CN104641483B - 有机电场发光元件用材料、有机电场发光元件、显示装置、以及照明装置 - Google Patents

有机电场发光元件用材料、有机电场发光元件、显示装置、以及照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有机电场发光元件用材料、有机电场发光元件、显示装置、以及照明装置,其中有机电场发光元件是提高了驱动电压及电流效率的有机电场发光元件。本发明提供一种有机电场发光元件,其使用其中氮原子与其他杂原子或金属原子(X)于非芳香环内邻接的多环芳香族化合物作为有机电场发光元件用材料,藉此提高了上述特性。

Description

有机电场发光元件用材料、有机电场发光元件、显示装置、以 及照明装置
技术领域
本发明涉及一种使用多环芳香族化合物的有机电场发光元件、显示装置及照明装置。
背景技术
先前,使用进行电场发光的发光元件的显示装置由于可实现小电力化或薄型化,故正在进行各种研究,进而,包含有机材料的有机电场发光元件由于容易实现轻量化或大型化,故正在进行活跃的研究。尤其关于具有以作为光的三原色之一的蓝色为代表的发光特性的有机材料的开发及具备空穴、电子等的电荷传输能力(有可能成为半导体或超电导体)的有机材料的开发,无论高分子化合物、低分子化合物,迄今为止均正在进行活跃的研究。
有机电场发光元件具有包含以下构件的结构:包含阳极及阴极的一对电极;以及配置于该一对电极间且含有有机化合物的一层或多层。含有有机化合物的层中,有发光层或者传输或注入空穴、电子等电荷的电荷传输/注入层等,正在开发适于该些层的各种有机材料。
作为发光层用材料,例如正在开发苯并茀(benzofluorene)系化合物或(chrysene)系化合物等(国际公开第2004/061047号或国际公开第2008/147721号)。另外,作为空穴传输材料,例如正在开发三苯基胺系化合物或咔唑系化合物等(日本专利特开2001-172232号公报、日本专利特开2006-199679号公报、日本专利特开2005-268199号公报、日本专利特开2007-088433号公报、国际公开第2003/078541、国际公开第2003/080760)。另外,作为电子传输材料,例如正在开发蒽系化合物或将中心骨架设定为联蒽、联萘或萘与蒽的结合物的化合物等(日本专利特开2005-170911号公报、日本专利特开2003-146951号公报、日本专利特开平08-12600号公报、日本专利特开2003-123983号公报、日本专利特开平11-297473号公报)。
另外,近年来作为有机电子(organic electronics)、色素、感测器、液晶显示器中使用的材料,多环芳香族烃(PAHs)受到关注,也报告了具有B-N键结部位的二苯并系化合物的合成例(美国化学会期刊(J.An.Chem.Soc.),2011,133,18614-18617)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2004/061047号
专利文献2:国际公开第2008/147721号
专利文献3:日本专利特开2001-172232号公报
专利文献4:日本专利特开2006-199679号公报
专利文献5:日本专利特开2005-268199号公报
专利文献6:日本专利特开2007-088433号公报
专利文献7:国际公开第2003/078541
专利文献8:国际公开第2003/080760
专利文献9:日本专利特开2005-170911号公报
专利文献10:日本专利特开2003-146951号公报
专利文献11:日本专利特开平08-12600号公报
专利文献12:日本专利特开2003-123983号公报
专利文献13:日本专利特开平11-297473号公报
非专利文献
非专利文献1:美国化学会期刊(J.Am.Chem.Soc.),2011,133,18614-18617
发明内容
本发明解决的技术问题
如上所述,作为有机电场发光元件中所用的材料,已开发出了各种材料,但尚未知将非专利文献1中报告那样的具有B-N键结部位的二苯并系化合物应用于该元件中的情形时具有何种性能。
解决技术问题的技术手段
本发明人等人为了解决上述课题而进行了努力研究,结果发现了氮原子与其他杂原子或金属原子(X)于非芳香环内邻接的新颖的多环芳香族化合物,并成功地制造了该化合物。另外发现,藉由将含有该多环芳香族化合物的层配置于一对电极间来构成有机电场发光元件,可获得提高了驱动电压及电流效率的有机电场发光元件,从而完成了本发明。即,本发明提供如下多环芳香族化合物或其盐,进而提供含有如下多环芳香族化合物或其盐的有机电场发光元件用材料。
[1]一种有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化17]
(上述式(I)中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
A环、B环、C环及D环分别独立地为可经取代的芳香族环或可经取代的杂芳香族环,邻接的2个环也可藉由连结基或单键而于该些环之间形成环,而且,
上述式(I)所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[2]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(II)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化18]
(上述式(II)中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
Ya分别独立地为C或N,于同一环上邻接的2个Ya与该些Ya之间的键也可一起而成为N、O、S或Se,环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,邻接的2个环也可藉由连结基或单键而于该些环之间形成环,而且,
上述式(II)所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[3]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(III-1)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化19]
(上述式(III-1)中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
上述式中的苯环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,而且,
上述式(III-1)所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[4]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(III-11)~通式(III-13)及通式(III-33)~通式(III-36)的任一个所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化20]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
Z为N、O、S或Se,
上述各式中的苯环及五元环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,而且,
上述各式所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[5]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(III-33)及通式(III-55)~通式(III-57)的任一个所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化21]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
上述各式中的苯环及五元环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,而且,
上述各式所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[6]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(III-32)及通式(III-5)~通式(III-7)的任一个所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化22]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
Z为N、O、S或Se,
上述各式中的苯环及五元环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,而且,
上述各式所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[7]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有具有下述通式(III-32)及通式(III-58)~通式(III-60)的任一个所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。
[化23]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
上述各式中的苯环及五元环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,而且,
上述各式所表示的部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。)
[8]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-1)、通式(V-3)、通式(V-5)、通式(V-15)或通式(V-16)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化24]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
R为氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa(此处,Ra如上述所定义)、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环,
n为0~4的整数,m为0~3的整数,而且,
上述各式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。)
[9]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-27)~通式(V-30)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化25]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
R为氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa(此处,Ra如上述所定义)、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且,
上述各式所表示的化合物或其盐的至少一个氢可经氘取代。)
[10]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-31)~通式(V-34)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化26]
(上述各式中,
X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,
R为氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa(此处,Ra如上述所定义)、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且,
上述各式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。)
[11]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-1′)~通式(V-3′)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化27]
(上述各式中,
R为经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
n为0~4的整数,m为0~3的整数,而且,
上述各式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。)
[12]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-27′)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化28]
(上述式中,
R为经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且,
上述式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。)
[13]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述通式(V-32′)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化29]
(上述式中,
R为经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。),
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且,
上述式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。)
[14]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述式(1)、式(66)、式(197)、式(198)或式(251)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化30]
[15]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述式(301)、式(391)、式(392)、式(501)、式(551)或式(687)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化31]
[16]如上述[1]所记载的有机电场发光元件用材料,含有下述式(26)、式(48)、式(51)、式(84)、式(86)、式(209)、式(210)、式(212)、式(214)、式(215)、式(366)或式(424)所表示的多环芳香族化合物或其盐。
[化32]
[17]如上述[1]至[16]中任一项所记载的有机电场发光元件用材料,其为发光层用材料。
[18]如上述[1]至[16]中任一项所记载的有机电场发光元件用材料,其为空穴注入层用材料或空穴传输层用材料。
[19]如上述[1]至[16]中任一项所记载的有机电场发光元件用材料,其为空穴阻挡层用材料或电子传输层用材料。
[20]一种有机电场发光元件,具有:包含阳极及阴极的一对电极;以及配置于该一对电极间且含有如上述[17]所记载的发光层用材料的发光层。
[21]一种有机电场发光元件,具有:包含阳极及阴极的一对电极;配置于该一对电极间的发光层;以及配置于上述阳极与上述发光层之间且含有如上述[18]所记载的空穴层用材料的空穴注入层及/或空穴传输层。
[22]一种有机电场发光元件,具有:包含阳极及阴极的一对电极;配置于该一对电极间的发光层;以及配置于上述阴极与上述发光层之间且含有如上述[19]所记载的空穴阻挡层用材料或电子传输层用材料的空穴阳挡层及/或电子传输层。
[23]如上述[20]或[21]所记载的有机电场发光元件,还具有配置于上述阴极与该发光层之间的电子传输层及/或电子注入层,该电子传输层及电子注入层的至少一个含有选自由羟喹啉系金属错合物、吡啶衍生物、啡啉衍生物、硼烷衍生物及苯并咪唑衍生物所组成的组群中的至少一利。
[24]如上述[22]所记载的有机电场发光元件,其中上述空穴阻挡层及电子传输层的至少一个含有选自由羟喹啉系金属错合物、吡啶衍生物、啡啉衍生物、硼烷衍生物及苯并咪唑衍生物所组成的组群中的至少一种。
[25]如上述[23]或[24]所记载的有机电场发光元件,其中上述空穴阻挡层、电子传输层及/或电子注入层还含有选自由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、稀土金属的氧化物、稀土金属的卤化物、碱金属的有机错合物、碱土金属的有机错合物及稀土金属的有机错合物所组成的组群中的至少一种。
[26]一种显示装置,具备如上述[20]至[25]中任一项所记载的有机电场发光元件。
[27]一种照明装置,具备如上述[20]至[25]中任一项所记载的有机电场发光元件。
发明的效果
根据本发明的较佳态样,例如可提供一利作为有机电场发光元件材料而优异的多环芳香族化合物,从而可提供一利藉由使用该多环芳香族化合物而提高了驱动电压及电流效率的有机电场发光元件。
附图说明
图1为表示本实施形态的有机电场发光元件的概略剖面图。
符号说明
100:有机电场发光元件
101:基板
102:阳极
103:空穴注入层
104:空穴传输层
105:发光层
106:电子传输层
107:电子注入层
108:阴极
具体实施方式
1.构成多环芳香族化合物的部分结构
本发明的多环芳香族化合物(及其盐)具有下述通式(I)所表示的部分结构,作为有机电场发光元件用材料而有用。再者,式中的各记号如上所述。
[化33]
上述式(I)所表示的部分结构更具体可列举下述通式(II)或通式(II′)所表示的部分结构。再者,式中的各记号如上所述。
[化34]
上述式(II)或式(II′)所表示的部分结构更具体而言,例如可列举下述通式(III-1)~式(III-54)及通式(III-55)~式(III-60)所表示的部分结构。再者,各式中,X为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素,Z为N、O、S或Se。另外,各式中的苯环及五元环可分别独立地经取代,同一环上的邻接的取代基也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环。另外,各式中的邻接的2个苯环也可藉由连结基或单键而于该些苯环之间形成环,各部分结构具有至少一个氢,而且该部分结构中的至少一个氢可经氘取代。再者,关于Z,可参照后述“于同一环上邻接的2个Ya与该些Ya之间的键一起而成为N、O、S或Se”的定义的说明。
[化35]
[化36]
[化37]
2.多环芳香族化合物的整体结构
本发明的多环芳香族化合物(及其盐)为含有上述部分结构的(例如包含该部分结构的重复的)化合物,具体而言,例如可列举下述通式(IV-1)~式(IV-22)所表示的化合物。
[化38]
[化39]
上述式(IV-1)~式(IV-22)中,Y分别独立地为CR(R将于后述)或N,于同一环上邻接的2个Y与该些Y之间的键也可一起而成为NR(R将于后述)、O、S或Se。
X表示B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素。
上述式(IV-1)~式(IV-22)中的R(也包括上述CR或NR中的R)是指氢、卤素、C1-20烷基、羟基C1-20烷基、三氟甲基、C2-12全氟烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、经单芳基或二芳基取代的烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的烯基、芳基乙炔基、杂芳基乙炔基、羟基、C1-20烷氧基、芳氧基、三氟甲氧基、三氟乙氧基、C2-12全氟烷氧基、C1-20烷基羰基、C1-20烷基磺酰基、氰基、硝基、氨基、单烷基氨基、单芳基氨基、单杂芳基氨基、二芳基氨基、咔唑基、C1-20烷氧基羰基氨基、胺甲酰基、单烷基胺甲酰基或二烷基胺甲酰基、胺磺酰基、单烷基胺磺酰基或二烷基胺磺酰基、C1-20烷基磺酰基氨基、C1-20烷基羰基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、C1-20烷氧基羰基、羧基、5-四唑基、磺基(-SO2OH)、氟磺酰基、SRa、N(Ra)2、B(Ra)2、Si(Ra)3、-C≡C-Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地表示可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基,2个Ra也可与该些Ra所键结的原子一起而为可具有杂原子的二环式基或三环式基。)。
其中,烷基、烯基、炔基及烷氧基可经选自以下基团中的1个~3个基团所取代:卤素、羟基、C1-20烷氧基、芳氧基、氨基、咔唑基、N(Ra)2(Ra如上述所定义)、三氟甲基、C2-12全氟烷基、C3-8环烷基、芳基及杂芳基,且上述芳基、芳基部分、杂芳基、杂芳基部分、咔唑基可经选自以下基团中的1个基团~5个基团所取代:卤素、C1-20烷基、羟基C1-20烷基、三氟甲基、C2-12全氟烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、经单芳基或二芳基取代的烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的烯基、芳基乙炔基、杂芳基乙炔基、羟基、C1-20烷氧基、芳氧基、三氟甲氧基、三氟乙氧基、C2-12全氟烷氧基、氰基、硝基、氨基、咔唑基、单烷基氨基、单芳基氨基、单杂芳基氨基、N(Ra)2(Ra如上述所定义)、胺甲酰基、单烷基胺甲酰基或二烷基胺甲酰基、胺磺酰基、单烷基胺磺酰基或二烷基胺磺酰基、C1-20烷基羰基、C1-20烷基磺酰基、C1-20烷基磺酰基氨基、C1-20烷基羰基氨基、亚甲基二氧基、杂芳基及芳基(该芳基可经选自以下基团中的1个~5个基团所取代:卤素、C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、羟基、三氟甲基、C2-12全氟烷基、羟基、C1-20烷氧基、芳氧基、三氟甲氧基、三氟乙氧基、C2-12全氟烷氧基、C1-20烷基羰基、C1-20烷基磺酰基、亚甲基二氧基、氰基、硝基、氨基、咔唑基、N(Ra)2(Ra如上述所定义))。
另外,邻接的2个R也可与该些R所键结的碳原子一起而形成5元环或6元环的可具有杂原子的单环式基、二环式基或三环式基,例如可列举形成环己烷环、苯环或吡啶环的例子。进而,邻接的3个R也可与该些R所键结的碳原子一起而形成可具有杂原子的二环式基或三环式基。于邻接的2个R分别为取代于邻接的环上的R的情形时,2个R也可形成单键、CH2、CHRa、CRa 2、NRa、Si(Ra)2、BRa(Ra如上述所定义)、Se、S或O而将2个邻接的环键结。另外,整体结构中的至少一个氢可经氘取代。
m为0~3的整数,较佳为0~2的整数,更佳为0~1的整数,进而佳为0。k为0~2的整数,较佳为0~1的整数,更佳为0。
关于本发明的多环芳香族化合物(及其盐)的更具体的例子,例如可列举下述通式(V-1)~式(V-26)及通式(V-27)~式(V-34)所表示的化合物。
[化40]
[化41]
[化42]
[化43]
上述式(V-1)~式(V-26)及式(V-27)~式(V-34)中,X表示B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、可经取代的周期表第3族~第11族的金属元素、或者可经取代的周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素。
上述式(V-1)~式(V-26)及式(V-27)~式(V-34)中的R是指氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3(此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基)。再者,式(V-27)~式(V-34)中的吡咯环中,对于N参与缩合的(例如式(V-27)的吡咯环)以外的吡咯环(例如式(V-32)的吡咯环)的N,基本上键结氢(>N-H),但也可键结取代基R(>N-R)。使用图的详细说明可参照后述“于同一环上邻接的2个Ya与该些Ya之间的键一起而成为N、O、S或Se”的说明。
另外,于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环。进而,上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa(此处,Ra如上述所定义)、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环。另外,整体结构中的至少一个氢可经氘取代。
n为0~4的整数,较佳为0~2的整数,更佳为0~1的整数,进而佳为0。m为0~3的整数,较佳为0~2的整数,更佳为0~1的整数,进而佳为0。k为0~2的整数,较佳为0~1的整数,更佳为0。h为0~3的整数,较佳为0~2的整数,更佳为0~1的整数,进而佳为0。
关于本发明的多环芳香族化合物(及其盐)的更具体的例子,例如可列举下述通式(V-1′)、式(V-2′)或式(V-3′)所表示的化合物及下述通式(V-27′)或式(V-32′)所表示的化合物。该些化合物分别相当于选择B元素作为上述通式(V-1)、式(V-2)或式(V-3)及上述通式(V-27)或式(V-32)中的X。式中的R、n、m及h如上述所定义。
[化44]
[化45]
其中,关于上述通式(V-1′)、通式(V-27′)及式(V-32′)中取代基R为芳基的化合物,R的具体例例如可列举:苯基、(2-、3-、4-)联苯基、联三苯基(间联三苯-2′-基、间联三苯-4′-基、间联三苯-5′-基、邻联三苯-3′-基、邻联三苯-4′-基、对联三苯-2′-基、间联三苯-2-基、间联三苯-3-基、间联三苯-4-基、邻联三苯-2-基、邻联三苯-3-基、邻联三苯-4-基、对联三苯-2-基、对联三苯-3-基、对联三苯-4-基)、(1-、2-)萘基、(1-、2-)联亚三苯基、或(1-、2-、3-、4-、9-)咔唑基等,较佳为苯基、联苯基或联三苯基。
关于R的取代位置,于上述通式(V-1′)、通式(V-27′)及式(V-32′)中键结于N的苯环(相当于式(I)的B环及/或D环)上,较佳为以键结于N的碳的位置为基准而取代于对位上,可将B环或D环的一个环的对位取代,或将两个环的对位取代,较佳为将两个环的对位取代。另外,于上述通式(V-1′)及式(V-32′)中键结于B的苯环(相当于式(I)的A环及/或C环)上,较佳为以键结于B的碳的位置为基准而取代于邻位上,可将A环或C环的一个环的邻位取代,或将两个环的邻位取代。
具体而言,较佳为后述式(51)~式(86)所表示的化合物,更佳为式(66)~式(83)及式(86)所表示的化合物,进而佳为式(66)~式(74)所表示的化合物。
另外,取代基R(芳基)可进一步经取代。例如可列举经苯基、二芳基氨基或可经取代的咔唑基等取代的例子。二芳基氨基的“芳基”可列举后述芳基(例如苯基或萘基),咔唑基上的取代基可列举后述烷基(例如C1-3烷基)或后述芳基(例如苯基、联苯基或萘基)等。具体而言,较佳为后述式(192)、式(196)、式(199)、式(205)及式(209)所表示的化合物。
关于上述通式(V-1′)、通式(V-27′)及式(V-32′)中取代基R为含N的结构的化合物,R的具体例例如可列举二芳基氨基或可经取代的咔唑基等。二芳基氨基的“芳基”可列举后述芳基(例如苯基或萘基),咔唑基上的取代基可列举后述烷基(例如C1-3烷基)或后述芳基(例如苯基、联苯基或萘基)等。
关于R的取代位置,于上述通式(V-1′)、通式(V-27′)及式(V-32′)中键结于N的苯环(相当于式(I)的B环及/或D环)上,较佳为以键结于N的碳的位置为基准而取代于对位上,可将B环或D环的一个环的对位取代,或将两个环的对位取代。
具体而言,较佳为后述式(188)~式(191)、式(193)~式(195)、式(197)、式(198)、式(200)~式(204)及式(206)~式(208)所表示的化合物。
本发明的多环芳香族化合物(及其盐)的更具体的例子例如可列举下述通式(VI-1)~式(VI-149)所表示的化合物(该些化合物可进一步经取代,该些取代基也可相互键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环)。再者,各式中,X、Z如上述所定义。
[化46]
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
[化53]
[化54]
[化55]
X所表示的周期表第3族~第11族的金属元素、周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素可例示以下的。
第3族:Sc、Y、镧系(Lanthanoid)
第4族:Ti、Zr、Hf
第5族:V、Nb、Ta
第6族:Cr、Mo、W
第7族:Mn、Tc、Re
第8族:Fe、Ru、Os
第9族:Co、Rh、Ir
第10族:Ni、Pd、Pt
第11族:Cu、Ag、Au
第13族:Al、Ga、In、Tl
第14族:Si、Ge、Sn、Pb
X所表示的周期表第3族~第11族的金属元素、周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素可分别经取代。此处,所谓该些金属元素或半金属元素“经取代”,是指具有1个~3个取代基R(R如上述所定义)、或具有1个~3个中性配位基R1。中性配位基R1可列举:吡啶、联吡啶、啡啉、三联吡啶、咪唑、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、吖啶等具有氮原子作为环原子的芳香族化合物及该些化合物的衍生物。其中,于X具有R与R1两个的情形时,也可如下述情况(3)那样藉由一个化合物(8-羟基喹啉)来形成R与R1
具有中性配位基R1的化合物例如可如以下那样制造。
(下述式中,(R)表示R1为上述所定义的R,(R1)表示R1为中性配位基。)
[化56]
情况(1)
情况(2)
情况(3)
情况(1)表示中性配位基(R1)键结于式(I)的X(金属元素或半金属元素)上而获得(I′)化合物的情形。
情况(2)表示X(金属元素或半金属元素)经R取代,且对R=Cl的(I″)进一步键结中性配位基(R1)而获得(I″′)化合物的情形。
情况(3)表示X(金属元素或半金属元素)经R取代,且使8-羟基喹啉作用于R=Cl的(I″),将作为R的Cl取代为酚性羟基的氧原子,同时作为中性配位基的喹啉的环内N原子(R1)进行配位,由此获得具有(R)及(R1)的(I″″)化合物的方法。
具有中性配位基的化合物可参考上述情况(1)~情况(3)由本领域技术人员容易地制造。
另外,可如下述所示那样将X1变更为X2
[化57]
X1、X2于电负度为相同程度的情形、或成为X1<X2的组合时可变更。例如于X1=Ge-R的情形时,X2可变更为B、P、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、Mo、W、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Pb(该些金属元素可经取代)。
关于变更的方法,对具有X1的(IA)的化合物使用1摩尔~过剩量的X2的卤化物、烷氧基衍生物、芳氧基衍生物、酰氧基衍生物、卤代氨基衍生物、0摩尔~过剩量的路易斯酸以及0摩尔~过剩量的碱,于溶剂中或无溶剂条件下于室温~250℃左右的温度下搅拌30分钟~24小时进行反应,由此获得具有X2的(IB)的化合物。
溶剂可使用:无水二乙醚、无水四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)、无水二丁醚等无水醚系溶剂,或苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯(mesitylene)等芳香族烃系溶剂,或氯苯、1,2-二氯苯等芳香族卤化物系溶剂。
路易斯酸可使用:AlCl3、AlBr3、BF3·OEt2、BCl3、BBr3、GaCl3、GaBr3、InCl3、InBr3、In(OTf)3、SnCl4、SnBr4、AgOTf、Sc(OTf)3、ZnCl2、ZnBr2、Zn(OTf)2、MgCl2、MgBr2、Mg(OTf)2等。
碱可使用:二异丙基乙基胺、2,2,6,6-四甲基哌啶、1,2,2,6,6-五甲基哌啶、2,4,6-三甲基吡啶(2,4,6-collidine)、2,6-二甲基吡啶(2,6-lutidine)、三乙胺、三异丁胺等。藉由X2=P且于硫(S8)的存在下进行使用路易斯酸及碱的反应,可直接获得X2为P=S的化合物。关于X2为As、Sb等其他元素,可同样地获得硫原子键结的化合物。
上文中对具有通式(I)的部分结构的化合物进行了记载,但对上述所有的部分结构及整体结构也可同样地导入中性配位基,另外可由X1转变为X2
较佳的X可列举:B、P、P=O、P=S、Si-R、Ge-R、Ga、Pt、Ru、Ir、Au等。
于本说明书中,所谓“邻接的2个环”或“邻接的2个苯环”,若使用上述通式(I)来说明,则分别是指环A与环B、环C与环D、环A与环C、环B与环D。
于本说明书中,所谓“部分结构具有至少一个氢”,若使用上述通式(I)来说明,是指形成环A、环B、环C及环D的原子不可全部与其他结构连结,至少一个原子必须与氢键结而封端,于含有上述通式(I)所表示的部分结构的(例如包含该部分结构的重复的)多环芳香族化合物或其盐中,例如是指不含其富勒烯或碳纳米管的碳骨架的一部分经硼及氮等取代而成的杂富勒烯或杂碳纳米管等。
于本说明书中,所谓“于同一环上邻接的2个Ya与该些Ya之间的键一起而成为N、O、S或Se”,于如Ya=Ya那样邻接的Ya以双键进行键结的情形时,是指“Ya=Ya”可成为N、O、S或Se,于如Ya-Ya那样邻接的Ya以单键进行键结的情形时,是指可成为下述式(式中,Ya如上述所定义)那样的结构。再者,自N伸出的结合键上基本上键结氢(>N-H),但于5元环经取代的情形时,也可于N上键结取代基(>N-R)。
[化58]
“于同一环上邻接的2个Y与该些Y之间的键一起而成为NR、O、S或Se”也为相同的含意。
于本说明书中,“邻接的R”可为同一环上的邻接的基团,也可为邻接的环的最近的R彼此。
“可经取代的芳香族环”的芳香族环可列举:苯环、萘环、薁环、联苯环、茀环、蒽环、苯并二茚环(indacene ring)、菲环、萉环(phenalene ring)、芘环、环、联三亚苯(triphenylene)环、荧蒽环(fluoranthene ring)、醋菲烯环(acephenanthrylene ring)、醋蒽烯环(aceanthrylene ring)、苉环(picene ring)、稠四苯环(naphthacene ring)、苝环、苊环(acenaphthylene ring)、二氢苊环(acenaphthene ring)、二氢茚环、茚环、四氢萘环。
“可经取代的杂芳香族环”的杂芳香族环可列举:呋喃环、噻吩环、硒吩环(selenophene ring)、吡咯环、咪唑环、噻唑环、异噻唑环、恶唑环、异恶唑环、三唑环、硼杂环戊二烯环(borole ring)、磷杂环戊二烯环(phosphole ring)、硅杂环戊二烯环(silolering)、氮杂硼烷环(azaborine ring)、吡啶环、嘧啶环、三嗪环、吡喃环、吲哚环、异吲哚环、喹啉环、异喹啉环、喹恶啉环、苯并恶唑环、苯并噻唑环、苯并异恶唑环、苯并异噻唑环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯并吡喃环、苯并咪唑环、苯并硼杂环戊二烯环、苯并磷杂环戊二烯环、苯并硅杂环戊二烯环、苯并氮杂硼烷环、咔唑环、吲哚嗪环、吖啶环、吩嗪环、啡啶环、啡啉环、啡恶嗪环、啡噻嗪环、苯并硒吩环、萘并呋喃环、萘并恶唑环、萘并噻唑环、萘并异恶唑环、萘并咪唑环、萘并硼杂环戊二烯环、萘并磷杂环戊二烯环、萘并硅杂环戊二烯环、萘并氮杂硼烷环、萘并吡喃环、苯并吲哚环、苯并异吲哚环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、苯并喹恶啉环、下述式所表示的环(式中,Ra如上述所定义。)。
[化59]
可经取代的芳香族环或可经取代的杂芳香族环的取代基个数为1个~4个,较佳为1个、2个或3个。可经取代的芳香族环或可经取代的杂芳香族环的取代基可列举R所表示的基团。
“5元环或6元环的可具有杂原子的单环式基、二环式基或三环式基”可列举:苯、萘、薁、联苯、茀、蒽、苯并二茚、菲、萉、苊、二氢苊、二氢茚、茚、四氢萘、环戊二烯、环己二烯、呋喃、噻吩、硒吩、吡咯、咪唑、噻唑、异噻唑、恶唑、异恶唑、三唑、硼杂环戊二烯、磷杂环戊二烯、硅杂环戊二烯、氮杂硼烷、吡啶、嘧啶、三嗪、吡喃、吲哚、异吲哚、喹啉、异喹啉、喹恶啉、苯并恶唑、苯并噻唑、苯并异恶唑、苯并异噻唑、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并吡喃、苯并咪唑、苯并硼杂环戊二烯、苯并磷杂环戊二烯、苯并硅杂环戊二烯、苯并氮杂硼烷、吲哚嗪、吖啶、吩嗪、啡啶、啡啉、苯并硒吩、萘并呋喃、萘并恶唑、萘并噻唑、萘并异恶唑、萘并咪唑、萘并硼杂环戊二烯、萘并磷杂环戊二烯、萘并硅杂环戊二烯、萘并氮杂硼烷、萘并吡喃、苯并吲哚、苯并异吲哚、苯并喹啉、苯并异喹啉、苯并喹恶啉、下述式所表示的基团(式中,Ra如上述所定义)、或具有X的5元环或6元环的基团。
[化60]
“可具有杂原子的二环式基或三环式基”可列举:萘、薁、联苯、茀、蒽、苯并二茚、菲、萉、苊、二氢苊、二氢茚、茚、四氢萘、吲哚、异吲哚、喹啉、异喹啉、喹恶啉、苯并恶唑、苯并噻唑、苯并异恶唑、苯并异噻唑、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并吡喃、苯并咪唑、苯并硼杂环戊二烯、苯并磷杂环戊二烯、苯并硅杂环戊二烯、苯并氮杂硼烷、吲哚嗪、吖啶、吩嗪、啡啶、啡啉、苯并硒吩、萘并呋喃、萘并恶唑、萘并噻唑、萘并异恶唑、萘并咪唑、萘并硼杂环戊二烯、萘并磷杂环戊二烯、萘并硅杂环戊二烯、萘并氮杂硼烷、萘并吡喃、苯并吲哚、苯并异吲哚、苯并喹啉、苯并异喹啉、苯并喹恶啉、下述式所表示的基团(式中,Ra如上述所定义。)。
[化61]
于本说明书中,如“C1-20烷基羰基”那样来规定碳原子数,该碳原子数仅修饰紧随其后的基团或部分。因此,上述情况下,C1-20仅修饰烷基,故“C1烷基羰基”相当于乙酰基。
烷基及烷基部分可为直链状也可为分支链状。
于本说明书,所谓烷基部分,不仅是指可经取代的烷基、C1-20烷基磺酰基、C1-20烷基磺酰基氨基、C1-20烷基羰基氨基及C1-20烷基羰基等中的各烷基,还包含单烷基氨基、单-烷基胺磺酰基或二-烷基胺磺酰基、单-烷基胺甲酰基或二-烷基胺甲酰基等的作为取代基的烷基。
所谓芳基部分,是指经单芳基或二芳基取代的烯基、芳基乙炔基、芳氧基、单芳基氨基、可经取代的芳基等的芳基。
所谓杂芳基部分,是指单杂芳基氨基、经单芳基或杂芳基取代的烯基、杂芳基乙炔基、可经取代的杂芳基等的杂芳基。
所谓“卤素”,是指氟、氯、滇、碘,较佳为氟、氯、溴。
所谓“C1-20烷基”,可为直链状、分支链状或环状的任一种,例如可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等C1-20烷基,较佳可列举C1-10烷基,更佳可列举C1-6烷基。
“C3-8环烷基”可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基及环庚基、环辛基。
所谓“C2-20烯基”,可为直链状、分支链状或环状的任一种,是指具有至少一个双键的基团,例如可列举:乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基或3-丁烯基、2-戊烯基、3-戊烯基或4-戊烯基、2-甲基-2-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、5-己烯基、1-环戊烯基、1-环己烯基、3-甲基-3-丁烯基,较佳可列举C2-12烯基,更佳可列举C2-6烯基。
所谓“C2-20炔基”,可为直链状、分支链状或环状的任一种,是指具有至少一个三键的基团,例如可列举:乙炔基、1-丙炔基或2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基或3-丁炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-戊炔基、1-己炔基、1-庚炔基、1-辛炔基、1-壬炔基、1-癸炔基、1-十一炔基、1-十二炔基,较佳可列举C2-10炔基,更佳可列举C2-6炔基。
所谓“羟基C1-20烷基”,可为直链状、分支链状的任一种,例如可列举:羟基甲基、羟基乙基、羟基正丙基、羟基异丙基、羟基正丁基、羟基异丁基、羟基叔丁基、羟基正戊基、羟基异戊基、羟基己基、羟基庚基、羟基辛基、羟基壬基、羟基癸基、羟基十一烷基、羟基十二烷基、羟基十四烷基、羟基十六烷基、羟基十八烷基、羟基二十烷基等羟基C1-20烷基,较佳可列举羟基C1-10烷基,更佳可列举羟基C1-6烷基。
所谓“C1-20烷氧基”,是指直链状、分支链状的任一种,例如可列举:甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十四烷氧基、十六烷氧基、十八烷氧基、二十烷氧基等C1-20烷氧基,较佳可列举C1-10烷氧基,更佳可列举C1-6烷氧基。
三氟乙氧基较佳为CF3CH2O-。
所谓“C2-12全氟烷基”,可为直链状、分支链状的任一种,例如可列举:全氟乙基、全氟正丙基、全氟异丙基、全氟正丁基、全氟异丁基、全氟叔丁基、全氟正戊基、全氟异戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基、全氟癸基、全氟十一烷基等C2-12全氟烷基,较佳可列举C2-10全氟烷基,更佳可列举C2-6全氟烷基。
所谓“C2-12全氟烷氧基”,可为直链状、分支链状的任一种,例如可列举:全氟乙氧基、全氟正丙氧基、全氟异丙氧基、全氟正丁氧基、全氟异丁氧基、全氟叔丁氧基、全氟正戊氧基、全氟异戊氧基、全氟己氧基、全氟庚氧基、全氟辛氧基、全氟壬氧基、全氟癸氧基、全氟十一烷氧基等C2-12全氟烷氧基,较佳可列举C2-10全氟烷氧基,更佳可列举C2-6全氟烷氧基。
所谓单烷基氨基、单烷基胺甲酰基或二烷基胺甲酰基或者单烷基胺磺酰基或二烷基胺磺酰基中的“单烷基”,是指氨基、胺甲酰基或胺磺酰基的氮原子上键结的1个氢原子经C1-20烷基所取代,所谓“二烷基”,是指氨基、胺甲酰基或胺磺酰基的氮原子上键结的2个氢原子经相同或不同的C1-20烷基所取代,或经3元~8元、较佳为5元或6元的含氮环式基所取代。所谓含氮环式基,可列举吗啉基、1-吡咯啶基、哌啶基及4-甲基-1-哌嗪基。
单烷基氨基可列举:甲基氨基、乙基氨基、正丙基氨基、异丙基氨基、正丁基氨基、异丁基氨基、叔丁基氨基、正戊基氨基、异戊基氨基、己基氨基等经C1-20烷基、较佳为C1-10烷基,更佳为C1-6烷基进行单取代而成的氨基。
单烷基胺甲酰基可列举:甲基胺甲酰基、乙基胺甲酰基、正丙基胺甲酰基、异丙基胺甲酰基、正丁基胺甲酰基、异丁基胺甲酰基、叔丁基胺甲酰基、正戊基胺甲酰基、异戊基胺甲酰基、己基胺甲酰基等经C1-20烷基、较佳为C1-10烷基、更佳为C1-6烷基进行单取代而成的胺甲酰基。
二烷基胺甲酰基可列举:二甲基胺甲酰基、二乙基胺甲酰基、二正丙基胺甲酰基、二异丙基胺甲酰基、二正丁基胺甲酰基、二异丁基胺甲酰基、二-叔丁基胺甲酰基、二正戊基胺甲酰基、二异戊基胺甲酰基、二己基胺甲酰基等经C1-20烷基、较佳为C1-10烷基、更佳为C1-6烷基进行二取代而成的胺甲酰基。
单烷基胺磺酰基可列举:甲基胺磺酰基、乙基胺磺酰基、正丙基胺磺酰基、异丙基胺磺酰基、正丁基胺磺酰基、异丁基胺磺酰基、叔丁基胺磺酰基、正戊基胺磺酰基、异戊基胺磺酰基、己基胺磺酰基等经C1-20烷基、较佳为C1-10烷基、更佳为C1-6烷基进行单取代而成的胺磺酰基。
二烷基胺磺酰基可列举:二甲基胺磺酰基、二乙基胺磺酰基、二正丙基胺磺酰基、二异丙基胺磺酰基、二正丁基胺磺酰基、二异丁基胺磺酰基、二-叔丁基胺磺酰基、二正戊基胺磺酰基、二异戊基胺磺酰基、二己基胺磺酰基等经C1-20烷基、较佳为C1-10烷基、更佳为C1-6烷基进行二取代而成的胺磺酰基。
所谓“芳基”,是指包含5元或6元的芳香族烃环的单环或多环系的基团,具体例可列举:苯基、(1-、2-)萘基、茀基、蒽基、(2-、3-、4-)联苯基、四氢萘基、2,3-二氢-1,4-二氧杂萘基、联三苯基(间联三苯-2′-基、间联三苯-4′-基、间联三苯-5′-基、邻联三苯-3′-基、邻联三苯-4′-基、对联三苯-2′-基、间联三苯-2-基、间联三苯-3-基、间联三苯-4-基、邻联三苯-2-基、邻联三苯-3-基、邻联三苯-4-基、对联三苯-2-基、对联三苯-3-基、对联三苯-4-基)、二氢茚基、茚基、苯并二茚基、芘基、稠四苯基、苝基、基、苊基、二氢苊基及菲基,另外,如上述所定义,该些基团也可经1个~5个基团所取代。
所谓“杂芳基”,是指含有选自N、O、S、Se及Si中的1个~3个杂原子的包含5元或6元的芳香族环的单环或多环系的基团,于为多环系的情形时,只要至少一个环为芳香族环即可。具体例可列举:呋喃基、噻吩基、硒吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、恶唑基、噻唑基、异恶唑基、异噻唑基、吡啶、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基、咔唑基、苯并二氢吡喃基(chromanyl)、硅杂环戊二烯、苯并[b]硅杂环戊二烯、苯并[b]呋喃基、苯并[b]噻吩基、苯并[b]硒吩、苯并吲哚基、苯并喹啉基、苯并异喹啉基、苯并咔唑基、苯并苯并二氢吡喃基、苯并咪唑基、苯并吡唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并异恶唑基、苯并异噻唑基、二苯并[b,d]呋喃基、二苯并[b,d]噻吩基、噻吩并[3,4-b]噻吩基、噻吩并[3,2-b]噻吩基及氟[3,2-b]呋喃基,另外,如上述所定义,该些基团也可经1个~5个基团所取代。
单芳基氨基可列举芳基为上述所定义的基团的单芳基氨基。
二芳基氨基可列举芳基为上述所定义的基团的二芳基氨基。
单杂芳基氨基可列举杂芳基为上述所定义的基团的单杂芳基氨基。
所谓“C1-20烷基磺酰基”,可为直链状、分支链状或环状的任一种,例如可列举:甲基磺酰基、乙基磺酰基、正丙基磺酰基、异丙基磺酰基、正丁基磺酰基、异丁基磺酰基、叔丁基磺酰基、正戊基磺酰基、异戊基磺酰基、己基磺酰基、庚基磺酰基、辛基磺酰基、壬基磺酰基、癸基磺酰基、十一烷基磺酰基、十二烷基磺酰基、十四烷基磺酰基、十六烷基磺酰基、十八烷基磺酰基、二十烷基磺酰基等C1-20烷基磺酰基,较佳可列举C1-10烷基磺酰基,更佳可列举C1-6烷基磺酰基。
所谓“C1-20烷基羰基氨基”,可为直链状、分支链状或环状的任一种,例如可列举:甲基羰基氨基、乙基羰基氨基、正丙基羰基氨基、异丙基羰基氨基、正丁基羰基氨基、异丁基羰基氨基、叔丁基羰基氨基、正戊基羰基氨基、异戊基羰基氨基、己基羰基氨基、庚基羰基氨基、辛基羰基氨基、壬基羰基氨基、癸基羰基氨基、十一烷基羰基氨基、十二烷基羰基氨基、十四烷基羰基氨基、十六烷基羰基氨基、十八烷基羰基氨基、二十烷基羰基氨基等C1-20烷基羰基氨基,较佳可列举C1-10烷基羰基氨基,更佳可列举C1-6烷基羰基氨基。
C1-20烷氧基羰基氨基(例如C1-12烷氧基羰基氨基、C1-6烷氧基羰基氨基)可列举:甲氧基羰基氨基、乙氧基羰基氨基、丙氧基羰基氨基、异丙氧基羰基氨基、丁氧基羰基氨基、异丁氧基羰基氨基、叔丁氧基羰基氨基、戊氧基羰基氨基、异戊氧基羰基氨基及己氧基羰基氨基。
C1-20烷基磺酰基氨基(例如C1-10烷基磺酰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基)可列举:甲基磺酰基氨基、乙基磺酰基氨基、正丙基磺酰基氨基、异丙基磺酰基氨基、正丁基磺酰基氨基、异丁基磺酰基氨基、叔丁基磺酰基氨基、正戊基磺酰基氨基、异戊基磺酰基氨基、己基磺酰基氨基、辛基磺酰基氨基、壬基磺酰基氨基、癸基磺酰基氨基、十一烷基磺酰基氨基、十二烷基磺酰基氨基、十四烷基磺酰基氨基、十六烷基磺酰基氨基、十八烷基磺酰基氨基、二十烷基磺酰基氨基等C1-12烷基磺酰基氨基,较佳可列举C1-10烷基磺酰基氨基,更佳可列举C1-6烷基磺酰基氨基。
C1-20烷氧基羰基(例如C1-10烷氧基羰基、C1-6烷氧基羰基)可列举:甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、异丙氧基羰基、丁氧基羰基、异丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、戊氧基羰基、异戊氧基羰基及己氧基羰基。
C1-20烷基羰基(例如C1-10烷基羰基、C1-6烷基羰基)可列举:乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊基羰基、己基羰基、庚基羰基、辛基羰基、壬基羰基、癸基羰基。
经单芳基取代的烯基(例如经单芳基取代的C2-12烯基、经单芳基取代的C2-6烯基)可列举芳基为上述所定义的基团的经单芳基取代的烯基、例如苯乙烯基。
经二芳基取代的烯基(例如经二芳基取代的C2-12烯基、经二芳基取代的C2-6烯基)可列举芳基为上述所定义的基团的经二芳基取代的烯基、例如二苯基乙烯基。
经单杂芳基取代的烯基(例如经单杂芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基取代的C2-6烯基)可列举杂芳基为上述所定义的基团的经单杂芳基取代的烯基、例如噻吩基乙烯基。
经二杂芳基取代的烯基(例如经二杂芳基取代的C2-12烯基、经二杂芳基取代的C2-6烯基)可列举杂芳基为上述所定义的基团的经二杂芳基取代的烯基、例如二噻吩基乙烯基。
芳基乙炔基可列举芳基为上述所定义的基团的芳基乙炔基。
杂芳基乙炔基可列举杂芳基为上述所定义的基团的杂芳基乙炔基。
芳氧基可列举芳基为上述所定义的基团的芳氧基。
Ra表示可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基。可经取代的烷基的“烷基”可列举上述C1-20烷基,可经取代的芳基的“芳基”可列举上述芳基。可经取代的杂芳基的“杂芳基”可列举上述杂芳基。
本发明的多环芳香族化合物的更具体的例子例如可列举下述式(1)~式(709)所表示的化合物。
[化62]
[化63]
[化64]
[化65]
[化66]
[化67]
[化68]
[化69]
[化70]
[化71]
[化72]
[化73]
[化74]
[化75]
[化76]
[化77]
[化78]
[化79]
[化80]
[化81]
[化82]
[化83]
[化84]
[化85]
[化86]
[化87]
[化88]
[化89]
[化90]
[化91]
[化92]
[化93]
2.式(I)所表示的多环芳香族化合物的制造方法
继而,对本发明的化合物的制造方法加以说明。本发明的化合物为多环芳香族化合物(及其盐),为具有上述通式(I)所表示的部分结构、更具体而言为具有上述通式(II)或通式(II′)所表示的部分结构、进而为具有上述通式(III-1)~式(III-54)及上述通式(III-55)~式(III-60)等所表示的部分结构的多环芳香族化合物。整体结构例如为上述通式(IV-1)~式(IV-22)所表示的多环芳香族化合物,更具体而言为上述通式(V-1)~式(V-26)及上述通式(V-27)~式(V-34)所表示的多环芳香族化合物,上述通式(V-1′)、式(V-2′)及式(V-3′)所表示的多环芳香族化合物及上述通式(V-27′)或式(V-32′)所表示的多环芳香族化合物,上述通式(VI-1)~式(VI-149)所表示的多环芳香族化合物,上述式(1)~式(709)所表示的多环芳香族化合物。
构成本发明的多环芳香族化合物的基本结构、即上述通式(I)、式(II)、式(II′)或式(III)系列所表示的部分结构可依照以下的流程1来合成。再者,流程1中Ya、X如上述所定义。
[化94]
<流程1-1>
[化95]
<流程1-2>
步骤1的反应中,相对于化合物(al)1摩尔,使用1摩尔左右~过剩量的n-BuLi等烷基锂、n-BuMgBr等格林纳试剂(Grignard reagent)、NaH、KH等碱金属氢化物、NaOtBu、KOtBu等碱金属烷氧化物、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、Cs2CO3等碱金属碳酸盐等碱以及1摩尔~过剩量的化合物(a2),进而使用Pd(dba)2、PtBu3,于溶剂中于-78℃~室温左右的温度下搅拌30分钟~24小时而进行反应,由此获得化合物(a3)。溶剂可使用无水二乙醚、无水THF、无水二丁醚等无水醚系溶剂或苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烃系溶剂。
继而,于步骤2的反应中,藉由n-BuLi等脱质子化剂对化合物(a3)进行脱质子后,添加含有X的化合物(X的卤化物、烷氧基衍生物、芳氧基衍生物、酰氧基衍生物、卤代氨基衍生物),藉此导入X,于AlCl3等路易斯酸与二异丙基乙基胺等碱的存在下进行佛瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)型的反应,藉此可获得化合物(a4)。
含有X的化合物例如于X=P的情形时可列举:PF3、PCl3、PBr3、PI3等卤化物,P(OMe)3、P(OEt)3、P(O-nPr)3、P(O-iPr)3、P(O-nBu)3、P(O-iBu)3、P(O-secBu)3、P(O-t-Bu)3等烷氧基衍生物,P(OPh)3、P(O-萘基)3等芳氧基衍生物,P(OAc)3、P(O-三氟乙酰基)3、P(O-丙酰基)3、P(O-丁酰基)3、P(O-苯甲酰基)3等酰氧基衍生物,PCl(NMe2)2、PCl(NEt2)2、PCl(NPr2)2、PCl(NBu2)2、PBr(NMe2)2、PBr(NEt2)2、PBr(NPr2)2、PBr(NBu2)2等卤代氨基衍生物。
X为P以外(具体而言X为B、P=O、P=S、P=Se、As、As=O、As=S、As=Se、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb=Se、周期表第3族~第11族的金属元素、周期表第13族~第14族的金属元素或半金属元素等的情形)也可同样地使用X的卤化物、烷氧基衍生物、芳氧基衍生物、酰氧基衍生物、卤代氨基衍生物。
步骤2的反应中,相对于式(a3)的化合物1摩尔,使用1摩尔~过剩量的n-BuLi等脱质子化剂、1摩尔~过剩量的含有X的化合物、触媒量~过剩量的路易斯酸及0摩尔~过剩量的碱,于溶剂中于-78℃~溶剂的沸点左右的温度下搅拌30分钟~24小时来进行反应,结果可获得化合物(a4)。
溶剂可使用:无水二乙醚、无水THF、无水二丁醚等无水醚系溶剂,或苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烃系溶剂,或氯苯、1,2-二氯苯等芳香族卤化物系溶剂。
脱质子化剂除了n-BuLi以外,可使用:MeLi、t-BuLi、PhLi等烷基锂,MeMgBr、EtMgBr、n-BuMgBr等格林纳试剂,或NaH、KH等碱金属氢化物等。
路易斯酸可使用:AlCl3、AlBr3、BF3·OEt2、BCl3、BBr3、GaCl3、GaBr3、InCl3、InBr3、In(OTf)3、SnCl4、SnBr4、AgOTf、Sc(OTf)3、ZnCl2、ZnBr2、Zn(OTf)2、MgCl2、MgBr2、Mg(OTf)2等。
碱可使用:二异丙基乙基胺、2,2,6,6-四甲基哌啶、1,2,2,6,6-五甲基哌啶、2,4,6-三甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、三乙胺、三异丁胺等。
藉由X=P且于硫(S8)的存在下进行使用路易斯酸与碱的反应,可直接获得X为P=S的化合物。关于X为As、Sb等其他元素,也可同样地获得硫原子键结的化合物。
于步骤2′的反应中,使用化合物(a3′)来代替化合物(a3),于与步骤2的反应相同的条件下进行佛瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)型反应及舍尔(Scholl)型反应,藉此可获得化合物(a4′)。
于步骤2″的反应中,使用化合物(a3″)来代替化合物(a3),于与步骤2的反应相同的条件下进行佛瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)型反应,藉此可获得化合物(a4′)。
另外,也可使用以下的流程1-3的步骤1′的反应来代替上述反应流程1-1的步骤1的反应。即,该步骤为于碱的存在下使用钯触媒使芳香族卤化物(a1′)与芳香族胺(a2)反应来制造二芳基胺(a3)的步骤。
[化96]
<流程1-3>
步骤1′中所用的钯触媒的具体例为二氯化[1,1-双(二苯基膦基)二茂铁]钯(II):Pd(dppf)Cl2、四(三苯基膦)钯(0):Pd(PPh3)4、二氯化双(三苯基膦)钯(II):PdCl2(PPh3)2、乙酸钯(II):Pd(OAc)2、三(二亚苄基丙酮)二钯(0):Pd2(dba)3、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)氯仿错合物:Pd2(dba)3·CHCl3、双(二亚苄基丙酮)钯(0):Pd(dba)2、PdCl2{P(t-Bu)2-(p-NMe2-Ph)}2、二氯化双(三-邻甲苯基膦)-钯(II)(PdCl2(o-tolyl3)2)等。
另外,为了促进反应,视情形也可于该些钯化合物中添加膦化合物。该膦化合物的具体例为三(叔丁基)膦、三环己基膦、1-(N,N-二甲基氨基甲基)-2-(二-叔丁基膦基)二茂铁、1-(N,N-二丁基氨基甲基)-2-(二-叔丁基膦基)二茂铁、1-(甲氧基甲基)-2-(二-叔丁基膦基)二茂铁、1,1′-双(二-叔丁基膦基)二茂铁、2,2′-双(二-叔丁基膦基)-1,1′-联萘、2-甲氧基-2′-(二-叔丁基膦基)-1,1′-联萘、1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁、双(二苯基膦基)联萘、4-二甲基氨基苯基二-叔丁基膦、苯基二-叔丁基膦等。
步骤1′中所用的碱的具体例为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、乙氧化钠、叔丁氧化钠、乙酸钠、磷酸三钾、氟化钾等。
进而,步骤1′中所用的溶剂的具体例为苯、1,2,4-三甲基苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二乙醚、叔丁基甲基醚、1,4-二恶烷、甲醇、乙醇、异丙醇等。该些溶剂可根据进行反应的芳香族卤化物的结构来适当选择。溶剂可单独使用,也能以混合溶剂的形式使用。
另外,例如上述通式(IV-1)~式(IV-22)所表示的多环芳香族化合物,更具体而言上述通式(V-1)~式(V-26)及上述通式(V-27)~式(V-34)所表示的多环芳香族化合物,上述通式(V-1′)、式(V-2′)及式(V-3′)所表示的多环芳香族化合物及上述通式(V-27′)或式(V-32′)所表示的多环芳香族化合物,上述通式(VI-1)~式(VI-149)所表示的多环芳香族化合物,上述式(1)~式(709)所表示的多环芳香族化合物可藉由上述部分结构的合成流程1或应用该合成流程1的流程2~流程8来合成。再者,流程2~流程8中Ya、X如上述所定义。
于流程2中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化97]
<流程2-1>
[化98]
<流程2-2>
[化99]
<流程2-3>
于流程3中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化100]
<流程3-1>
[化101]
<流程3-2>
[化102]
<流程3-3>
[化103]
<流程3-4>
于流程4中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化104]
<流程4-1>
[化105]
<流程4-2>
[化106]
<流程4-3>
[化107]
<流程4-4>
于流程5中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化108]
<流程5-1>
[化109]
<流程5-2>
[化110]
<流程5-3>
[化111]
<流程5-4>
于流程6中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化112]
<流程6-1>
[化113]
<流程6-2>
于流程7中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化114]
<流程7-1>
[化115]
<流程7-2>
于流程8中,除了变更进行反应的化合物以外,可与流程1同样地获得目标化合物。
[化116]
<流程8-1>
[化117]
<流程8-2>
[化118]
[化119]
<流程8-4>
另外,由X为P=S的情形的化合物向X为P或P=O的情形的化合物的转变可依照以下的流程9来进行。关于本发明的其他化合物,也可进行同样的转变。
[化120]
<流程9>
3.有机电场发光元件
本发明的多环芳香族化合物例如可用作有机电场发光元件的材料。以下,根据附图对本实施形态的有机电场发光元件加以详细说明。图1为表示本实施形态的有机电场发光元件的概略剖面图。
<有机电场发光元件的构造>
图1所示的有机电场发光元件100具有基板101、设于基板101上的阳极102、设于阳极102上的空穴注入层103、设于空穴注入层103上的空穴传输层104、设于空穴传输层104上的发光层105、设于发光层105上的电子传输层106、设于电子传输层106上的电子注入层107及设于电子注入层107上的阴极108。
再者,有机电场发光元件100也可将制作顺序颠倒而设定为例如以下构成:具有基板101、设于基板101上的阴极108、设于阴极108上的电子注入层107、设于电子注入层107上的电子传输层106、设于电子传输层106上的发光层105、设于发光层105上的空穴传输层104、设于空穴传输层104上的空穴注入层103及设于空穴注入层103上的阳极102。
上述各层并非全部必需,将最小构成单位设定为包含阳极102、发光层105、电子传输层106及/或电子注入层107以及阴极108的构成,空穴注入层103及空穴传输层104为任意设置的层。另外,上述各层可分别包含单一层,也可包含多层。
构成有机电场发光元件的层的态样除了上述“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”的构成态样以外,也可为“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极”、“基板/阳极/空穴注入层/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子传输层/阴极”、“基板/阳极/发光层/电子注入层/阴极”的构成态样。
<有机电场发光元件中的基板>
基板101成为有机电场发光元件100的支撑体,通常可使用石英、玻璃、金属、塑胶等。基板101可根据目的而形成为板状、膜状或片状,例如可使用玻璃板、金属板、金属箔、塑胶膜、塑胶片等。其中,较佳为玻璃板及聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂制的板。若为玻璃基板,则可使用碱石灰玻璃(soda lime glass)或无碱玻璃等,另外,厚度也只要有保持机械强度的充分厚度即可,故例如只要为0.2mm以上即可。厚度的上限值例如为2mm以下,较佳为1mm以下。关于玻璃的材质,由于自玻璃的溶出离子以少为佳,故较佳为无碱玻璃,但实施了SiO2等的阻障涂布(barrier coat)的碱石灰玻璃也有市售,故也可使用该玻璃。另外,对于基板101,为了提高阻气性,也可于至少单面设置致密的硅氧化膜等阻气膜,尤其于使用阻气性低的合成树脂制的板、膜或片作为基板101的情形时,较佳为设置阻气膜。
<有机电场发光元件中的阳极>
阳极102发挥对发光层105注入空穴的功能。再者,于在阳极102与发光层105之间设有空穴注入层103和/或空穴传输层104的情形时,经由该些层对发光层105注入空穴。
形成阳极102的材料可列举无机化合物及有机化合物。无机化合物例如可列举:金属(铝、金、银、镍、钯、铬等)、金属氧化物(铟的氧化物、锡的氧化物、铟-锡氧化物(IndiumTin Oxide,ITO)、铟-锌氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)等)、卤化金属(碘化铜等)、硫化铜、碳黑、ITO玻璃或奈塞玻璃(NESA Glass)等。有机化合物例如可列举:聚(3-甲基噻吩)等聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等导电性聚合物等。除此以外,可自被用作有机电场发光元件的阳极的物质中适当选择使用。
关于透明电极的电阻,只要可对发光元件的发光供给充分的电流,则并无限定,就发光元件的消耗电力的观点而言,理想的是低电阻。例如若为300Ω/□以下的ITO基板则作为元件电极而发挥功能,但目前由于也可供给10Ω/□左右的基板,故尤其理想的是使用例如100Ω/□~5Ω/□、较佳为50Ω/□~5Ω/□的低电阻品。ITO的厚度可根据电阻值来任意选择,通常大多于50nm~200nm之间使用。
<有机电场发光元件中的空穴注入层、空穴传输层>
空穴注入层103发挥将自阳极102移动而来的空穴高效地注入至发光层105内或空穴传输层104内的功能。空穴传输层104发挥将自阳极102注入的空穴或自阳极102经由空穴注入层103注入的空穴高效地传输至发光层105的功能。空穴注入层103及空穴传输层104分别是藉由将空穴注入/传输材料的一种或两种以上积层、混合来形成,或藉由空穴注入/传输材料与高分子粘结剂的混合物而形成。另外,也可于空穴注入/传输材料中添加如氯化铁(III)那样的无机盐而形成层。
空穴注入/传输性物质必须于被施加了电场的电极间高效地注入/传输来自正极的空穴,理想的是空穴注入效率高,且高效地传输所注入的空穴。因此,较佳为电离电位(ionization potential)小、而且空穴迁移率(hole mobility)大、进而稳定性优异、于制造时及使用时不易产生成为陷阱(trap)的杂质的物质。
形成空穴注入层103或空穴传输层104的材料(空穴层用材料)可使用具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。空穴注入层103或空穴传输层104中的具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量视该等的种类而不同,只要根据该等的特性来决定即可。具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量的标准较佳为空穴层用材料总体的1重量%~100重量%,更佳为10重量%~100重量%,进而佳为50重量%~100重量%,尤佳为80重量%~100重量%。于不单独(100重量%)使用具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的情形时,也可混合以下将详述的其他材料。
形成空穴注入层103及空穴传输层104的其他材料可自以下材料中选择使用任意的:于光导电材料中,作为空穴的电荷传输材料而先前以来惯用的化合物,p型半导体、有机电场发光元件的空穴注入层及空穴传输层中使用的公知材料。该些材料的具体例为咔唑衍生物(N-苯基咔唑、聚乙烯基咔唑等),双(N-芳基咔唑)或双(N-烷基咔唑)等双咔唑衍生物,三芳基胺衍生物(于主链或侧链上具有芳香族三级氨基的聚合物,1,1-双(4-二-对甲苯基氨基苯基)环己烷、N,N′-二苯基-N,N′-二(3-甲基苯基)-4,4′-二氨基联苯、N,N′-二苯基-N,N′-二奈基-4,4′-二氨基联苯、N,N′-二苯基-N,N′-二(3-甲基苯基)-4,4′-二苯基-1,1′-二胺、N,N′-二萘基-N,N′-二苯基-4,4′-二苯基-1,1′-二胺、4,4′,4″-三(3-甲基苯基(苯基)氨基)三苯基胺等三苯基胺衍生物,星爆状胺(starburst amine)衍生物等),二苯乙烯衍生物,酞菁衍生物(不含金属的酞菁、铜酞菁等),吡唑啉衍生物、腙系化合物、苯并呋喃衍生物或噻吩衍生物、恶二唑衍生物、卟啉衍生物等杂环化合物,聚硅烷等。聚合物系中较佳为于侧链上具有上述单体的聚碳酸酯或苯乙烯衍生物、聚乙烯基咔唑及聚硅烷等,只要为形成制作发光元件所必需的薄膜、可自阳极注入空穴、进而可传输空穴的化合物,则并无特别限定。
另外,也已知有机半导体的导电性视其掺杂(doping)而受到强烈影响。此种有机半导体基质物质包含供电子性良好的化合物或受电子性(electron-accepting)良好的化合物。为了掺杂供电子物质,已知四氰基醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane,TCNQ)或2,3,5,6-四氟四氰基-1,4-苯并醌二甲烷(Tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane,F4TCNQ)等强的电子受体(electron acceptor)(例如参照文献“M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,应用物理快报(Appl.Phys.Lett.),73(22),3202-3204(1998)”及文献“J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,应用物理快报(Appl.Phys.Lett.),73(6),729-731(1998)”)。该些化合物藉由供电子型基质物质(空穴传输物质)的电子移动制程而生成所谓空穴。基质物质的传导性视空穴的个数及迁移率(mobility)而相当大幅度地变化。具有空穴传输特性的基质物质例如已知有联苯胺衍生物(N,N′-二苯基-N,N′-二(3-甲基苯基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺(N,N′-diphenyl-N,N′-di(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine,TPD)等)或星爆状胺衍生物(4,4′,4″-三(N,N-二苯基-氨基)三苯基胺(4,4′,4″-tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine,TDATA)等)、或特定的金属酞菁(特别是锌酞菁ZnPc等)(日本专利特开2005-167175号公报)。
<有机电场发光元件中的发光层>
发光层105藉由在被施加了电场的电极间使自阳极102注入的空穴、与自阴极108注入的电子再结合而发光。形成发光层105的材料只要为藉由空穴与电子的再结合受到激发而发光的化合物(发光性化合物)即可,较佳为可形成稳定的薄膜形状,且于固体状态下显示出强的发光(荧光和/或磷光)效率的化合物。本实施形态的发光元件的发光材料为荧光性或磷光性均可。
发光层为单一层或包含多层均可,分别是藉由发光材料(主体材料、掺杂材料)所形成。主体材料与掺杂材料分别为一种或多种的组合均可。掺杂材料含有于主体材料整体中或局部地含有均可。关于掺杂方法,可藉由与主体材料的共蒸镀法来形成,也可与主体材料预先混合后同时蒸镀。
主体材料的使用量视主体材料的种类而不同,只要根据该主体材料的特性来决定即可。主体材料的使用量的标准较佳为发光材料总体的50重量%~99.999重量%,更佳为80重量%~99.95重量%,进而佳为90重量%~99.9重量%。
掺杂材料的使用量视掺杂材料的种类而不同,只要根据该掺杂材料的特性来决定即可(例如若使用量过多则可能有浓度消光现象)。掺杂剂的使用量的标准较佳为发光材料总体的0.001重量%~50重量%,更佳为0.05重量%~20重量%,进而佳为0.1重量%~10重量%。
具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐也可用作主体材料或掺杂材料。各材料中的具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量视该等的种类而不同,只要根据该等的特性来决定即可。具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量的标准较佳为主体材料(或掺杂材料)的总体的1重量%~100重量%,更佳为10重量%~100重量%,进而佳为50重量%~100重量%,尤佳为80重量%~100重量%。于不单独(100重量%)使用具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的情形时,只要混合以下将详述的其他主体材料(或掺杂材料)即可。
主体材料并无特别限定,可较佳地使用先前以来作为发光体而已知的蒽或芘等缩合环衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝为代表的金属螫合化类咢辛(oxinoid)化合物、双苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、香豆素衍生物、恶二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、哌瑞酮衍生物、环戊二烯衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、吡咯并吡咯衍生物、茀衍生物、苯并茀衍生物,聚合物系中可较佳地使用聚苯乙炔衍生物、聚对苯衍生物、以及聚噻吩衍生物。
除此以外,主体材料可自化学工业2004年6月号13页及其中所列举的参考文献等中记载的化合物等中适当选择使用。
另外,掺杂材料并无特别限定,可使用已知的化合物,可根据所需的发光色自各种材料中选择。具体而言,例如可列举:菲、蒽、芘、稠四苯、稠五苯、苝、萘并芘、二苯并芘、红荧烯(rubrene)及等缩合环衍生物,苯并恶唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、恶唑衍生物、恶二唑衍生物、噻唑衍生物、咪唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡唑啉衍生物、二苯乙烯衍生物、噻吩衍生物、四苯基丁二烯衍生物、环戊二烯衍生物,双苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等双苯乙烯基衍生物(日本专利特开平1-245087号公报),双苯乙烯基亚芳基衍生物(日本专利特开平2-247278号公报),二氮杂苯并二茚衍生物,呋喃衍生物、苯并呋喃衍生物、苯基异苯并呋喃、二-均三甲苯基异苯并呋喃、二(2-甲基苯基)异苯并呋喃、二(2-三氟甲基苯基)异苯并呋喃、苯基异苯并呋喃等异苯并呋喃衍生物,二苯并呋喃衍生物,7-二烷基氨基香豆素衍生物、7-哌啶基香豆素衍生物、7-羟基香豆素衍生物、7-甲氧基香豆素衍生物、7-乙酰氧基香豆素衍生物、3-苯并噻唑基香豆素衍生物、3-苯并咪唑基香豆素衍生物、3-苯并恶唑基香豆素衍生物等香豆素衍生物,二氰基亚甲基吡喃衍生物、二氰基亚甲硫基吡喃衍生物、聚次甲基衍生物、花青衍生物、氧代苯并蒽衍生物、二苯并哌喃(xanthene)衍生物、若丹明(rhodamine)衍生物、荧光素(fluorescein)衍生物、吡喃鎓(pyrylium)衍生物、喹诺酮(carbostyril)衍生物、吖啶衍生物、恶嗪(oxazine)衍生物、苯醚衍生物、喹吖啶酮衍生物、喹唑啉衍生物、吡咯并吡啶衍生物、呋喃并吡啶(furopyridine)衍生物、1,2,5-噻二唑并芘衍生物、吡咯亚甲基(pyrromethene)衍生物、哌瑞酮衍生物、吡咯并吡咯衍生物、方酸内鎓(squarylium)衍生物、紫蒽酮(violanthrone)衍生物、吩嗪衍生物、吖啶酮(acridone)衍生物、去氮杂黄素(deazaflavin)衍生物、茀衍生物及苯并茀衍生物等。
若依发色光来例示,则蓝色~蓝绿色掺杂材料可列举:萘、蒽、菲、芘、联三亚苯(triphenylene)、苝、茀、茚、等芳香族烃化合物或其衍生物,呋喃、吡咯、噻吩、硅杂环戊二烯、9-硅茀、9,9′-螺二硅茀、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶(imidazopyridine)、啡啉、吡嗪、萘啶(naphthyridine)、喹恶啉、吡咯并吡啶、噻吨(thioxanthene)等芳香族杂环化合物或其衍生物,二苯乙烯基苯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、二苯乙烯衍生物、醛连氮(aldazine)衍生物、香豆素衍生物,咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、恶唑、恶二唑、三唑等唑衍生物及其金属错合物及N,N′-二苯基-N,N′-二(3-甲基苯基)-4,4′-二苯基-1,1′-二胺所代表的芳香族胺衍生物等。
另外,绿色~黄色掺杂材料可列举:香豆素衍生物、邻苯二甲酰亚胺衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、哌瑞酮衍生物、吡咯并吡咯衍生物、环戊二烯衍生物、吖啶酮衍生物、喹吖啶酮衍生物及红荧烯等稠四苯衍生物等,进而也可列举于作为上述蓝色~蓝绿色掺杂材料而例示的化合物中导入芳基、杂芳基、芳基乙烯基、氨基、氰基等可使波长变长的取代基而成的化合物作为较佳例。
进而,橙色~红色掺杂材料可列举:双(二异丙基苯基)苝四羧酸酰亚胺等萘二甲酰亚胺衍生物、哌瑞酮衍生物、以乙酰丙酮或苯甲酰基丙酮与啡啉等作为配位基的铕(Eu)错合物等稀土错合物、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃或其类似物,镁酞菁、铝氯酞菁等金属酞菁衍生物,若丹明化合物、去氮杂黄素衍生物、香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、啡恶嗪衍生物、恶嗪衍生物、喹唑啉衍生物、吡咯并吡啶衍生物、方酸内鎓衍生物、紫蒽酮衍生物、吩嗪衍生物、啡恶嗪衍生物及噻二唑并芘衍生物等,进而也可列举于作为上述蓝色~蓝绿色及绿色~黄色掺杂材料而例示的化合物中导入芳基、杂芳基、芳基乙烯基、氨基、氰基等可使波长变长的取代基而成的化合物作为较佳例。进而,也可列举三(2-苯基吡啶)铱(III)所代表的以铱或铂作为中心金属的磷光性金属错合物作为较佳例。
除此以外,掺杂剂也可自化学工业2004年6月号13页及其中所列举的参考文献等中记载的化合物等中适当选择使用。
上述掺杂材料中,尤佳为苝衍生物、硼烷衍生物、含胺苯乙烯基衍生物、芳香族胺衍生物、香豆素衍生物、吡喃衍生物、铱错合物或铂错合物。
苝衍生物例如可列举:3,10-双(2,6-二甲基苯基)苝、3,10-双(2,4,6-三甲基苯基)苝、3,10-二苯基苝、3,4-二苯基苝、2,5,8,11-四-叔丁基苝、3,4,9,10-四苯基苝、3-(1′-芘基)-8,11-二(叔丁基)苝、3-(9′-蒽基)-8,11-二(叔丁基)苝、3,3′-双(8,11-二(叔丁基)苝基)等。
另外,也可使用日本专利特开平11-97178号公报、日本专利特开2000-133457号公报、日本专利特开2000-26324号公报、日本专利特开2001-267079号公报、日本专利特开2001-267078号公报、日本专利特开2001-267076号公报、日本专利特开2000-34234号公报、日本专利特开2001-267075号公报、及日本专利特开2001-217077号公报等中记载的苝衍生物。
硼烷衍生物例如可列举:1,8-二苯基-10-(二-均三甲苯基硼基)蒽、9-苯基-10-(二-均三甲苯基硼基)蒽、4-(9′-蒽基)二-均三甲苯基硼基萘、4-(10′-苯基-9′-蒽基)二-均三甲苯基硼基萘、9-(二-均三甲苯基硼基)蒽、9-(4′-联苯基)-10-(二-均三甲苯基硼基)蒽、9-(4′-(N-咔唑基)苯基)-10-(二-均三甲苯基硼基)蒽等。
另外,也可使用国际公开第2000/40586号等中记载的硼烷衍生物。
含胺的苯乙烯基衍生物例如可列举:N,N,N′,N′-四(4-联苯基)-4,4′-二氨基二苯乙烯、N,N,N′N′-四(1-萘基)-4,4′-二氨基二苯乙烯、N,N,N′,N′-四(2-萘基)-4,4′-二氨基二苯乙烯、N,N′-二(2-萘基)-N,N′-二苯基-4,4′-二氨基二苯乙烯、N,N′-二(9-菲基)-N,N′-二苯基-4,4′-二氨基二苯乙烯、4,4′-双[4″-双(二苯基氨基)苯乙烯基]-联苯、1,4-双[4′-双(二苯基氨基)苯乙烯基]-苯、2,7-双[4′-双(二苯基氨基)苯乙烯基]-9,9-二甲基茀、4,4′-双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-联苯、4,4′-双(9-苯基-3-咔唑乙烯基)-联苯等。另外,也可使用日本专利特开2003-347056号公报及日本专利特开2001-307884号公报等中记载的含胺的苯乙烯基衍生物。
芳香族胺衍生物例如可列举:N,N,N,N-四苯基蒽-9,10-二胺、9,10-双(4-二苯基氨基-苯基)蒽、9,10-双(4-二(1-萘基氨基)苯基)蒽、9,10-双(4-二(2-萘基氨基)苯基)蒽、10-二-对甲苯基氨基-9-(4-二-对甲苯基氨基-1-萘基)蒽、10-二苯基氨基-9-(4-二苯基氨基-1-萘基)蒽、10-二苯基氨基-9-(6-二苯基氨基-2-萘基)蒽、[4-(4-二苯基氨基-苯基)萘-1-基]-二苯基胺、[6-(4-二苯基氨基-苯基)萘-2-基]-二苯基胺、4,4′-双[4-二苯基氨基萘-1-基]联苯、4,4′-双[6-二苯基氨基萘-2-基]联苯、4,4″-双[4-二苯基氨基萘-1-基]-对联三苯、4,4″-双[6-二苯基氨基萘-2-基]-对联三苯等。
另外,也可使用日本专利特开2006-156888号公报等中记载的芳香族胺衍生物。
香豆素衍生物可列举香豆素-6、香豆素-334等。
另外,也可使用日本专利特开2004-43646号公报、日本专利特开2001-76876号公报及日本专利特开平6-298758号公报等中记载的香豆素衍生物。
吡喃衍生物可列举下述4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran,DCM)、4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯呢定-4-基-乙烯基)-4H-吡喃(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran,DCJTB)等。
[化121]
另外,也可使用日本专利特开2005-126399号公报、日本专利特开2005-097283号公报、日本专利特开2002-234892号公报、日本专利特开2001-220577号公报、日本专利特开2001-081090号公报及日本专利特开2001-052869号公报等中记载的吡喃衍生物。
铱错合物可列举下述Ir(ppy)3等。
[化122]
另外,也可使用日本专利特开2006-089398号公报、日本专利特开2006-080419号公报、日本专利特开2005-298483号公报、日本专利特开2005-097263号公报及日本专利特开2004-111379号公报等中记载的铱错合物。
铂错合物可列举下述八乙基卟吩铂(Pt(II)Octaethylporphine,PtOEP)等。
[化123]
另外,也可使用日本专利特开2006-190718号公报、日本专利特开2006-128634号公报、日本专利特开2006-093542号公报、日本专利特开2004-335122号公报及日本专利特开2004-331508号公报等中记载的铂错合物。。
<有机电场发光元件中的电子注入层、电子传输层>
电子注入层107发挥将自阴极108移动而来的电子高效地注入至发光层105内或电子传输层106内的功能。电子传输层106发挥将自阴极108注入的电子或自阴极108经由电子注入层107注入的电子高效地传输至发光层105的功能。电子传输层106及电子注入层107分别是藉由将电子传输/注入材料的一种或两种以上积层、混合来形成,或藉由电子传输/注入材料与高分子粘结剂的混合物而形成。
所谓电子注入/传输层,是指发挥自阴极注入电子、进而传输电子的作用的层,理想的是电子注入效率高,且高效地传输所注入的电子。因此,较佳为电子亲和力大、而且电子迁移率大、进而稳定性优异、于制造时及使用时不易产生成为陷阱的杂质的物质。然而,于考虑到空穴与电子的传输平衡的情形时,于主要发挥可高效地阻挡来自阳极的空穴并未再结合而流向阴极侧的功能的情形时,即便电子传输能力不那么高,也具有与电子传输能力高的材料同等的提高发光效率的效果。因此,本实施形态中的电子注入/传输层也可包含可高效地阻挡空穴的移动的层的功能。
形成电子传输层106或电子注入层107的材料(电子层用材料)可使用具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐。电子传输层106或电子注入层107中的具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量视该等的种类而不同,只要根据该等的特性来决定即可。具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的含量的标准较佳为电子传输层用材料(或电子注入层用材料)的总体的1重量%~100重量%,更佳为10重量%~100重量%,进而佳为50重量%~100重量%,尤佳为80重量%~100重量%。于不单独(100重量%)使用具有上述通式(I)所表示的部分结构的多环芳香族化合物或其盐的情形时,也可混合以下将详述的其他材料。
形成电子传输层或电子注入层的其他材料可自以下化合物中任意选择而使用:于光导电材料中作为电子传输(electron transfer)化合物而先前以来惯用的化合物、有机电场发光元件的电子注入层及电子传输层中使用的公知的化合物。
电子传输层或电子注入层中所用的材料较佳为含有选自以下化合物中的至少一种:包含由选自碳、氢、氧、硫、硅及磷中的一种以上的原子构成的芳香环或杂芳香环的化合物,吡咯衍生物及其缩合环衍生物及具有受电子性氮的金属错合物。具体可列举:萘、蒽等缩合环系芳香环衍生物,4,4′-双(二苯基乙烯基)联苯所代表的苯乙烯基系芳香环衍生物、哌瑞酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、蒽醌或联对苯醌等酮衍生物、氧化磷衍生物、咔唑衍生物及吲哚衍生物等。具有受电子性氮的金属错合物例如可列举:羟基苯基恶唑错合物等羟基唑错合物、偶氮次甲基错合物、托酚酮金属错合物、黄酮醇金属错合物及苯并喹啉金属错合物等。该些材料可单独使用,也可与不同的材料混合而使用。其中,就耐久性的观点而言,可较佳地使用9,10-双(2-萘基)蒽等蒽衍生物、4,4′-双(二苯基乙烯基)联苯等苯乙烯基系芳香环衍生物、4,4′-双(N-咔唑基)联苯、1,3,5-三(N-咔唑基)苯等咔唑衍生物。
另外,其他电子传输化合物的具体例可列举:吡啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、啡啉衍生物、哌瑞酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、蒽醌衍生物、联对苯醌衍生物、二苯醌衍生物、苝衍生物、恶二唑衍生物(1,3-双[(4-叔丁基苯基)1,3,4-恶二唑基]苯等)、噻吩衍生物、三唑衍生物(N-萘基-2,5-二苯基-1,3,4-三唑等)、噻二唑衍生物、奥辛(oxine)衍生物的金属错合物、羟喹啉系金属错合物、喹恶啉衍生物、喹恶啉衍生物的聚合物、苯并唑(benzazole)类化合物、镓错合物、吡唑衍生物、全氟化苯衍生物、三嗪衍生物、吡嗪衍生物、苯并喹啉衍生物(2,2′-双(苯并[h]喹啉-2-基)-9,9′-螺二茀等)、咪唑并吡啶衍生物、硼烷衍生物、苯并咪唑衍生物(三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等)、苯并恶唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、三联吡啶等低聚吡啶衍生物、联吡啶衍生物、三联吡啶衍生物(1,3-双(4′-(2,2′∶6′2″-三联吡啶基))苯等)、萘啶衍生物(双(1-萘基)-4-(1,8-萘啶-2-基)苯基氧化膦等)、醛连氮衍生物、咔唑衍生物、吲哚衍生物、氧化磷衍生物、双苯乙烯基衍生物等。
另外,也可使用具有受电子性氮的金属错合物,例如可列举羟喹啉系金属错合物或羟基苯基恶唑错合物等羟基唑错合物、偶氮次甲基错合物、托酚酮金属错合物、黄酮醇金属错合物及苯并喹啉金属错合物等。
上述材料可单独使用,也可与不同的材料混合而使用。
上述材料中,较佳为羟喹啉系金属错合物、联吡啶衍生物、啡啉衍生物、硼烷衍生物或苯并咪唑衍生物。
羟喹啉系金属错合物为下述通式(E-1)所表示的化合物。
[化124]
式中,R1~R6为氢或取代基,M为Li、Al、Ga、Be或Zn,n为1~3的整数。
羟喹啉系金属错合物的具体例可列举:8-羟喹啉锂、三(8-羟基喹啉)铝、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(3,4-二甲基-8-羟基喹啉)铝、三(4,5-二甲基-8-羟基喹啉)铝、三(4,6-二甲基-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2-甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(3-甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2-苯基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(3-苯基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,3-二甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,6-二甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(3,4-二甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(3,5-二甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(3,5-二-叔丁基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,6-二苯基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,4,6-三苯基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,4,6-三甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2,4,5,6-四甲基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(2-萘酚)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)(2-苯基苯酚)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)(3-苯基苯酚)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)(3,5-二甲基苯酚)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)(3,5-二-叔丁基苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2,4-二甲基-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-4-乙基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2-甲基-4-乙基-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-4-甲氧基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2-甲基-4-甲氧基-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-5-氰基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2-甲基-5-氰基-8-羟基喹啉)铝、双(2-甲基-5-三氟甲基-8-羟基喹啉)铝-μ-氧代-双(2-甲基-5-三氟甲基-8-羟基喹啉)铝、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍等。
联吡啶衍生物为下述通式(E-2)所表示的化合物。
[化125]
式中,G表示单键或n价连结基,n为2~8的整数。另外,吡啶-吡啶或吡啶-G的键中所不用的碳原子可经取代。
通式(E-2)的G例如可列举以下的结构式。再者,下述结构式中的R分别独立地为氢、甲基、乙基、异丙基、环己基、苯基、1-萘基、2-萘基、联苯基或联三苯基。
[化126]
吡啶衍生物的具体例可列举:2,5-双(2,2′-联吡啶-6-基)-1,1-二甲基-3,4-二苯基硅杂环戊二烯、2,5-双(2,2′-联吡啶-6-基)-1,1-二甲基-3,4-二-均三甲苯基硅杂环戊二烯、2,5-双(2,2′-联吡啶-5-基)-1,1-二甲基-3,4-二苯基硅杂环戊二烯、2,5-双(2,2′-联吡啶-5-基)-1,1-二甲基-3,4-二-均三甲苯基硅杂环戊二烯、9,10-二(2,2′-联吡啶-6-基)蒽、9,10-二(2,2′-联吡啶-5-基)蒽、9,10-二(2,3′-联吡啶-6-基)蒽、9,10-二(2,3′-联吡啶-5-基)蒽、9,10-二(2,3′-联吡啶-6-基)-2-苯基蒽、9,10-二(2,3′-联吡啶-5-基)-2-苯基蒽、9,10-二(2,2′-联吡啶-6-基)-2-苯基蒽、9,10-二(2,2′-联吡啶-5-基)-2-苯基蒽、9,10-二(2,4′-联吡啶-6-基)-2-苯基蒽、9,10-二(2,4′-联吡啶-5-基)-2-苯基蒽、9,10-二(3,4′-联吡啶-6-基)-2-苯基蒽、9,10-二(3,4′-联吡啶-5-基)-2-苯基蒽、3,4-二苯基-2,5-二(2,2′-联吡啶-6-基)噻吩、3,4-二苯基-2,5-二(2,3′-联吡啶-5-基)噻吩、6′6″-二(2-吡啶基)2,2′∶4′,4″:2″,2″′-四联吡啶等。
啡啉衍生物为下述通式(E-3-1)或通式(E-3-2)所表示的化合物。
[化127]
式中,R1~R8为氢或取代基,邻接的基团也可相互键结而形成缩合环,G表示单键或n价连结基,n为2~8的整数。另外,通式(E-3-2)的G例如可列举与联吡啶衍生物一栏中说明的G相同的。
啡啉衍生物的具体例可列举:4,7-二苯基-1,10-啡啉、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉、9,10-二(1,10-啡啉-2-基)蒽、2,6-二(1,10-啡啉-5-基)吡啶、1,3,5-三(1,10-啡啉-5-基)苯、9,9′-二氟-双(1,10-啡啉-5-基)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-啡啉(bathocuproin)或1,3-双(2-苯基-1,10-啡啉-9-基)苯等。
尤其对将啡啉衍生物用于电子传输层、电子注入层中的情形加以说明。为了长时间获得稳定的发光,理想的是热稳定性或薄膜形成性优异的材料,啡啉衍生物中,较佳为取代基自身具有三维立体结构的、或者藉由与啡啉骨架的立体排斥或与邻接取代基的立体排斥而具有三维立体结构的、或者将多个啡啉骨架连结而成的。进而,于将多个啡啉骨架连结的情形时,更佳为于连结单元中含有共轭键、经取代或未经取代的芳香族烃、经取代或未经取代的芳香杂环的化合物。
硼烷衍生物为下述通式(E-4)所表示的化合物,详细揭示于日本专利特开2007-27587号公报中。
[化128]
式中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环或氰基的至少一个,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基或可经取代的芳基,X为可经取代的亚芳基,Y为可经取代的碳数16以下的芳基、经取代的硼基或可经取代的咔唑基,而且,n分别独立地为0~3的整数。
上述通式(E-4)所表示的化合物中,较佳为下述通式(E-4-1)所表示的化合物,进而佳为下述通式(E-4-1-1)~通式(E-4-1-4)所表示的化合物。具体例可列举:9-[4-(4-二-均三甲苯基硼基萘-1-基)苯基]咔唑、9-[4-(4-二-均三甲苯基硼基萘-1-基)萘-1-基]咔唑等。
[化129]
式中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环或氰基的至少一个,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基或可经取代的芳基,R21及R22分另独立地为氢、烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环或氰基的至少一个,X1为可经取代的碳数20以下的亚芳基,n分别独立地为0~3的整数,而且,m分别独立地为0~4的整数。
[化130]
各式中,R31~R34分另独立地为甲基、异丙基或苯基的任一个,而且,R35及R36分别独立地为氢、甲基、异丙基或苯基的任一个。
上述通式(E-4)所表示的化合物中,较佳为下述通式(E-4-2)所表示的化合物,进而佳为下述通式(E-4-2-1)所表示的化合物。
[化131]
式中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环或氰基的至少一个,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基或可经取代的芳基,X1为可经取代的碳数20以下的亚芳基,而且,n分别独立地为0~3的整数。
[化132]
式中,R31~R34分别独立地为甲基、异丙基或苯基的任一个,而且,R35及R36分别独立地为氢、甲基、异丙基或苯基的任一个。
上述通式(E-4)所表示的化合物中,较佳为下述通式(E-4-3)所表示的化合物,进而佳为下述通式(E-4-3-1)或通式(E-4-3-2)所表示的化合物。
[化133]
式中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环或氰基的至少一个,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基或可经取代的芳基,X1为可经取代的碳数10以下的亚芳基,Y1为可经取代的碳数14以下的芳基,而且,n分别独立地为0~3的整数。
[化134]
各式中,R31~R34分别独立地为甲基、异丙基或苯基的任一个,而且,R35及R36分别独立地为氢、甲基、异丙基或苯基的任一个。
苯并咪唑衍生物为下述通式(E-5)所表示的化合物。
[化135]
式中,Ar1~Ar3分别独立地为氢或可经取代的碳数6~30的芳基。尤佳为Ar1为可经取代的蒽基的苯并咪唑衍生物。
碳数6~30的芳基的具体例为苯基、1-萘基、2-萘基、苊-1-基、苊-3-基、苊-4-基、苊-5-基、茀-1-基、茀-2-基、茀-3-基、茀-4-基、茀-9-基、萉-1-基、萉-2-基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、荧蒽-1-基、荧蒽-2-基、荧蒽-3-基、荧蒽-7-基、荧蒽-8-基、联三亚苯-1-基、联三亚苯-2-基、芘-1-基、芘-2-基、芘-4-基、-1-基、-2-基、-3-基、-4-基、-5-基、-6-基、稠四苯-1-基、稠四苯-2-基、稠四苯-5-基、苝-1-基、苝-2-基、苝-3-基、稠五苯-1-基、稠五苯-2-基、稠五苯-5-基、稠五苯-6-基。
苯并咪唑衍生物的具体例为1-苯基-2-(4-(10-苯基蒽-9-基)苯基)-1H-苯并[d]咪唑、2-(4-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、2-(3-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、5-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)-1,2-二苯基-1H-苯并[d]咪唑、1-(4-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)苯基)-2-苯基-1H-苯并[d]咪唑、2-(4-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)苯基)-1-苯基-1H-苯并[d]咪唑、1-(4-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)苯基)-2-苯基-1H-苯并[d]咪唑、5-(9,10-二(萘-2-基)蒽-2-基)-1,2-二苯基-1H-苯并[d]咪唑。
电子传输层或电子注入层中,也可还含有可将形成电子传输层或电子注入层的材料还原的物质。该还原性物质只要具有一定的还原性,则可使用各种物质,例如可较佳地使用选自由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、稀土金属的氧化物、稀土金属的卤化物、碱金属的有机错合物、碱土金属的有机错合物及稀土金属的有机错合物所组成的组群中的至少一种。
较佳的还原性物质可列举:Na(功函数为2.36eV)、K(功函数为2.28eV)、Rb(功函数为2.16eV)或Cs(功函数为1.95eV)等碱金属,或者Ca(功函数为2.9eV)、Sr(功函数为2.0eV~2.5eV)或Ba(功函数为2.52eV)等碱土金属,尤佳为功函数为2.9eV以下的。该些物质中,更佳的还原性物质为K、Rb或Cs的碱金属,进而佳为Rb或Cs,最佳为Cs。该些碱金属的还原能力特别高,藉由以相对较少的量添加至形成电子传输层或电子注入层的材料中,可实现有机EL元件的发光亮度的提高或长寿命化。另外,功函数为2.9eV以下的还原性物质也较佳为该等两种以上的碱金属的组合,尤佳为含有Cs的组合,例如Cs与Na、Cs与K、Cs与Rb或Cs与Na与K的组合。藉由含有Cs,可有效地发挥还原能力,藉由添加至形成电子传输层或电子注入层的材料中,可实现有机EL元件的发光亮度的提高或长寿命化。
<有机电场发光元件中的阴极>
阴极108发挥经由电子注入层107及电子传输层106向发光层105注入电子的功能。
形成阴极108的材料只要为可将电子高效地注入至有机层中的物质,则并无特别限定,可使用与形成阳极102的材料相同的。其中,较佳为锡、铟、钙、铝、银、铜、镍、铬、金、铂、铁、锌、锂、钠、钾、铯及镁等金属或该些金属的合金(镁-银合金、镁-铟合金、氟化锂/铝等铝-锂合金等)等。为了提高电子注入效率而提高元件特性,有效的是锂、钠、钾、铯、钙、镁或含有该些低功函数金属的合金。然而,该些低功函数金属通常大多情况下于大气中不稳定。为了改善此方面,例如已知于有机层中掺杂微量的锂、铯或镁而使用稳定性高的电极的方法。其他掺杂剂也可使用如氟化锂、氟化铯、氧化锂及氧化铯那样的无机盐。然而,不限定于该些物质。
进而,为了保护电极,可列举积层以下物质作为较佳例:铂、金、银、铜、铁、锡、铝及铟等金属或使用该些金属的合金,以及二氧化硅、氧化钛及氮化硅等无机物,聚乙烯醇、氯乙烯、烃系高分子化合物等。该些电极的制作方法只要为电阻加热、电子束射束、溅镀、离子镀(ion plating)及涂布等可取得导通的方法,则并无特别限制。
<各层中可使用的粘结剂>
以上的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层及电子注入层中所用的材料可单独形成各层,也可分散于作为高分子粘结剂的以下物质中而使用;聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(N-乙烯基咔唑)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚酯、聚砜、聚苯醚、聚丁二烯、烃树脂、酮树脂、苯氧树脂、聚酰胺、乙基纤维素、乙酸乙烯酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)树脂、聚氨基甲酸酯树脂等溶剂可溶性树脂,或酚树脂、二甲苯树脂、石油树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂等硬化性树脂等。
<有机电场发光元件的制作方法>
构成有机电场发光元件的各层可藉由以下方式来形成:利用蒸镀法、电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、分子积层法、印刷法、旋涂法或浇注法、涂布法等方法将应构成各层的材料制成薄膜。如此而形成的各层的膜厚并无特别限定,可根据材料的性质而适当设定,通常为2nm~5000nm的范围。膜厚通常可利用石英振荡式膜厚测定装置等来测定。于使用蒸镀法来进行薄膜化的情形时,其蒸镀条件视材料的种类、膜的目标晶体结构及缔合结构等而不同。蒸镀条件较佳为通常于舟(boat)加热温度为50℃~400℃、真空度为10-6Pa~10- 3Pa、蒸镀速度为0.01nm/s~50nm/s、基板温度为-150℃~+300℃、膜厚为2nm~5μm的范围内适当设定。
继而,作为制作有机电场发光元件的方法的一例,对包含阳极/空穴注入层/空穴传输层/包含主体材料与掺杂材料的发光层/电子传输层/电子注入层/阴极的有机电场发光元件的制作方法加以说明。于适当的基板上藉由蒸镀法等来形成阳极材料的薄膜而制作阳极后,于该阳极上形成空穴注入层及空穴传输层的薄膜。于其上将主体材料与掺杂材料共蒸镀而形成薄膜制成发光层,于该发光层上形成电子传输层、电子注入层,进而藉由蒸镀法等来形成包含阴极用物质的薄膜而制成阴极,藉此可获得目标有机电场发光元件。再者,上述有机电场发光元件的制作中,也可将制作顺序颠倒而依序制作阴极、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极。
于对如此而获得的有机电场发光元件施加直流电压的情形时,只要使阳极为+极性、阴极为-极性来施加电压即可,若施加2V~40V左右的电压,则自透明或半透明的电极侧(阳极或阴极及两个)可观测到发光。另外,该有机电场发光元件于施加脉波电流(pulsedcurrent)或交流电流的情形时也发光。再者,所施加的交流的波形可为任意。
<有机电场发光元件的应用例>
另外,本发明也可应用于具备有机电场发光元件的显示装置或具备有机电场发光元件的照明装置等。
具备有机电场发光元件的显示装置或照明装置可藉由将本实施形态的有机电场发光元件与公知的驱动装置连接等公知的方法来制造,可适当使用直流驱动、脉波驱动、交流驱动等公知的驱动方法来驱动。
显示装置例如可列举:彩色平板显示器等面板显示器、挠性彩色有机电场发光(Electroluminescence,EL)显示器等挠性显示器等(例如参照日本专利特开平10-335066号公报、日本专利特开2003-321546号公报、日本专利特开2004-281086号公报等)。另外,显示器的显示方式例如可列举矩阵和/或区段(segment)方式等。再者,矩阵显示与区段显示也可于同一面板中共存。
所谓矩阵,是指将用以进行显示的像素以格子状或马赛克(mosaic)状等二维地配置而成的,以像素的集合来显示文字或图像。像素的形状或尺寸是根据用途来决定。例如于个人电脑(personal computer)、监视器(monitor)、电视的图像及文字显示时,通常使用一边为300μm以下的四角形的像素,另外,于如显示面板那样的大型显示器的情况下,使用一边为毫米(mm)级(order)的像素。于单色显示(monochrome display)的情况下,只要排列相同颜色的像素即可,于彩色显示的情况下,排列红色、绿色、蓝色的像素来进行显示。于该情形时,典型而言有三角型(delta type)与条纹型(stripe type)。而且,该矩阵的驱动方法可为线序驱动方法或主动式矩阵的任一种。线序驱动(line sequential driving)有结构简单的优点,但于考虑到动作特性的情形时,有时主动式矩阵优异,故该驱动方式也必须根据用途来区分使用。
区段方式(型)的情况下,以形成预定资讯的方式来形成图案,使预定的区域发光。例如可列举:数位钟或温度计的时刻或温度显示、音讯设备或电磁炉等的动作状态显示及汽车的面板显示等。
照明装置例如可列举:室内照明等照明装置、液晶显示装置的背光等(例如参照日本专利特开2003-257621号公报、日本专利特开2003-277741号公报、日本专利特开2004-119211号公报等)。背光主要是为了提高不自发光的显示装置的视认性而使用,被用于液晶显示装置、钟、音讯装置、汽车面板、显示板及招牌等。尤其作为液晶显示装置、其中薄型化成为课题的个人电脑用途的背光,若考虑到现有方式的背光因包含荧光灯或导光板而难以实现薄型化,则使用本实施形态的发光元件的背光的薄型且轻量成为特征。
实施例
以下,藉由实施例对本发明加以更具体说明,但本发明不限定于该些实施例。首先,以下对实施例中所用的多环芳香族化合物的合成例加以说明。
合成例(1):
4b-氮杂-12b-硫代磷杂二苯并[g,p]的合成
[化136]
首先,于2-氨基联苯(16.9g、0.10mol)、双(二亚苄基丙酮)钯(0.575g、1.0mmol)、叔丁氧基钠(14.4g、0.15mol)及甲苯(100mL)中,于氩气环境下于0℃下添加2-溴联苯(23.1g、0.10mol),于室温下搅拌7小时后,进行弗罗里硅土(Florisil)过滤,将溶剂于减压下蒸馏去除,对所得的褐色的油状物质使用己烷进行溶提(trituration),藉此以白色粉末的形式获得双(联苯-2-基)胺(32.1g,产率为98%)。
1H NMR(δppm于CDCl3中(in CDCl3));5.79(s,1H),6.92(t,J=7.2Hz,2H),7.17-7.27(m,14H),7.40(d,2H,J=8.1Hz)
13C NMR(δppm in CDCl3)117.0,120.8,127.2,128.1,128.7,129.0,130.6,132.0,138.9,140.1.
[化137]
继而,于双(联苯-2-基)胺(3.21g、10.0mmol)及THF(50mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(6.13mL、1.63M、10.0mmol)进行搅拌。1小时后,添加三氯化磷(1.37g、10.0mmol),搅拌1小时后,升温至0℃并进一步搅拌1小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(80mL)后,添加三氯化铝(4.00g、30.0mmol)及硫(0.481g、15.0mmol),于120℃下搅拌18小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(3.36g、30.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用高效液相层析仪(High Performance LiquidChromatography,HPLC)及凝胶渗透层析仪(Gel Permeation Chromatography,GPC)对所得的粗产物进行分离,藉此以白色粉末的形式获得式(551)所表示的化合物(0.725g,产率为19%)。
HRMS(EI)m/z;计算值(calcd.)381.0741[M]+;实测值(found)381.0746.
1H NMR(δppm于CD2Cl2中于-40℃下(in CD2Cl2 at-40℃));6.65(d,1H,J=8.4Hz),7.01(t,1H,J=7.2Hz),7.09(t,1H,J=7.8Hz),7.19(dd,1H,J=7.8,13.8Hz),7.31(td,1H,J=3.0,7.8Hz),7.54(t,1H,J=7.8Hz),7.62(d,1H,J=7.2Hz),7.65-7.69(m,2H),7.75(td,1H,J=3.0,7.8Hz),7.84-7.91(m,3H),8.05(d,2H,J=7.2Hz),8.09(t,1H,J=7.2Hz),8.58(dd,1H,J=7.8,15.6Hz)
13C NMR(δppm in CD2Cl2at -40℃);118.1,120.8,121.2,122.3,124.4,126.5,128.1,128.5,128.6,128.7,128.9,129.3,130.2(2C),131.6,132.1,132.8,132.9,134.4,134.5,135.2,135.3,136.2,141.5
合成例(2):
4b-氮杂-12b-苯基-12b-硅杂二苯并[g,p]的合成
[化138]
于双(联苯-2-基)胺(0.321g、1.00mmol)及四氢呋喃(5mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.62mL、1.60M、1.00mmol)进行搅拌。搅拌1小时后,于-78℃下添加苯基三氯硅烷(0.212g、1.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯后,添加三氯化铝(0.533g、4.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.233g、1.50mmol),于150℃下搅拌18小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.449g、4.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白色粉末的形式获得式(601)所表示的化合物(0.064g,产率为15%)。
另外,使式(601)所表示的化合物从己烷中进行再结晶,藉此获得无色针状结晶,藉由X射线晶体结构分析来确定结构。
HRMS(FAB)m/z;calcd.423.1443[M]+;found 423.1426.
X射线晶体结构(X-ray crystal structure)
[化139]
合成例(3):
4b-氮杂-12b-锗-12b-苯基二苯并[g,p]的合成
[化140]
于双(联苯-2-基)胺(0.643g、2.00mmol)及甲苯(80mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加苯基三氯锗(0.512g、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.466g、3.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.12g、10.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白色粉末的形式获得标题化合物(0.389g,产率为42%)。
另外,使标题化合物从己烷中进行再结晶,藉此获得无色柱状结晶,藉由X射线晶体结构分析来确定结构。
HRMS(MALDI)m/z;calcd.470.0964[M+H]+;found 470.0980.
X射线晶体结构(X-ray crystal structure)
[化141]
合成例(4):
4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化142]
首先,将放入有[1,1′-联苯]-2-胺(28.5g)、2-溴-1,1′-联苯(38.6g)、叔丁氧化钠(24.0g)、Pd(dba)2(0.29g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.27g)及甲苯(100ml)的烧瓶于氮气环境下于70℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯)进行纯化,获得二([1,1′-联苯]-2-基)胺(54.0g)。
[化143]
继而,将放入有二([1,1′-联苯]-2-基)胺(15.0g)及甲苯(250ml)的烧瓶冷却至-75℃为止,滴加正丁基锂的1.6M己烷溶液(29.3ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌1小时。其后,再次冷却至-75℃为止,滴加三氯化硼的1.0M庚烷溶液(46.9ml)。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯(300ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(13.8g)、三氯化铝(25.0g),于150℃下搅拌18小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷“DABCO”(21.0g)进行搅拌后,添加甲苯(500ml)及硅藻土进行搅拌后,静置约1小时。继而,藉由使用铺设有硅藻土的桐山漏斗的抽吸过滤将析出的沈淀去除后,将溶剂减压蒸馏去除。进而利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/乙酸乙酯/三乙胺=90/10/1(容量比))进行纯化后,利用乙酸乙酯/庚烷混合溶剂进行再沈淀,获得式(1)所表示的化合物(8.2g)。
合成例(5):
2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化144]
于氮气环境下,于4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](18.0g)的THF(180ml)溶液中添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(19.9g),于室温下搅拌1小时。反应结束后,添加亚硫酸钠水溶液,将THF减压蒸馏去除后,添加甲苯进行分液。继而,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/乙酸乙酯/三乙胺=95/5/1(容量比))进行纯化,获得标题化合物(24.7g)。
合成例(6):
2,7-二甲基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化145]
于2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](0.243g、0.50mmol)及甲苯(5.0mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.63mL、1.60M、1.00mmol),于40℃下搅拌24小时后,添加碘甲烷(0.178g、1.00mmol)并搅拌1小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以自黄色粉末的形式获得标题化合物(0.228g,产率为20%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.357.1689[M]+;found 357.1692.
11B NMR(δppm in C6D6)34.0.
合成例(7):
14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg]的合成
[化146]
于双(联苯-2-基)胺(0.643g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.23mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(20mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)、乙基二异丙基胺(0.258g、2.00mmol),于180℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.896g、8.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得式(665)所表示的化合物(0.255g,产率为39%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.327.1219[M]+;found 327.1215.
1H NMR(δppm in CDCl3);7.66-7.72(m,4H),7.84(td,2H,J=1.4,8.2Hz),8.21(d,2H,J=7.8Hz),8.43(d,2H,J=7.8Hz),8.67(d,2H,J=7.8Hz),9.18(d,2H,J=7.8Hz).
合成例(8):
6,9-二氯-14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg]的合成
[化147]
于3,6-二氯-1,8-二苯基咔唑(0.971g、2.50mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.56mL、1.60M、2.50mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.50mL、1.00M、2.50mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(50mL)后,添加三氯化铝(1.33g、10.0mmol),于160℃下搅拌14小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.12g、10.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以黄褐色粉末的形式获得标题化合物(0.297g,产率为30%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.395.0440[M]+;found 395.0426,
合成例(9):
4b-氮杂-12b-磷杂二苯并[g,p]的合成
[化148]
于4b-氮杂-12b-硫代磷杂二苯并[g,p](0.114g、0.30mmol)及三乙膦(0.039g、0.33mmol)中,于氩气环境下于0℃下添加氯苯(3.0mL),于120℃下搅拌18小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加己烷进行溶提,藉此以白色粉末的形式获得式(501)所表示的化合物(0.073g,产率为70%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.349.1020[M]+;found 349.1013.
31P NMR(δppm in C6D6)12.7.
合成例(10):
4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化149]
对4b-氮杂-12b-磷杂二苯并[g,p](0.070g、0.20mmol)及二氯甲烷(2.0mL)添加30%过氧化氢水(2.0mL),于室温下搅拌6小时。将萃取出的有机层的溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得式(301)所表示的化合物(0.066g,产率为90%)。
HRMS(ESI)m/z;calcd.366.1042[M+H]+;found 366.1032.
31P NMR(δppm in C6D6)6.6.
合成例(11):
8b,19b-二氮杂-11b,22b-二硫代磷杂六苯并[a,c,fg,j,l,op]稠四苯的合成
[化150]
于N,N′-双(联苯-2-基)-2,6-二氨基联苯(0.977g、2.00mmol)及甲苯(20mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(2.45mL、1.63M、4.0mmol)进行搅拌。1小时后,添加三氯化磷(0.549g、4.0mmol),搅拌1小时后,升温至0℃并进一步搅拌1小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(40mL)后,添加三氯化铝(2.13g、16.0mmol)、硫(0.192g、6.0mmol)及乙基二异丙基胺(1.55g、12.0mmol),于120℃下搅拌18小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.79g、16.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得标题化合物(0.122g,产率为10%)。
HRMS(FAB)m/z;calcd.609.0778[M+H]+;found 609.0762.
合成例(12):
8b,19b-二氮杂-11b,22b-二硼杂六苯并[a,c,fg,j,l,op]稠四苯的合成
[化151]
于N,N′-双(联苯-2-基)-2,6-二氨基联苯(0.977g、2.00mmol)及甲苯(20mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(2.45mL、1.63M、4.0mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(4.00mL、1.00M、4.0mmol),搅拌1小时后,升温至室温并进一步搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(40mL)后,添加三氯化铝(2.13g、16.0mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.192g、6.0mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.79g、16.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得式(251)所表示的化合物(0.122g,产率为40%)。
Anal.calcd for C36H22N2B2C,85.76;H,4.40;N,5.56.found C,85.85;H,4.24;N,5.66.
1H NMR(δppm in CS2/CD2Cl2=2/1,600MHz)7.31-7.34(m,4H,NCCCHCH),7.55(t,J=8.4Hz,1H,NCCHCHCHCN),7.61(td,J=1.2,7.2Hz,2H,BCCHCHCHCH),7.78(td,J=1.2,7.2Hz,2H,BCCHCHCHCH),7.91(t,J=7.2Hz,1H,BCCHCHCHCB),8.05(d,J=8.4Hz,2H,NCCHCHCHCN),8.11-8.13(m,2H,NCCHCHCHCH),8.32-8.35(m,2H,NCCCH),8.40(d,J=7.2Hz,2H,BCCCH),8.71(d,J=7.2Hz,2H,BCCHCHCHCH),8.96(d,J=7.2Hz,2H,BCCHCHCHCB)
13C NMR(δppm in CS2/CD2Cl2=2/1,151MHz)114.3(2C),119.2,121.8(2C),123.1(2C),123.4(2C),125.7,125.8(2C),126.2,126.7(2C),127.1(2C),128.1(2C),130.5(br,2C,CBCCCBC),131.4(2C),133.0(br,2C,CBCCCBC),135.8(2C),137.5(4C),137.6(2C),138.9,139.0(2C)
11B NMR(δppm in CS2/CD2Cl2=2/1,193MHz)36.5.
合成例(13):
4b,17b-二氮杂-9b,22b-二硼杂四苯并[a,c,f,m]菲并[9,10-k]四芬(tetraphene)的合成
[化152]
于N,N″-双(联苯-2-基)-2,2″-二氨基联三苯(0.565g、1.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.62mL、1.63M、1.0mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(1.00mL、1.00M、1.0mmol),搅拌1小时后,升温至室温并进一步搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(20mL)后,添加三氯化铝(2.13g、16.0mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.192g、6.0mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.79g、16.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得式(256)所表示的化合物(0.133g,产率为23%)。
HRMS(FAB)m/z;calcd.580.2282[M]+;found 580.2296.
11B NMR(δppm in CS2/C6D6=2/1,126MHz)35.7.
合成例(14):
11b-氮杂-3b-硼杂苯并[11,12]并[6,5-b]噻吩的合成
[化153]
于N-[(2-噻吩基)苯基]-N-(联苯-2-基)胺(0.655g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.621g、4.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得标题化合物(0.054g,产率为8%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.335.0940[M]+;found 335.0926.
1H NMR(δppm in C6D6,392MHz)6.92-7.11(m,5H),7.39(td,J=0.9,7.6Hz,1H),7.50(td,J=1.8,7.2Hz,1H),7.91-8.00(m,4H),8.11-8.16(m,2H),8.63(dd,J=0.9,7.6Hz,1H).
合成例(15):
11b-氮杂-3b-硼杂苯并[11,12]并[5,6-b]噻吩的合成
[化154]
于N-[(3-噻吩基)苯基]-N-(联苯-2-基)胺(0.655g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.621g、4.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得标题化合物(0.020g,产率为3%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.335.0940[M]+;found 335.0943.
1H NMR(δppm in C6D6,392MHz)7.00-7.05(m,2H),7.07-7.12(m,2H),7.40-7.50(m,3H),7.63(d,J=4.9Hz,1H),7.94(dd,J=1.8,8.1Hz,1H),8.03(dd,J=1.3,8.5Hz,1H),8.08-8.15(m,3H),8.95(dd,J=1.4,7.6Hz,1H).
合成例(16):
1-甲基-11b-氮杂-3b-硼杂苯并[11,12]并[5,6-c]噻吩的合成
[化155]
于N-[(3-(2-甲基)噻吩基)苯基]-N-(联苯-2-基)胺(0.683g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.621g、4.00mmol),于150℃下搅拌18小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以褐色粉末的形式获得标题化合物(0.035g,产率为5%)。
HRMS(MALDI)m/z;calcd.349.1091[M]+;found 349.1088.
11B NMR(δppm in C6D6,126 MHz)32.5.
合成例(17):
3b-氮杂-11b-硼杂苯并[11,12]并[6,5-b]噻吩的合成
[化156]
于N-([1,1′-联苯]-2-基)-2-苯基噻吩-3-胺(0.655g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.621g、4.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白黄色粉末的形式获得标题化合物(0.030g,产率为4%)。
HRMS(El)m/z;calcd.335.0940[M]+;found 335.0929.
11B NMR(δppm in C6D6,126MHz)34.5.
合成例(18):
12b-氮杂-4b-硼杂二苯并[l,k]吡咯并[1,2-f]啡啶的合成
[化157]
于N-(2-(1H-吡咯-1-基)苯基)-[1,1′-联苯]-2-胺(0.621g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。1小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.466g、3.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1.12g、10.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白色粉末的形式获得标题化合物(0.023g,产率为4%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.318.1328[M]+;found 318.1324.
1H NMR(δppm in C6D6,392MHz)6.72-6.73(m,1H),6.76-6.80(m,1H),6.85-6.89(m,1H),7.01-7.09(m,2H),7.28(dd,J=1.3,8.5Hz,1H),7.35-7.39(m,1H),7.46-7.51(m,2H),7.55(dd,J=1.3,3.6Hz,1H),7.80(dd,J=1.3,8.5Hz,1H),7.86-7.89(m,1H),8.09-8.13(m,2H),8.71(dd,J=1.3,7.6Hz,1H).
合成例(19):
4b-氮杂-12b-硼杂苯并[f]菲并[9,10-h]喹啉的合成
[化158]
于N-([1,1′-联苯]-2-基)-3-苯基吡啶-2-胺(0.645g、2.00mmol)及甲苯(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(1.25mL、1.60M、2.00mmol)进行搅拌。l小时后升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(2.00mL、1.00M、2.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加l,2-二氯苯(10mL)后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.621g、4.00mmol),于150℃下搅拌24小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此可获得式(6)所表示的化合物。
合成例(20):
4b-氮杂-12b-苯基-12b-锡杂二苯并[g,p]的合成
[化159]
于双(联苯-2-基)胺(0.321g、1.00mmol)及THF(10mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.63mL、1.60M、1.00mmol)进行搅拌。1小时后,于-78℃下添加苯基三氯铅(0.302g、1.00mmol)搅拌1小时后,于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯后,添加三氯化铝(0.533g、4.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.232g、1.50mmol),于150℃下搅拌12小时。添加l,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.448g、4.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此可获得标题化合物。
合成例(21):
6c-氮杂1-6b-硼杂二苯并[c,p]萘并[1,2-g]的合成
[化160]
于双(2-苯基萘-1-基)胺(5.91g、14.0mmol)及甲苯(70mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(8.75mL、1.60M、14.0mmol)进行搅拌。5分钟后升温至0℃并进一步搅拌2.5小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(14.0mL、1.00M、14.0mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加l,2-二氯苯后,添加三氯化铝(14.9g、112mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(9.53mL、56.0mmol),于150℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(12.6g、112mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,藉由己烷清洗对所得的粗产物进行分离,藉此以茶色粉末的形式获得式(4)所表示的化合物(4.27g,产率为68%)。
HRMS(El)m/z;calcd.429.1694[M]+;found 429.1698.
1H NMR(δppm in CDCl3);6.65-6.69(m,2H),7.11(t,2H,J=7.4Hz),7.16(d,2H,J=8.9Hz),7.64-7.70(m,4H),7.79(d,2H,J=8.9Hz),7.86(dd,2H,J=0.9,7.6Hz),8.48(d,2H,J=8.9Hz),8.60(d,2H,J=8.1Hz),8.84(d,2H,J=7.1Hz).
合成例(22):
6c-氮杂-14b-硼杂三苯并[c,g,p]的合成
[化161]
于N-([1,1′-联苯]-2-基)-2-苯基萘-1-胺(0.559g、1.51mmol)及甲苯(7.5mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.940mL、1.60M、1.50mmol)进行搅拌。10分钟后升温至0℃并进一步搅拌1.5小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(1.50mL、1.00M、1.50mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯后,添加三氯化铝(0.800g、6.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.510mL、3.00mmol),于150℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.675g、6.01mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以茶色粉末的形式获得式(2)所表示的化合物(0.132g,产率为23%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.379.1532[M]+;found 379.1521.
1H NMR(δppm in CDCl3);7.04-7.06(m,2H),7.10-7.15(m,1H),7.18-7.22(m,1H),7.37-7.41(m,1H),7.58-7.62(m,2H),7.63-7.67(m,1H),7.77-7.89(m,4H),8.30(d,1H,J=7.6Hz),8.44(d,1H,J=8.5Hz),8.46(d,1H,J=8.0Hz),8.51(d,1H,J=8.0Hz),8.74-8.77(m,2H).
合成例(23):
4b-氮杂-14b-硼杂三苯并[a,c,f]四芬的合成
[化162]
于N-(2-(萘-2-基)苯基)-[1,1′-联苯]-2-胺(0.370g、0.996mmol)及甲苯(5.0mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(0.625mL、1.60M、1.00mmol)进行搅拌。15分钟后升温至0℃并进一步搅拌1.5小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(1.00mL、1.00M、1.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯后,添加三氯化铝(1.07g、8.00mmol)及2,2,6,6-四甲基哌啶(0.680mL、4.00mmol),于150℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(0.897g、8.00mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以茶色粉末的形式获得式(5)所表示的化合物(0.219g,产率为55%)。
HRMS(EI)m/z;calcd.379.1532[M]+; found 379.1538.
1H NMR(δppm in CDCl3);7.26-7.38(m,4H),7.49-7.53(m,1H),7.54-7.60(m,1H),7.61-7.65(m,1H),7.75-7.79(m,1H),7.97-8.07(m,4H),8.32(dd,1H,J=1.6,7.8Hz),8.38-8.43(m,2H),8.73(s,1H),8.78(dd,1H,J=1.4,7.6Hz),9.10(s,1H).
合成例(24):
2,11-二溴-6c-氮杂-16b-硼杂二苯并[c,p]萘并[1,2-g]的合成
[化163]
于6c-氮杂-16b-硼杂二苯并[c,p]萘并[1,2-g](0.0427g、0.996mmo])及二氯甲烷(1.0mL)中,于室温下添加N-溴代丁二酰亚胺(0.0444g、0.249mmol)并搅拌6小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以茶色粉末的形式获得标题化合物(0.0222g,产率为38%)。
HRMS(El)m/z;calcd.586.9887[M]+;found 586.9885.
1HNMR(δppm in CDCl3);6.79(dt,2H,J=1.4,7.7Hz),7.19-7.24(m,4H),7.70(t,2H,J=6.7Hz),7.90(dt,2H,J=1.3,7.4Hz),8.12(d,2H,J=8.5Hz),8.55(d,2H,J=8.1Hz),8.80(s,2H),8.84(d,2H,J=6.7Hz).
合成例(25):
8b,11b,14b-三氮杂-22b,25b,28b-三硼杂八苯并[a,c,fg,jk,n,p,st,wx]稠六苯的合成
[化164]
于N2-([1,1′-联苯]-2-基)-N6-(6-([1,1′-联苯]-2-基氨基)-[1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′-联苯]-2,6-二胺(1.31g、2.00mmol)及甲苯(20mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(3.68mL、1.63M、6.00mmol)进行搅拌。1小时后,升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(6.00mL、1.00M、6.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(40mL)后,添加三氯化铝(4.01g、30.0mmol)、2,2,6,6-四甲基哌啶(1.74g、11.3mmol),于150℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(3.36g、30.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此可获得标题化合物。
合成例(26):
9b,22b-二氮杂-4b,17b-二硼杂四苯并[a,c,f,m]菲并[9,10-k]四芬的合成
[化165]
于N2′,N5′-二([1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′:4′,1″-联三苯]-2′,5′-二胺(1.13g、2.00mmol)及甲苯(20mL)中,于氩气环境下于-78℃下添加丁基锂的己烷溶液(2.45mL、1.63M、4.00mmol)并进行搅拌。1小时后,升温至0℃并进一步搅拌1小时后,于-78℃下添加三氯化硼的庚烷溶液(4.00mL、1.00M、4.00mmol),于室温下搅拌12小时。将溶剂于减压下蒸馏去除,添加1,2-二氯苯(40mL)后,添加三氯化铝(2.67g、20.0mmol)、2,2,6,6-四甲基哌啶(1.16g、7.50mmol),于150℃下搅拌12小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(2.24g、20.0mmol)进行过滤后,将溶剂于减压下蒸馏去除,利用HPLC及GPC对所得的粗产物进行分离,藉此可获得式(257)所表示的化合物。
合成例(27):
2,7-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化166]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](0.70g)、苯基硼酸(0.44g)、磷酸钾(1.5g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.02g)及甲苯(15mL)的烧瓶于氮气环境下于70℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。继而,将溶剂于减压下蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,依序用庚烷、乙酸乙酯对得的固体进行清洗,进而自氯苯/庚烷混合溶液中进行再结晶,藉此获得式(66)所表示的化合物(0.51g)。
藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.73(d,2H),8.60(m,2H),8.51(d,2H),8.23(d,2H),7.82(t,2H),7.75(d,4H),7.64(m,4H),7.51(t,4H),7.40(t,2H).
合成例(28):
N2,N2,N7,N7-四苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]-2,7-二胺的合成
[化167]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](0.70g)、二苯基胺(0.61g)、叔丁氧化钠(0.35g)、Pd(dba)2(0.02g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.02g)及甲苯(15ml)的烧瓶于氮气环境下于70℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷/三乙胺=10/10/1(容量比))进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,利用庚烷对所得的固体进行清洗,获得式(198)所表示的化合物(0.22g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.67(d,2H),8.12(m,4H),8.03(d,2H),7.67(t,2H),7.57(t,2H),7.26(m,8H),7.16(m,8H),7.13(dd,2H),7.02(t,4H).
合成例(29):
2,7-二咔唑基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化168]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.00g)、咔唑(1.70g)、叔丁氧化钠(1.00g)、Pd(dba)2(0.05g)、三-叔丁基膦的1M甲苯溶液(0.25ml)及1,2,4-三甲基苯(20ml)的烧瓶于氮气环境下于150℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,藉由抽吸过滤来采集所析出的固体,依序利用甲醇、水、甲醇进行清洗。继而,使其溶解于经加热的氯苯中,通过活性氧化铝短管柱。此时,使用展开液(甲苯/乙酸乙酯/三乙胺=95/5/1(容量比))使其自管柱中溶出。将溶剂减压蒸馏去除后,利用乙酸乙酯对所得的固体进行清洗,获得式(197)所表示的化合物(1.50g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.80(d,2G),8.60(m,2H),8.48(d,2H),8.37(d,2H),8.20(d,4H),7.81(t,2H),7.70(t,2H),7.65(dd,2H),7.40-7.60(m,8H),7.33(t,4H).
合成例(30):
2,7,11,14-四苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化169]
首先,将放入有2-溴-1,1′:4′,1″-联三苯(35.0g)、叔丁氧化钠(10.9g)、Pd(dba)2(0.65g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.60g)、二甲苯(100ml)及锂酰胺(1.3g)的烧瓶于氮气环境下于90℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及乙酸乙酯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯)进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,添加庚烷,藉此使沈淀析出,利用庚烷对所得的沈淀进行清洗,获得二([1,1′:4′,1″-联三苯]-2-基)胺(22.2g)。
[化170]
继而,将放入有二([1,1′:4′,1″-联三苯]-2-基)胺(22.2g)及甲苯(250ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的2.6M己烷溶液(18.0ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌5分钟。其后,再次冷却至-70℃为止,滴加三氯化硼的1.0M庚烷溶液(46.9ml)。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯(300ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(13.9g)、三氯化铝(25.0g),于160℃下搅拌12小时。将反应液冷却至室温为止,添加甲苯(500ml)及硅藻土进行搅拌后,静置约1小时。继而,藉由使用铺设有硅藻土的桐山漏斗的抽吸过滤将析出的沈淀去除后,将溶剂减压蒸馏去除。进而利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/乙酸乙酯/三乙胺=90/10/1(容量比))进行纯化后,于乙酸乙酯/庚烷混合溶剂中再沈淀,获得式(84)所表示的化合物(16.2g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=9.00(m,2H),8.50(d,2H),8.41(d,2H),8.15(d,2H),8.04(d,2H),7.77(d,4H),7.50(t,4H),7.40(m,6H).
合成例(31):
2,7-二溴-11,14-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化171]
首先,于氮气环境下,于2,7,11,14-四苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](4.8g)的THF(50ml)溶液中,添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(3.7g),于室温下搅拌1小时。反应结束后,添加亚硝酸钠水溶液,藉由抽吸过滤来采集所析出的沈淀。继而,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))对所得的固体进行纯化,获得2,7-二溴-11,14-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](5.2g)。
[化172]
继而,将放入有2,7-二溴-11,14-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.0g)、苯基硼酸(1.0g)、磷酸钾(1.3 g)、叔丁氧化钠(0.6g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.04g)及甲苯(40mL)的烧瓶于氮气环境下于100℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及乙酸乙酯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,添加庚烷进行再沈淀,藉此获得式(86)所表示的化合物(1.8g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=9.03(s,2H),8.64(s,2H),8.59(d,2H),8.26(d,2H),8.06(d,2H),7.79(m,8H),7.67(d,2H),7.52(m,8H),7.40(m,4H).
合成例(32):
10,15-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化173]
首先,将放入有2-溴苯胺(25.0g)、[1,1′-联苯]-3-基硼酸(28.8g)、碳酸钾(50.2g)、Pd(PPh3)4(5.0g)、甲苯(200ml)、THF(70ml)及水(30ml)的烧瓶于回流温度下搅拌8小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶短管柱(展开液:甲苯)对所得的油状物质进行纯化,将溶剂减压蒸馏去除,于所得的油状物质中添加庚烷进行再沈淀,获得[1,1′:3′,1″-联三苯]-2-胺(33.0g)。
[化174]
继而,将放入有1-溴-2-碘苯(35.0g)、[1,1′-联苯]-3-基硼酸(24.5g)、碳酸钠(32.8g)、Pd(PPh3)4(4.3g)、甲苯(200ml)、异丙醇(50ml)及水(20ml)的烧瓶于回流温度下搅拌8小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶短管柱(展开液:甲苯)对所得的油状物质进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,藉由减压蒸馏对所得的油状物质进行进一步纯化,获得2-溴-1,1′:3′,1″-联三苯(34.4g)。
[化175]
进而,将放入有[1,1′:3′,1″-联三苯]-2-胺(20.0g)、2-溴-l,l′:3′,1″-联三苯(25.2g)、叔丁氧化钠(1l.8g)、Pd(dba)2(0.11g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺“A-taPhos”(0.11g)及二甲苯(150ml)的烧瓶于氮气环境下于110℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷=2/8(容量比))对所得的油状物质进行纯化,获得二([1,1′:3′,1″-联三苯]-2-基)胺(32.6g)。
[化176]
将放入有如上述那样所得的二([1,1′:3′,1″-联三苯]-2-基)胺(22.2g)及甲苯(250ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的2.6M己烷溶液(18.0ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌5分钟。其后,再次冷却至-70℃为止,滴加使三溴化硼(11.7g)溶解于庚烷中所得的溶液。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯(300ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(13.9g)、三氯化铝(25.0g),于160℃下搅拌12小时。将反应液冷却至室温为止,添加甲苯(500ml)及硅藻土进行搅拌后,静置约1小时。继而,藉由使用铺设有硅藻土的桐山漏斗的抽吸过滤将析出的沈淀去除后,将溶剂减压蒸馏去除。进而利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷/三乙胺=50/50/1(容量比))进行纯化后,于乙酸乙酯/乙醇混合溶剂中再沈淀,获得式(210)所表示的化合物(17.0g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.80(d,2H),8.64(m,2H),8.47(d,2H),8.16(d,2H),7.87(d,2H),7.82(d,4H),7.55(t,4H),7.34-7.50(m,6H).
合成例(33):
2,7,10,15-四苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化177]
首先,于氮气环境下,于10,15-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](4.8g)的THF(40ml)溶液中添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(3.7g),于室温下搅拌1小时。反应结束后,添加亚硝酸钠水溶液,藉由抽吸过滤来采集所析出的沈淀。进而,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))对所得的固体进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,利用乙酸乙酯对所得的固体进行清洗,获得2,7-二溴-10,15-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]出(5.9g)。
[化178]
继而,将放入有2,7-二溴-10,15-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.0g)、苯基硼酸(1.0g)、磷酸钾(2.0g)、叔丁氧化钠(0.3g)、Pd-132(约翰逊马西(JohnsonMatthey))(0.05g)及甲苯(40mL)的烧瓶于氮气环境下于100℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,自甲苯中进行再结晶,藉此获得式(211)所表示的化合物(1.8g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.82(d,2H),8.69(m,2H),8.65(m,2H),8.25(d,2H),7.88(dd,2H),7.82(d,4H),7.76(d,4H),7.66(dd,2H),7.49-7.59(m,8H),7.46(t,2H),7.40(t,2H).
合成例(34):
9,16-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]化合物的合成
[化179]
首先,将放入有2-溴苯胺(21.7g)、[1,1′-联苯]-2-基硼酸(25.0g)、碳酸钾(44.0g)、Pd(PPh3)4(4.4g)、甲苯(175ml)、THF(60ml)及水(20ml)的烧瓶于回流温度下搅拌8小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶短管柱(展开液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))对所得的油状物质进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,藉由减压蒸馏对所得的油状物质进行进一步纯化,获得[1,1′:2′,1″-联三苯]-2-胺(25.6g)。
[化180]
继而,将放入有1-溴-2-碘苯(35.0g)、[1,1′-联苯]-2-基硼酸(24.5g)、碳酸钠(32.8g)、Pd(PPh3)4(4.3g)、甲苯(200ml)、异丙醇(50ml)及水(20ml)的烧瓶于回流温度下搅拌8小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶短管柱(展开液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))对所得的油状物质进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,藉由减压蒸馏对所得的油状物质进行进一步纯化,获得2-溴-1,1′:2′,1″-联三苯(22.0g)。
[化181]
进而,将放入有[1,1′:2′,1″-联三苯]-2-胺(17.5g)、2-溴-1,1′:2′,1″-联三苯(22.0g)、叔丁氧化钠(10.3g)、Pd(dba)2(0.10g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.09g)及二甲苯(100ml)的烧瓶于氮气环境下于110℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷混合溶液)对所得的油状物质进行纯化,获得二([1,1′:2′,1″-联三苯]-2-基)胺(32.6g)。此时,参考“有机化学实验入门(1)-物质操作法与分离纯化法-”(化学同人出版股份有限公司,94页)中记载的方法,使展开液中的甲苯的比率逐渐增加而使目标物溶出。获得二([1,1′:2′,1″-联三苯]-2-基)胺(20.1g)。
[化182]
将放入有如上述那样所得的二([1,1′:2′,1″-联三苯]-2-基)胺(19.0g)及甲苯(250ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的2.6M己烷溶液(15.4ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌5分钟。其后,将该溶液滴加至经冷却至-70℃的三氯化硼(29.7g)的甲苯溶液中。继而,暂且将溶剂减压蒸馏去除,添加邻二氯苯(300ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(11.9g)、三氯化铝(21.4g),于160℃下搅拌12小时。将反应液冷却至室温为止,添加甲苯(500ml)及硅藻土进行搅拌后,静置约1小时。继而,藉由使用铺设有硅藻土的桐山漏斗的抽吸过滤将析出的沈淀去除后,将溶剂减压蒸馏去除。进而利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷/三乙胺=90/10/1(容量比))进行纯化后,于乙酸乙酯/乙醇混合溶剂中再沈淀,获得式(212)所表示的化合物(2.3g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.74(d,2H),8.70(m,1H),8.06(d,2H),7.26-7.70(m,16H),7.21(t,2H),6.77(t,2H).
合成例(35):
2-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]化合物的合成
[化183]
首先,将放入有2,4-二溴苯胺(25.0g)、苯基硼酸(30.0g)、Pd(PPh3)4(5.8g)、磷酸三钾(106.0g)、二甲苯(300ml)、叔丁醇(50ml)及水(50ml)的烧瓶于120℃下搅拌30分钟。将反应液冷却至室温为止,添加水及乙酸乙酯进行分液。使有机层于硅胶短管柱中通过,去除高极性的副产物后,将溶剂减压蒸馏去除。进而利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷=8/2(容量比))进行纯化后,利用庚烷进行再沈淀,获得[1,1′:3′,1″-联三苯]-4′-胺(13.1g)。
[化184]
继而,将放入有[1,1′:3′,1″-联三苯]-4′-胺(13.0g)、2-溴联苯(12.4g)、叔丁氧化钠(7.6g)、Pd(dba)2(0.08g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.07g)及甲苯(100ml)的烧瓶于氮气环境下于80℃下搅拌30分钟。将反应液冷却至室温为止,添加水及乙酸乙酯进行分液。将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷=2/8(容量比))进行纯化,获得N-([1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′:3′,1″-联三苯]-4′-胺(20.0g)。
[化185]
将放入有如上述那样所得的N-([1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′:3′,1″-联三苯]-4′-胺(18.6g)及甲苯(250ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的1.6M己烷溶液(29.3ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,将藉此所得的悬浮液于-60℃下滴加至利用甲苯将三氯化硼的1.0M庚烷溶液(46.9ml)稀释所得的溶液中。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯(300ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(13.9g)、三氯化铝(25.0g),于170℃下搅拌20小时。将反应液冷却至60℃为止,加入至添加有碳酸钠(10.0g)及乙酸钠(31.0g)的冰水(悬浮溶液)中。将有机层分液后,藉由铺设有硅藻土的桐山漏斗进行抽吸过滤,将溶剂减压蒸馏去除。继而,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=100/1(容量比))进行纯化后,利用乙酸乙酯/庚烷混合溶剂进行再沈淀,获得式(51)所表示的化合物(14.0g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.71(m,2H),8.58(m,1H),8.50(d,1H),8.43(d,1H),8.38(d,1H),8.19(d,1H),8.16(d,1H),7.80(m,2H),7.74(d,2H),7.63(m,3H),7.50(t,2H),7.33-7.43(m,3H).
合成例(36):
9-(4-(7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]-2-基)苯基)-9H-咔唑的合成
[化186]
首先,于氮气环境下,于2-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](6.0g)的THF(40ml)溶液中添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(2.8g),于室温下搅拌整夜。反应结束后,添加亚硝酸钠水溶液及甲苯进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。使所得的固体溶解于氯苯中,于活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯/三乙胺=100/1(容量比))中通过。将溶剂减压蒸馏去除,利用庚烷对所得的固体进行清洗,藉此获得2-溴-7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](6.1g)。
[化187]
继而,将放入有2-溴-7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.0g)、(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)硼酸(1.4g)、Pd-132(0.06g)、磷酸三钾(1.75g)、叔丁氧化钠(1.0g)及甲苯(40ml)的烧瓶于80℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及乙酸乙酯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,于活性氧化铝短管柱(展开液:邻二氯苯)中通过。将溶剂减压蒸馏去除后,使其溶解于经加热的氯苯中,添加庚烷,藉此进行再沈淀,获得式(205)所表示的化合物(1.0g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.76(m,2H),8.70(m,1H),8.62(m,1H),8.58(d,1H),8.54(d,1H),8.30(d,1H),8.26(d,1H),8.18(d,2H),7.99(d,2H),7.84(m,2H),7.64-7.79(m,8H),7.53(m,4H),7.45(t,2H),7.40(t,1H),7.32(t,2H).
合成例(37):
N,N-二苯基-4-(7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]-2-基)苯胺的合成
[化188]
将放入有2-溴-7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.0g)、N,N-二苯基-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)苯胺(1.7g)、Pd-132(0.06g)、磷酸三钾(1.75g)、叔丁氧化钠(1.0g)、叔丁醇(0.4ml)及甲苯(40ml)的烧瓶于90℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及乙酸乙酯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,于活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯/三乙胺=100/1(容量比))中通过。将溶剂减压蒸馏去除后,添加庚烷,藉此进行再沈淀,获得式(209)所表示的化合物(0.9g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.73(d,2H),8.60(m,1H),8.57(m,1H),8.51(m,2H),8.22(m,2H),7.81(m,2H),7.75(d,2H),7.63(m,6H),7.52(t,2H),7.40(t,1H),7.29(m,4H),7.20(d,2H),7.18(m,4H),7.05(t,2H).
合成例(38):
9-苯基-3-(7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]-2-基)-9H-咔唑的合成
[化189]
将放入有2-溴-7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.0g)、(9-苯基-9H-咔唑-3-基)硼酸(1.4g)、Pd-132(0.06g)、磷酸三钾(1.75g)、甲苯(40ml)及叔丁醇(10ml)的烧瓶于120℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及乙酸乙酯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,于活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯/三乙胺=100/1(容量比))中通过。将溶剂减压蒸馏去除后,添加庚烷,藉此进行再沈淀,获得式(214)所表示的化合物(1.6g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.75(d,2H),8.71(m,1H),8.61(m,1H),8.59(d,1H),8.51(d,1H),8.50(m,1H),8.26(m,3H),7.79-7.87(m,3H),7.77(m,3H),7.60-7.70(m,7H),7.47-7.57(m,4H),7.45(m,2H),7.40(t,1H),7.33(m,1H).
合成例(39):
2,7-二苯基-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化190]
首先,于氮气环境下,于4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](3.5g)的THF(150ml)溶液中添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(13.6g),于回流温度下搅拌2小时。反应结束后,添加亚硝酸钠水溶液及甲苯进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。于所得的油状物质中添加乙醇,藉此进行再沈淀,获得2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](4.5g)。
[化191]
继而,将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](1.5g)、苯基硼酸(0.9g)、磷酸钾(3.0g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.04g)及二甲苯(30mL)的烧瓶于氮气环境下于70℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加庚烷,藉由抽吸过滤来采集所产生的沈淀。利用温水对所得的固体进行清洗后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/乙酸乙酯混合溶液)进行纯化。此时,使展开液中的乙酸乙酯的比率逐渐增加而使目标物溶出。另外,于硅胶上吸附(charge)试样时使用溶解于经加热的氯苯中的溶液。进而自乙酸乙酯中进行再结晶,获得式(366)所表示的化合物(1.3g)。
合成例(40):
2,7-二(吡啶-3-基)-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化192]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](2.0g)、3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)吡啶(2.0g)、磷酸钾(4.0g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.05g)、二甲苯(40mL)及叔丁醇(4ml)的烧瓶于氮气环境下于100℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加乙酸乙酯及水。进而添加稀盐酸将水层中和后进行分液。将溶剂减压蒸馏去除,利用NH修饰硅胶(DM1020:富士西利西亚(Fuji-Silysia)制造)管柱层析仪(展开液:氯苯/乙酸乙酯=9/1(容量比))对所得的固体进行纯化,将溶剂蒸馏去除,于所得的浓缩液中添加庚烷进行再沈淀,获得式(391)所表示的化合物(1.0g)。
合成例(41):
2,7-二(吡啶-4-基)-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化193]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](1.5g)、4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)吡啶(1.5g)、磷酸钾(4.0g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.05g)、二甲苯(40mL)及叔丁醇(4ml)的烧瓶于氮气环境下于120℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止后,添加庚烷,藉由抽吸过滤来采集所产生的沈淀。利用温水对所得的固体进行清洗后,利用NH修饰硅胶(DM1020:富士西利西亚(Fuji-Silysia)制造)短管柱(展开液:经加热的氯苯)进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除后,添加庚烷进行再沈淀,获得式(392)所表示的化合物(0.4g)。
合成例(42):
2,7-双(3-(吡啶-2-基)苯基)-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化194]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](2.0g)、2-(3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)苯基)吡啶(2.7g)、磷酸钾(4,0g)、Pd-132(约翰逊马西(Johnson Matthey))(0.05g)、二甲苯(40mL)及叔丁醇(4ml)的烧瓶于氮气环境下于120℃下搅拌3小时。将反应液冷却至室温为止后,添加甲苯及稀盐酸进行分液。将溶剂减压蒸馏去除后,利用NH修饰硅胶(DM1020:富士西利西亚(Fuji-Silysia)制造)短管柱(展开液:经加热的甲苯/乙酸乙酯=9/1(容量比))进行纯化。进而利用甲苯/庚烷混合溶液进行再沈淀,获得式(394)所表示的化合物(1.6g)。
合成例(43):
2,7-二(咔唑-9-基)-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p]的合成
[化195]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-氧杂磷杂-二苯并[g,p](2.0g)、咔唑(1.6g)、叔丁氧化钠(0.64g)、Pd(dba)2(0.07g)、三-叔丁基膦1M甲苯溶液(0.34ml)及1,2,4-三甲基苯“Me3Ph”(40mL)的烧瓶于氮气环境下于150℃下搅拌16小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/乙酸乙酯混合溶液)进行纯化。此时,使展开液中的乙酸乙酯的比率逐渐增加来使目标物溶出。将溶剂减压蒸馏去除后,利用乙酸乙酯进行清洗,进而利用氯苯/乙酸乙酯混合溶剂进行再沈淀,获得式(424)所表示的化合物(0.9g)。
合成例(44):
2-苯基-14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg]的合成
[化196]
首先,将放入有4-联苯硼酸(13.5g)、2-溴苯胺(12.9g)、碳酸钾(18.8g)、Pd(PPh3)4(1.6g)、甲苯(135ml)、THF(65ml)及水(30ml)的烧瓶于氮气环境下于回流温度下搅拌7小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及甲苯进行分液。将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷混合溶液)进行纯化,获得[1,1′:4′,1″-联三苯]-2-胺(11.1g)。此时,使展开液中的甲苯的比率逐渐增加而使目标物溶出。另外,于硅胶上吸附试样时使用溶解于经加热的氯苯中的溶液。
[化197]
继而,将放入有[1,1′:4′,1″-联三苯]-2-胺(11.0g)、2-溴联苯(10.5g)、叔丁氧化钠(5.2g)、Pd(dba)2(0.06g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0-06g)及甲苯的烧瓶于氮气环境下于回流温度下搅拌3小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分析。将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷混合溶液)进行纯化,获得N-([1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′:4′,1″-联三苯]-2-胺(17.5g)。此时,使展开液中的甲苯的比率逐渐增加而使目标物溶出。
[化198]
将放入有如上述那样所得的N-([1,1′-联苯]-2-基)-[1,1′:4′,1″-联三苯]-2-胺(7.5g)及甲苯(100ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的1.6M己烷溶液(11.7ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌5分钟。其后,再次冷却至-70℃为止,滴加三氯化硼的1.0M庚烷溶液(18.8ml)。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯“ODCB”(100ml)、二异丙基乙基胺(3.2ml)、三氯化铝(10.0g),于170℃下搅拌13小时。将反应液冷却至室温为止后,利用碳酸氢钠水溶液进行中和,添加氯苯及水进行分液。继而,利用活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯)进行纯化,进而自氯苯中进行再结晶,藉此获得式(660)所表示的化合物(0.2g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=9.42(m,1H),9.27(d,1H),8.77(d,1H),8.73(d,1H),8.50(dd,2H),8.27(dd,2H),8.10(dd,1H),7.88(m,3H),7.73(m,3H),7.60(t,2H),7.47(t,1H).
合成例(45):
2-(14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg]-6-基)-9H-咔唑的合成
[化199]
首先,于氮气环境下,于14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg](1.0g)的邻二氯苯(10ml)及乙酸(1ml)的混合溶液中添加N-碘代丁二酰亚胺(NIS)(2.8g),于室温下搅拌26小时。添加硫代硫酸钠水溶液使反应停止,藉由抽吸过滤来采集所析出的固体。利用水、甲醇对所得的固体进行清洗后,自氯苯中进行再结晶,藉此获得6-碘-14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg](0.4g)。
[化200]
继而,将放入有6-碘-14b1-氮杂-14b-硼杂苯并[p]茚并[1,2,3,4-defg](0.4g)、咔唑(0.2g)、叔丁氧化钠(0.1g)、Pd(dba)2(0.03g)、1M的三-叔丁基膦甲苯溶液(0.13ml)及1,2,4-三甲基苯“Me3Ph”(10ml)的烧瓶于氮气环境下于回流温度下搅拌3小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水,藉由抽吸过滤来采集所析出的固体。利用水及甲醇对所得的固体进行清洗后,于活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯)中通过。进而自氯苯中进行再结晶,获得式(687)所表示的化合物(0.2g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=9.27(m,2H),8.74(d,1H),8.61(m,2H),8.53(d,1H),8.40(m,1H),8.24(m,3H),7.91(t,1H),7.85(t,1H),7.72-7.80(m,3H),7.42-7.51(m,4H),7.35(t,2H).
合成例(46):
2,5,8,11-四甲基-3b-氮杂-9b-硼杂-萘并[2,1-b:3,-b′:6,5-b″:7,8-b′″]四噻吩的合成
[化201]
使2-甲基噻吩(5.0g)溶解于THF(50ml)中,冷却至-78℃为止。于其中缓慢地滴加1.6M的正丁基锂己烷溶液(35.0ml)。滴加结束后经过30分钟后升温至0℃为止,搅拌3小时后,添加氯化锌四甲基乙二胺错合物(14.2g),进而搅拌30分钟。继而,将反应液升温至室温为止后,添加2-溴-5-甲基噻吩(6.8g)及Pd(PPh3)4,进而升温至回流温度为止而搅拌3小时。将反应液冷却至室温为止后,添加使乙二胺四乙酸·四钠盐二水合物溶解于适量的水中所得的溶液(以下简称为EDTA·4Na水溶液)及甲苯进行分液。将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:庚烷)进行纯化,获得5,5′-二甲基-2,2′-联噻吩(20.3g)。
[化202]
使5,5′-二甲基-2,2′-联噻吩(7.5g)溶解于氯仿(75ml)/乙酸(37.5ml)的混合溶液中,冷却至0℃。向其中缓慢地添加N-溴代丁二酰亚胺“NBS”(6.9g)后,升温至室温为止。反应结束后,添加水进行分液,进而利用碳酸钠水溶液对有机层进行清洗。将溶剂减压蒸馏去除,利用硅胶管柱层析仪(展开液:庚烷)进行纯化,获得3-溴-5,5′-二甲基-2,2′-联噻吩(10.0g)。
[化203]
于氮气环境下,将放入有3-溴-5,5′-二甲基-2,2′-联噻吩(8.3g)、二苯基甲烷亚胺(11.0g)、Pd(dba)2(0.5g)、2,2′-双(二苯基膦基)-1,1′-联萘“BINAP”(1.1g)、叔丁氧化钠(10.2g)及甲苯(100ml)的烧瓶于回流温度下搅拌20小时。将反应液冷却至室温为止,藉由抽吸过滤来过滤分离固体成分。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用硅胶管柱层析仪(展开液:庚烷/甲苯=1/1(容量比))进行纯化,获得N-(二苯基亚甲基)-5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-胺(11.4g)。
[化204]
使N-(二苯基亚甲基)-5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-胺(11.4g)溶解于THF(165ml)中。向其中添加6M盐酸(98ml),于室温下搅拌10分钟。将溶剂减压蒸馏去除,藉由抽吸过滤来采集所析出的固体,利用庚烷进行清洗,由此获得5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-胺盐酸盐(10.0g)。
[化205]
将放入有5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-胺盐酸盐(10.0g)、3-溴-5,5′-二甲基-2,2′-联噻吩(3.0g)、Pd(dba)2(0.5g)、1M三-叔丁基膦甲苯溶液(4.3ml)、叔丁氧化钠(11.4g)及二甲苯(130ml)的烧瓶于氮气环境下于120℃下搅拌12小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及甲苯进行分液。将溶剂减压蒸馏去除,利用硅胶管柱层析仪(展开液:庚烷/甲苯=10/1(容量比))进行纯化后,自庚烷中进行再结晶,藉此获得双(5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-基)胺(10.7g)。
[化206]
于氮气环境下,于放入有双(5,5′-二甲基-[2,2′-联噻吩]-3-基)胺(5.0g)、二异丙基乙基胺(4.4ml)及邻二氯苯(50ml)的烧瓶中添加三溴化硼(1.8ml),于180℃下搅拌8小时。将溶剂减压蒸馏去除,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:氯苯)进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,利用经加热的庚烷对所得的固体进行清洗,获得式(47)所表示的化合物(0.7g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=7.73(s,2H),7.71(s,2H),2.69(s,6H),2.66(s,6H).
合成例(47):
11b-氮杂-3b-硼杂二苯并[c,f]二吡咯并[2,1-a:1′,2′-h][2,7]萘啶的合成
[化207]
将放入有双(2-(1H-吡咯-1-基))苯基胺(0.898g)、三溴化硼(1.13g)、三乙胺“NEt3”(0.759g)及1,2-二氯苯“ODCB”(20ml)的烧瓶于氩气环境下于120℃下搅拌2小时。将反应液冷却至室温为止后,添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(2.02g)并使其于活性氧化铝短管柱中通过。此时,使用甲苯使其自管柱中溶出。将溶剂减压蒸馏去除后,利用己烷对所得的固体进行清洗,获得式(26)所表示的化合物(0.789g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.01(dd,2H),7.84(dd,2H),7.74(dd,2H),7.31(dd,2H),7.16-7.23(m,4H),6.73(dd,2H).
合成例(48):
2,7-二氰基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化208]
将放入有2,7-二溴-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](0.146g)、氰化铜(80.6mg)及喹啉(1.0mL)的烧瓶于氩气环境下于200℃下搅拌40小时。将反应液冷却至室温为止后,使其于活性氧化铝短管柱中通过。此时,使用甲苯使其自管柱中溶出。将溶剂减压蒸馏去除后,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以淡黄色粉末的形式获得式(216)所表示的化合物(58.0mg)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.66-8.70(m,4H),8.38(d,2H),8.05(d,2H),7.89(d,2H),7.73(d,2H),7.65(dd,2H).
合成例(49):
3,6-二氟-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化209]
将放入有二([4-氟-1,1′-联苯]-2-基)胺(2.29g)及甲苯(40ml)的烧瓶冷却至-78℃为止,滴加正丁基锂的1.6M己烷溶液(4.0ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌1小时。其后,再次冷却至-78℃为止,滴加三氯化硼的1.0M甲苯溶液(6.4ml)。继而,将反应液升温至室温为止后,暂且将溶剂减压蒸馏去除。于其中添加邻二氯苯(90ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶“TMP”(1.49g)、三氯化镓(4.51g),于135℃下搅拌24小时,继而于150℃下搅拌15小时。添加1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(5.74g)及甲苯(100ml)进行搅拌。继而,藉由使用铺设有硅藻土的玻璃过滤器(glass filter)的抽吸过滤将析出的沈淀去除后,将溶剂减压蒸馏去除。添加甲苯(36ml),藉由使用滤纸的过滤将沈淀去除。进而,藉由使用中性氧化铝(Alumina Neutral)的短管柱(展开液:甲苯/二氯甲烷=1/1(容量比))将金属盐去除,利用GPC对所得的粗产物进行分离,藉此以白色粉末的形式获得式(217)所表示的化合物(1.05g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.63(dd,2H),8.30(d,2H),8.29(d,2H),7.78(dd,2H),7.76(dd,2H)7.59(dd,2H),7.08(dd,2H),7.06(dd,2H).
合成例(50):
2,7,9,16-四苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化210]
首先,于氮气环境下,于9,16-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.3g)的THF(20ml)溶液中添加N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(1.8g),于室温下搅拌1小时。反应结束后,添加亚硝酸钠水溶液,藉由抽吸过滤来采集所析出的沈淀。进而,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))对所得的固体进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,利用乙酸乙酯对所得的固体进行清洗,获得2,7-二溴-9,16-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](2.6g)。
[化211]
继而,将放入有2,7-二溴-9,16-二苯基-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p](1.8g)、苯基硼酸(0.9g)、磷酸钾(1.8g)、叔丁氧化钠(0.3g)、Pd-132(约翰逊马西(JohnsonMatthey))(0.04g)及甲苯(30mL)的烧瓶于氮气环境下于80℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及甲苯进行分液。继而,将溶剂减压蒸馏去除后,利用活性氧化铝管柱层析仪(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))进行纯化。进而,溶解于甲苯中后添加庚烷,藉此进行再沈淀,由此获得式(213)所表示的化合物(1.2g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.77(d,2H),8.16(d,2H),7.81(m,2H),7.66-7.74(m,4H),7.46-7.55(m,4H),7.20-7.30(m,14H),7.01(m,4H).
合成例(51):
2-苯基-7-(联三亚苯-2-基)-4b-氮杂-12b-硼杂二苯并[g,p]的合成
[化212]
将放入有2-溴-7-苯基-4b-氮杂-12b-硼杂苯并[g,p](2.0g)、2-联三亚苯硼酸(1.2g)、Pd-132(0.06g)、磷酸三钾(0.9g)、叔丁氧化钠(0.4g)及1,2,4-三甲基苯(50ml)的烧瓶于115℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止,添加水及庚烷,藉由抽吸过滤来采集所析出的固体。继而,使其溶解于经加热的氯苯中,于活性氧化铝短管柱(展开液:甲苯/三乙胺=99/1(容量比))中通过。将溶剂减压蒸馏去除,利用乙酸乙酯对所得的固体进行清洗后,自氯苯中进行再结晶,藉此获得式(215)所表示的化合物(0.6g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=9.00(m,1H),8.83(m,1H),8.75-8.80(m,4H),8.68-8.74(m,3H),8.61(m,2H),8.53(d,1H),8.31(d,1H),8.27(d,1H),8.05(d,1H),7.81-7.89(m,3H),7.77(m,2H),7.64-7.75(m,7H),7.52(t,2H),7.40(t,1H).
合成例(52):
13c-氮杂-4b-硼杂-9-苯基-9,13c-二氢-4bH-苯并[a]菲并[9,10-c]咔唑的合成
[化213]
首先,将使1-苯基-1H-吲哚(31.0g)溶解于THF(500ml)中所得的溶液冷却至-78℃。于该溶液中滴加叔丁基锂(99.7ml)后,缓慢升温至室温为止,搅拌1小时。再次冷却至-78℃为止,滴加三甲氧基硼烷(23.3g)。其后升温至室温为止,进行整夜搅拌,将THF适量减压蒸馏去除,添加氯化铵水溶液并搅拌1小时。添加乙酸乙酯进行分液,将有机层的溶剂减压蒸馏去除,添加甲苯进行共沸脱水,获得(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)硼酸(31.0g)。
[化214]
继而,将放入有(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)硼酸(30.0g)、2-溴-苯胺(20.0g)、Pd(PPh3)4(5.0g)、碳酸钾(50.0g)、甲苯(200ml)、THF(70ml)及水(30ml)的烧瓶于氮气环境下于80℃下搅拌4小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及乙酸乙酯进行分液,将溶剂减压蒸馏去除。利用硅胶管柱层析仪(展开液:甲苯/庚烷=1(容量比))对所得的油状物质进行纯化后,将低沸点成分减压蒸馏去除而获得2-(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)苯胺(26.8g)。
[化215]
进而,将放入有2-(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)苯胺(25.0g)、2-溴联苯(20.5g)、叔丁氧化钠(13.0g)、Pd(dba)2(0.13g)、4-(二-叔丁基膦基)-N,N-二甲基苯胺(0.12g)及二甲苯(120ml)的烧瓶于氮气环境下于90℃下搅拌1小时。将反应液冷却至室温为止后,添加水及氯苯进行分析,利用活性氧化铝短管柱(展开液:氯苯)进行纯化。将溶剂减压蒸馏去除,于所得的油状物质中添加庚烷及少量的乙酸乙酯,藉此进行再沈淀,获得N-(2-(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)苯基)-[1,1′-联苯]-2-胺(36.2g)。
[化216]
将放入有如上述那样所得的N-(2-(1-苯基-1H-吲哚并-2-基)苯基)-[1,1′-联苯]-2-胺(16.3g)及甲苯(150ml)的烧瓶冷却至-70℃为止,滴加正丁基锂的2.6M己烷溶液(14.4ml)。滴加结束后,暂且升温至0℃为止,于0℃下搅拌5分钟。其后,将该溶液冷却至-70℃,滴加1M的三氯化硼甲苯溶液(37.3ml)。继而暂且将溶剂减压蒸馏去除,添加邻二氯苯(150ml)、2,2,6,6-四甲基哌啶(11.1g)、三氯化铝(25.0g),于160℃下搅拌8小时。将反应液冷却至室温为止后,添加使1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷“DABCO”(21.0g)悬浮于甲苯中所得的溶液,藉由使用铺设有硅藻土的漏斗的减压过滤将析出的固体过滤分离。进而利用活性氧化铝管柱层析仪(甲苯/庚烷/三乙胺=30/70/2(容量比))进行纯化后,利用庚烷进行清洗,获得式(48)所表示的化合物(12.0g)。
藉由NMR测定确认了所得的化合物的结构。
1H-NMR(CDCl3):δ=8.97(d,1H),8.55(m,1H),8.40(d,1H),8.38(d,1H),8.23(d,1H),8.11(d,1H),7.73-7.90(m,3H),7.54-7.68(m,3H),7.21-7.39(m,8H),6.92(t,1H).
藉由适当变更原料的化合物,可利用依据上述合成例的方法来合成本发明的其他多环芳香族化合物。
以下,为了对本发明加以更详细说明而示出了各实施例,但本发明不限定于该些实施例。
制作实施例1~实施例4及比较例1的电场发光元件,分别测定以可获得1000cd/m2的亮度的电流密度进行恒定电流驱动时的驱动起始电压(V)及电流效率(cd/A)。以下,对实施例及比较例加以详细说明。
将所制作的实施例1~实施例4及比较例1的有机电场发光元件的各层的材料构成示于下述表1中。
[表1]
于表1中,“HI”为N4,N4′-二苯基-N4,N4′-双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺,“NPD”为N4,N4′-二(萘-1-基)-N4,N4′-二苯基-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺,“CBP”为4,4′-二(9H-咔唑基-9-基)-1,1′-联苯,“Ir(PPy)3”为三(2-苯基吡啶)铱(III),“BCP”为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉,而且“ET1”为2,5-双-(2′,2″-联吡啶-6′-基)-1,1-二甲基-3,4-双(2,4,6-三甲基苯基)硅杂环戊二烯(于以下的表中也相同)。以下示出化学结构。
[化217]
<实施例1>
<将化合物(1)用于发光层的主体材料的元件>
将以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HI的钼制蒸镀用舟、放入有NPD的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(1)的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有BCP的钼制蒸镀用舟、放入有ET1的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HI的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为40nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有NPD的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有化合物(1)的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为35nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以化合物(1)与Ir(PPy)3的重量比成为大致95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有BCP的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为5nm的方式进行蒸镀而形成空穴阻挡层。继而,对放入有ET1的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为15nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.0V,此时的电流效率为34.2cd/A。
<实施例2>
<将化合物(66)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(66)以外,利用依据实施例1的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.7V,此时的电流效率为36.4cd/A。
<实施例3>
<将化合物(197)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(197)以外,利用依据实施例1的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.6V,此时的电流效率为28.1cd/A。
<实施例4>
<将化合物(198)用于空穴传输层的元件>
除了将作为空穴传输材料的NPD换成化合物(198)、作为发光层的主体材料的化合物(1)换成CBP以外,利用依据实施例1的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.9V,此时的电流效率为26.4cd/A。
<比较例1>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成CBP以外,利用依据实施例1的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.7V,此时的电流效率为24.6cd/A。
将以上结果汇总于表2中。
[表2]
继而,制作实施例5及比较例2的电场发光元件,分别测定以可获得1000cd/m2的亮度的电流密度进行恒定电流驱动时的驱动起始电压(V)及电流效率(cd/A)。以下,对实施例及比较例加以详细说明。
将所制作的实施例5及比较例2的有机电场发光元件中的各层的材料构成示于下述表3中。
[表3]
于表3中,“HT”为N-([1,1′-联苯]-4-基)-9,9-二甲基-N-(4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基)-9H-茀-2-胺(于以下的表中相同)。以下示出化学结构。
[化218]
<实施例5>
<将化合物(251)用于发光层的主体材料的元件>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HI的钼制蒸镀用舟、放入有HT的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(251)的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有BCP的钼制蒸镀用舟、放入有ET1的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HI的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有HT的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为20nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有化合物(251)的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为35nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以化合物(251)与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式调节蒸镀速度。继而,对放入有BCP的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为5nm的方式进行蒸镀而形成空穴阻挡层。继而,对放入有ET1的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为15nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.0V,此时的电流效率为33.7cd/A。
<比较例2>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(251)换成CBP以外,利用依据实施例5的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.9V,此时的电流效率为31.8cd/A。
将以上结果汇总于表4中。
[表4]
继而,制作实施例6~实施例14及比较例3~比较例4的电场发光元件,分别测定以可获得1000cd/m2的亮度的电流密度进行恒定电流驱动时的驱动起始电压(V)及电流效率(cd/A)。以下,对实施例及比较例加以详细说明。
将所制作的实施例6~实施例14及比较例3~比较例4的有机电场发光元件中的各层的材料构成示于下述表5中。
[表5]
于表5中,“HB1”为9-(4′-(二-均三甲苯基硼基)-[1,1′-联萘]-4-基)-9H-咔唑,“ET2”为5,5″-(2-苯基蒽-9,10-二基)二-2,2′-联吡啶(于以下的表中相同)。以下示出化学结构。
[化219]
<实施例6>
<将化合物(1)用于发光层的主体材料的元件其二>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HI的铝制蒸镀用舟、放入有HT的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(1)的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有HB1的钼制蒸镀用舟、放入有ET2的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HI的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有HT的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有化合物(1)的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以化合物(1)与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有HB1的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴阻挡层。继而,对放入有ET2的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为20nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.2V,此时的电流效率为43.7cd/A。
<实施例7>
<将化合物(501)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(501)以外,利用依据实施例6的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.2V,此时的电流效率为29.0cd/A。
<实施例8>
<将化合物(551)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(551)以外,利用依据实施例6的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.8V,此时的电流效率为31.7cd/A。
<实施例9>
<将化合物(687)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(687)以外,利用依据实施例6的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.0V,此时的电流效率为28.3cd/A。
<比较例3>
<将CBP用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成CBP以外,利用依据实施例6的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.4V,此时的电流效率为24.2cd/A。
<实施例10>
<将化合物(301)用于空穴阻挡层兼电子传输层(用于一层中)的元件>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HI的钼制蒸镀用舟、放入有HT的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的CBP的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的铝制蒸镀用舟、放入有化合物(301)的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先,对放入有HI的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有HT的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有CBP的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以CBP与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有化合物(301)的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴阻挡层兼电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.6V,此时的电流效率为32.2cd/A。
<实施例11>
<将化合物(391)用于空穴阻挡层兼电子传输层(用于一层中)的元件>
除了将作为空穴阻挡层兼电子传输层的化合物(301)换成化合物(391)以外,利用依据实施例10的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.0V,此时的电流效率为28.0cd/A。
<实施例12>
<将化合物(392)用于空穴阻挡层兼电子传输层(用于一层中)的元件>
除了将作为空穴阻挡层兼电子传输层的化合物(301)换成化合物(392)以外,利用依据实施例10的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.2V,此时的电流效率为26.2cd/A。
<实施例13>
<将化合物(391)用于空穴阻挡层的元件>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HI的钼制蒸镀用舟、放入有HT的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的CBP的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有化合物(391)的钼制蒸镀用舟、放入有ET2的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HI的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有HT的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有CBP的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以CBP与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有化合物(391)的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴阻挡层。继而,对放入有ET2的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为20nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为3.6V,此时的电流效率为28.0cd/A。
<实施例14>
<将化合物(392)用于空穴阻挡层的元件>
除了将作为空穴阻挡层的化合物(391)换成化合物(392)以外,利用依据实施例13的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.9V,此时的电流效率为32.7cd/A。
<比较例4>
<将BCP用于空穴阻挡层的元件>
除了将作为空穴阻挡层的化合物(391)换成BCP以外,利用依据实施例13的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.7V,此时的电流效率为28.7cd/A。
将以上结果汇总于表6及表7中。
[表6]
[表7]
进而,制作实施例15~实施例29及比较例5的电场发光元件,分别测定以可获得1000cd/m2的亮度的电流密度进行恒定电流驱动时的驱动起始电压(V)及电流效率(cd/A)。以下,对实施例及比较例加以详细说明。
将所制作的实施例15~实施例29及比较例5的有机电场发光元件中的各层的材料构成示于下述表8中。
[表8]
于表8中,“HAT-CN”为1,4,5,8,9,12-六氮杂联三亚苯六甲腈,“TBB”为N4N4,N4′,N4′-四([1,1′-联苯]-4-基)-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺,“TPBi”为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯(于以下的表中相同)。以下示出化学结构。
[化220]
<实施例15>
<将化合物(1)用于发光层的主体材料的元件其三>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HAT-CN的钼制蒸镀用舟、放入有TBB的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(1)的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有TPBi的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HAT-CN的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有FBB的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有化合物(1)的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以化合物(1)与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有TPBi的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为50nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.2V,此时的电流效率为28.9cd/A。
<实施例16>
<将化合物(66)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(66)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.8V,此时的电流效率为37.0cd/A。
<实施例17>
<将化合物(84)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(84)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.6V,此时的电流效率为35.9cd/A。
<实施例18>
<将化合物(86)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(86)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.0V,此时的电流效率为29.0cd/A。
<实施例19>
<将化合物(197)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(197)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.9V,此时的电流效率为32.4cd/A。
<实施例20>
<将化合物(51)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(51)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.1V,此时的电流效率为39.2cd/A。
<实施例21>
<将化合物(214)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(214)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.2V,此时的电流效率为35.2cd/A。
<实施例22>
<将化合物(26)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(26)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为4.7V,此时的电流效率为42.2cd/A。
<实施例23>
<将化合物(210)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(210)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.1V,此时的电流效率为32.7cd/A。
<实施例24>
<将化合物(212)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(212)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.3V,此时的电流效率为27.0cd/A。
<实施例25>
<将化合物(215)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(215)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.5V,此时的电流效率为27.7cd/A。
<实施例26>
<将化合物(48)用于发光层的主体材料的元件>
除了将作为发光层的主体材料的化合物(1)换成化合物(48)以外,利用依据实施例15的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.5V,此时的电流效率为29.2cd/A。
<实施例27>
<将化合物(209)用于空穴传输层的元件>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HAT-CN的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(209)的钼制蒸镀用舟、放入有CBP的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有TPBi的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HAT-CN的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有化合物(209)的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有CBP的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀形成发光层。以CBP与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有TPBi的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为50nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.0nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以[TO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.8V,此时的电流效率为27.2cd/A。
<实施例28>
<将化合物(366)用于电子传输层的元件>
使用以下基板作为透明支撑基板:将藉由溅镀以180nm的厚度成膜的ITO研磨至150nm为止的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光电科技(Optoscience)(股)制造)。将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固持器上,安装放入有HAT-CN的钼制蒸镀用舟、放入有TBB的钼制蒸镀用舟、放入有CBP的钼制蒸镀用舟、放入有Ir(PPy)3的钼制蒸镀用舟、放入有本发明的化合物(366)的钼制蒸镀用舟、放入有LiF的钼制蒸镀用舟及放入有铝的钨制蒸镀用舟。
于透明支撑基板的ITO膜上依序形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先对放入有HAT-CN的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式进行蒸镀而形成空穴注入层,继而对放入有TBB的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成空穴传输层。继而,对放入有CBP的蒸镀用舟与放入有Ir(PPy)3的蒸镀用舟同时进行加热,以膜厚成为30nm的方式进行蒸镀而形成发光层。以CBP与Ir(PPy)3的重量比大致成为95比5的方式来调节蒸镀速度。继而,对放入有化合物(366)的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为50nm的方式进行蒸镀而形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/s~1nm/s。
其后,对放入有LiF的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为1nm的方式以0.01nm/s~0.1nm/s的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对放入有铝的蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为100nm的方式以0.01nm/s~2nm/s的蒸镀速度来蒸镀铝,藉此形成阴极,获得有机EL元件。
若以ITO电极为阳极、以LiF/铝电极为阴极来施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.6V,此时的电流效率为26.1cd/A。
<实施例29>
<将化合物(424)用于电子传输层的元件>
除了将作为电子传输材料的化合物(366)换成化合物(424)以外,利用依据实施例28的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为6.4V,此时的电流效率为27.5cd/A。
<比较例5>
除了将作为电子传输材料的化合物(366)换成TPBi以外,利用依据实施例28的方法来获得有机EL元件。若对两电极施加直流电压,则可获得波长为约515nm的绿色发光。另外,用以获得初始亮度1000cd/m2的驱动电压为5.5V,此时的电流效率为27.1cd/A。
将以上结果汇总于表9中。
[表9]
<载子迁移率的测定>
<式(1)所表示的化合物的载子迁移率测定>
将26mm×28mm×0.5mm的玻璃基板(日本板硝子(股)制造)作为透明支撑基板。将该透明支撑基板与用以获得2mm宽的下部铝电极的金属遮罩同时安装于市售的蒸镀装置的基板固持器上。继而,将载置有铝的钨制蒸镀舟设置于蒸镀装置中。将真空槽减压至5×10- 3Pa以下为止,对蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为10nm的方式形成半透明的下部铝电极。蒸镀速度为0.05nm/s~1nm/s。
继而,将用以形成以覆盖下部铝电极的方式设计的有机层的金属遮罩安装于基板固持器上,与放入有式(1)所表示的化合物的钼制蒸镀用舟一并设置于蒸镀装置中。将真空槽减压至5×10-3Pa以下为止,对蒸镀用舟进行加热而蒸镀式(1)所表示的化合物。膜厚为6μm,蒸镀速度为0.1nm/s~10nm/s。
继而,于基板固持器上安装用以形成上部铝电极的金属遮罩,与载置有铝的钨制蒸镀舟一并设置于蒸镀装置中。该金属遮罩是以上部铝电极及下部铝电极的夹持有机层的重迭面积成为4mm2的方式设计。将真空槽减压至5×10-3Pa以下为止,对蒸镀用舟进行加热,以膜厚成为50nm的方式形成上部铝电极。蒸镀速度为0.05nm/s~1nm/s。
迁移率的测定是使用飞行时间(Time Of Flight)法来实施。测定是使用市售的测定装置TOF-401(住友重机械先进机器(Sumitomo Heavy Industries-AdvancedMachinery)(股)制造)来实施。激发光源是使用氮气雷射。于在上部铝电极与下部铝电极之间施加有适当的电压的状态下,自半透明的下部铝电极侧照射光,观测瞬态光电流(transient photocurrent)而求出迁移率。关于根据瞬态光电流波形的分析来导出迁移率的方法,于文献“有机EL材料与显示器”(出版:CMC股份有限公司)的P69-P70中有记载。
关于测定的结果,于0.5MV/cm的电场强度下,式(1)所表示的化合物的电子迁移率获得了2×10-3(cm2/Vs)的结果,空穴迁移率获得了4×10-4(cm2/Vs)的结果。
<式(4)所表示的化合物的迁移率测定>
将式(1)所表示的化合物变更为式(4)所表示的化合物进行蒸镀,所得的有机层的膜厚成为8.2μm,除此以外,利用相同的方法来制作样品,并利用相同的方法来进行迁移率的观测。
关于测定的结果,于0.5MV/cm的电场强度下,式(4)所表示的化合物的空穴迁移率获得了4.6×10-4(cm2/Vs)的结果。
产业上的可利用性
根据本发明的较佳态样,可提供一种提高了驱动电压及电流效率的有机电场发光元件、具备其的显示装置及具备其的照明装置等。

Claims (12)

1.一种有机电场发光元件的发光层用材料,含有下述通式(V-27)~通式(V-30)的任一个所表示的多环芳香族化合物或其盐,
上述各式中,
X为B、P、P=O、或者P=S,
R为氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3,此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基,
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环,此处,Ra如上述所定义,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且
上述各式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。
2.一种有机电场发光元件的发光层用材料,含有下述通式(V-31)~通式(V-34)的任一个所表示的多环芳香族化合物或其盐,
上述各式中,
X为B、P、P=O、或者P=S,
R为氢、经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3,此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基,
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
上述各式中的邻接的2个苯环也可藉由经由单键、CH2、CHRa、C(Ra)2、NRa、Si(Ra)2、BRa、Se、S或O的键而键结,而于该些苯环之间形成环,此处,Ra如上述所定义,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且
上述各式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。
3.一种有机电场发光元件的发光层用材料,含有下述通式(V-27')所表示的多环芳香族化合物或其盐,
上述式中,
R为经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3,此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基,
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且
上述式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。
4.一种有机电场发光元件的发光层用材料,含有下述通式(V-32')所表示的多环芳香族化合物或其盐,
上述式中,
R为经氟取代或未经取代的C1-20烷基、C3-8环烷基、C2-20烯基、经单芳基或二芳基取代的C2-12烯基、经单杂芳基或二杂芳基取代的C2-12烯基、经氟取代或未经取代的C1-20烷氧基、C1-20烷基羰基、氰基、硝基、二芳基氨基、可经取代的芳基、可经取代的杂芳基、B(Ra)2或Si(Ra)3,此处,Ra分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的芳基或可经取代的杂芳基,
于同一环上邻接的2个R也可键结而形成环己烷环、苯环或吡啶环,
n为0~4的整数,h为0~3的整数,而且
上述式所表示的化合物或其盐中的至少一个氢可经氘取代。
5.一种有机电场发光元件的发光层用材料,含有下述式(26)或式(48)所表示的多环芳香族化合物或其盐,
6.一种有机电场发光元件,包括:
包含阳极及阴极的一对电极;以及
配置于所述一对电极间且含有如权利要求1至5中任一项所述的发光层用材料的发光层。
7.根据权利要求6所述的有机电场发光元件,还包括配置于所述阴极与所述发光层之间的电子传输层及/或电子注入层,所述电子传输层及所述电子注入层的至少一个含有选自由羟喹啉系金属错合物、吡啶衍生物、啡啉衍生物、硼烷衍生物及苯并咪唑衍生物所组成的组群中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的有机电场发光元件,还包括配置于所述阴极与所述发光层之间的空穴阻挡层,所述空穴阻挡层含有选自由羟喹啉系金属错合物、吡啶衍生物、啡啉衍生物、硼烷衍生物及苯并咪唑衍生物所组成的组群中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的有机电场发光元件,其中所述电子传输层及/或所述电子注入层还含有选自由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、稀土金属的氧化物、稀土金属的卤化物、碱金属的有机错合物、碱土金属的有机错合物及稀土金属的有机错合物所组成的组群中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的有机电场发光元件,其中所述空穴阻挡层、所述电子传输层及/或所述电子注入层还含有选自由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土金属的氧化物、碱土金属的卤化物、稀土金属的氧化物、稀土金属的卤化物、碱金属的有机错合物、碱土金属的有机错合物及稀土金属的有机错合物所组成的组群中的至少一种。
11.一种显示装置,包括如权利要求6至10中任一项所述的有机电场发光元件。
12.一种照明装置,包括如权利要求6至10中任一项所述的有机电场发光元件。
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