2-咔唑基，最优选为N-咔唑基。
特别优选Cz1和Cz2均为N-咔唑基。
式(I)中的Cz1和Cz2为N-咔唑基时的式(I)以下述式(I-1)表示。
Figure A20058004471800271
Cz1和Cz2各自独立，可以具有任意的取代基。
作为可以具有取代基，是指可以具有至少1个取代基。
作为该取代基，优选为烷基、芳香族烃基、酰基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧羰基、芳氧羰基、卤原子、芳氨基、烷氨基或芳香杂环基；更优选为烷基、芳香族烃基或芳香杂环基。从获得高的三重态激发水平的观点以及避免与电荷分布不均匀相伴的电气耐受性的降低的观点考虑，该取代基特别优选为芳香族烃基，具体可以举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、
Figure A20058004471800272
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的一价基团，或将多个这样的基团进行连接而形成的一价基团(例如联苯基、三联苯基等)。
Cz1和Cz2的各自的取代基的合计分子量优选为500以下，更优选为250以下。最优选Cz1和Cz2未被取代。
<Z>
式(I)中的Z表示直接键合，或表示可以使Cz1和Cz2分别具有的咔唑环的氮原子可共轭的任意连接基团。
作为任意的连接基团，优选为芳香族烃基，具体可优选举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、
Figure A20058004471800273
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的二价连接基团，或将多个这样的基团进行连接而形成的二价连接基团(例如亚联苯基、亚三联苯基等)。作为Z优选为直接键合或为亚苯基、亚联苯基、亚三联苯基等连接1～8个苯环而成的二价连接基团。
Z为任意的连接基团时，Z可以具有任意的取代基，作为该取代基，优选为烷基、芳香族烃基、酰基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧羰基、芳氧羰基、卤原子、芳氨基、烷氨基或芳香杂环基；更优选为烷基、芳香族烃基或芳香杂环基，特别优选为芳香族烃基，具体可以举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并吡环、
Figure A20058004471800281
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的一价基团，或将多个这样的基团进行连接而形成的一价基团(例如联苯基、三联苯基等)。
Z的分子量优选为1000以下，更优选为500以下。
Z特别优选为直接键合或-(Ph)p-。这里，Ph表示可以具有取代基的亚苯基。另外，p表示1～8的整数，优选为1～2的整数。
<式(I)的示例>
下面列举出在式(I)表示的部分结构中除(II)的部分以外的部分的示例，但是本发明不受以下示例的任何限制。
Figure A20058004471800291
Figure A20058004471800301
Figure A20058004471800311
Figure A20058004471800321
Figure A20058004471800331
上述示例中，其中更优选V-1、V-2、V-4～V-15、V-17～V-21、V-27、V-28、V-31～V-33，进一步优选V-1、V-6～V-9、V-11～V-15、V-31、V-32，最优选V-1、V-7、V-9、V-13～V-15。
<Q>
Q表示连接到下述式(II)的至少一个G上的直接键合。
由式(II)表示的部分的分子量优选为70以上、更优选为75以上，优选为1000以下、更优选为500以下。该分子量低于该下限时，芳香性可能会受损，因而不优选；该分子量高于该上限时，气化温度升高，导致可能难以用真空沉积法进行成膜，或溶解度降低，导致可能难以用湿法进行成膜，因而不优选。
在式(II)中，B1环可以为含有n个N原子作为杂原子的六元芳香杂环。其中n表示1～3的整数。当一个分子的本发明的有机化合物具有多个B1环时，B1环可以相同或不同。
特别优选式(II)由下述式(II-1)～(II-4)表示。
Figure A20058004471800341
在本发明的有机化合物中，由式(II)、特别是由式(II-1)～(II-4)表示的基团为主要承担电子传输的部分，该基团的特征在于，其对电还原具有优异的耐久性。
在一个分子中，可以含有1～8个由式(II-1)～(II-4)中任意化学式所表示的基团，优选所述基团在分子内具有相互不共轭的关系。通常，只要一个分子中存在一个上述基团，就能够充分发挥作为目的的电子传输性，因此，考虑到空穴传输性与电子传输性的平衡、沉积制膜时所需要的耐热性和气化性、湿法成膜时所需要的溶解性、空气中的稳定性(不易被氧化)或提高该化合物纯度的容易性，优选一个分子中存在一个上述基团。
下面分别说明由各式所表示的基团。
·由式(II-1)表示的基团
由式(II-1)表示的吡啶环在2-、4-、6-位具有取代基，由此可使其具有对电还原的耐久性。
另外，该吡啶环的3-、5-位也可以具有取代基。作为该取代基，优选为苯基等芳基、吡啶基等杂芳基、甲基等烷基等。但是，从具有优异的电化学稳定性的角度考虑，最优选3-、5-位没有取代基。
·由式(II-2)表示的基团
由式(II-2)表示的吡嗪环在2-、3-、5-、6-位具有取代基，由此可使其具有对电还原的耐久性。
·由式(II-3)表示的基团
由式(II-3)表示的嘧啶环在2-、4-、6-位具有取代基，由此可使其具有对电还原的耐久性。
另外，该嘧啶环的5-位可以具有取代基。作为该取代基，优选为苯基等芳香族烃基、吡啶基等芳香杂环基、甲基等烷基。但是，从具有优异的电化学稳定性的角度考虑，最优选5-位没有取代基。
·由式(II-4)表示的基团
由式(II-4)表示的三嗪环在2-、4-、6-位具有取代基，由此可使其具有对电还原的耐久性。
作为B1环，从高的三重态激发水平和优异的电化学稳定性的观点出发，特别优选由上述式(II-1)表示的吡啶环，即n为1的情形。
在式(II)中，G表示连接到Q上的直接键合或任意的连接基团，或表示芳香族烃基。另外，G键合到位于B1环的N原子的邻位或对位的C原子上。m是3～5的整数。一个分子中所存在的多个G可以分别相同或不同。
当G是连接到Q上的直接键合或任意的连接基团时，G优选为直接键合或苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、
Figure A20058004471800351
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的二价连接基团，或将多个这样的连接基团进行连接而形成的二价连接基团(例如联苯基、三联苯基等)；更优选为直接键合或-(Ph)p-。这里，Ph表示可以具有取代基的亚苯基。另外，p表示1～8的整数，优选为1～2的整数。
当G连接到Q上时，作为G的分子量优选为1000以下，更优选为500以下。该分子量高于该上限时，芳香性可能会受损，因而不优选；而当该分子量高于该上限时，气化温度升高，导致可能难以用真空沉积法进行成膜，或溶解度降低，导致可能难以用湿法进行成膜，因而不优选。
当G不连接到Q上时，G表示芳香族烃基。当G不连接到Q上时，G只要是芳香族烃基即可，例如可优选举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、
Figure A20058004471800361
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的一价基团，或将多个这样的基团进行连接而形成的一价基团(例如联苯基、三联苯基等)；更优选为苯基、联苯基、三联苯基等连接1～8个苯环而成的一价基团。
当G不连接到Q上时，G的分子量优选为2000以下，更优选为1000以下。该分子量高于该上限时，芳香性可能会受损，因而不优选；而当该分子量高于该上限时，气化温度升高，导致可能难以用真空沉积法进行成膜，或溶解度降低，导致可能难以用湿法进行成膜，因而不优选。
另外，G可以具有任意取代基。该取代基优选为烷基、芳香族烃基、酰基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧羰基、芳氧羰基、卤原子、芳氨基、烷氨基、芳香杂环基，更优选为烷基、芳香族烃基、芳香杂环基，特别优选无取代基、或具有芳香族烃基取代基，具体可举出苯环、萘环、蒽环、菲环、二萘嵌苯环、并四苯环、芘环、苯并芘环、
Figure A20058004471800362
环、苯并[9，10]菲环、荧蒽环等由6元单环或2～5个环的稠环衍生的一价基团，或将多个这样的基团进行连接而形成的一价基团(例如联苯基、三联苯基等)。
[3]分子量
本发明的有机化合物的分子量通常为4000以下，优选为3000以下，更优选为2000以下，并且该分子量通常为200以上，优选为300以上，更优选为400以上。
当本发明的有机化合物的分子量高于该上限时，升华性显著降低，因而可能在使用真空沉积法制备电致发光元件时产生障碍，或由于杂质的分子量增加而难以进行精制；而若该分子量低于该下限时，由于玻璃化转变温度、熔点和气化温度等会降低，因此可能导致耐热性显著受损。
[4]物性
本发明的有机化合物通常具有50℃以上的玻璃化转变温度，当该有机化合物用于有机电致发光元件中时，从其耐热性的观点出发，其玻璃化转变温度优选为90℃以上，更优选为110℃以上。玻璃化转变温度的上限通常为约400℃。
本发明的有机化合物在常压下通常具有800℃以下的气化温度，当该有机化合物用于有机电致发光元件中时，从其真空沉积制膜过程的稳定性的观点出发，该气化温度优选为700℃以下，更优选为600℃以下。气化温度的下限通常为约300℃。
本发明的有机化合物通常具有100℃以上的熔点，当该有机化合物用于有机电致发光元件中时，从其耐热性的观点出发，该熔点优选为150℃以上，更优选为200℃以上。熔点的上限通常为约500℃。
[5]优选的结构
从高的三重态激发水平和优异的电化学稳定性的观点出发，特别优选上述式(I)所示的本发明的有机化合物具有由下述式(III)表示的结构。
Figure A20058004471800371
上述式(III)中，G、Q和Z各自与式(I)中的含义相同。
C1环表示吡啶环，其在3位和/或5位可以具有取代基。
Cz表示可以具有取代基的咔唑基。
a～c分别表示Cz的数目，该a～c各自独立地为0或2～5的整数。当a～c为0时，不存在与a～c为0的Cz相连接的Q和Z；当一个分子中存在多个Cz时，多个Cz相同或不同。
如果由咔唑环向吡啶环的供电子效果显著，则本发明的有机化合物的电还原耐久性可能会降低，因而在上述式(III)中，G、Q和Z优选由-(Ph)p-表示。-(Ph)p-与前述的具有相同含义。G、Q和Z中p的合计优选为2以上，更优选为4以下。
Cz具体可以举出在上述Cz1和Cz2中说明的基团。
a～c优选各自独立地为0、2或4，更优选为0或2，进一步优选为2，也即进一步优选仅为Cz1和Cz2。
当向吡啶环C1的4-位引入供电子基团(例如咔唑基)时，吡啶环C1对电还原的耐受性可能会降低，由于不能无视该降低作用，因而优选b为较小值。当向吡啶环C1的2-、6-位引入供电子基团(例如咔唑基)时，吡啶环C1对电还原的耐受性可能会降低(尽管该降低作用不如吡啶环C1的4-位引入供电子基团(例如咔唑基)时那么显著)，因而a、c也优选为较小值。因此特别优选(a、b、c)＝(2、0、0)或(a、b、c)＝(0、2、0)。
另外，当带有正电荷或负电荷时，若分子的对称性高，则可抑制由电荷的不均匀所致的促进劣化的现象，因而优选a＝c。因此特别优选(a、b、c)＝(2、0、2)或(a、b、c)＝(2、2、2)。
其中，作为优选的结构，具体可以举出由下述通式(IV-1)、(IV-2)、(IV-3)所表示的有机化合物。
Figure A20058004471800381
上述式(IV-1)中，Xa、Xc各自独立地为选自上述V-1～V-34的一价基团，Xb为选自下述W-1～W-37的一价基团，C1环与式(III)中的含义相同。在下面的W-27和W-28中，Ph表示苯基。
Figure A20058004471800391
Figure A20058004471800401
上述通式(IV-1)中，从电氧化还原耐受性方面以及从高的三重态激发能量方面考虑，Xa、Xc各自独立地更优选为V-1、2、4～15、17～21、27、28、31～33，进一步优选为V-1、6～9、11～15、31、32，最优选为V-1、7～9、13～15。另外，从电氧化还原耐受性方面考虑，Xb优选为W-1～3、6、8、10、11、20、29、31、32、34～37，更优选为W-1～3、6、8、11、31、32、34～36，最优选为W-2、6、34、36。
Figure A20058004471800411
上述式(IV-2)中，Xd、Xe、Xf各自独立地为选自上述V-1～34的一价基团，C1环与式(III)中的含义相同。D1环为连接C1环和Xe的亚苯基连接基团。
上述通式(IV-2)中，从电氧化还原耐受性的方面考虑，Xd、Xe、Xf各自独立地优选为V-1～6、8、9、12、13、16～22、24、27、28，更优选为V-1、2、3、5、6、12，最优选为V-1、2、5。当与C1环的键合位置定义为D1环的1-位时，与Xe的键合位置可以为D1环的2-位至6-位的任意位置，从电氧化还原耐受性的方面考虑，该键合位置优选为3～5位，更优选为4-位。
Figure A20058004471800412
上述式(IV-3)中，Xg、Xh、Xi各自独立地为选自上述V-1～34的一价基团，C1环与式(III)中的含义相同。
上述通式(IV-3)中，从电氧化还原耐受性的方面考虑，Xg、Xh、Xi各自独立地优选为V-1、2、4～15、17～21、27、28、31～33，更优选为V-1、6～9、11～15、31、32，最优选为V-1、7～9、13～15。
[6]具体例
下文示例出作为本发明有机化合物的优选的具体例，但是本发明并不局限于这些具体例。另外，在下面所示例的结构式中，-N-Cz表示N-咔唑基，即
Figure A20058004471800421
Figure A20058004471800441
Figure A20058004471800451
Figure A20058004471800461
Figure A20058004471800471
Figure A20058004471800481
Figure A20058004471800491
Figure A20058004471800501
Figure A20058004471800521
[7]合成法
本发明的有机化合物可以根据目标化合物的结构选择原料，采用公知的方法进行合成。
(1)作为引入吡啶环的方法，可以采用下述(1-A)～(1-C)中描述的方法。
(1-A)当使用R0-(CHO)作原料时(这里，R0表示任意取代基或连接基团)，可以使用下列方法(A1)～(A5)等。
(A1)按照Angew.Chem.Iht.Ed.Engl.(1962)1，626；Synthesis(1976)，1-24；J.Heterocyclic Chem.(1977)14，147；Collect.Czech.Chem.Commun.57(1992)2，385-392；或CS-262585号公报等中所公开的方法进行合成：在室温下，在如乙酸、乙醇、硝基苯、甲苯、氯苯、二氯苯或环己烷等单一溶剂中或在它们的混合溶剂中，在如硫酸等强酸的存在下，将1当量的醛和0.5～2当量的炔化物搅拌1小时～10小时，或在加热条件下，在醇和/或水性溶剂中，在如氢氧化钠等强碱的存在下，将它们搅拌1小时～10小时，以得到中间体(-CH＝CR-CO-)，然后在氧气的存在下，在加热条件下，在乙酸溶剂中，使得到的中间体与酰基吡啶鎓盐和乙酸铵反应(下述反应式中，X表示Br、I等卤原子)。
Figure A20058004471800531
(A2)按照Liebigs Ann.Chem.(1974)，1415-1422；J.Org.Chem.38，(2002)6，830-832；或日本特开2000-186066号公报等中所公开的方法进行合成：在甲苯溶剂中，在加热条件下，在例如三氟化硼或高氯酸等氧化剂的存在下，使醛和炔化物反应以制备吡喃鎓盐，在水或醇溶剂中使该吡喃鎓盐与氨反应。
Figure A20058004471800541
(A3)按照J.Am.Chem.Soc.(1952)74，200等中所公开的方法，在加热条件下，在如乙酸、乙醇、硝基苯、甲苯、氯苯、二氯苯或环己烷等单一溶剂中或在它们的混合溶剂中，用乙酸铵、醛和炔化物一步进行合成。
(A4)按照Chem.Commun.(Cambridge)(2000)22，2199-2200等中公开的方法进行合成：使用研钵，在室温下，在没有溶剂的条件下，在如氢氧化钠等强碱的存在下，研磨醛和2当量的炔化物(acetylide)，生成中间体(二酮)后，在加热条件下，在如乙酸、乙醇、硝基苯、甲苯、氯苯、二氯苯或环己烷等单一溶剂中或在它们的混合溶剂中，使该中间体与乙酸铵反应。
Figure A20058004471800543
(A5)按照J.Org.Chem.(1988)，53，5960等中公开的方法，用醛和亚乙基乙烯胺一步进行合成。
Figure A20058004471800544
(1-B)当使用在2-、4-和6-位中的至少一个位上具有如氯、溴或碘等卤原子的吡啶环作原料时，可以将所述卤元素转化成任意取代基。
例如可以举出，按照Org.Lett.3(2001)26，4263-4265等中公开的方法，在加热条件下，在钯催化剂的存在下，使溴化锌或硼酸发生作用来进行合成(在下面的反应式中，dba为二(苯亚甲基)丙酮)。
Figure A20058004471800551
(1-C)另外，在各种取代基的引入或连接基团G或Z的形成中，可以根据需要使用任意已知的技术。例如，可以使用下列(C1)～(C3)等的方法。
(C1)使用多聚甲醛作为醛，使用芳香族酰基化合物作为炔化物，合成2-和6-位具有芳香环基的吡啶，使用如N-溴代琥珀酰亚胺等卤化剂卤化吡啶环的4-位，以得到卤化产物，将其卤原子转化成-B(OH)2基团、-ZnCl基团或-MgBr基团，使该产物与卤化产物偶联，由此进行合成的方法。
(C2)用正丁基锂等将上述卤化产物转化成它的锂产物，用N，N-二甲基甲酰胺处理该锂产物，以合成2-和6-位具有芳香环基且在4-位具有-CHO基的吡啶，然后使该产物与炔化物反应，由此来合成第二吡啶环的方法。
(C3)使用例如铜粉末等铜催化剂，在碱的存在下，以150℃～250℃加热搅拌上述(1-B)中作为原料列举的2，6-二氯-4-碘吡啶，从而合成2，6，2’，6’-四氯-[4，4’]联吡啶，以与上述B)中的相同方式处理该产物，由此进行合成的方法。
另外，上述合成方法中使用的醛(Ra-CHO)可适当利用通常能够获得的试剂，但是，必要时，可以用下列i)～xiii)的方法等来容易地合成。
i)例如，使卤化物(Ra-X)或具有活性氢原子的烃化合物(Ra-H)与如丁基锂等烷基锂、如氢化钠、三乙胺、叔丁醇钾或氢氧化钠等强碱(优选如丁基锂等烷基锂)反应，然后使该产物与N，N-二甲基甲酰胺反应的方法(Organic&Biomolecular Chemistry(2003)1，7，1157-1170；Tetrahedron Lett.42(2001)37，6589-6592)。
ii)用氢化铝锂或硼氢化钠等将-CO2R基(其中R表示氢原子、氯原子、烷基、芳香环基或氨基)还原以醇化，然后用氯铬酸吡啶鎓盐、二氧化锰、碘酰基苯甲酸、过二硫酸盐或2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌等氧化该醇化产物，以转变成-CHO的方法(J.Med.Chem.(1990)33，2408-2412；Angew.Chem.，Int.Ed.40(2001)23，4395-4397；J.Am.Chem.Soc.(2002)124，10，2245-58；J.Am.Chem.Soc.(1993)115，9，3752-3759；J.Chem.Res.，Synop.(2001)7，274-276；Synthesis(2001)15，2273-2276；Bull.Korean Chem.Soc.20(1999)11，1373-1374；Arzneim.Forsch.47(1997)1，13-18；J.Org.Chem.63(1998)16，5658-5661；J.Chem.Soc.Sec.C；Organic(1968)6，630-632)。
iii)用氢化三(二烷氨基)铝锂或氢化三(二烷氨基)铝钠等还原-CO2R基(其中R表示氢原子、氯原子、烷基、芳香环基或氨基)，一步转化成-CHO的方法(Bull.Korean Chem.Soc.，13(1992)6，670-676；Bull.Korean Chem.Soc.，12(1991)1，7-8；Org.Prep.Proced.Int.24(1992)3，335-337)。
iv)在氢和钯催化剂的存在下，将-CO2R基(其中R表示氢原子、氯原子、烷基、芳香环基或氨基)一步转化成-CHO的方法(Chem.Ber.(1959)92，2532-2542；WO00/12457；Bull.Chem.Soc.Jpn.(2001)74，1803-1815)。
v)用氢化三(二烷氨基)铝锂等还原-CN基，一步转化成-CHO的方法(Bull.Korean Chem.Soc.，13(1992)6，670-676)。
vi)使Ar-CH3基(其中Ar表示芳香环基)与邻碘酰基苯甲酸、Dess-Martin过碘烷或乙酰氧基亚碘酰基苯甲酸等反应，以将其直接转化成Ar-CHO的方法(J.Am.Chem.Soc.(2002)124，10，2245-58)。
vii)将Ar-CH3基(其中Ar表示芳香环基)经由Ar-CH2Br和Ar-CH2OCH3COO转化成Ar-CH2OH，然后用氯铬酸吡啶鎓盐、二氧化锰或碘酰基苯甲酸等氧化，以转化成-CHO的方法(J.Org.Chem.(1993)58，3582-3585)。
viii)使Vilsmeier试剂作用于1-乙基-1-芳基烯丙醇来合成芳基甲醛的方法(Indian Journal of Chemistry(1988)27B，213-216)。
ix)使Vilsmeier试剂作用于1，4-环己二烯类来合成芳基甲醛的方法(Synthesis(1987)，197-199；Synthesis(1985)，779-781)。
x)用溴或N-溴代琥珀酰亚胺等将Ar-CH3基(其中Ar为芳香环基)溴化成Ar-CH2Br，然后使Ar-CH2Br与2-硝基丙烷碳阴离子试剂或六亚甲基四胺等反应以转化成Ar-CHO的方法(Collect.Czech.Chem.Commun.(1996)61，1464-1472；Chem.Eur.J.(1996)2，12，1585-1595；J.Chem.Research(S)，(1999)210-211)。
xi)由聚碳鎓(polymethinium)盐(例如六碳鎓(heptamethinium)盐)得到芳基醛(例如1，3，5-三甲酰基苯等)的方法(Collect.Czech.Chem.Commun.(1965)30，53-60)。
xii)通过三甲酰基甲烷的自缩合来得到1，3，5-三甲酰基苯的方法(Collect.Czech.Chem.Commun.(1962)27，2464-2467)。
xiii)使用二烷基胺将Ar-CHBr2基(其中Ar表示芳香环基)转化成Ar-CHO的方法(Bulletin de La Societe Chmique De France(1966)9，2966-2971)。
另外，上述合成方法中使用的酮(Rc-CO-CH2-Rb)可以适当地利用通常可获得的试剂，但是，必要时，也可以用下列方法容易地合成酮。
用各种烷基化剂(烷基锂、二甲基硫酸或二甲基亚砜等)处理Rc-CO2R基(其中R表示氢原子、氯原子、烷基、芳香环基或氨基)以得到Rc-CO-CH2Rb的方法(J.Am.Chem.Soc.(1959)81，935-939；J.Am.Chem.Soc.(1961)83，4668-；Tetrahedron Lett.(1967)1073-；J.Chem.Soc.(1960)360-；J.Chem.Soc.，Perkin Trans.1(1977)680；JP5-5062039)。
在氯化铝等路易斯(Lewis)酸催化剂的存在下，用酰氯等酰基化剂的反应合成Rc-CO-CH2-Rb的方法(极其常用的Friedel-Crafts反应)。
作为其它的合成方法，也可以用下列文献中描述或引用的合成方法：“杂环化学-医药基础(ヘテロ環の化学-医薬品の基礎)”(2002年，国枝等，化学同仁社)、“杂环化学”(第4版，2000年，J.A.Joule和K.Mills，Blackwell Science社)、“新编杂环化合物，基础编和应用编”(2004年，山中宏等，讲谈社)和“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004年，K.P.C.Vollhardt，化学同人社)等。
(2)作为引入吡嗪环的方法，例如可以使用下述(2-a)～(2-g)的方法等。
(2-a)通过下列方法来获得吡嗪：由相同或不同的芳香族醛(Khim，-Farm.Zh.25(1991)4，28-31；Helvetica Chimica Acta(1985)68(3)，592-599；J.Chem.Res.Synop.(2002)6，262-263；Ser C.(19966)263，1156-；J.Am.Chem.Soc.(2002)124，12084-12085；Advanced Synthesis&Catalysis(2002)344，96-103；PCT国际申请2002002753，2002年1月10日；J.Org.Chem.(2001)66，8010-8014；J.Chem.Soc.，Perkin Trans.1，(2001)7，633-635；Tetrahedron Lett.(2000)41，10159-10162；J.Org.Chem.(1983)48，459-464；Journal fuer Praklische Chemie(Leipzig)(1962)16，1-7)、或由α-二氢体(Tetrahedron：Asymmetry(1998)9，4117-4122)、或由芳基锂(J.Org.Chem.(1982)47，4347-4348；Tetrahedron Lett.(1989)30，989-992)、或由α-二酮体(Journal fuer Praklische Chemie(Leipzig)(1962)16，1-7)、由芳酯(Tetrahedron Lett.(1980)21，2227-2228)来合成安息香中间体，在氧的存在下使该安息香中间体与氨和/或乙酸铵等反应来获得吡嗪的方法(J.Org.Chem.(1937)2，328-；Bull.Soc.Chim.Fr.(1968)4970-；HelveticaChimica Acta(1985)68(3)，592-599；C.R.Seances Acad.Sci.，Ser C.(1966)263，1156-)。
Figure A20058004471800581
(2-b)使α-二酮和α-二胺环化(J.Org.Chem.57(1992)24，6653-6657；Helvetica Chimica Acta(1976)59，1169-；Helvetica Chimica Acta(1973)56，610-)、并进行氧化处理来获得吡嗪的方法(Helvetica Chimica Acta(1976)59，1169-)。
(2-c)使α-卤代酮与氨和/或乙酸铵等反应来获得吡嗪的方法(日本特开平03-048666)。
Figure A20058004471800591
(2-d)使相同或不同的芳香族酰胺与氨和/或乙酸铵等反应来获得吡嗪的方法(Helvetica Chimica Acta(1985)68，592-599；日本特开平06-065212)。
Figure A20058004471800592
(2-e)如下得到目标化合物的方法：由氨基酸通过氨基酸酐(Bull.Soc.Chem Fr.(1942)9，487-；J.Am.Pharm.Assoc.，Sci.Ed.(1957)46，391-)或由其它途径来得到吡嗪的二卤化物(J.Heterocyclic Chem.(1986)23，871-875；Chemical&Pharmaceutical Bull.(1 79)27，2980-2987；J.Am.Chem.Soc.(1956)78，4071-4077)，使该吡嗪的二卤化物与芳基硼酸(Suzuki偶联法)、或与诸如咔唑、吲哚、吡咯或吡唑等唑类(Suzuki偶联法(Tetrahdron 48(1992)37，8117-8126)或Ullman法)或四芳基锡(Heterocycles(1986)24，785-792)进行偶联反应，以得到目标化合物。
Figure A20058004471800593
(2-f)由吡咯来合成吡嗪的方法(Justus Liebigs Ann.Chem.(1952)578，226-)。
Figure A20058004471800601
(2-g)其他合成方法
另外，可以用在下述文献等中描述或引用的合成方法：“杂环化学-医药基础(ヘテロ環の化学-医薬品の基礎)”(2002年，国枝等，化学同仁社)、“杂环化学(Heterocyclic Chemistry)”(第4版，2000年，J.A.Joule和K.Mills，Blackwell Science社)、“新编杂环化合物，基础编和应用编”(2004年，山中宏等，讲谈社)和“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004年，K.P.C.Vollhardt，化学同人社)等。
(3)嘧啶环的引入可以用在Journal of Organometallic Chemistry，663(1-2)，46-57，2002或Journal of Organic Chemistry，66(21)，7125-7128，2001中公开的使用钯催化剂的方法进行。另外，可以使用在下列文献中描述或引用的合成方法：“杂环化合物化学-医药基础(ヘテロ環の化学-医薬品の基礎)”(2002年，国枝等，化学同仁社)、“杂环化学”(第4版，2000年，J.A.Joule和K.Mills，Blackwell Science社)、“新编杂环化合物，基础编和应用编”(2004年，山中宏等，讲谈社)和“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004年，K.P.C.Vollhardt，化学同人社)等。
(4)作为引入三嗪环的方法，可以使用下述(4-a)～(4-c)的方法等：
(4-a)由芳基氰化物进行合成的方法
Figure A20058004471800602
在上述式中，Ar’表示可以具有任意取代基(卤原子、芳基、杂芳基等)的亚芳基、亚杂芳基或不饱和烃基，Ar’可以相同或不同。
作为上述合成方法，具体来说，可以使用下列文献等中描述或引用的方法：中国发明专利申请公开说明书第1382687号，2002年12月04日；Journal of Organic Chemistry，68(12)，4855-4861，2003；Green Chemistry，4(4)，339-343，2002；中国化学杂志，20(11)，1334-1339，2002；SyntheticCommunications，30(6)，1017-1022，2000；Chemistry Letters，(7)，545-546，1999；Mendeleev Communications，(5)，166-167，1994；Journal ofHeterocyclic Chemistry，25(3)，767-770，1988；或Journal of OrganicChemistry，52(16)，3674-3680，1987。
(4-b)由三嗪三卤化物进行合成的方法
Figure A20058004471800611
在上述式中，X表示氟、氯、溴和碘中的任一个，Ar表示可以具有任意取代基(卤原子、芳基、杂芳基等)的亚芳基、亚杂芳基或不饱和烃基，Ar可以相互相同或不同。
在上述合成方法中，具体来说，当X是氯、溴或碘时，可以使用下列文献等中描述或引用的合成方法：Journal of Organic Chemistry，68(9)，3367-3379，2003；Journal of Organic Chemistry，67(24)，8424-8429，2002；Inorganic Chemistry 41(9)，2543-2547，2002；Synthetic Metals，122(3)，485-493，2001；Organic Letters，3(15)，2419-2421，2001；US5726310，1998年3月10日；Tetrahedron Letters，38(46)，8017-8020，1997；欧洲专利申请779280，1997年6月18日；Mendeleev Communications，(5)，166-167，1994；或US4826978，1989年5月02日。
当X是氟时，可以使用Chemistry of Materials，16(1)，185-194，2004等中描述或引用的合成方法。
(4-c)其它合成方法
另外，可以使用在下列文献等中描述或引用的合成方法：Journal ofOrganic Chemistry，68(12)，4855-4861，2003；European Journal of OrganicChemistry，(10)，1948-1953，2003；Tetrahedron，56(37)，7153-7161，2000；Journal of the Indian Chemical Society，73(6)，283-284，1996；欧洲专利申请第649841号，1995年4月26日；Archiv der Pharmazie(Weinheim，Germany)，327(6)，389-391，1994；Izvestiya Natsional’noi Akademii Nauk RespublikiKazakhstan，Seriya Khimicheskaya，(2)，13-20，1993；欧洲专利申请第497734号，1992年8月05日；Heterocycles，34(2)，341-347，1992；SibirskiiKhimicheskii Zhurnal，(4)，96-98，1991；Bulletin of the Chemical Society ofJapan，62(10)，3171-3176，1989；Journal of the Chemical Society，PerkinTransactions 2：Physical Organic Chemistry(1972-1999)，(2)，117-122，1988；Zeitschrift fuer Chemie，26(8)，295-297，1986；Khimiya GeterotsiklicheskikhSoedinenii，(1)，107-113，1986；Synthesis，(1)，95-98，1985；Journal ofHeterocyclic Chemistry，18(6)，1197-1201，1981；Tetrahedron Letters，(43)，4193-4196，1979；和Ber.，96，1213-1217，1963。
另外，可以使用在下列文献等中描述或引用的合成方法：“杂环化合物化学-医药基础(ヘテロ環の化学-医薬品の基礎)”(2002年，国枝等，化学同仁社)、“杂环化学”(第4版，2000年，J.A.Joule和K.Mills，Blackwell Science社)、“新编杂环化合物，基础编和应用编”(2004年，山中宏等，讲谈社)和“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004年，K.P.C.Vollhardt，化学同人社)。
(5)作为引入N-咔唑基的方法，例如，可以使用下列方法(5-a)～(5-c)作为在合成的最后步骤中引入咔唑基的方法。
(5-a)在惰性气体气氛中，在甲苯-乙醇、甲苯-水、四氢呋喃、二氧六环、二甲氧基乙烷、N，N-二甲基甲酰胺等溶剂或它们的溶剂混合物(以下述硼酸的浓度计为约1毫摩尔％～1000毫摩尔％)中，在如四(三苯基膦基)钯等钯催化剂(约0.1摩尔％～10摩尔％)和如碳酸铯、磷酸钾或碳酸钠等碱(下述卤化物的卤原子的约2～10倍当量)的存在下，加热回流稍过量(下述卤化物的卤原子的约0.7～1.5倍当量)的如氟苯基硼酸、二氟苯基硼酸、氟联苯基硼酸酯或五氟苯基硼酸等卤代芳香族硼化合物和如二溴氟苯、二碘苯、三溴苯、三氯三嗪或二碘联苯等2-或3-取代的芳香族卤化物，反应约5小时～24小时，以形成具有氟原子作为取代基的基本骨架。
然后，在搅拌下，在-78℃～+60℃的温度范围中，在例如四氢呋喃、二氧六环、醚或N，N-二甲基甲酰胺等溶剂中，在干燥气体气氛和/或惰性气体气氛中，使具有取代基或没有取代基的咔唑(上述具有氟原子作为取代基的基本骨架上的氟原子的约1.1～10当量)与氢化钠、叔丁醇钾或正丁基锂等强碱(下述咔唑化合物的N原子上的氢的约0.9～2当量)反应0.1小时～60小时，将反应产物与此前得到的具有氟原子作为取代基的基本骨架的四氢呋喃、二氧六环、醚或N，N-二甲基甲酰胺等溶液混合，在加热回流下搅拌1小时～60小时，以得到本发明的有机化合物。
(5-b)在惰性气体气氛中，在甲苯、乙醇、水、四氢呋喃、二氧六环、二甲氧基乙烷、N，N-二甲基甲酰胺等溶剂或它们的溶剂混合物(以下述卤化物的浓度计为约1毫摩尔％～1000毫摩尔％)中，在如四(三苯基膦基)钯等钯催化剂(下述卤化物的卤原子的约0.01～1当量)和如碳酸铯、磷酸钾或碳酸钠等碱(下述卤化物的卤原子的约2～10当量)的存在下，加热回流稍过量(下述卤化物的卤原子的约1.1～1.5倍当量)的如溴苯基硼酸、二溴苯基硼酸或二氯苯基硼酸等卤代芳香族硼酸和如二碘苯、溴二碘苯、三碘苯、三氯三嗪或二碘联苯等2-或3-取代的卤化物，反应约5小时～24小时，以形成具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架。
另外，必要时，可以通过在100℃～300℃下，在N，N-二甲基甲酰胺等溶剂(以上述卤化物的浓度计为约0.1摩尔％～10摩尔％)中，在碘化钾(所述基本骨架上的溴原子的1.5～10当量)、碘化铜(1～10当量)的存在下，搅拌该具有所述基本骨架的化合物0.5小时～60小时，以将溴基团转化成碘基团，这样，由所得的具有溴基团的基本骨架获得具有碘基团的基本骨架。
将具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架和咔唑(上述具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架上的溴原子和/或氯原子的约1.0～100当量)进行下列(i)或(ii)的处理等，从而可以得到本发明的有机化合物：
(i)在20℃～300℃的温度范围中，在没有溶剂或在四乙二醇二甲醚(tetraglyme)或聚乙二醇等溶剂(相对于每1摩尔上述基本骨架约0.1升～2升)中，在惰性气体流中，在铜粉末、铜丝、卤化铜(CuXr(Xr＝Cl、Br、I))或氧化铜(CuO)等铜催化剂(上述具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架上的溴原子和/或氯原子的约1～5当量)的存在下，将二者搅拌混合1小时～60小时；
(ii)在30℃～200℃下，在四氢呋喃、二氧六环、二甲氧基乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲苯、甲苯或三乙胺等溶剂(通常，以上述具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架的浓度计为约0.1毫摩尔％～100毫摩尔％)中，在催化剂和必要时的如叔丁醇钾、叔丁醇钠、碳酸钾或三乙胺等强碱(通常，相对于每1当量的反应生成的卤化氢为1.1～10当量)的存在下，另外必要时在碘化铜等铜催化剂(通常，相对于每1当量的反应生成的卤化氢为1～10当量)的共存下，将它们搅拌1小时～60小时，所述催化剂为如Pd2(dba)3(Pd＝钯，dba＝二(苯亚甲基)丙酮)、Pd(dba)2或乙酸钯等二价钯催化剂与如BINAP(2，2’-双(二苯基膦基-1，1’-联萘)、三叔丁基膦、三苯基膦、1，2-双(二苯基膦基)乙烷、1，3-双(二苯基膦基)丙烷、1，3-双(二苯基膦基)丁烷或dppf(1，1’-双(二苯基膦基)二茂铁)等配体类的组合；如Pd(PPh)4(Ph＝苯基)等零价钯络合物；或如PdCl2(dppf)2等氯化钯络合物等催化剂(通常为上述具有溴原子和/或氯原子作为取代基的基本骨架上的溴原子和/或氯原子的约0.01～1当量)。
(5-c)另外，可以利用格利雅(Grignard)反应、使用锌的方法或使用锡的方法等已知方法进行偶联，所用催化剂的例子包括如钯、镍和铜等过渡金属催化剂，通常，以具有咔唑环的中间体的约0.1摩尔％～200摩尔％使用催化剂。另外，碱性物质的例子包括碳酸钾、碳酸钙、磷酸钾、碳酸铯和叔丁醇钠等。通常，以具有咔唑环的中间体的约50摩尔％～1000摩尔％使用碱性物质。反应温度一般为0℃以上，优选50℃以上，但是不大于300℃，优选不大于200℃。用于该反应的溶剂的例子包括如甲苯、二甲苯和硝基苯等芳香族溶剂和如四氢呋喃、乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚等醚溶剂。
(6)作为引入2-咔唑基～8-咔唑基的方法，可以使用在连接基团Z的连接位置上具有如氯、溴或碘等卤原子的咔唑与硼酸芳酯的偶联反应或芳基卤化物与硼酸咔唑酯的偶联反应。具体来说，可以使用已知的偶联方法(在下面文献等中描述或引用的环之间的连接(偶联)反应：“Palladiumin Heterocyclic Chemistry：A guide for the Synthetic Chemist”，(第2版，2002，Jie Jack Li和Gordon W.Gribble，Pergamon社)、“使用过渡金属的有机合成、各种反应方式和最新进展”(1997年，辻二郎，化学同仁社)或“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004年，K.P.C.Vollhardt，化学同人社)。
(7)而且，除上述合成方法外，必要时，可以使用已知的偶联方法(在下列文献等中描述或引用的环之间的连接(偶联)反应：“Palladium inHeterocyclic Chemistry：A guide for the Synthetic Chemist”，(第2版，2002，Jie Jack Li和Gordon W.Gribble，Pergamon社)、“使用过渡金属的有机合成、各种反应方式和最新进展(Organic synthesis using transition metal，thevarious patterns of reaction and the latest developments)”(1997年，辻二郎，化学同仁社)或“ボルハルト·シヨア一现代有机化学，下”(2004，K.P.C.Vollhardt，化学同人社))，形成将上述式(I)中的Cz基团连接到式(II-1)中的吡啶环、式(II-2)中的吡嗪环、式(II-3)中的嘧啶环或式(II-4)中的三嗪环的任意环上的连接基团(即-G-Q-(A1环)-Z-)。
(8)作为化合物的精制方法，可以以下列文献中描述的方法为基础，利用已知技术来进行精制：“分离精制技术手册”(1993年，(财)日本化学会编)、“利用化学转化法进行微量组分和难精制物质的高度分离”(1988年，(株)I.P.C.出版)或“实验化学讲座(第4版)1”(1990年，(财)日本化学会编)的“分离与精制”部分。具体来说，通过下列方法进行精制：萃取(包括悬浮洗涤、沸腾洗涤、超声波清洗和酸/碱洗涤)、吸附、包埋、熔融、结晶(包括溶剂中重结晶和再沉淀)、蒸馏(常压蒸馏和减压蒸馏)、蒸发、升华(常压升华和减压升华)、离子交换、渗析、过滤、超滤、反渗透、加压渗透、区域熔化、电泳、离心分离、浮选分离、沉淀分离、磁分离和各种色谱法(形状分类：柱子、纸、薄层和毛细管；移动相分类：气体、液体、胶团和超临界流体；分离机理：吸附、分配、离子交换、分子筛、螯合、凝胶过滤、排除和亲合)等。
(9)作为产物确认和纯度分析的方法，可根据需要采用气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、快速氨基酸分析(AAA)、毛细管电泳测定(CE)、体积排阻色谱(SEC)、凝胶渗透色谱(GPC)、交叉分馏色谱(CFC)、质谱(MS、LC/MS、GC/MS、MS/MS)、核磁共振(NMR(1HNMR、13CNMR))、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外线、可见光或近红外光谱(UV、VIS、NIR)、电子自旋共振(ESR)、透射电子显微镜(TEM-EDX)、电子探针显微分析(EPMA)、金属元素分析(离子色谱、感应耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、原子吸收光谱(AAS)、X射线荧光光谱(XRF))、非金属元素分析或微量分析(ICP-MS、GF-AAS、GD-MS)等。
[电荷传输材料]
本发明的有机化合物可以用作电荷传输材料。对本发明的电荷传输材料没有特别限定，只要该材料含有本发明的有机化合物即可，但本发明的电荷传输材料通常优选由本发明的有机化合物制成。
[有机电致发光元件]
下面描述使用上述本发明的有机化合物的本发明的有机电致发光元件。
本发明的有机电致发光元件在基板上具有阳极、阴极，且在这两个电极之间设有有机发光层，其中该有机电致发光元件具有含有本发明的有机化合物的层，优选本发明的有机化合物包含在有机发光层中，特别优选该有机发光层含有本发明的有机化合物作为基质材料，该基质材料中掺杂有机金属络合物。
当本发明的有机化合物这样用作本发明的有机电致发光元件的有机发光层的基质材料时，该有机化合物可以是单一的化合物或两种以上的化合物的组合。
下面参照附图描述本发明的有机电致发光元件的示例性结构，但是本发明的有机电致发光元件的结构不局限于附图所示的这些结构。
图1～4是示意表示本发明的有机电致发光元件的结构示例的截面图，1表示基板，2表示阳极，3表示空穴注入层(阳极缓冲层)，4表示空穴传输层，5表示有机发光层(下文中有时称为发光层)，6表示空穴阻挡层，7表示电子传输层，8表示阴极。
基板
基板1是有机电致发光元件的支持体，为石英或玻璃板、金属板或金属箔、塑料膜或片材等。特别优选玻璃板和如聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯或聚砜等透明的合成树脂板或膜。当使用合成树脂基板时，需要注意阻气性。当基板的阻气性太小时，外界空气通过该基板使有机电致发光元件变差，所以不优选。因此，在合成树脂基板的至少一个表面上形成致密的硅氧化膜等来确保阻气性的方法也是一种优选的方法。
阳极
在基板1上设置有阳极2。阳极2具有将空穴注入到空穴传输层4的功能。阳极2通常由以下物质构成：如铝、金、银、镍、钯或铂等金属；如铟和/或锡的氧化物等金属氧化物；如碘化铜等金属卤化物；炭黑；或如聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯或聚苯胺等导电性高分子等。阳极2通常大多利用溅射方法或真空沉积法等形成。另外，当阳极2由银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭黑、导电性金属氧化物微粒或导电性高分子细粉末等形成时，可以通过将颗粒分散在合适的粘合剂树脂溶液中，并将该溶液涂布在基板1上，由此来形成阳极2。另外，当由导电性高分子形成阳极2时，可以通过电解聚合而在基板1上直接形成聚合薄膜，或在基板1上涂布导电性高分子，由此来形成阳极2(Appl.Phys.Lett.，第60卷，第2711页，1992年)。
阳极2通常为单层结构，但是可以根据需要成为由两种以上的材料制成的叠层结构。
阳极2的厚度根据所需要的透明性变化。当需要透明性时，可见光的透射率通常为60％以上，优选80％以上。在这种情况中，阳极的厚度通常为5nm以上，优选10nm以上，且通常为1000nm以下，优选500nm以下。当不需要透明时，阳极2的厚度没有限制。另外，也可以根据需要以金属形成阳极，以便兼具基板1的作用。
空穴传输层
在具有图1所示的结构的元件中，空穴传输层4设置在阳极2上。作为对空穴传输层的材料所要求的条件，需要是从阳极2注入空穴的效率高并且能够有效地传输注入的空穴的材料。因此，需要该材料的电离势低、对可见光的透过性高、空穴移动性强且稳定性优异，还需要在制备或使用时难以产生成为阱(trap)的杂质。而且，由于与发光层5相接触，需要空穴传输层4不使来自发光层5的光消光，且不在与发光层5的中间形成激态复合物而降低效率。除了上述总体要求外，考虑到该元件在用于车载显示方面的应用，进一步需要该元件具有耐热性。因此，优选具有85℃以上玻璃化转变温度的材料。
作为这种空穴传输材料，与用于发光层5的基质材料的空穴传输材料相同，可以举出以4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯为代表的含有两个以上的叔胺的具有两个以上在氮原子上取代的稠合芳香环的芳香族二胺(特开平5-234681号公报)、4，4’，4”-三(1-萘基苯氨基)三苯胺等具有星形放射结构的芳香族胺化合物(J.Lumin.，72-74卷，985页，1997年)、由三苯基胺的四聚物形成的芳香族胺化合物(Chem.Commun.，2175页，1996年)、2，2’，7，7’-四(二苯氨基)-9，9’-螺联芴等螺化合物(Synth.Metals，91卷，209页，1997年)和4，4’-N，N’-二咔唑联苯等咔唑衍生物等。这些化合物既可以单独使用1种，也可以根据需要混合使用两种以上。
除上述化合物外，作为空穴传输层4的材料，可以举出聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯胺(特开平7-53953号公报)和含有四苯基联苯胺的聚芳醚砜(Polym.Adv.Tech.，7卷，33页，1996年)等高分子材料。
空穴传输层4可以用以下方法形成：例如喷涂法、印刷法、旋涂法、浸涂法或模涂法等通常的涂布法；喷墨印刷法或丝网印刷法等各种印刷法等湿式成膜法；或真空沉积法等干式成膜法。
当使用涂布法时，根据需要将不成为空穴阱的粘合剂树脂或涂布性改良剂等添加剂加到一种或两种以上的空穴传输材料中，将得到的混合物溶解在合适的溶剂中，由此来制备涂布溶液，用旋涂法等方法将该涂布溶液涂布到阳极2上，干燥后形成空穴传输层4。作为粘合剂树脂可以举出聚碳酸酯、多芳基化合物和聚酯等。当粘合剂树脂的添加量大时，空穴移动性降低，因此，较少量的粘合剂树脂是理想的。通常，在空穴传输层中的含量优选为50重量％以下。
当使用真空沉积法时，将空穴传输材料加到设置在真空容器内的坩锅中，用合适的真空泵将真空容器内抽真空至10-4Pa左右，然后加热坩锅来蒸发空穴传输材料，由此在与坩锅相向放置的形成有阳极2的基板1上形成空穴传输层4。
空穴传输层4的膜厚通常为5nm以上，优选10nm以上，且通常为300nm以下，优选为100nm以下。为了均匀地形成薄膜，一般使用真空沉积法。
有机发光层
在图1所示的元件中，在空穴传输层4上设置发光层5。发光层5由发光物质形成，其中，在施加了电场的电极之间，这种发光物质因空穴和电子的再结合而激发，从而表现出强发光，所述空穴从阳极2注入并在空穴传输层4中移动，所述电子从阴极注入并在空穴阻挡层6中移动。通常，发光层5含有作为发光物质的掺杂剂材料和基质材料。另外，在本说明书中，将发光层含有的如掺杂剂材料和基质材料等材料称为发光层材料。
发光层5中使用的发光层材料必须是以下化合物：这种化合物具有稳定的薄膜形状，在固体状态下表现出高的发光(荧光或磷光)量子产率，并有效地传输空穴和/或电子。另外，该材料必须是以下化合物：这种化合物是电化学稳定且化学稳定的，且在制备或使用时难以产生成为阱的杂质。
而且，在本发明中，如在后述的空穴阻挡层的说明项中所述，优选使用第一氧化电位比空穴阻挡材料的用循环伏安法测定得到的第一氧化电位低的发光物质，尤其是优选使用满足如下条件的发光层材料：
(空穴阻挡材料的氧化电位)-(发光层材料的氧化电位)≥0.1V
(空穴阻挡材料的还原电位)≥(发光物质的还原电位)。
但是，在上述表达式中，当发光层5含有基质材料和掺杂剂材料时，发光层材料的氧化或还原电位是指基质材料的氧化或还原电位。
作为满足上述条件的用于形成发出荧光的发光层的材料，可以举出8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物(特开昭59-194393号公报)、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物(特开平6-322362号公报)、二苯乙烯基苯衍生物(特开平1-245087号公报和特开平2-222484号公报)、二苯乙烯基亚芳基衍生物(特开平2-247278号公报)、(2-羟基苯基)苯并噻唑的金属络合物(特开平8-315983号公报)和噻咯(silole)衍生物等。一般用真空沉积法将这些发光层材料沉积在空穴传输层上。另外，在上述空穴传输层材料中，也可以使用具有发光性的芳香族胺化合物作为发光层材料。
出于提高该元件的发光效率并改变发射光颜色的目的，例如，使用8-羟基喹啉的铝络合物作为基质材料，并用香豆素等激光用荧光染料掺杂(J.Appl.Phys.，65卷，3610页，1989年)。该掺杂方法也可以应用于发光层5。作为用于掺杂的材料，除香豆素外，可以使用各种荧光染料。作为发出蓝光的荧光染料，可以举出二萘嵌苯、芘、蒽、香豆素和它们的衍生物等。作为绿色荧光染料，可以举出喹吖啶酮衍生物和香豆素衍生物等。作为黄色荧光染料，可以举出红荧烯和萘嵌间二氮杂苯酮(perimidone)衍生物等。作为红色荧光染料，可以举出DCM类化合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物和氮杂苯并噻吨等。
除上述用于掺杂的荧光染料外，可以根据基质材料使用《激光研究》，8卷，694页，803页，958页(1980年)；《激光研究》，9卷，85页(1981年)中列出的荧光染料等作为用于发光层的掺杂材料。
相对于基质材料，上述荧光染料的掺杂量优选为10-3重量％以上，更优选为0.1重量％以上。另外，该量优选为10重量％以下，更优选为3重量％以下。当该量低于此下限值时，荧光染料有时不能提高该元件的发光效率。当该量高于此上限值时，发生浓度消光，可能降低发光效率。
如上所述，本发明的有机化合物包括主要承担空穴传输的部分和主要承担电子传输的部分这两部分，因此，本发明的有机化合物具有优异的空穴传输性和电子传输性，且具有优异的电氧化还原耐久性和高的三重态激发水平，所以，该有机化合物适合用作有机电致发光元件的有机发光层的基质材料。因此，本发明的有机电致发光元件的有机发光层优选包括本发明的有机化合物作为基质材料，并且基于后述原因，该基质材料优选用适合用作发光物质的有机金属络合物掺杂。
本发明中，作为发光层中使用的掺杂剂材料，优选为含有选自周期表第7～11族的金属的有机金属络合物。从发光效率的角度出发，该金属络合物的T1(三重态激发水平)优选比用作基质材料的本发明的有机化合物的T1高。另外，由于掺杂剂材料发生发光，所以也需要该掺杂剂材料具有对氧化还原等的化学稳定性。
在含有选自周期表第7～11族的金属的磷光性有机金属络合物中，该金属优选举出钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂和金。作为这些有机金属络合物，优选举出由下列通式(V)或通式(VI)表示的化合物：
MLk-jL’j    (V)
其中M表示金属，k表示该金属的价态，L和L’分别表示二齿配体，j表示0、1或2。
通式(VI)中，M7表示金属，T表示碳或氮。当T是氮时，没有R14和R15；当T是碳时，R14和R15分别表示氢原子、卤原子、烷基、芳烷基、烯基、氰基、氨基、酰基、烷氧羰基、羧基、烷氧基、烷基氨基、芳烷基氨基、卤烷基、羟基、芳氧基、可以具有取代基的芳香族烃基或芳香杂环基。
R12和R13分别表示氢原子、卤原子、烷基、芳烷基、烯基、氰基、氨基、酰基、烷氧羰基、羧基、烷氧基、烷基氨基、芳烷基氨基、卤烷基、羟基、芳氧基、可以具有取代基的芳香族烃基或芳香族杂环基，并且R12和R13可以相互连接形成环。
通式(V)中的二齿配体L和L’分别表示具有下面所示的部分结构的配体：
Figure A20058004471800721
E1环和E1’环各自独立地表示芳香族烃基或芳香杂环基，并且它们分别可以具有取代基。E2环和E2’环各自独立地表示含氮的芳香族杂环基，并且它们分别可以具有取代基。R21、R22和R23分别表示卤原子、烷基、烯基、烷氧羰基、甲氧基、烷氧基、芳氧基、二烷基氨基、二芳基氨基、咔唑基、酰基、卤烷基或氰基。
作为以通式(V)表示的化合物，更优选举出以如下通式(Va)、(Vb)或(Vc)表示的化合物。
通式(Va)中，M4表示金属，k表示该金属的价态。E1环表示可以具有取代基的芳香族烃基，E2环表示可以具有取代基的含氮的芳香杂环基；
Figure A20058004471800723
通式(Vb)中，M5表示金属，k表示该金属的价态。E1环表示可以具有取代基的芳香族烃基或芳香族杂环基，E2环表示可以具有取代基的含氮的芳香族杂环基；
通式(Vc)中，M6表示金属，k表示该金属的价态，j表示0、1或2。E1环和E1’环各自独立地表示可以具有取代基的芳香族烃基或芳香族杂环基，E2环和E2’环各自独立地表示可以具有取代基的含氮的芳香族杂环基。
作为以通式(Va)、(Vb)或(Vc)表示的化合物的E1环和E1’环，可优选举出苯基、联苯基、萘基、蒽基、噻吩基、呋喃基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基和咔唑基。
作为E2环和E2’环，可优选举出吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、喹啉基、异喹啉基、喹噁啉基和菲咯啉基(phenanthrydyl)。
作为以通式(Va)、(Vb)或(Vc)表示的化合物中可以具有的取代基，可以举出：氟原子等卤原子；甲基和乙基等碳原子数为1～6的烷基；乙烯基等碳原子数为2～6的烯基；甲氧羰基和乙氧羰基等碳原子数为2～6的烷氧羰基；甲氧基和乙氧基等碳原子数为1～6的烷氧基；苯氧基和苄氧基等芳氧基；二甲氨基和二乙氨基等二烷基氨基；二苯氨基等二芳基氨基；咔唑基；乙酰基等酰基；三氟甲基等卤烷基；和氰基等。这些取代基可以相互连接形成环。
另外，可以通过E1环所具有的取代基与E2环所具有的取代基相结合或者E1’环所具有的取代基与E2’环所具有的取代基相结合来形成一个稠环。作为这种稠环可以举出7，8-苯并喹啉基等。
作为E1环、E1’环、E2环和E2’环的取代基，更优选举出烷基、烷氧基、芳香族烃基、氰基、卤原子、卤烷基、二芳基氨基和咔唑基。
作为式(Va)和(Vb)中的M4和M5，可优选举出钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂和金。作为式(VI)中的M7，可优选举出钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂和金。特别优选举出铂和钯等二价金属。
由上述通式(V)、(Va)、(Vb)和(Vc)表示的有机金属络合物的具体例子表示如下，但是该有机金属络合物并不限于这些化合物。
Figure A20058004471800761
在由上述通式(V)、(a)、(Vb)和(Vc)表示的有机金属络合物中，特别优选具有2-芳基吡啶类配体(2-芳基吡啶、结合有任意取代基的2-芳基吡啶以及2-芳基吡啶与任意基团的缩合产物)作为配体L和/或L’的化合物。
由上述通式(VI)表示的有机金属络合物的具体例子显示如下，但是该有机金属络合物并不限于下列化合物(在下列例子中，Me表示甲基，Et表示乙基)。
Figure A20058004471800771
另外，作为含有选自周期表第7～11族的金属的磷光性有机金属络合物，可以使用下列化合物。
Figure A20058004471800772
这种磷光性掺杂剂材料的分子量通常为4000以下，优选为3000以下，更优选为2000以下，且通常为200以上，优选为300以上，更优选为400以上。当分子量高于该上限值时，在使用沉积法制造有机电致发光元件时，因升华性显著变差而产生问题，或伴随着在有机溶剂等中的溶解度降低，或合成步骤中产生的杂质含量增加，使得难以提高材料的纯度(即，除去引起变差的物质)；而当分子量低于所述下限值时，因玻璃化转变温度、熔点和气化温度等降低而使耐热性显著变差。
当使用两种以上的这些掺杂剂材料时，优选空穴阻挡层中空穴阻挡材料的氧化电位高于多种掺杂剂材料中所具有的最高氧化电位。
当使用这种有机金属络合物作掺杂剂材料时，作为在表现出磷光发光的发光层中使用的基质材料，既可以单独使用一种本发明的有机化合物，也可以混合使用两种以上的本发明的有机化合物。并且，可以与本发明的有机化合物共同使用一种或两种以上的下述材料：例如，作为在表现出荧光发光的发光层中使用的基质材料而在前面描述过的材料(包括芳香族胺类化合物)、4，4’-N，N’-二咔唑联苯等咔唑衍生物(WO00/70655号公报)、三(8-羟基喹啉)铝(USP6303238号公报)、2，2’，2”-(1，3，5-苯三基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑](Appl.Phys.Lett.，78卷，1622页，2001年)和聚乙烯基咔唑(特开2001-257076号公报)等。当发光层中含有本发明的有机化合物以外的基质材料时，相对于本发明的有机化合物，该基质材料的含量优选为50重量％以下。
发光层中作为掺杂剂材料含有的有机金属络合物的含量优选为0.1重量％以上并优选为30重量％以下。当该含量低于此下限值时，有时不能提高元件的发光效率；而当该含量高于此上限值时，会由于形成有机金属络合物的二聚体等原因而引起浓度消光，从而有可能导致发光效率降低。
与使用已知的荧光(单重态)的元件的发光层中含有的荧光染料的量相比，表现出磷光发光的发光层中掺杂剂材料的含量优选倾向于稍高。当荧光染料与磷光性掺杂剂材料一起包含在发光层中时，该荧光染料的含量优选为0.05重量％以上，更优选为0.1重量％以上。另外，该含量优选为10重量％以下，更优选为3重量％以下。
发光层5的膜厚通常为3nm以上，优选为5nm以上，且通常为200nm以下，优选为100nm以下。
发光层5也可以以与空穴传输层4相同的方法形成。
下面对在用作发光层基质材料的本发明的有机化合物中掺杂作为掺杂剂材料的上述荧光染料和/或磷光染料(磷光性掺杂剂材料)的方法进行说明。
在涂布的情况下，加入本发明的有机化合物和掺杂剂材料，并且根据需要加入添加剂，如不成为电子的阱或发光的消光剂的粘合剂树脂、或是流平剂等涂布改性剂等，溶解制得涂布溶液，用例如旋涂法等方法将涂布溶液涂布在空穴传输层4上，然后干燥以形成发光层5。作为粘合剂树脂，可以举出聚碳酸酯、多芳基化合物和聚酯等。由于粘合剂树脂的添加量较多会使空穴/电子移动性降低，所以粘合剂树脂的含量优选较小，其在发光层中的含量优选为50重量％以下。
当使用真空沉积法时，将本发明的有机化合物和掺杂剂材料分别加入设置于真空容器中的不同坩锅中，用适当的真空泵将真空容器内抽真空至10-4Pa左右，然后同时加热各个坩锅使它们蒸发，从而在与坩锅相向放置的基板上形成层。另外，作为另一种方法，也可以预先以规定的比例混合上述材料，然后使用单个坩锅进行蒸发。
当上述各掺杂剂材料都掺杂在发光层5中时，掺杂剂材料在发光层膜厚方向上均匀地掺杂在发光层中。但是，在膜厚方向上可以具有浓度分布。例如，可以仅在与空穴传输层4的界面附近掺杂掺杂剂材料，也可以相反地在与空穴阻挡层6的界面附近进行掺杂。
发光层5也可以用与空穴传输层4相同的方法形成。通常使用真空沉积法。
另外，发光层5也可以在不影响本发明的性能的范围内含有上述材料以外的成分。
空穴阻挡层
在图1所示的元件中，在发光层5上层积空穴阻挡层6，使得空穴阻挡层6接触发光层5的阴极侧的界面。
空穴阻挡层6优选由以下化合物形成：该化合物可以防止从空穴传输层4移动来的空穴到达阴极8，并可以将从阴极8注入的电子有效地传输到发光层5的方向。因此，构成空穴阻挡层6的材料所需要的物理性能是高的电子移动性和低的空穴移动性。空穴阻挡层6将空穴和电子限制在发光层5中，从而具有提高发光效率的功能。
优选设置在本发明的有机电致发光元件上的空穴阻挡层6的电离势比发光层5的电离势(当发光层5含有基质材料和掺杂剂材料时，该电离势是基质材料的电离势)高0.1eV以上。用处于物质的HOMO(最高占有分子轨道)水平的电子释放到真空水平所需要的能量来定义电离势。电离势可以用光电子分光法直接定义，或通过相对于参比电极补偿电化学法测定的氧化电位进行确定。在后一种方法中，例如，当使用饱和甘汞电极(SCE)作参比电极时，用下列式定义电离势(“MolecularSemiconductors”，Springer-Verlag，1985年，98页)。
电离势＝氧化电位(相对于SCE)+4.3eV。
此外，设置在本发明的有机电致发光元件上的空穴阻挡层6的电子亲合力(EA)优选等于或大于发光层5的电子亲合力(当发光层5含有基质材料和掺杂剂材料时，该电子亲合力是基质材料的电子亲合力)。电子亲合力也与电离势的情形相同，使用真空水平作为标准，将存在于真空水平的电子落到物质的LUMO(最低空分子轨道)水平而使其稳定化的能量定义为电子亲合力。可以通过从上述电离势中减去光学带隙来求出电子亲合力或用下式由电化学还原电位求出电子亲合力：
电子亲合力＝还原电位(相对于SCE)+4.3eV。
因此，在设置在本发明的有机电致发光元件上的空穴阻挡层6中，可以如下定义氧化电位和还原电位。
(空穴阻挡材料的氧化电位)-(发光层材料的氧化电位)≥0.1V
(空穴阻挡材料的还原电位)≥(发光层材料的还原电位)
另外，当该元件具有下述的电子传输层7时，空穴阻挡层6的电子亲合力优选等于或小于电子传输层7的电子亲合力。因此，优选具有如下关系：(电子传输材料的还原电位)≥(空穴阻挡材料的还原电位)≥(发光层材料的还原电位)。此处，当电子传输材料、空穴阻挡材料和发光层材料各自使用两种以上组分时，在比较时使用具有最小还原电位的组分。另外，当发光层5含有基质材料和掺杂剂材料时，在比较时使用具有最小还原电位的基质材料。
作为满足这种条件的空穴阻挡材料，优选举出以下列通式(VII)表示的混合配体络合物。
通式(VII)中，R101～R106各自独立地表示氢原子或任意取代基。M8表示选自铝、镓和铟的金属原子。L5以下列通式(VIIa)、(VIIb)和(VIIc)中的任一个表示。
Figure A20058004471800812
上述通式中，Ar51～Ar55各自独立地表示可以具有取代基的芳香族烃基或可以具有取代基的芳香杂环基，Z3表示硅或锗。
在上述通式(VII)中，R101～R106各自独立地表示氢原子或任意的取代基，优选氢原子；氯和溴等卤原子；甲基和乙基等碳原子数为1～6的烷基；苄基等芳烷基；乙烯基等碳原子数为2～6的烯基；氰基；氨基；酰基；甲氧基和乙氧基等碳原子数为1～6的烷氧基；甲氧羰基和乙氧羰基等碳原子数为2～6的烷氧羰基；羧基；苯氧基和苄氧基等芳氧基；二乙氨基和二异丙氨基等二烷基氨基；二苄氨基和二苯乙氨基等二芳烷基氨基；三氟甲基等α-卤烷基；羟基；可以具有取代基的苯基和萘基等芳香族烃基；或可以具有取代基的噻吩基和吡啶基等芳香族杂环基。
作为上述芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有的取代基，可以举出：氟原子等卤原子；甲基和乙基等碳原子数为1～6的烷基；乙烯基等碳原子数为2～6的烯基；甲氧羰基和乙氧羰基等碳原子数为2～6的烷氧羰基；甲氧基和乙氧基等碳原子数为1～6的烷氧基；苯氧基和苄氧基等芳氧基；二甲氨基和二乙氨基等二烷基氨基；乙酰基等酰基；三氟甲基等卤烷基；和氰基等。
R101～R106更优选的是各自独立地表示氢原子、烷基、卤原子或氰基。另外，作为R104，特别优选为氰基。
在上述通式(VIIa)、(VIIb)和(VIIc)中，作为Ar51～Ar55具体可以举出：各自独立地为可以具有取代基的苯基、联苯基和萘基等芳香族烃基或如噻吩基和吡啶基等芳香族杂环基。
由上述通式(VII)表示的化合物的优选的具体例子表示如下，但并不限于它们。
Figure A20058004471800841
另外，这些化合物既可以在空穴阻挡层6中单独使用一种，也可以根据需要混合使用两种以上。
作为空穴阻挡材料，除了上述通式(VII)表示的混合配体络合物外，还可以使用具有至少一个由以下结构式表示的1，2，4-三唑环残基的化合物。
具有至少一个由上面的结构式表示的1，2，4-三唑环残基的化合物的具体例子表示如下，但并不限于它们。
作为空穴阻挡材料，可以举出具有至少一个由下列结构式表示的菲咯啉环的化合物。
具有至少一个由上面的结构式表示的菲咯啉环的化合物的具体例子显示如下，但并不限于它们。
Figure A20058004471800872
作为空穴阻挡材料，优选使用一个分子内含有在2，4，6-位上具有取代基的吡啶环的化合物。作为其具体例可以举出如下化合物。
Figure A20058004471800881
空穴阻挡层6的膜厚通常为0.3nm以上，优选为0.5nm以上，且通常为100nm以下，优选为50nm以下。
空穴阻挡层6也可以用与空穴传输层4相同的方法形成。通常使用真空沉积法。
本发明使用的有机化合物作为有机电致发光元件的发光层的基质材料是优异的，如后述的实施例所示，在本发明中，即使不设置空穴阻挡层也可以得到充分良好的特性。
阴极
阴极8具有通过空穴阻挡层6将电子注入到发光层5中的功能。作为阴极8使用的材料可以与上述阳极2中使用的材料相同，但是为了有效地注入电子，优选功函数低的金属。可以使用如锡、镁、铟、钙、铯、铝和银等适当的金属或它们的合金。作为具体例可以举出镁-银合金、镁-铟合金和铝-锂合金等低功函数合金电极。
阴极8的膜厚通常与阳极2的膜厚相同。
为了保护由低功函数金属制成的阴极8，在阴极上进一步层叠功函数高且相对于空气稳定的金属层。这增加了元件的稳定性。为了达到该目的，使用如铝、银、铜、镍、铬、金或铂等金属。
在阴极8与发光层5之间或阴极8与后述的电子传输层7之间的界面上插入由LiF、MgF2或Li2O等制成的超薄绝缘膜(0.1nm～5nm)也是提高元件效率的有效方法(Appl.Phys.Lett.，70卷，152页，1997年；特开平10-74586号公报；IEEE Trans.Electron.Devices，44卷，1245页，1997年)。
电子传输层
为了进一步提高元件的发光效率，如图2和图3所示，优选在空穴阻挡层6与阴极8之间设置电子传输层7。电子传输层7用以下化合物制成：在施加有电场的电极之间，该化合物可以将从阴极8注入的电子有效地传输向空穴阻挡层6的方向。
作为满足这种条件的材料，可以举出8-羟基喹啉的铝络合物等金属络合物(特开昭59-194393号公报)、10-羟基苯并[h]喹啉的金属络合物、噁二唑衍生物、二苯乙烯基联苯衍生物、噻咯衍生物、3-或5-羟基黄酮金属络合物、苯并噁唑金属络合物、苯并噻唑金属络合物、三苯并咪唑基苯(美国专利第5645948号)、喹噁啉化合物(特开平6-207169号公报)、菲咯啉衍生物(特开平5-331459号公报)、2-叔丁基-9，10-N，N’-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化无定形碳化硅、n型硫化锌和n型硒化锌等。
并且，优选通过向上述电子传输材料中掺杂碱金属(记载于特开平10-270171号公报、特开2002-100478号公报和特开2002-100482号公报等)来提高电子传输性。
当形成电子传输层7时，空穴阻挡层6的电子亲合力优选等于或小于电子传输层7的电子亲合力。
从调节发光区域和降低驱动电压的角度出发，发光层5中的发光层材料、空穴阻挡层6的空穴阻挡材料和电子传输层所用的电子传输材料的还原电位优选满足下列关系：
(电子传输材料的还原电位)≥(空穴阻挡材料的还原电位)≥(发光层材料的还原电位)。
这里，当电子传输材料、空穴阻挡材料和发光层材料各自都由两种以上组分组成时，在比较时使用具有最小还原电位的材料。另外，当发光层5含有基质材料和掺杂剂材料时，在比较时使用具有最小还原电位的基质材料。
另外，上述空穴阻挡材料可以用在该电子传输层7中。在这样的情况中，电子传输层7可以通过单独使用上述空穴阻挡材料来形成，也可以合用两种以上来形成。
电子传输层6的膜厚通常为5nm以上，优选为10nm以上，且通常为200nm以下，优选为100nm以下。
采用与空穴传输层4同样的涂布方法或真空沉积法可以在空穴阻挡层6上形成电子传输层7，但通常使用真空沉积法。
另外，如图4所示，可以省略空穴阻挡层6，在发光层5和阴极8之间设置电子传输层7。
空穴注入层
为了进一步提高空穴注入效率并改进整个有机层对阳极2的粘附性，如图3和4所示，可以在空穴传输层4和阳极2之间插入空穴注入层3。通过插入空穴注入层3，元件的初始驱动电压降低，同时可以抑制当以恒定电流连续驱动该元件时的电压增加。
作为要求用于空穴注入层3的材料所具备的条件，要求其能够形成与阳极2接触良好的均匀的薄膜且对热稳定，并具有高的熔点和玻璃化转变温度，优选熔点为300℃以上且玻璃化转变温度为100℃以上。此外，要求该材料的电离势低、来自阳极2的空穴注入容易且空穴移动性高。
出于这些目的，作为空穴注入层3的材料，已经报道了有机化合物、溅射的碳膜(Synth.Met.，91卷，73页，1997年)和金属氧化物(J.Phys.D.，29卷，2750页，1996年)。其中，所述有机化合物的例子包括卟啉衍生物、酞菁化合物(特开昭63-295695号公报)、腙化合物、具有烷氧基取代基的芳香族二胺衍生物、对-(9-蒽基)-N，N’-二-对甲苯基苯胺、聚亚噻吩基亚乙烯基、聚对亚苯基亚乙烯基、聚苯胺(Appl.Phys.Lett.，64卷，1245页，1994年)、聚噻吩(Optical Materials，9卷，125页，1998年)和星形放射型芳香族三胺(特开平4-308688号公报)等。所述金属氧化物的例子包括钒氧化物、钌氧化物和钼氧化物等。
空穴注入层3的其它构成可以是：含有具有空穴注入/传输性的低分子有机化合物和受电子化合物的层(记载于特开平11-251067号公报和特开2000-159221号公报等)、根据需要掺杂有受电子化合物的含有芳香族氨基等的非共轭类高分子化合物的层(特开平11-135262号公报、特开平11-283750号公报、特开2000-36390号公报、特开2000-150168号公报、特开平2001-223084号公报和WO97/33193号公报等)或含有聚噻吩等导电性聚合物的层(特开平10-92584号公报)等，但并不限于这些例子。
可以使用低分子或高分子任一种的化合物作为上述空穴注入层3的材料。
作为低分子化合物中常使用的化合物，可举出卟吩化合物和酞菁化合物。这些化合物既可以含有中心金属，也可以不含有金属。作为这些化合物的优选例子可以举出如下化合物。
卟吩、
5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩、
5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩钴(II)、
5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩铜(II)、
5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩锌(II)、
5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩钒(IV)氧化物、
5，10，15，20-四(4-吡啶基)-21H，23H-卟吩、
29H，31H-酞菁、
铜(II)酞菁、
锌(II)酞菁、
钛酞菁氧化物、
镁酞菁、
铅酞菁和
铜(II)4，4’，4”，4-四氮杂-29H，31H-酞菁。
空穴注入层3也可以与空穴传输层4同样地形成薄膜，但是当使用无机物时，还可以使用溅射法、电子束蒸镀法或等离子体化学气相沉积(CVD)法。
当使用低分子化合物形成空穴注入层3时，上述那样形成的空穴注入层3的膜厚的下限通常为3nm，优选为10nm左右，膜厚的上限通常为100nm，优选为50nm左右。
当使用高分子化合物作为空穴注入层3的材料时，可以添加例如上述高分子化合物和受电子化合物，并且根据需要添加不会成为空穴的阱的粘合剂树脂或流平剂等涂布性改良剂等添加剂，溶解制得涂布溶液，利用喷涂法、印刷法、旋涂法、浸涂法或模涂法等通常的涂布方法或喷墨法等将涂布溶液涂布在阳极2上，通过干燥形成空穴注入层3的薄膜。作为粘合剂树脂，可以举出聚碳酸酯、多芳基化合物和聚酯等。当粘合剂树脂在该层中的含量高时，空穴移动性可能会降低，因此，优选较少量的粘合剂树脂，通常优选在空穴注入层3中的含量为50重量％以下。
可以如下形成空穴注入层3：用上述薄膜形成方法在膜、支持基板或辊等介质上预先形成薄膜，经加热或加压将介质上的薄膜转印到阳极2上，从而形成薄膜。
如此使用高分子化合物而形成的空穴注入层3的膜厚的下限通常为5nm，优选为10nm左右，膜厚的上限通常为1000nm，优选为500nm左右。
层结构
本发明的有机电致发光元件可以具有与图1所示的结构相反的结构，即阴极8、空穴阻挡层6、发光层5、空穴传输层4和阳极2依次层积在基板1上，如上所述，可以在两个基板之间设置本发明的有机电致发光元件，其中至少一个基板具有较高的透明性。同样地，本发明的有机电致发光元件可以以与图2、3或4所示的层结构相反的顺序进行层积。并且，在图1～4所示的任意一个层结构中，在不脱离本发明的宗旨的范围内，该有机电致发光元件可以具有除上述层之外的任意的层，并且，可以进行适当的变形，如通过设置合并了上述两层以上的层的功能的层来简化层结构。
另外，可以制成顶发射结构、与阳极-阴极一起使用透明电极的透射型结构或重叠两段以上图1所示的层结构的结构(层积多个发光单元的结构)。在这样的情况中，例如使用V2O5等作为电荷产生层(CGL)来代替各段之间(发光单元之间)的界面层(当阳极用ITO制成、阴极用Al制成时，该界面层是这两层)，由此来减少各段之间的势垒，从发光效率和驱动电压的角度出发，是更优选的。
本发明的有机电致发光可以适用于单个元件、具有阵列状设置结构的元件或阳极和阴极以X-Y矩阵状设置的结构。
实施例
下面根据实施例更具体说明本发明，但只要不超越其要旨，本发明并不限定于如下实施例中的描述。
[有机化合物的合成例]
在如下的合成例中将示出本发明的有机化合物和可以用作本发明的电荷传输材料的有机化合物的合成例。另外，在下列合成例中，用DSC测定玻璃化转变温度，用TG-DTA测定气化温度，用DSC或TG-DTA测定熔点。
合成例1(目的物1～3的合成)
Figure A20058004471800941
在干燥空气中，向2，5-二氟苯甲醛(10.24g)、苯乙酮(8.66g)和乙酸(100ml)的混合溶液中添加浓硫酸(11.6ml)，于35℃搅拌7小时后添加甲醇(5ml)和水(150ml)，过滤析出的沉淀，用水洗涤。在加热回流的条件下，将其悬浮在甲醇中洗涤，从而得到目的物1(10.94g)。
在干燥空气中，在加热回流的条件下，搅拌目的物1(6.34g)、1-苯甲酰甲基溴化吡啶(10.83g)、乙酸铵(50.0g)、乙酸(220ml)和N，N-二甲基甲酰胺(220ml)6小时，然后添加水(440ml)，过滤析出的沉淀，以甲醇洗涤。将其悬浮在甲醇中洗涤后，通过从氯仿-甲醇中再沉淀来提纯，从而获得目的物2(2.71g)。
在氮气气流中，将咔唑(3.10g)加到含有氢氧化钠(55％，0.81g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(50ml)悬浮液中，然后在80℃下搅拌60分钟后，再向其加入目的物2(2.44g)，在加热回流的条件下搅拌3小时。将其冷却到冰的温度后，添加50ml水后过滤沉淀，用甲醇洗涤。用氯仿萃取所得到的固态物，然后在加热回流的条件下将它悬浮在乙醇中进行洗涤，进一步利用硅胶色谱柱进行提纯，从而得到目的物3(EM-1)(4.25g)。
由DEI-MS m/z＝637(M+)证实该物质为目的物3。
该物质的玻璃化转变温度为116℃，气化温度为456℃，熔点为262℃。
合成例2(目的物4～7的合成)
Figure A20058004471800951
在干燥空气中，向4-溴苯甲醛(12.90g)、苯乙酮(8.37g)和乙酸(100ml)的混合溶液中添加浓硫酸(11.4ml)，于40℃搅拌5小时后添加甲醇(100ml)，过滤析出的沉淀，用甲醇洗涤。将其悬浮在甲醇中洗涤，从而得到目的物4(8.72g)。
在干燥空气中，在加热回流的条件下，搅拌目的物4(8.62g)、1-苯甲酰甲基溴化吡啶(12.52g)、乙酸铵(57.8g)、乙酸(257ml)和N，N-二甲基甲酰胺(257ml)5.5小时，然后在冰冷却下投入水(600ml)中，过滤析出的沉淀，以乙醇/水的混合溶剂洗涤。在加热回流的条件下，通过将其悬浮在乙醇中洗涤来提纯，从而得到目的物5(8.22g)。
在氮气气流中，将四(三苯基膦)钯(0.37g)和碳酸钾(3.32g)依次加进含有目的物5(3.09g)、2，5-二氟苯基硼酸(1.64g)、二甲氧基乙烷(80ml)和水(12ml)的混合物中，在加热回流的条件下搅拌5.7小时。向得到的溶液中添加食盐水(80ml)后，以二氯甲烷(100ml)进行萃取，然后对有机层进行硫酸镁干燥、过滤和浓缩，得到固态物，用硅胶色谱柱对该固态物进行提纯，从而得到目的物6(3.20g)。
在氮气气流中，将咔唑(2.51g)加到含有氢氧化钠(55％，0.66g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(50ml)悬浮液中，然后在70℃下搅拌105分钟后，再向其加入目的物6(2.10g)，在加热回流的条件下搅拌4.3小时。向其中添加水(50ml)和甲醇(50ml)后过滤沉淀，用乙醇洗涤。用氯仿萃取得到的固态物，然后在加热回流的条件下将它悬浮在甲苯-乙醇-氯仿的混合物溶剂中进行洗涤，进一步通过从氯仿-乙醇中重结晶来进行提纯，从而得到目的物7(EM-2)(1.57g)。
由DEI-MS m/z＝713(M+)证实该物质为目的物7。
该物质的玻璃化转变温度为149℃，气化温度为501℃，熔点未能测出。
合成例3(目的物8～9的合成)
在空气中，于100℃搅拌苯甲醛(2.12g)、2’，5’-二氟苯乙酮(6.25g)、乙酸铵(19.7g)和乙酸(50ml)5小时后，用冰冷却，添加甲醇和水，过滤析出的沉淀，通过在甲醇中悬浮洗涤来进行提纯后，在减压下加热干燥，从而得到目的物8(1.15g)。
在氮气气流中，将咔唑(3.03g)加到含有氢氧化钠(55％，0.79g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(54ml)悬浮液中，然后在80℃下搅拌60分钟后，再向其加入目的物8(1.15g)，在加热回流的条件下搅拌4.8小时。在冰的冷却下向其中添加水(50ml)和甲醇(50ml)，过滤析出的沉淀，用甲醇洗涤。用氯仿(300ml)萃取得到的固态物并进行浓缩，然后在加热回流的条件下通过将其悬浮在乙醇-氯仿的混合物溶剂中洗涤来进行提纯，然后在减压下加热干燥，从而得到目的物9(EM-3)(2.29g)。
由DFI-MS m/z＝967(M+)证实该物质为目的物9。
该物质的玻璃化转变温度为160℃，气化温度为535℃，熔点未能测出。
合成例4(目的物10～13的合成)
在空气中，向苯甲醛(7.43g)、4-溴苯乙酮(13.93g)和乙酸(100ml)的混合溶液中添加浓硫酸(11.3ml)，于35℃搅拌5.3小时后添加甲醇(100ml)，过滤析出的沉淀，用甲醇洗涤。将其悬浮在乙醇中洗涤，从而得到目的物10(11.66g)。
在空气中，在加热回流的条件下，搅拌目的物10(11.66g)、1-苯甲酰甲基溴化吡啶(16.94g)、乙酸铵(78.26g)、乙酸(350ml)和N，N-二甲基甲酰胺(350ml)6.5小时，然后在冰冷却下投入水(700ml)中，过滤析出的沉淀，以乙醇洗涤。通过在氯仿-乙醇中的重结晶来对其进行提纯，从而得到目的物11(11.14g)。
在氮气气流中，将四(三苯基膦)钯(0.69g)和碳酸钾(6.22g)依次加进含有目的物11(5.79g)、2，5-二氟苯基硼酸(3.08g)、二甲氧基乙烷(150ml)和水(23ml)的混合物中，在加热回流的条件下搅拌3.5小时。向得到的溶液中添加食盐水后，以二氯甲烷进行萃取，然后向有机层中添加无水硫酸镁和活性粘土，搅拌后通过过滤和浓缩得到固态物，用硅胶色谱柱对该固态物进行提纯，从而得到目的物12(6.01g)。
在氮气气流中，将咔唑(5.02g)加到含有氢氧化钠(55％，1.31g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(100ml)悬浮液中，然后在80℃下搅拌35分钟后，再向其加入目的物12(4.19g)，在加热回流的条件下搅拌3.3小时。向其中添加水(50ml)和甲醇(70ml)后过滤沉淀，用甲醇洗涤。向得到的固态物中添加氯仿，待可溶性成分溶解后添加活性粘土，搅拌后过滤并浓缩，通过对得到的固态物在乙醇-氯仿混合溶剂中的重结晶以及在丙酮-乙醇-水-甲醇混合溶剂中的重结晶来进行提纯，从而得到目的物13(EM-4)(2.91g)。
由DEI-MS m/z＝713(M+)证实该物质为目的物13。
该物质的玻璃化转变温度为148℃，结晶化温度为223℃，气化温度为507℃，熔点为300℃。
合成例5(目的物14～17的合成)
Figure A20058004471800981
在干燥空气中，向3-溴苯甲醛(15.5g)、苯乙酮(10.1g)和乙酸(120ml)的混合溶液中添加浓硫酸(13.5ml)，于40℃搅拌5小时后添加水(240ml)，过滤析出的沉淀，用甲醇洗涤。将其悬浮在甲醇中洗涤，从而得到目的物14(14.4g)。
在空气中，在加热回流的条件下，搅拌目的物14(14.4g)、1-苯甲酰甲基溴化吡啶(21.6g)、乙酸铵(96.6g)、乙酸(400ml)和N，N-二甲基甲酰胺(400ml)5.5小时，然后将其投入冰水(800ml)中，过滤析出的沉淀，以乙醇洗涤。通过在甲苯-乙醇中的重结晶来对其进行提纯，从而得到目的物15(8.92g)。
在氮气气流中，将四(三苯基膦)钯(0.69g)和碳酸钾(6.22g)依次加进含有目的物15(5.80g)、2，5-二氟苯基硼酸(3.40g)、二甲氧基乙烷(150ml)和水(22.5ml)的混合物中，在加热回流的条件下搅拌5.3小时。在冰的冷却下向得到的溶液中添加食盐水(100ml)后，以二氯甲烷(150ml)进行萃取，然后向有机层中添加硫酸镁和活性粘土，搅拌后通过硅胶柱并进行过滤和浓缩，从而得到目的物16(6.37g)。
在氮气气流中，将咔唑(10.0g)加到含有氢氧化钠(55％，2.62g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(100ml)悬浮液中，然后在90℃下搅拌30分钟后，再向其加入含有目的物16(6.37g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(100ml)溶液，在加热回流的条件下搅拌5小时。在冰冷却下向其中添加水(100ml)和乙醇(30ml)后过滤沉淀，用乙醇洗涤。用氯仿萃取得到的固态物。向萃取液中添加活性粘土并搅拌，然后通过硅胶柱后过滤并浓缩滤液。通过在N，N-二甲基甲酰胺和乙醇中的重结晶和GPC提纯以及进一步通过升华提纯(真空度1×10-3Pa，最高加热温度360℃)来对得到的固态物进行提纯，从而得到目的物17(EM-5)(1.23g)。
由DEI-MS m/z＝713(M+)证实该物质为目的物17。
该物质的玻璃化转变温度为131℃，熔点为241℃，气化温度为498℃。
合成例6(目的物18～21的合成)
Figure A20058004471801001
在空气中，向4-苯基苯甲醛(10.93g)、3’-溴苯乙酮(12.54g)和乙酸(205ml)的混合溶液中添加浓硫酸(9.65ml)，于40℃搅拌5.8小时后添加甲醇(70ml)和水(120ml)，过滤析出的沉淀，用甲醇和乙醇洗涤。通过在乙醇-甲苯混合溶液中的重结晶对其进行提纯，从而得到目的物18(16.6g)。
在空气中，在加热回流的条件下，搅拌目的物18(16.6g)、1-苯甲酰甲基溴化吡啶(19.1g)、乙酸铵(88g)、乙酸(392ml)和N，N-二甲基甲酰胺(392ml)5.7小时，然后将其投入冰水(500ml)中，过滤析出的沉淀，以甲醇洗涤。通过在乙醇-甲苯混合溶剂中的重结晶来对其进行提纯，从而得到目的物19(11.2g)。
在氮气气流中，将四(三苯基膦)钯(0.46g)和碳酸钾(4.15g)依次加进含有目的物19(4.62g)、2，5-二氟苯基硼酸(2.21g)、二甲氧基乙烷(100ml)和水(15ml)的混合物中，在加热回流的条件下搅拌4.3小时。向得到的溶液中添加乙醇(100ml)和水(70ml)后，除去上清液得到固态物，通过在乙醇-氯仿混合溶剂中的重结晶对该固态物进行提纯，从而得到目的物20(3.42g)。
在氮气气流中，将咔唑(4.59g)加到含有氢氧化钠(55％，1.2g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(100ml)悬浮液中，然后在80℃下搅拌60分钟后，再向其加入目的物20(3.4g)，在加热回流的条件下搅拌3.5小时。冷却后，添加氢氧化钠(55％，0.9g)，进一步在加热回流的条件下搅拌3.5小时。在冰浴中，向其中添加水(100ml)和甲醇(100ml)后过滤沉淀，用甲醇洗涤。用二氯甲烷(120ml)萃取得到的固态物，待可溶性成分溶解后添加无水硫酸镁和活性粘土，搅拌后通过过滤和浓缩得到固态物，利用硅胶柱色谱、进而通过升华提纯(真空度1×10-3Pa，最高加热温度410℃)来进行提纯，从而得到目的物21(EM-7)(0.89g)。
由DEI-MS m/z＝789(M+)证实该物质为目的物21。
该物质的玻璃化转变温度为146℃，结晶化温度和熔点未能测出，气化温度为522℃。
合成例7(目的物22～24的合成)
Figure A20058004471801021
在空气中，在加热回流的条件下，搅拌3-溴苯乙酮(39.8g)、苯甲醛(10.6g)、乙酸铵(98.7g)、乙酸(170ml)和乙醇(170ml)4.5小时，冷却至室温。过滤得到析出的结晶，用乙醇洗涤，然后通过在甲苯-乙醇混合溶剂中的重结晶来进行提纯，从而得到目的物22(4.48g)。
在氮气气流中，将四(三苯基膦)钯(0.46g)和碳酸钾(4.15g)依次加进含有目的物22(2.33g)、2，5-二氟苯基硼酸(2.21g)、二甲氧基乙烷(100ml)和水(15ml)的混合物中，在加热回流的条件下搅拌8.5小时。向得到的溶液中添加食盐水(100ml)后，以二氯甲烷(100ml)进行萃取，向有机层中添加无水硫酸镁和活性粘土后，过滤并浓缩滤液，对得到的固体成分通过在甲苯-乙醇中的重结晶来进行提纯，从而得到目的物23(2.54g)。
在氮气气流中，将咔唑(4.78g)加到含有氢氧化钠(55％，1.25g)的无水N，N-二甲基甲酰胺(100ml)悬浮液中，然后在80℃下搅拌40分钟后，再向其加入目的物23(2.53g)，在加热回流的条件下搅拌7小时。冷却后，添加氢氧化钠(55％，0.96g)，进一步在加热回流的条件下搅拌5.5小时。在冰浴中，向其中添加冰水(80ml)和甲醇(80ml)后过滤沉淀，用甲醇洗涤。向得到的固态物中添加二氯甲烷(120ml)，待可溶性成分溶解后添加无水硫酸镁和活性粘土，搅拌后通过过滤和浓缩得到固态物，通过在氯仿-乙醇混合溶剂中的再沉淀和硅胶柱色谱、进而通过在二氯甲烷-甲醇中的再沉淀和升华精制来进行提纯，从而得到目的物24(EM-6)(0.65g)。
由DEI-MS m/z＝1119(M+)证实该物质为目的物24。
该物质的玻璃化转变温度为184℃，结晶化温度和熔点未能测出，气化温度为565℃。
[有机电致发光元件的制造例]
下面描述本发明的有机电致发光元件的制造例。
另外，用制造的有机电致发光元件的一部分进行下列驱动寿命试验。
<驱动寿命试验>
驱动寿命试验条件如下：
温度：室温
驱动方式：直流驱动(DC驱动)
初始亮度：2500cd/m2
比较以恒定的电流连续发光以使亮度下降2成(L/L0＝0.8)所需要的时间。以下述参考例2中制造的标准元件2的时间为1.00，由此确定各自的相对时间。
参考例1
标准元件1的制造
用下面所示的方法制造具有图3所示结构的有机电致发光元件。
在玻璃基板1上沉积厚度为150nm的铟/锡氧化物(ITO)透明导电膜(溅射膜，片电阻15Ω)。用通常的光刻技术和盐酸蚀刻使导电膜形成宽度为2mm的条纹图案，由此形成阳极2。按照用丙酮进行超声波洗涤、用纯水洗涤和用异丙醇进行超声波洗涤的顺序对形成了图案的ITO基板进行洗涤后，用氮气流进行干燥，最后进行紫外线臭氧洗涤。
按照如下的条件将作为空穴注入层3的材料的由下列结构式表示的具有芳香族氨基的非共轭高分子化合物(PB-1(重均分子量：29400，数均分子量：12600))与下列结构式表示的受电子化合物(A-2)一起进行旋涂。
Figure A20058004471801041
旋涂条件
溶剂：苯甲酸乙酯
涂布液浓度：2重量％
PB-1/A-2：10/2(重量比)
旋转器的转速：1500[rpm]
旋转器的旋转时间：30[秒]
干燥条件：230[℃]×15[分钟]
用上述旋涂方法形成厚度为30nm的均匀薄膜。
然后将空穴注入层3成膜后的基板设置在真空沉积装置内。上述装置以油旋转泵大略抽真空，然后用低温泵抽真空至6.2×10-5Pa(约4.7×10-7托)以下。使用围绕坩锅设置的钽丝加热器对放置在所述装置内的陶瓷坩锅中盛有的下述芳基胺化合物(H-1)进行加热，由此进行气相沉积。此时坩锅的温度控制在318℃～334℃的范围。进行气相沉积时，在7.0×10-5Pa(约5.3×10-7托)的真空度下，以0.21nm/秒的气相沉积速率形成膜厚为40nm的空穴传输层4。
接着将作为发光层5的主成分(基质材料)的下述所示的咔唑衍生物(CBP)和作为副成分(掺杂剂)的有机铱络合物(D-1)放在不同的陶瓷坩锅中，用二元气相共沉积形成发光层5。
Figure A20058004471801052
化合物(CBP)的坩锅温度控制为295℃～299℃，沉积速率控制为0.11nm/秒，化合物(D-1)的坩锅温度控制为252℃～255℃。接着，将含有约6重量％的化合物(D-1)的发光层5以30nm的厚度沉积在空穴传输层4上。气相沉积时的真空度为6.7×10-5Pa(约5.0×10-7托)。
进而，在211℃～215℃的坩锅温度下，以0.09nm/秒的沉积速率沉积下面所示的吡啶衍生物(HB-1)，以形成厚度为5nm的空穴阻挡层6。气相沉积时的真空度为6.2×10-5Pa(约4.7×10-7托)。
Figure A20058004471801061
然后，作为电子传输层7，同样地将下述所示的铝的8-羟基喹啉络合物(ET-1)沉积在空穴阻挡层6上。此时通过将铝的8-羟基喹啉络合物的坩锅温度控制在234℃～245℃的范围、使气相沉积时的真空度为6.0×10-5Pa(约4.5×10-7托)并使沉积速率为0.22nm/秒，以使膜厚为30nm。
Figure A20058004471801062
当真空沉积上述空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、空穴阻挡层6和电子传输层7时，基板温度保持在室温。
此处，将真空沉积至电子传输层6的元件从所述真空沉积装置中一次取出到空气中，使具有2mm宽的条纹图案的阴极沉积用荫罩与元件接触，使得阳极2的ITO条纹与荫罩的条纹正交，将该元件设置在另一真空沉积装置内，以与有机层的形成相同的方式，将该装置抽真空至2.0×10-6托(约2.7×10-4Pa)以下。为了形成阴极8，首先，使用钼舟，在2.8×10-6托(约3.7×10-4Pa)的真空度下，以0.03nm/秒的沉积速率蒸发氟化锂(LiF)，从而在电子传输层7上形成厚度为0.5nm的膜。然后，同样使用钼舟加热铝，在9.6×10-6托(约1.3×10-3Pa)的真空度下，以0.46nm/秒的沉积速率，形成厚度为80nm的铝层，从而形成阴极8。气相沉积如上的双层阴极8时基板温度保持在室温。
如上所述，得到具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机电致发光元件。该元件的发光性能如下：
亮度/电流密度：在2.5mA/cm2下为24.7[cd/A]
电压：在2.5mA/cm2下为6.0[V]
发光效率：在100cd/m2下为20.7[1m/w]
亮度保持率：在250mA/cm2下为0.97
此处，亮度保持率是指在250mA/cm2下驱动时，从驱动开始到50秒后的亮度(L)除以驱动开始时的亮度(L0)所得到的值。亮度保持率是驱动稳定性的指标。
该元件的发射光谱的最大波长为512nm，确认其来自有机铱络合物(D-1)。色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.59)。
参考例2
标准元件2的制造
除不沉积空穴阻挡层的吡啶衍生物(HB-1)外，以与标准元件1相同的方式制造具有图4所示结构的元件。该元件的发光性能显示在表1中。另外，在表1中的发光性能值分别是假设标准元件1的值为1.00时的相对值。
该元件的发射光谱的最大波长为512nm，色度为CIE(x，y)＝(0.29，0.60)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。即使不配置空穴阻挡层，也能得到有机铱络合物发射的光，但是与标准元件1的相比，发光效率低，驱动电压高。
实施例1
除使用在合成例1中合成的如下目的物3(EM-1)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
该元件的发光效率高于标准元件1，寿命长于标准元件2。
Figure A20058004471801081
实施例2
除使用上述EM-1代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
该元件的发光效率高于标准元件1。
并且，对标准元件1和2的性能与实施例1和2的元件的性能进行了比较，使用了本发明的有机化合物的实施例1和2的元件，即使在没有空穴阻挡层的情况下其发光效率也较大，并不会降低，无论是否具有空穴阻挡层，其都可以称为发光效率高、驱动电压低的稳定的元件。
实施例3
除使用在合成例2中合成的如下目的物7(EM-2)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为513nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
该元件的寿命性能极其优异。
Figure A20058004471801091
实施例4
除使用上述EM-2代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为513nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。该元件的寿命长于标准元件。
实施例5
除使用在合成例3中合成的如下目的物9(EM-3)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件1相比，该元件的发光效率高，且驱动电压低。
Figure A20058004471801101
实施例6
除使用上述EM-3代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件1相比，该元件尽管不具有空穴阻挡层，发光效率也高，并且驱动电压低。
实施例7
除使用在合成例4中合成的如下目的物13(EM-4)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件1相比，该元件的发光效率高，且驱动电压低。
Figure A20058004471801111
实施例8
除使用上述EM-4代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件1相比，该元件尽管不具有空穴阻挡层，发光效率也高，并且驱动电压低。
实施例9
除使用在合成例5中合成的如下目的物17(EM-5)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.62)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
该元件的发光效率高于标准元件1。
Figure A20058004471801121
实施例10
除使用上述EM-5代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.62)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
实施例11
除使用在合成例7中合成的如下目的物24(EM-6)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为515nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件1相比，该元件的发光效率高，且驱动电压低。
实施例12
除使用上述EM-6代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
与标准元件相比，该元件尽管不具有空穴阻挡层，发光效率也高，并且电压低。
实施例13
除使用在合成例6中合成的如下目的物21(EM-7)代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发射光谱的最大波长为515nm，色度为CIE(x，y)＝(0.30，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
Figure A20058004471801131
实施例14
除使用上述EM-7代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
比较例1
除使用如下所示的EM-11代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例1中的标准元件1同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
比较例2
除使用上述EM-11代替咔唑衍生物(CBP)作为发光层5的主成分(基质材料)外，与参考例2中的标准元件2同样地操作，制造元件。
该元件的发光性能和寿命性能显示在表1中。
该元件的发射光谱的最大波长为514nm，色度为CIE(x，y)＝(0.31，0.61)。确认其来自有机铱络合物(D-1)。
由比较例1和比较例2的结果可知，使用了EM-11的情况中，无论是否具有空穴阻挡层，其发光效率都低于标准元件1和实施例1、2等中的元件，并且寿命也极差。
[表1]
Figure A20058004471801151
参照特定的实施方案对本发明进行了详细的说明，但对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行各种变化。
另外，本发明基于2004年12月24日提交的日本专利申请(特愿2004-373981号)，这里以引用的方式引入其全部内容。

Claims (22)

1、一种有机化合物，其由下述式(I)表示：
Figure A2005800447180002C1
式(I)中，Cz1和Cz2分别表示咔唑基；
Z表示直接键合，或表示可以使Cz1和Cz2分别具有的咔唑环的氮原子相互共轭的任意连接基团；
Cz1、Cz2和Z分别具有取代基或不具有取代基；
Q表示连接到下述式(II)的G的直接键合；
Figure A2005800447180002C2
式(II)中，B1环是含有n个N原子作为杂原子的六元芳香族杂环；
n是1～3的整数；
G键合到位于B1环中的N原子的邻位和对位的C原子上；
当G连接到Q时，G表示连接到Q上的直接键合或任意连接基团；
当G不连接到Q上时，G表示芳香族烃基；
m表示3～5的整数；
一分子中所存在的多个G相同或不同；
B1环具有或不具有除G以外的取代基。
2、如权利要求1所述的有机化合物，其中所述式(II)为下式(II-1)～(II-4)中的任一化学式：
Figure A2005800447180003C1
上述式中的G与式(II)中G的含义相同。
3、如权利要求1所述的有机化合物，其中所述式(II)为所述式(II-1)。
4、如权利要求1所述的有机化合物，其中所述式(I)为下述式(I-1)：
Figure A2005800447180003C2
上述式(I-1)中，Z、Q各自与式(I)中的Z、Q含义相同。
5、如权利要求1所述的有机化合物，其中连接到Q上时的G和Z分别为直接键合或-(Ph)p-，所述Ph表示具有或不具有取代基的亚苯基，p表示1～8的整数。
6、如权利要求1所述的有机化合物，其中所述式(I)为下述式(III)：
Figure A2005800447180003C3
上述式(III)中G、Q和Z各自与式(I)中的G、Q和Z的含义相同；
C1环表示吡啶环，其在3位和/或5位具有或不具有取代基；
Cz表示具有或不具有取代基的咔唑基；
a～c分别表示Cz的数目，该a～c各自独立地为0或2～5的整数；当a～c为0时，不存在与a～c为0的Cz相连接的Q和Z；当一个分子中存在多个Cz时，多个Cz相同或不同。
7、如权利要求6所述的有机化合物，其中在所述式(III)中，(a、b、c)为(2、0、0)、(0、2、0)、(2、0、2)或(2、2、2)。
8、如权利要求6所述的有机化合物，其中在所述式(III)中，G为-(Ph)p-，所述Ph表示具有或不具有取代基的亚苯基，p表示1～8的整数。
9、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，在由上述式(I)表示的部分结构中，除由式(II)表示的部分以外的部分选自下述V-1、V-7、V-9、V-13、V-14和V-15；
Figure A2005800447180005C1
10、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述化合物由下述结构式中的任意一个表示，并且在下述结构式中，-N-Cz表示N-咔唑基；
Figure A2005800447180006C1
Figure A2005800447180009C1
Figure A2005800447180010C1
Figure A2005800447180011C1
Figure A2005800447180012C1
Figure A2005800447180014C1
Figure A2005800447180015C1
11、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合物的分子量为200～4000。
12、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合物的玻璃化转变温度为90℃以上、气化温度为700℃以下、熔点为150℃以上。
13、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180016C1
14、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180016C2
15、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180017C1
16、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180017C2
17、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
18、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180018C1
19、如权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合由下述结构式表示：
Figure A2005800447180018C2
20、一种电荷传输材料，所述电荷传输材料含有权利要求1所述的有机化合物。
21、一种有机电致发光元件，所述有机电致发光元件在基板上具有阳极、阴极，且在这两个电极之间设有有机发光层，该有机电致发光元件的特征在于，其具有含有权利要求1所述的有机化合物的层。
22、如权利要求8所述的有机电致发光元件，其中所述含有权利要求1所述的有机化合物的层是有机发光层。
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