CN108368124B - 有机电气元件用化合物、利用其的有机电气元件及其电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开由化学式1表示的化合物,包括第一电极、第二电极及位于第一电极和第二电极之间的有机物层的有机电气元件以及包括上述有机电气元件的电子装置。有机物层包括由化学式1表示的化合物，从而能够降低有机电气元件的驱动电压，并能够提高发光效率及寿命。

Description

有机电气元件用化合物、利用其的有机电气元件及其电子 装置
技术领域
本发明涉及有机电气元件用化合物、利用其的有机电气元件及其电子装置。
背景技术
包含有杂原子的多环环化合物的情况下，由于根据各化合物结构的特性差异非常大，作为有机发光二极管(OLED)材料而适用于OLED的多样的层。尤其根据环的个数及融合(fused)的位置、杂原子的种类和排列，使得具有带隙(HOMO,LUMO)、电气特性、化学特性、物性等相异的特性，从而利用其来适用在OLED的多样的层并进行着开发。例如，在美国专利申请公开公报US2008/0145708A1(2008.06.19)中，公开有将多环环化合物适用于OLED的空穴输送层或磷光主体的实施例，在韩国公开专利公报第10-2007-0012218号(2007.01.25)中公开有将多环环化合物适用于OLED的电子输送层的实施例。
另外，最近如同在韩国公开专利公报第10-2013-0103180号(2013.09.23)中进行的公开，对于五环环化合物的杂原子的种类、个数及位置的OLED材料的开发，也正活跃地进行着。
发明内容
技术课题
本发明的目的在于，提供一种利用多环环化合物的特性来降低元件的驱动电压的同时，能够提高元件的发光效率及寿命的化合物、利用其的有机电气元件及其电子装置。
技术方案
一方面，本发明提供由以下化学式表示的化合物。
Figure BDA0001604862610000021
另一方面，本发明提供利用由上述化学式表示的化合物的有机电气元件及其电子装置。
技术效果
通过利用本发明实施例的化合物，不仅可以降低元件的驱动电压，而且可以大大提高元件的发光效率及寿命。
附图说明
图1为本发明的有机电气发光元件的例示图。
附图标记的说明
100：有机电气元件 110：基板
120：第一电极 130：空穴注入层
140：空穴输送层 141：缓冲层
150：发光层 151：发光辅助层
160：电子输送层 170：电子注入层
180：第二电极
具体实施方式
图1为本发明的有机电气发光元件的例示图。
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
在对各附图的结构要素附加附图标记的过程中，要留意相同的结构要素即使显示于不同的附图上，也尽可能地赋予相同的附图标记。并且，在对本发明进行说明的过程中，在判断相关的公知结构或功能的具体说明会模糊本发明的要旨的情况下，将省略详细说明。
在说明本发明的结构要素的过程中，可使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这种术语仅用于与其他结构要素相互区别，相关结构要素的本质、次序或顺序等不会因这种术语而受到限制。在一个结构要素与另一结构要素“连接”、“结合”或“联接”的情况下，其结构要素既可以与另一结构要素直接连接或联接，但也可以理解为在各结构要素之间“连接”、“结合”或“联接”有其他结构要素。
并且，在层、膜、区域及板等结构要素位于其他结构要素“上”或“上部”的情况下，这不仅可以理解为位于其他结构要素的“正上方”，而且还可以理解为在中间还有其他结构要素。相反，在一个结构要素位于另一部分的“正上方”的情况下，应理解为中间没有其他部分。
如在本说明书及添加的保护范围中所进行的使用，只要没有标注不同的意思，以下术语的意义如下。
在本说明书中所使用的术语“卤代”或“卤素”只要没有不同的说明，就是氟(F)、溴(Br)、氯(Cl)或碘(I)。
在本发明中所使用的术语“烷”或“"烷基”，就具有1至60的碳数的单键，并意味着包含直链烷基、分子链烷基、环烷基(脂环族)、被烷取代的环烷基、被环烷基所取代的烷基的饱和脂肪族官能团的自由基。
在本发明中所使用的术语“卤烷基”或“卤素烷基”，除非另行说明，否则表示被卤素所取代的烷基。
在本发明中所使用的术语“烯基”或“炔基”只要没有别的说明，就分别具有2至60的碳数的双键或三键，并包含直链型或侧链型链基，但并不局限于此。
在本发明中所使用的术语“环烷基”只要没有其他说明，就意味着形成具有3至60的碳数的环的烷，但并不局限于此。
在本发明中所使用的术语“烷氧基”、“烷氧”或“烷氧基”意味着附着有氧自由基的烷基，只要没有其他说明，就具有1至60的碳数，但并不局限于此。
在本发明中所使用的术语“芳氧基”或“芳氧”意味着附着有氧自由基的芳基，只要没有其他说明，就具有6至60的碳数，但并不局限于此。
只要没有其他说明，在本发明中所使用的术语“芴基”或“亚芴基”分别意味着在以下结构中R、R’及R”均为氢的1价或2价官能团，“被取代的芴基”或“被取代的亚芴基”意味着取代基R、R’、R”中的至少一种为除了氢之外的取代基，并包括R和R'相结合来与其相结合的碳一同形成螺环化合物的情况。
Figure BDA0001604862610000041
在本发明中所使用的术语“芳基”及“亚芳基”只要没有别的说明，就分别具有6至60的碳数，但并不局限于此。在本发明中，芳基或亚芳基包含单环型、环聚集体、融合后的多环类及螺环化合物等。
在本发明中所使用的术语“杂环基”不仅包含“杂芳基”或“杂亚芳基”之类的芳香族环，而且还包含非芳香族环，只要没有其他说明，就意味着分别包含一种以上的杂原子的碳原子数2至60的环，但本发明并不局限于此。只要没有其他说明在本说明书中所使用的术语“杂原子”表示N、O、S、P或Si，杂环基意味着包含杂原子的单环型、环聚集体、融合后的多环类及螺环化合物等。
并且，“杂环基”除了形成环的碳，还可以包括包含SO2的环。例如，“杂环基”包括下列化合物。
Figure BDA0001604862610000042
在本发明中所使用的术语“环”包含单链及多链，并包含杂环，上述杂环不仅包含碳氢环，而且还包含至少一种杂原子，上述术语“环”也包含芳香族及非芳香族环。
在本发明中所使用的术语“多链”包含联苯、三联苯等环聚集体(ringassemblies)、融合(fused)后的多环类及螺环化合物，不仅包含芳香族，而且包含非芳香族，碳氢环当然也包含含有至少一种杂原子的杂环。
在本发明中所使用的术语“环聚集体(ring assemblies)”意味着两种或两种以上的环类(单环或融合后的环类)通过单键或双键来相互键合，且这种环之间的直接连接的数量比这种化合物所包含的环类的总数少一个。环聚集体可以由相同或不同的环类通过单键或双键来相互直接连接。
在本发明中所使用的术语“融合后的多环类”意味着至少两种原子所共享的融合(fused)后的环形态，并且包括两种以上的碳氢类的环类融合后的形态及包含至少一种杂原子的杂环类融合至少一种的形态等。这种融合后的多环类可以为芳香族环、杂芳香族环、脂肪族环或这些环的组合。
在本发明中所使用的术语“螺环化合物”意味着“螺接(spiro union)”，而螺接意味着由两个环仅仅共享一个原子，从而实现连接。此时，将在两个环中共享的原子称为“螺环原子”，并且，根据一种化合物所包含的螺环原子的數，将这些分别称为“单螺环-”、“二螺环-”、“三螺环-”化合物。
并且，在前缀连续命名的情况下，意味着首先按所记载的顺序罗列取代基。例如，在芳烷氧基的情况下，意味着被芳基所取代的烷氧基，在烷氧羰基的情况下，意味着被烷氧基所取代的羰基，并且，在芳基烯基的情况下，意味着被芳基羰基所取代的烯基，其中，芳基羰基为被芳基所取代的羰基。
并且，只要没有明确的说明，在本发明中所使用的术语“取代或非取代”中，“取代”意味着被选自由重氢、卤素、氨基、腈基、硝基、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基胺、C1-C20的烷基噻吩、C6-C20的芳噻吩、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、C3-C20的环烷基、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、C8-C20的芳烯基、硅烷基、硼基、锗基及包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基组成的组的至少一种取代基所取代，但并不局限于这些取代基。
在本说明书中，以各符号及其取代基的示例被示出的对应于芳基、亚芳基、杂环基等的“基名称”，可记载“反映价数的基的名称”，但是，也可记载为“母体化合物名称”。例如，在作为芳基的一种的“菲”的情况下，一价的“基”为“菲(基)”，二价的基为“伸菲(基)”等，也可通过区分价数来记载基的名称，但是，与价数无关地，也可记载为作为母体化合物名称的“菲”。类似地，在嘧啶的情况下，也与价数无关地，可记载为“嘧啶”，或者可记载为该价数的“基的名称”，例如，在一价的情况下，可记载为嘧啶(基)、在二价的情况下，可记载为亚嘧啶(基)等。
并且，只要没有明确的说明，在本说明书中所使用的化学式能够以与以下化学式的指数定义的取代基的定义相同地适用。
Figure BDA0001604862610000051
其中，在a为0的整数的情况下，取代基R1不存在，即，a为0的情况下，意味着形成苯环的碳均结合有氢，在此情况下可省略对于结合于碳的氢的表示，而记载化学式或化合物。并且，在a为1的整数的情况下，一个取代基R1与用于形成苯环的碳中的一个碳相结合，在a为2或3的整数的情况下，分别以如下方式相结合，在a为4至6的整数的情况下，以类似的方式与苯环的碳相结合，a为2以上的整数的情况下，R1可相互相同或相异。
Figure BDA0001604862610000061
图1为本发明的一实施例的有机电气元件的例示图。
参照图1，本发明的一实施例的有机电气元件100包括：形成于基板110上的第一电极120、第二电极180、以及有机物层，上述有机物层位于第一电极120和第二电极180之间，且包含本发明的化合物。此时，第一电极120可以为阳极，第二电极180可以为阴极，在倒置型的情况下，第一电极可以为阴极，第二电极可以为阳极。
有机物层可在第一电极120上依次包括空穴注入层130、空穴输送层140、发光层150、电子输送层160及电子注入层170。此时，其中至少一种的层可以无需形成，还可以包括空穴阻挡层、电子阻挡层、发光辅助层151、电子输送辅助层、缓冲层141等，也可以由电子输送层160等执行空穴阻挡层的作用。
并且，虽未图示，但本发明的一实施例的有机电气元件还可以包括形成于第一电极和第二电极中的至少一面中与上述有机物层相反的一面的保护层或光效率改善层。
适用于上述有机物层的根据本发明的一个实施例的化合物，可以用作空穴注入层130、空穴输送层140、发光辅助层151、电子输送辅助层、电子输送层160、电子注入层170等的材料,发光层150的主体或掺杂剂材料，或者可以用作光效率改善层的材料。例如，本发明的化合物可以用作发光层150、空穴输送层140和/或发光辅助层151的材料，优选是用作发光层150的主体材料。
此外，即使是相同的母核，根据哪个位置上哪个取代基被键合，带隙(band gap)、电气特性、界面特性等可能会有所不同，因此需要对核的选择以及与其键合的子(sub)取代体的组合进行研究，特别是，当各有机物层之间的能级和T1值，物质的固有特性(迁移率，界面特性等)实现最佳组合时，可以同时实现长寿命和高效率。
因此，在本发明中，通过使用由化学式1表示的化合物，来形成发光层150，从而可将有机物层之间的能级和T1值，固有特性(迁移率，界面特性等)优化，同时提高有机电气发光元件的寿命和效率。
本发明的一实施例的有机电气发光元件可利用多种蒸镀法来制备。可利用PVD或CVD等蒸镀方法来制备，例如，可通过在基板上蒸镀金属或具有导电性的金属氧化物或它们的合金来形成阳极120，并在其上方形成包括空穴注入层130、空穴输送层140、发光层150、电子输送层160及电子注入层170的有机物层之后，在其上方蒸镀能够用作阴极180的物质来制成。并且，可在空穴输送层140与发光层150之间还形成有发光辅助层151，可在上述发光层150与电子输送层160之间还形成有电子输送辅助层。
并且，有机物层使用多种高分子材料，通过并非蒸镀法的溶剂处理或溶剂精制法(solvent process)，例如，旋涂工序、喷嘴印刷工序、喷墨打印工序、狭缝涂布工序、浸涂工序、卷对卷工序、刮涂工序、丝网印刷工序或热转印方法等方法来制成为更少数量的层。由于本发明的有机物层能够由多种方法形成，因此，本发明的保护范围不会因形成方法而受到限制。
本发明的一实施例的有机电气元件可根据所使用的材料分为前面发光型、后面发光型或双面发光型。
白色有机发光二极管WOLED(White Organic Light Emitting Device)既具有容易实现高分辨率，且工序性优秀的优点，又具有能够利用以往的液晶显示器(LCD)的彩色滤色器技术来制备的优点。正提出主要用于背光装置的白色有机发光元件的多种结构，并实现专利化。代表性的有，以相互平面方式并列配置(side-by-side)R(Red)、G(Green)、B(Blue)发光部的方式；R、G、B发光层上下层叠的层叠(stacking)方式；利用经蓝色(B)有机发光层的电气发光和由此产生的光从而利用无机荧光体的光致发光(photo-luminescence)的色转换物质(color conversion material，CCM)方式等，本发明可适用于这种WOLED。
并且，本发明的一实施例的有机电气元件可以为有机电气发光元件、有机太阳能电池、有机感光体、有机晶体管、单色或白色照明用元件中的一种。
本发明的另一实施例可包括电子装置，上述电子装置包括：显示装置，包括上述本发明的有机电气元件；以及控制部，用于控制上述显示装置。此时，电子装置可以为当前或未来的有无线通信终端，并包括手机等移动通信终端、PDA、电子词典、PMP、遥控器、导航仪、游戏机、各种TV、各种计算机等所有电子装置。
以下，对本发明的一实施方式的化合物进行说明。
本发明的一实施方式的化合物由以下化学式1表示。
<化学式1>
Figure BDA0001604862610000081
在上述化学式1中，各符号能够以如下方式进行定义。
R1至R4相互独立地选自由重氢；超重氢；卤素；氰基；硝基；C6-C60的芳基；芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；-La-N(Ra)(Rb)；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组,但是由相邻的R2之间和/或由相邻的R3之间相互结合而必然形成环，由相邻的R1之间和/或由相邻的R4之间也可相互结合而形成环。
m及p分别为0至4的整数，n及o分别为0至2的整数，在这些分别为2以上的整数的情况下，多个R1至R4可分别相同或相异。
在R1至R4中，由相邻的基之间相互结合而形成的环为C6-C60的芳香族环；芴基；包含选自由O、N、S、Si及P组成的组中的至少一个杂原子的C2-C60的杂环基；或C3-C60的脂肪族环及C6-C60的芳香族环的稠环基。
在R1至R4为芳基的情况下，优选地为，C6-C30的芳基，更优选地为，C6-C18的芳基，例示性地，可以为苯基、苯并菲等。在R1至R4为杂环基的情况下，优选地为，C2-C30的杂环基，更优选地为，C2-C25的杂环基，例示性地，可以为嘧啶、咔唑、二氢二苯基吖啶等。由相邻的R2之间和/或由相邻的R3之间相互结合而形成的环，例如可以是苯环。
X及Y相互独立地为N(-L1-Ar1)、S、O或C(Ar2)(Ar3)。只是，X与Y中的一个必然是N(-L1-Ar1)，其余的一个为S、O或C(Ar2)(Ar3)。即，X与Y均为N(-L1-Ar1)的情形除外。
在N(-L1-Ar1)中,L1相互独立地选自由单键；C6-C60的亚芳基；亚芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；以及C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；组成的组。
在L1为亚芳基的情况下，优选地为，C6-C30的亚芳基，更优选地为，C6-C12的亚芳基，例示性地，可以为苯基、联苯、萘基等。在L1为杂环基的情况下，优选地为，C2-C30的杂环基,更优选地为，C2-C18的杂环基,例示性地，咪唑、嘧啶、三嗪、喹唑啉、喹喔啉、吡啶并嘧啶、吡啶并吲哚、嘧啶并吲哚、吡啶并吡啶、苯并喹唑啉、苯并噻吩并嘧啶、苯并呋喃并嘧啶、二苯并喹唑啉、二苯并呋喃、二甲基苯并茚并嘧啶、萘并噻吩并嘧啶、萘并呋喃并嘧啶、菲并呋喃并嘧啶等。
在N(-L1-Ar1)中,Ar1为选自由C6-C60的芳基；芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；-La-N(Ra)(Rb)；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组。
在Ar1为芳基的情况下，优选地为，C6-C30的芳基，更优选地为，C6-C18的芳基，例示性地，可以为苯基、联苯、三联苯、萘、菲、荧蒽、芘、苯并菲等。在Ar1为杂环基的情况下，优选地为，C2-C30的杂环基，更优选地为，C2-C18的杂环基，例示性地，可以为咪唑、吡啶、嘧啶、三嗪、喹唑啉、喹喔啉、苯并喹唑啉、咔唑、噻蒽、吡啶并嘧啶、吡啶并吲哚、苯并噻吩并嘧啶、苯并呋喃并嘧啶、苯并噻吩并吡啶、二苯并呋喃、二苯并噻吩、二苯并喹唑啉、二甲基苯并茚并嘧啶、萘并呋喃并嘧啶、菲并呋喃并嘧啶、吲哚并咔唑、嘧啶并吲哚、萘并噻吩并嘧啶、苯并萘并噻吩等。在Ar1为芴基的情况下,可以为9,9-二甲基-9H-芴、9,9’-螺二芴等。在Ar1为烷基的情况下,可以为甲基,在Ar1为烯基的情况下,可以为乙烯基。
La相互独立地选自由单键；C6-C60的亚芳基；亚芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；以及C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；组成的组,Ra及Rb相互独立地选自由C6-C60的芳基；芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C1-C50的烷基；C6-C60的芳香族环基和C3-C60的脂肪族环的稠环；以及C2-C20的烯基；组成的组。
Ar2及Ar3相互独立地选自由C6-C60的芳基；芴基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组,Ar2与Ar3相互结合，从而可与其相结合的C一同形成螺环(spiro)化合物。例如，Ar2及Ar3相互独立地可为苯基、甲基等。
R1至R4、Ra、Rb、L1、La、Ar1至Ar3、及相邻的R1至R4之间相互结合来形成环,能够分别被选自由重氢、卤素、被C1-C20烷基或C6-C20芳基取代或未取代的硅烷基、硅氧烷基、硼基、锗基、氰基、硝基、C1-C20的烷硫基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、-N(Rc)(Rd)、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、芴基、包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基、C3-C20的环烷基、C7-C20的芳基烷基及C8-C20的芳烯基；组成的组的至少一种取代基所取代。
Rc及Rd相互独立地选自由C6-C60的芳基；芴基；以及含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；组成的组。
Rc及Rd相互独立地选自由C6-C60的芳基；芴基；以及含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；组成的组。
上述化学式1可以下述化学式1-1或化学式1-2而表示。在上述化学式1中，在X为N(-L1-Ar1)，Y为S、O或C(Ar2)(Ar3)的情况下，上述化学式1可以下述化学式1-1而表示，在X为S、O或C(Ar2)(Ar3)，Y为N-L1-Ar1的情况下，则可以下述化学式1-2而表示。
Figure BDA0001604862610000101
在上述化学式1-1及化学式1-2中，X、Y、R1至R4、Ar1、L1、m、n、o及p被定义成与上述化学式1中的定义相同。
在上述化学式1中，由相邻的R2之间相互结合而形成苯环的情况下，上述化学式1可表示得如同下述化学式2，而由相邻的R3之间相互结合而形成苯环的情况下，则可表示得如同下述化学式3,由相邻的R2之间相互结合而形成苯环的同时，相邻的R3之间也相互结合而形成苯环的情况下，则可表示得如同下述化学式4。
Figure BDA0001604862610000102
在上述化学式2至化学式4中，X、Y、R1至R4、m、n、o及p被定义成与化学式1中的定义相同。
优选地，在上述化学式1中，X或Y为N(-L1-Ar1)的情况下，Ar1可表示为下述化学式A-1至化学式A-3中的一种。
Figure BDA0001604862610000111
在上述化学式A-1及化学式A-2中，Z环为C6-C60的芳香族环或包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C60的杂环基。
在上述化学式A-1中，Q1至Q4中的一个必然是与L1相结合的碳(C)，其余的则相互独立地为N或C(Re)。优选地Q1至Q4中的一个是C，其余中的至少一个是N。
在上述化学式A-2中，Q1至Q4相互独立地为N或C(Re)，优选地在Q1至Q4中至少一个为N。
在上述化学式A-3中，Q5至Q9相互独立地为N或C(Re)，优选地在Q5至Q9中至少一个为N。
在上述化学式A-1及化学式A-3中，Re为选自由氢、重氢、卤素、被C1-C20烷基或C6-C20芳基取代或未取代的硅烷基、硅氧烷基、硼基、锗基、氰基、硝基、C1-C20的烷硫基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、芴基、包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基、C3-C20的环烷基、C7-C20的芳基烷基及C8-C20的芳烯基；组成的组。
优选地为，上述化学式1由以下化学式5至化学式10中的一个表示。在上述化学式1中，由相邻的R2之间和/或由相邻的R3之间相互结合而形成苯环，且在X为N(-L1-Ar1)的同时Ar1可以上述化学式A-1而表示的情况下，上述化学式1可以表示为下述化学式5至化学式7，而Y为N(-L1-Ar1)的同时Ar1可以上述化学式A-1而表示的情况下，可以表示为下述化学式8至化学式10。
Figure BDA0001604862610000112
Figure BDA0001604862610000121
在上述化学式5至化学式10中，X、Y、R1至R4、m、n、o及p被定义成与化学式1中的定义相同,Z环及Q1至Q4被定义成与化学式A-1中的定义相同
具体地，上述Z环为可选自由下述组中的一种。
Figure BDA0001604862610000122
在上述Z环组(Z-1～Z-15)中，V相互独立地为N、C或C(Re)。只是，在上述组为上述化学式A-1中的Z环的情况下，V为N或C(Re)，而为化学式A-2中的Z环的情况下，V中的一个必然是与L1相结合的C(碳)，其余的相互独立地为N或C(Re)。
在上述Z环组中，W1及W2相互独立地为单键、N(-L1-Ar1)、S、O、或C(Ar2)(Ar3)。
在上述Z环组中，L1及Ar1～Ar3等与在化学式1中定义的相同，在上述Z环组中的Re与在上述化学式A-1至A-3中定义的相同，在上述Z环组中，符号*表示与上述化学式A-1及化学式A-2的包含Q1至Q4的环的结合部位。
优选地，在上述化学式A-1及化学式A-2中，Q1至Q4中的至少一个为N的情况下，可表示为下述化学式Z-16至化学式Z-50中的一种。
Figure BDA0001604862610000131
在上述组(Z-16～Z-50)中，Re、W1及W2与在上述化学式A-1及化学式A-2中定义的相同。
具体地，上述化学式1表示的化合物可以为以下化合物中的一种。
Figure BDA0001604862610000141
Figure BDA0001604862610000151
Figure BDA0001604862610000161
Figure BDA0001604862610000171
Figure BDA0001604862610000181
在本发明的另一侧面，本发明提供包含第一电极、第二电极、及位于上述第一电极与第二电极之间的有机物层的有机电气元件。
上述有机物层为空穴注入层、空穴输送层、发光辅助层及发光层中的至少一种，这种有机物层可包含上述化合物中的至少一种。即，上述有机物层可包含以上述化学式1表示的化合物1种或2种以上的化合物，以上述化学式1而表示的化合物可用作为发光层的主体材料，尤其可用作为绿色磷光主体或红色磷光主体材料。
以下，举出实施例来对本发明的由化学式1表示的化合物的合成例及有机电气元件的制备例进行具体说明，但本发明并不局限于以下的实施例。
合成例
例示性地，本发明的化学式表示的化合物如以下反应式1或2，通过使Sub1A或1B与Sub2反应来合成，但不受此限定。
<反应式1>
Figure BDA0001604862610000191
<反应式2>
Figure BDA0001604862610000192
在上述反应式1及2中，Hal1为Br或Cl,X、Y、L1、Ar1、R1至R4、m、n、o及p与上述化学式1的定义相同。
I.Sub1的合成
上述反应式1及2的Sub1A及1B可通过以下反应式3或4的反应途径来合成，但并不局限于此。
Figure BDA0001604862610000193
<反应式3>
Figure BDA0001604862610000201
<反应式4>
Figure BDA0001604862610000202
属于Sub1的化合物的合成例如下。
1.Sub1A-1的合成例
<反应式5>
Figure BDA0001604862610000203
(1)Sub1A-I-1的合成
将起始物质5-溴-9H-萘并[2,1-c]咔唑(38.33g,105.51mmol)在圆底烧瓶中以THF(350ml)溶解后，添加(2-硝基苯基)硼酸(17.61g,105.51mmol)、Pd(PPh3)4(4.88g,4.22mmol)、NaOH(12.66g,316.54mmol)、水(175ml),在80℃下进行搅拌。反应完成后，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物35.51g(收率：83％)。
(2)Sub1A-1的合成
将在上述合成中获得的Sub1A-I-1(35.51g,87.58mmol)在圆底烧瓶中以邻-二氯苯(765ml)溶解后，添加三苯基膦(57.43g,218.94mmol),在200℃下进行搅拌。当反应结束时，通过蒸馏来去除邻二氯苯(o-dichlorobenzene)，以CH2Cl2和水萃取。将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物20.28g(收率：62％)。
2.Sub1A-8的合成例
<反应式6>
Figure BDA0001604862610000211
(1)Sub1A-I-8的合成
向起始物质3-溴苯并[b]菲并[9,10-d]噻吩(37.01g,101.88mmol),添加(2-硝基苯基)硼酸(17.01g,101.88mmol)、Pd(PPh3)4(4.71g,4.08mmol)、NaOH(12.23g,305.64mmol)、THF(340ml)、水(170ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物33.05g(收率：80％)。
(2)Sub1A-8的合成
向在上述合成中获得的Sub1A-I-8(33.05g,81.51mmol),添加三苯基膦(53.45g,203.78mmol)、邻-二氯苯(710ml)，以与上述Sub1A-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物19.79g(收率：65％)。
3.Sub1A-12的合成例
<反应式7>
Figure BDA0001604862610000212
(1)Sub1A-I-12的合成
向起始物质3-溴菲并[9,10-b]苯并呋喃(37.69g,108.55mmol),添加(2-硝基苯基)硼酸(18.12g,108.55mmol)、Pd(PPh3)4(5.02g,4.34mmol)、NaOH(13.03g,325.66mmol)、THF(360ml)、水(180ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物33.82g(收率：80％)。
(2)Sub1A-12的合成
向在上述合成中获得的Sub1A-I-12(33.82g,83.41mmol),添加三苯基膦(54.69g,208.52mmol)、邻-二氯苯(730ml)，以与上述Sub1A-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物19.08g(收率：64％)。
4.Sub1A-19的合成例
<反应式8>
Figure BDA0001604862610000221
(1)Sub1A-I-19的合成
向起始物质5-溴-N-(3-氟苯基)-11,11-二甲基-N-苯基-11H-茚并[1,2-g]
Figure BDA0001604862610000222
-13-胺(32.84g,53.97mmol),添加(4-((3-氟苯基)(苯基)氨基)-2-硝基苯基)硼酸(19.00g,53.97mmol)、Pd(PPh3)4(2.49g,2.16mmol)、NaOH(6.48g,161.90mmol)、THF(180ml)、水(90ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物33.05g(收率：68％)。
(2)Sub1A-19的合成
向在上述合成中获得的Sub1A-I-19(30.68g,36.70mmol),添加三苯基膦(24.07g,91.75mmol)、邻-二氯苯(320ml)，以与上述Sub1A-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物15.05g(收率：51％)。
5.Sub1B-5的合成例
<反应式9>
Figure BDA0001604862610000231
(1)Sub1B-I'-5的合成
向起始物质5-溴-9H-萘并[2,1-c]咔唑(28.45g,82.17mmol),添加(2-(甲氧基羰基)苯基)硼酸(14.79g,82.17mmol)、Pd(PPh3)4(3.80g,3.29mmol)、NaOH(9.86g,246.52mmol)、THF(280ml)、水(140ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物24.41g(收率：74％)。
(2)Sub1B-5的合成
将在上述合成中获得的Sub1B-I'-5(24.41g,60.80mmol)在圆底烧瓶中以THF(305ml)进行溶解后，缓慢滴加甲基溴化镁1.0MinTHF(243.2ml,243.21mmol)，然后在常温下进行搅拌。反应结束后，以乙醚与水进行萃取，而后将有机物层以MgSO4进行干燥并进行浓缩，之后获得了中间生成物。将该中间生成物溶于乙酸溶液(250ml)并添加HCl(5ml)之后进行回流。反应结束后，对加入水进行搅拌而生成的固体进行减压过滤，以水和甲醇清洗从而获得作为白色粉末的生成物17.72g(收率：76％)。
6.Sub1B-9的合成例
<反应式10>
Figure BDA0001604862610000232
(1)Sub1B-I'-9的合成
向起始物质3-溴-9H-二苯并[a,c]咔唑(52.94g,152.91mmol),添加(2-羟基苯基)硼酸(21.09g,152.91mmol)、Pd(PPh3)4(7.07g,6.12mmol)、NaOH(18.35g,458.73mmol)、THF(510ml)、水(255ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物36.27g(收率：66％)。
(2)Sub1B-9的合成
将在上述合成中获得的Sub1B-I'-9(36.27g，100.91mmol)与Pd(OAc)2(2.27g,10.09mmol)、3-硝基吡啶(1.25g,10.09mmol)一起添加到圆底烧瓶，以C6F6(150ml)、DMI(100ml)溶解后，添加过氧化苯甲酸叔丁酯(39.20g,201.83mmol),在90℃下进行搅拌。反应完成后，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物16.95g(收率：47％)。
7.Sub1B-11的合成例
<反应式11>
Figure BDA0001604862610000241
(1)Sub1B-I'-11的合成
向起始物质5-溴-11H-苯并[a]萘并[2,1-c]咔唑(40.78g,102.91mmol),添加5-溴-11H-苯并[a]萘并[2,1-c]咔唑(18.94g,102.91mmol)、Pd(PPh3)4(4.76g,4.12mmol)、NaOH(12.35g,308.72mmol)、THF(340ml)、水(170ml)，以与上述Sub1A-I-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物24.38g(收率：52％)。
(2)Sub1B-11的合成
将在上述合成中获得的Sub1B-I'-11(24.38g,53.52mmol)与三氟甲磺酸(71ml,802.73mmol)一起添加到圆底烧瓶，并在室温下搅拌24小时之后,慢慢滴加吡啶水溶液(940ml,吡啶:H2O＝1:5),回流搅拌了30分钟。反应完成后，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物14.28g(收率：63％)。
所属于Sub1的化合物可以为如下的化合物，但不限定于此，表1表示所属于Sub1的部分化合物的FD-MS(FieldDesorption-MassSpectrometry)值。
Figure BDA0001604862610000251
[表1]
化合物 FD-MS 化合物 FD-MS
Sub 1A-1 m/z＝373.09(C<sub>26</sub>H<sub>15</sub>NS＝373.47) Sub 1A-8 m/z＝373.09(C<sub>26</sub>H<sub>15</sub>NS＝373.47)
Sub 1A-12 m/z＝357.12(C<sub>26</sub>H<sub>15</sub>NO＝357.40) Sub 1A-19 m/z＝803.31(C<sub>57</sub>H<sub>39</sub>F<sub>2</sub>N<sub>3</sub>＝803.94)
Sub 1B-5 m/z＝383.17(C<sub>29</sub>H<sub>21</sub>N＝383.48) Sub 1B-9 m/z＝357.12(C<sub>26</sub>H<sub>15</sub>NO＝357.40)
Sub 1B-11 m/z＝423.11(C<sub>30</sub>H<sub>17</sub>NS＝423.53)
II.Sub2的合成
反应式1及2的Sub2可通过以下反应式12的反应途径来合成，但并不局限于此。
<反应式12>
Figure BDA0001604862610000261
在上述反应式12中，Hal1及Hal2为Br或Cl。
属于Sub2的化合物的合成例如下。
1.Sub2-13的合成例
<反应式13>
Figure BDA0001604862610000262
将起始物质1,3-二溴苯(20.17g,85.50mmol)在圆底烧瓶中以THF(300ml)溶解后，添加4,4,5,5-四甲基-2-(苯并菲-2-基)-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(33.32g,94.05mmol)、Pd(PPh3)4(3.95g,3.42mmol)、K2CO3(35.45g,256.51mmol)、水(150ml),在90℃下进行搅拌。反应完成后，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物20.65g(收率：63％)。
2.Sub2-17的合成例
<反应式14>
Figure BDA0001604862610000263
向起始物质1,3-二溴苯(18.92g,80.20mmol),添加2-(二苯并[b,d]噻吩-4-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(27.37g,88.22mmol)、Pd(PPh3)4(3.71g,3.21mmol)、K2CO3(33.25g,240.61mmol)、THF(280ml)、水(140ml)，以与上述Sub2-13的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物19.32g(收率：71％)。
3.Sub2-19的合成例
<反应式15>
Figure BDA0001604862610000271
向起始物质2,4-二溴嘧啶(24.46g,102.82mmol),添加4,4,5,5-四甲基-2-(萘-1-基-d7)-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(29.54g,113.11mmol)、Pd(PPh3)4(4.75g,4.11mmol)、K2CO3(42.63g,308.47mmol)、THF(360ml)、水(180ml)，以与上述Sub2-13的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物18.03g(收率：60％)。
4.Sub2-36的合成例
<反应式16>
Figure BDA0001604862610000272
(1)Sub2-I-36的合成
将起始物质1-amino-2-naphthoicacid(75.11g,401.25mmol)与脲(168.69g,2808.75mmol)一同放入圆底烧瓶中，在160℃下进行搅拌。以TLC确认反应后，冷却至100℃，添加水(200ml)搅拌1小时。对反应结束而生成的固体进行减压过滤，并以水清洗之后进行干燥，从而获得生成物63.86g(收率：75％)。
(2)Sub2-II-36的合成
将在上述合成中获得的Sub2-I-36(63.86g,300.94mmol)在圆底烧瓶中以POCl3(200ml)在常温下进行溶解后，缓慢滴加N,N-二异丙基乙基胺(97.23g,752.36mmol)，然后在90℃下进行搅拌。反应结束后进行浓缩，而后加入冰水(500ml)在常温下搅拌1小时。对所生成的固体减压过滤，并进行干燥而获得生成物67.47g(收率：90％)。
(2)Sub2-36的合成
向在上述合成中获得的Sub2-II-36(67.47g,270.86mmol),添加4,4,5,5-四甲基-2-苯基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(60.80g,297.94mmol)、Pd(PPh3)4(12.52g,10.83mmol)、K2CO3(112.30g,812.57mmol)、THF(950ml)、水(475ml)，以与上述Sub2-13的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物44.89g(收率：57％)。
5.Sub2-54的合成例
<反应式17>
Figure BDA0001604862610000281
向起始物质2,4-二氯苯并[4,5]噻吩并[3,2-d]嘧啶(32.01g,125.47mmol),添加4,4,5,5-四甲基-2-(萘-1-基-d7)-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(35.07g,138.02mmol)、Pd(PPh3)4(5.80g,5.02mmol)、K2CO3(52.02g,376.41mmol)、THF(440ml)、水(220ml)，以与上述Sub2-13的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物19.58g(收率：45％)。
所属于Sub2的化合物可以为如下的化合物，但不限定于此，表2表示所属于Sub2的部分化合物的FD-MS值。
Figure BDA0001604862610000291
Figure BDA0001604862610000301
[表2]
化合物 FD-MS 化合物 FD-MS
Sub 2-13 m/z＝382.04(C<sub>24</sub>H<sub>15</sub>Br＝383.28) Sub 2-17 m/z＝337.98(C<sub>18</sub>H<sub>11</sub>BrS＝339.25)
Sub 2-19 m/z＝291.04(C<sub>14</sub>H<sub>2</sub>D<sub>7</sub>BrN<sub>2</sub>＝292.18) Sub 2-36 m/z＝290.06(C<sub>18</sub>H<sub>11</sub>ClN<sub>2</sub>＝290.75)
Sub 2-54 m/z＝346.03(C<sub>20</sub>H<sub>11</sub>ClN<sub>2</sub>S＝346.83)
III.最终生成物的合成
将Sub1(1当量)圆底烧瓶中以甲苯溶解后，添加Sub2(1当量)、Pd2(dba)3(0.03当量)、P(t-Bu)3(0.06当量)、NaOt-Bu(3当量)，在100℃下进行搅拌。反应完成后，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，获得最终生成物。
1.P1-1的合成例
<反应式18>
Figure BDA0001604862610000311
将在上述合成中获得的Sub1A-1(8.53g,22.84mmol)在圆底烧瓶中以甲苯(230ml)溶解后，添加Sub2-1(3.59g,22.84mmol)、Pd2(dba)3(0.63g,0.69mmol)、50％P(t-Bu)3(0.7ml,1.37mmol)、NaOt-Bu(6.59g,68.52mmol)，在100℃温度条件下进行搅拌。当反应结束时，以CH2Cl2和水萃取后，将有机层以MgSO4干燥及浓缩，然后将所生成的化合物通过硅胶柱之后进行重结晶，从而获得生成物7.91g(收率：77％)。
2.P1-10的合成例
<反应式19>
Figure BDA0001604862610000312
向在上述合成中获得的Sub1A-1(6.41g,17.16mmol)，添加Sub2-36(4.99g,17.16mmol)、Pd2(dba)3(0.47g,0.51mmol)、50％P(t-Bu)3(0.5ml,1.03mmol)、NaOt-Bu(4.95g,51.49mmol)、甲苯(170ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.33g(收率：68％)。
3.P1-36的合成例
<反应式20>
Figure BDA0001604862610000313
向在上述合成中获得的Sub1A-8(7.12g,19.06mmol)，添加Sub2-19(5.57g,19.06mmol)、Pd2(dba)3(0.52g,0.57mmol)、50％P(t-Bu)3(0.6ml,1.14mmol)、NaOt-Bu(5.50g,57.19mmol)、甲苯(190ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.69g(收率：69％)。
4.P1-58的合成例
<反应式21>
Figure BDA0001604862610000321
向在上述合成中获得的Sub1A-12(6.47g,18.10mmol)，添加Sub2-54(6.28g,18.10mmol)、Pd2(dba)3(0.50g,0.54mmol)、50％P(t-Bu)3(0.5ml,1.09mmol)、NaOt-Bu(5.22g,54.31mmol)、甲苯(180ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.25g(收率：60％)。
5.P1-61的合成例
<反应式22>
Figure BDA0001604862610000322
向在上述合成中获得的Sub1A-12(6.94g,19.42mmol)，添加Sub2-13(7.44g,19.42mmol)、Pd2(dba)3(0.53g,0.58mmol)、50％P(t-Bu)3(0.6ml,1.17mmol)、NaOt-Bu(5.60g,58.25mmol)、甲苯(195ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物8.07g(收率：63％)。
6.P1-80的合成例
<反应式23>
Figure BDA0001604862610000323
向在上述合成中获得的Sub1A-19(11.25g,13.99mmol)，添加Sub2-1(2.20g,13.99mmol)、Pd2(dba)3(0.38g,0.42mmol)、50％P(t-Bu)3(0.4ml,0.84mmol)、NaOt-Bu(4.03g,41.98mmol)、甲苯(140ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.51g(收率：61％)。
7.P2-13的合成例
<反应式24>
Figure BDA0001604862610000331
向在上述合成中获得的Sub1B-5(8.41g,21.93mmol)，添加Sub2-1(3.44g,21.93mmol)、Pd2(dba)3(0.60g,0.66mmol)、50％P(t-Bu)3(0.6ml,1.32mmol)、NaOt-Bu(6.32g,65.79mmol)、甲苯(220ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.66g(收率：76％)。
8.P2-27的合成例
<反应式25>
Figure BDA0001604862610000332
向在上述合成中获得的Sub1B-9(7.32g,20.48mmol)，添加Sub2-36(5.95g,20.48mmol)、Pd2(dba)3(0.56g,0.61mmol)、50％P(t-Bu)3(0.6ml,1.23mmol)、NaOt-Bu(5.91g,61.44mmol)、甲苯(205ml),以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物8.14g(收率：65％)。
9.P2-34的合成例
<反应式26>
Figure BDA0001604862610000333
向在上述合成中获得的Sub1B-11(6.36g，15.02mmol)，添加Sub2-17(5.09g，15.02mmol)、Pd2(dba)3(0.41g，0.45mmol)、50％P(t-Bu)3(0.4ml，0.90mmol)、NaOt-Bu(4.33g，45.05mmol)、甲苯(150ml)，以与上述P1-1的合成方法相同的方法来进行合成，从而获得生成物7.37g(收率：72％)。
按照如同上述的合成例制备的本发明的部分化合物的FD-MS值如同下述表3。
[表3]
化合物 FD-MS 化合物 FD-MS
P 1-1 m/z＝449.12(C<sub>32</sub>H<sub>19</sub>NS＝449.56) P 1-10 m/z＝627.18(C<sub>44</sub>H<sub>25</sub>N<sub>3</sub>＝5627.75)
P 1-36 m/z＝584.21(C<sub>40</sub>H<sub>16</sub>D<sub>7</sub>N<sub>3</sub>S＝584.74) P 1-58 m/z＝667.17(C<sub>46</sub>H<sub>25</sub>N<sub>3</sub>OS＝667.78)
P 1-61 m/z＝659.22(C<sub>50</sub>H<sub>29</sub>NO＝659.77) P 1-80 m/z＝879.34(C<sub>63</sub>H<sub>43</sub>F<sub>2</sub>N<sub>3</sub>＝880.03)
P 2-13 m/z＝459.20(C<sub>35</sub>H<sub>25</sub>N＝459.58) P 2-27 m/z＝611.20(C<sub>44</sub>H<sub>25</sub>N<sub>3</sub>O＝611.69)
P 2-34 m/z＝681.16(C<sub>48</sub>H<sub>27</sub>NS<sub>2</sub>＝681.86)
虽然在上述中说明了以化学式1表示的本发明的示例性的合成例，这些均是基于Buch wald-Hartwig交联反应、Suzuki交联反应、PPh3-介导的还原环化反应(J.Org.Chem.2005，70，5014.)、分子内酸诱导的环化反应(J.mater.Chem.1999、9，2095.)、Pd(II)-催化氧化环化反应(Org.Lett.2011，13，5504)，Grignard反应、环脱水反应等的，因此所属领域的技术人员也可以很容易地理解，除了在具体合成例中明示的取代基之外，即使与在化学式1中定义的另外的取代基(X、Y、L1、Ar1、R1至R4、m、n、o及p等的取代基)进行结合，上述反应也是会进行的。
例如，在反应式1中的Sub1A与Sub2->最终生成物1反应、及在反应式2中的Sub1B与Sub2->最终生成物2反应基于Buchwald-Hartwig交联反应，在反应式3中的起始物质->Sub1-I反应、在反应式4中的起始物质->Subl-I′反应、及在反应式12中的起始物质->Sub2反应基于Suzuki cross-coupling反应，在反应式3中的Sub1-I->Sub1反应基于PPh3-介导的还原环化反应(J.Org.Chem.2005，70，5014.)。接着，在反应式4中的Sub1-I′->Sub1基于分子内酸诱导的环化反应(J.mater.Chem.1999、9，2095.)、Pd(II)-催化氧化环化反应(Org.Lett.2011，13，5504)，Grignard反应、环脱水反应等。即使与未进行具体明示的取代基进行键合，上述反应仍会进行。
有机电气元件的制造评价
[实施例1]绿色有机发光元件(磷光主体)
使用本发明的化合物作为发光层的发光主体材料，并根据通常的方法来制备了有机电气发光元件。首先，在形成于玻璃基板的ITO层(阳极)上真空蒸镀4,4',4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯基胺(以下，简称为“2-TNATA”)膜来形成60nm厚度的空穴注入层。然后，在上述空穴注入层上作为空穴输送化合物，真空蒸镀60nm厚度的4,4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨联苯(以下简称为“NPD”)来形成空穴输送层。在空穴输送层上使用上述发明的化合物P1-1作为主体，使用三(2-苯基吡啶)-铱(以下，简称为“Ir(ppy)3”)作为掺杂物质，并以95:5的重量比进行掺杂，以30nm的厚度真空蒸镀了发光层。然后，在上述发光层上以10nm的厚度真空沉积(1,1’-二苯基－4-羟基)二(2-甲基-8-羟基喹啉)铝(以下，简称为“BAlq”)来形成空穴阻挡层，在上述空穴阻挡层上以40nm的厚度真空沉积三(8-喹啉醇)铝(以下，简称为“Alq3”)来形成电子输送层。然后，以0.2nm的厚度沉积作为卤化碱金属的LiF来形成电子注入层，接着，以150nm的厚度沉积铝来形成阴极，制备出有机电气发光元件。
[实施例2]至[实施例20]绿色有机电气发光元件
除了使用以下表4所记载的本发明的化合物来代替本发明的化合物P1-1作为发光层的绿色主体材料之外，以与上述实施例1相同的方法制成了有机电气发光元件。
[比较例1]至[比较例6]
除了使用比较化合物1至比较化合物6中的一种来代替本发明的实施例的化合物P1-1作为发光层的绿色主体材料之外，以与上述实施例1相同的方法制成了有机电气发光元件。
Figure BDA0001604862610000351
向通过本发明的实施例1至实施例20及比较例1至比较例6来制备的有机电气发光元件施加正向偏压直流电压，并利用美国photoresearch公司的PR-650来测定的电发光(EL)特性，在5000cd/m2基准亮度中，通过由韩国脉科学(mcscience)公司制作的寿命测定装置来测定了T95寿命。其结果如以下表4所示。
[表4]
Figure BDA0001604862610000361
从上述表4的测量结果可知，相比于将比较化合物1至6用作为发光层的磷光主体材料的元件，将根据本发明的一实施例的化合物用作为发光层的磷光主体材料的元件，发光效率与寿命显著得到了改善。
比较包含2个五元环的多个六环杂环化合物可确认到，相比于2个五元环分别包含的核心元素为作为N-N型的比较化合物2，如同具有N-S、N-O、N-CR'R”的具有相互不同的type的异型原子的比较化合物3至5表现出更高的效率及高的寿命
通常分子在层叠时，随着邻接的π-电子增多而具有强的电气相互作用，这与电荷载子移动率密切相关。
作为N-N型的六环环化合物的比较化合物2，分子在层叠时，由于是N-N型的同型的杂环核，因此分子间的排列顺序具有边对面(edge-to-face)形态，而判断这会引起低的电荷载子移动率及低的氧化稳定性。
与比较化合物3至5相同地，本发明的化合物的环化合物内的杂原子也具有相互不同的异型杂环核，因此分子的堆积结构具有逆向相向的π-层叠结构(antiparallelcofacial π-stacking structure)。这使分子间的排列顺序形成face-to-face形态，而由于作为该层叠结构的原因的非对称地配置的杂原子N的Ar1的立体效果，使得引起显著高的载子移动率，而具有高的效率，且具有高的氧化稳定性，因此判断寿命得到显著增加。
而且，虽然是相同的核，根据将特定取代基导入于杂原子N的哪个位置而使得能量带隙(energy band gap)不同。这可通过在杂原子N导入作为特定取代基的三嗪的比较化合物2与6的比较而进行确认。
比较化合物2具有相比于比较化合物6更宽的能量带隙，据此比较化合物2相比于比较化合物6，在绿色有机电气发光元件中作为主体能够更好地执行。如同比较化合物6的形态的特定取代基的导入，认为在红色有机电气发光元件中作为主体更适合。
在杂原子N，以与比较化合物2相同的形态而导入特定取代基的本发明的化合物的情况下，相比于比较化合物2至5具有显著高的发光效率与寿命，这样的结果与前述说明的效果(高的电荷载子移动率、高的氧化稳定性、宽的能量带隙)一起，随着本发明的化合物在核上还形成稠环(七环或八环)，而具有最为合适的T1值及能量带隙，以从主体向惨杂物的电荷移动顺利。
[实施例21]红色有机电气发光元件(磷光主体)
使用本发明的化合物作为发光层的发光主体材料，并根据通常的方法来制备了有机电气发光元件。首先，在形成于玻璃基板的ITO层(阳极)上真空蒸镀2-TNATA膜来形成60nm厚度的空穴注入层。然后，在上述空穴注入层上，真空蒸镀60nm厚度的NPD来形成空穴输送层。在空穴输送层上使用上述发明的化合物P1-19作为主体，使用二-(1-苯基异喹啉基)(乙酰丙酮)合铱(III)(以下，简称为(piq)2Ir(acac))作为掺杂物质，并以95:5的重量比进行掺杂，以30nm的厚度真空蒸镀了发光层。然后，在上述发光层上以10nm的厚度真空沉积BAlq来形成空穴阻挡层，在上述空穴阻挡层上以40nm的厚度真空蒸镀Alq3来形成电子输送层。然后，以0.2nm的厚度沉积作为卤化碱金属的LiF来形成电子注入层，接着，以150nm的厚度沉积铝来形成阴极，制备出有机电气发光元件。
[实施例22]至[实施例50]红色有机电气发光元件
除了使用以下表5所记载的本发明的化合物来代替本发明的化合物P1-9作为发光层的红色主体材料之外，以与上述实施例21相同的方法制成了有机电气发光元件。
[比较例7]及[比较例8]
除了使用比较化合物1及比较化合物6中的一种来代替本发明的实施例的化合物P1-9作为发光层的红色主体材料之外，以与上述实施例21相同的方法制成了有机电气发光元件。
向通过本发明的实施例21至实施例50及比较例7及比较例8来制备的有机电气发光元件施加正向偏压直流电压，并利用美国Photoresearch公司的PR-650来测定的电发光(EL)特性，在2500cd/m2基准亮度中，Mcscience公司制作的寿命测定装置来测定了T95寿命。其结果如以下表5所示。
[表5]
Figure BDA0001604862610000391
Figure BDA0001604862610000401
从上述表5的测量结果可知，相比于将比较化合物1及6用作为发光层的磷光主体材料的元件，将根据本发明的一实施例的化合物用作为发光层的磷光主体材料的元件，发光效率与寿命显著得到改善。这是因为环化合物内的杂原子具有相互不同的异型杂环核(七环或八环)的形态的结构，不仅在绿色有机电气发光元件的发光层(作为主体使用)，而且在红色有机电气发光元件的发光层(作为主体使用)中，对于元件的性能提升起到主要因子的作用。
在发光层内作为主体材料而使用的本发明的化合物，由于具有高的氧化稳定性及高的电荷载子移动率，从而实现更有效地电荷均衡，尤其在本发明的化合物中，导入如同苯并喹唑啉(benzoquinazoline)、苯并噻吩并嘧啶(benzothienopyrimidine)、苯并呋喃并嘧啶(benzofuropyrimidine)的特定取代基的情况下，在均收容空穴与电子方面表现出适合的结构形态的同时，具有合适的T1值，使得从主体向惨杂物的电荷移动容易，因此最终表现出发光效率及寿命最为优秀的元件结果。
而且，在磷光主体的情况下，需要掌握空穴输送层及惨杂物的相互关系，即使使用类似的核，也非常难以类推本发明的化合物在磷光主体中表现出的优秀的电气特性。
以上的说明仅为例示，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就能在不脱离本发明的本质特性的范围内进行多种变形。因此，本说明书所公开的实施例并不用于限定本发明，而是用于说明本发明，本发明的思想和范围不会因这种实施例而受到限制。本发明的保护范围应根据发明要求保护范围来解释，与其等同范围内的所有技术应解释为包括在本发明的保护范围。
相关专利申请的交叉引用
本专利申请根据美国专利法119(a)条(35U.S.C§119(a))，针对2015年9月22日在韩国申请的申请号为第10-2015-0134077号的专利主张优先权，其全部内容作为参照文献合并于本专利申请。并且，除了在美国之外，若本专利申请在其他国家也因相同的理由而主张优先权，则其全部内容作为参照文献合并于本专利申请。

Claims (15)

1.一种化合物，其中，由下述化学式1表示：
<化学式1>
Figure FDA0002891538270000011
在上述化学式1中，
R1至R4相互独立地选自由重氢；超重氢；卤素；氰基；硝基；C6-C60的芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；-La-N(Ra)(Rb)；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组,相邻的R2之间相互结合而必然形成苯环，和/或相邻的R3之间相互结合而必然形成苯环，m及p分别为0至4的整数，n及o分别为0至2的整数，在这些分别为2以上的整数的情况下，多个R1至R4分别相同或相异，
X与Y中的一种为N(-L1-Ar1)，其余的一种为S、O或C(Ar2)(Ar3),
L1相互独立地选自由单键；C6-C60的亚芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；以及C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；组成的组,
Ar1为选自由C6-C60的芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；-La-N(Ra)(Rb)；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组,
Ar2及Ar3相互独立地选自由C6-C60的芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组,Ar2与Ar3相互结合，从而可与其相结合的C一同形成
Figure FDA0002891538270000012
La相互独立地选自由单键；C6-C60的亚芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；以及C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；组成的组,
Ra及Rb相互独立地选自由C6-C60的芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C1-C50的烷基；C6-C60的芳香族环基和C3-C60的脂肪族环的稠环；以及C2-C20的烯基；组成的组,
R1至R4,Ra,Rb,L1,La,Ar1至Ar3,能够由选自由重氢、卤素、被C1-C20烷基或C6-C20芳基取代或未取代的硅烷基、硅氧烷基、硼基、锗基、氰基、硝基、C1-C20的烷硫基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、-N(Rc)(Rd)、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基、C3-C20的环烷基、C7-C20的芳基烷基及C8-C20的芳烯基；而组成的组中的一种以上的取代基进一步取代,上述Rc及Rd相互独立地选自由C6-C60的芳基；以及含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；组成的组。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中，上述化学式1由以下化学式5至化学式10中的一个表示，
Figure FDA0002891538270000021
在上述化学式5至化学式10中,
R1至R4相互独立地选自由重氢；超重氢；卤素；氰基；硝基；C6-C60的芳基；含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；C3-C60的脂肪族环和C6-C60的芳香族环的稠环基；C1-C50的烷基；C2-C20的烯基；C2-C20的炔基；-La-N(Ra)(Rb)；C1-C30的烷氧基；以及C6-C30的芳氧基；组成的组，m及p分别为0至4的整数，n及o分别为0至2的整数，在这些分别为2以上的整数的情况下，多个R1至R4分别相同或相异，
X与Y为S、O或C(Ar2)(Ar3),
L1、Ar2、Ar3、La、Ra及Rb被定义成与权利要求1中的定义相同,
Z环为C6-C60的芳香族环或包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C60的杂环基,
Q1至Q4中的一个为L1相结合的碳(C)，其余的则为N或C(Re),
Re为选自由氢、重氢、卤素、被C1-C20烷基或C6-C20芳基取代或未取代的硅烷基、硅氧烷基、硼基、锗基、氰基、硝基、C1-C20的烷硫基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基、C3-C20的环烷基、C7-C20的芳基烷基及C8-C20的芳烯基；组成的组，
R1至R4、Ra、Rb、L1、La、Ar2至Ar3、Z环,能够由选自由重氢、卤素、被C1-C20烷基或C6-C20芳基取代或未取代的硅烷基、硅氧烷基、硼基、锗基、氰基、硝基、C1-C20的烷硫基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷基、C2-C20的烯基、C2-C20的炔基、-N(Rc)(Rd)、C6-C20的芳基、被重氢所取代的C6-C20的芳基、包含选自由O、N、S、Si及P组成的组的至少一种杂原子的C2-C20的杂环基、C3-C20的环烷基、C7-C20的芳基烷基及C8-C20的芳烯基；而组成的组中的一种以上的取代基进一步取代,上述Rc及Rd相互独立地选自由C6-C60的芳基；以及含有选自O、N、S、Si和P中至少一种杂原子的C2-C60的杂环基；组成的组。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述C6-C60的芳基为芴基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其中所述C6-C60的亚芳基为亚芴基。
5.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述C6-C20的芳基为芴基。
6.根据权利要求2所述的化合物，其中，上述化学式5至化学式10的Z环为下述组中的一种：
Figure FDA0002891538270000041
在上述组中，V相互独立地选自由N或C(Re),其中，Re被定义成与权利要求2中的定义相同,W1及W2相互独立地选自由单键、N(-L1-Ar1)、S、O、或C(Ar2)(Ar3),L1、Ar1、Ar2及Ar3被定义成与权利要求1中的定义相同,"*"表示与包含Q1至Q4的环相结合的结合部分。
7.根据权利要求2所述的化合物，其中，上述化学式5至化学式10的Q1至Q4中的至少一种为N。
8.根据权利要求1所述的化合物，上述化学式1为以下化合物中的一种：
Figure FDA0002891538270000051
Figure FDA0002891538270000061
Figure FDA0002891538270000071
Figure FDA0002891538270000081
Figure FDA0002891538270000091
9.一种有机电气元件，包括第一电极、第二电极、以及位于上述第一电极和第二电极之间的有机物层，其中，上述有机物层含有权利要求1-8任一项所述的化合物。
10.根据权利要求9所述的有机电气元件，其中，上述有机物层的空穴注入层、空穴输送层、发光辅助层、及发光层中的至少一个层包含上述化合物,上述化合物以一种单独的化合物或以两种以上的混合物的成分的方式进行包含。
11.根据权利要求10所述的有机电气元件，其中，上述化合物用作上述发光层的磷光主体材料。
12.根据权利要求10所述的有机电气元件，其中，上述化合物用作上述发光层的绿色的磷光主体或红色的磷光主体材料。
13.根据权利要求9所述的有机电气元件，其中，上述有机物层通过旋涂工序、喷嘴印刷工序、喷墨打印工序、狭缝涂布工序、浸涂工序或卷对卷工序来形成。
14.一种电子装置，其中，包括：
显示装置，包括权利要求9的有机电气元件；以及
控制部，用于驱动上述显示装置。
15.根据权利要求14所述的电子装置，其中，上述有机电气元件为下列中的一个：有机电气发光元件、有机太阳能电池、有机感光体、有机晶体管、及单色或白色照明用元件。
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