CN110520421A - 化合物、发光材料及有机发光元件 - Google Patents

化合物、发光材料及有机发光元件 Download PDF

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Abstract

本发明中,具有由下述通式表示的结构的化合物可用作发光材料。R1~R9中的至少1个表示取代基;Y1~Y3表示亚甲基、羰基、硫羰基、亚氨基、氧原子、硫原子或磺酰基;Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基。

Description

化合物、发光材料及有机发光元件
技术领域
本发明涉及一种化合物、由该化合物构成的发光材料及使用该化合物的有机发光元件。
背景技术
正在积极进行提高有机电致发光元件(有机EL元件)等有机发光元件的发光效率的研究。尤其,一直进行通过新开发并组合构成有机电致发光元件的电子传输材料、空穴传输材料、发光材料等而提高发光效率的各种努力。其中,还了解到涉及利用热活化型的延迟荧光材料的有机电致发光元件的研究。
热活化型延迟荧光材料是指跃迁到激发三重态时,通过吸收热能而产生从激发三重态至激发单重态的反向系间交叉,并在从该激发单重态返回基态时辐射出荧光的化合物。基于这种途径的荧光被称为延迟荧光,这是因为比来自不经由反向系间交叉而直接生成的激发单重态的荧光(通常的荧光)更迟观测到。例如,在化合物的电流激发中,激发单重态和激发三重态的产生概率为25%:75%,因此仅用来自直接产生的激发单重态的荧光来提高发光效率是有限的。另一方面,在热活性型延迟荧光材料中,以75%的概率产生的激发三重态的能量也能够有效利用于荧光发光,因此变得可以期待更高的发光效率。
作为以往典型的热活化型延迟荧光材料,已知有包含供体部位(D)与受体部位(A)键合的结构(D-A型结构)的材料(例如,非专利文献1~4)。认为为了实现高发光效率,供体部位(D)与受体部位(A)在结构上相互扭曲是重要的。
以往技术文献
非专利文献
非专利文献1:Nature.2012,492,234
非专利文献2:ChemCommun.2012,48,11392
非专利文献3:ChemCommun.2013,49,10385
非专利文献4:Nat.Photon.2014,8,326
发明内容
发明要解决的技术课题
另一方面,关于在供体部位(D)与受体部位(A)之间不存在结构上的扭曲的化合物、或并非为供体部位(D)与受体部位(A)键合的结构的化合物,尚未充分进行用于实现优异的发光特性的研究。因此,本发明人以从全新观点出发而致力于发光材料的分子设计,并提供新的发光材料为目的进行了深入研究。
用于解决技术课题的手段
本发明人为了实现上述目的而进行深入研究的结果,完成了以下所述的全新发明。
[1]一种化合物,其具有由下述通式(1)表示的结构。
[化学式1]
通式(1)
[在通式(1)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基。Y1~Y3各自独立地表示经取代或未经取代的亚甲基(C(R10)(R11);R10及R11各自独立地表示氢原子或取代基)、羰基(C=O)、硫羰基(C=S)、经取代或未经取代的亚氨基(N(R12);R12表示氢原子或取代基)、氧原子、硫原子或磺酰基(SO2)。Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。]
[2]根据[1]所述的化合物,其中,所述通式(1)中的Z为氮原子。
[3]根据[1]或[2]所述的化合物,其中,所述通式(1)中的Y1~Y3为羰基或二烷基亚甲基。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(1)中的R2为取代基。
[5]根据[4]所述的化合物,其中,所述通式(1)中的R2为供体基团。
[6]根据[4]所述的化合物,其中,所述通式(1)中的R2为受体基团。
[7]根据[4]~[6]中任一项所述的化合物,其中,在所述通式(1)中的R1与R2之间能够形成氢键。
[8]根据[7]所述的化合物,其中,在所述通式(1)中的R2与R3之间,也能够形成氢键。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的化合物,其在分子内具有线对称轴。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的化合物,其由下述通式(2)表示。
[化学式2]
通式(2)
[在通式(2)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基。R11~R16各自独立地表示取代基。Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。]
[11]根据[10]所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R2为经取代或未经取代的杂芳基。
[12]根据[11]所述的化合物,其中,所述杂芳基包含氮原子作为环骨架构成原子。
[13]根据[12]所述的化合物,其中,与参与所述杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子中的至少1个为氮原子。
[14]根据[13]所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R1为氢原子。
[15]根据[12]所述的化合物,其中,与参与所述杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子均为氮原子。
[16]根据[15]所述的化合物,其中,所述杂芳基为经取代或未经取代的三嗪基。
[17]根据[16]所述的化合物,其中,所述杂芳基为经取代或未经取代的二芳基三嗪基。
[18]根据[15]~[17]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R1及R3为氢原子。
[19]根据[11]~[18]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R4~R6中的至少1个及R7~R9中的至少1个为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
[20]根据[19]所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R5与R8为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
[21]根据[11]~[20]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R4~R6中的至少1个及R7~R9中的至少1个为具有由下述通式(4)表示的结构的基团。
[化学式3]
通式(4)
[在通式(4)中,R21~R30各自独立地表示氢原子或取代基。R25及R26可相互连接而形成单键或连接基团。L表示单键或者经取代或未经取代的亚芳基。*表示键合位置。]
[22]根据[21]所述的化合物,其中,通式(4)中的R25与R26未相互连接。
[23]根据[21]或[22]所述的化合物,其中,通式(4)中的R23及R28中的至少1个为取代基。
[24]根据[21]~[23]中任一项所述的化合物,其中,通式(4)中的L为单键。
[25]根据[10]~[24]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R11~R16各自独立地表示经取代或未经取代的烷基。
[26]根据[25]所述的化合物,其中,所述通式(2)中的R11~R16为甲基。
[27]根据[1]~[9]中任一项所述的化合物,其由下述通式(3)表示。
[化学式4]
通式(3)
[在通式(3)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基。Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。]
[28]根据[27]所述的化合物,其中,所述通式(3)中的R1~R9中的至少1个为供体基团。
[29]根据[27]或[28]所述的化合物,其中,所述通式(3)中的R2为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
[30]根据[27]~[29]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(3)中的R1~R9中的至少1个为具有由下述通式(4)表示的结构的基团。
[化学式5]
通式(4)
[在通式(4)中,R21~R30各自独立地表示氢原子或取代基。R25及R26可相互连接而形成单键或连接基团。L表示单键或者经取代或未经取代的亚芳基。*表示键合位置。]
[31]根据[30]所述的化合物,其中,通式(4)中的R25与R26未相互连接。
[32]根据[30]所述的化合物,其中,通式(4)中的R25与R26相互连接而形成单键。
[33]根据[30]~[32]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(4)中的L为经取代或未经取代的亚苯基。
[34]根据[30]~[32]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(4)中的L为单键。
[35]根据[30]~[34]中任一项所述的化合物,其中,所述通式(3)的R2为由所述通式(4)表示的基团。
[36]根据[1]~[35]中任一项所述的化合物,其辐射出延迟荧光。
[37]一种发光材料,其由具有由上述通式(1)表示的结构的化合物构成。
[38]一种有机发光元件,其包含具有由上述通式(1)表示的结构的化合物。
[39]根据[38]所述的有机发光元件,其中,所述元件为有机电致发光元件。
[40]根据[38]或[39]所述的有机发光元件,其辐射出延迟荧光。
附图说明
图1是表示有机电致发光元件的层结构例的概略剖视图。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的构成要件基于本发明的代表性实施方式或具体例进行说明,但本发明并不被这些实施方式或具体例所限定。此外,在本说明书中用“~”表示的数值范围表示记载于“~”的前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。并且,存在于本发明中所使用的化合物的分子内的氢原子的同位素种类并不特别限定,例如分子内的氢原子可以全部为1H,也可以一部分或全部为2H(氘D)。
并且,将申请专利2017-37588的说明书的全部记载作为本申请的一部分来援用于此。
[由通式(1)表示的化合物]
[化学式6]
通式(1)
对本发明所涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物进行说明。
在通式(1)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基。作为R1~R9能够采用的取代基,例如可举出羟基、卤素原子、氰基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基、碳原子数1~20的烷基取代氨基、碳原子数12~40的芳基取代氨基、碳原子数2~20的酰基、碳原子数6~40的芳基、碳原子数3~40的杂芳基、碳原子数12~40的经取代或未经取代的咔唑基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数2~10的炔基、碳原子数2~10的烷氧羰基、碳原子数1~10的烷基磺酰基、碳原子数1~10的卤代烷基、酰胺基、碳原子数2~10的烷基酰胺基、碳原子数3~20的三烷基甲硅烷基、碳原子数4~20的三烷基甲硅烷基烷基、碳原子数5~20的三烷基甲硅烷基烯基、碳原子数5~20的三烷基甲硅烷基炔基及硝基。在这些具体例中,能够进一步被取代基取代的基团可以经取代。更优选的取代基为卤素原子、氰基、碳原子数1~20的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数6~40的经取代或未经取代的芳基、碳原子数3~40的经取代或未经取代的杂芳基、碳原子数1~10的经取代或未经取代的二烷基氨基、碳原子数12~40的经取代或未经取代的二芳基氨基、碳原子数12~40的经取代或未经取代的咔唑基。进一步优选的取代基为氟原子、氯原子、氰基、碳原子数1~10的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1~10的经取代或未经取代的烷氧基、碳原子数1~10的经取代或未经取代的二烷基氨基、碳原子数12~40的经取代或未经取代的二芳基氨基、碳原子数6~15的经取代或未经取代的芳基、碳原子数3~12的经取代或未经取代的杂芳基。
通式(1)的R1~R9中的至少1个表示取代基。其中,优选选自R2、R5、R8中的1~3个为取代基。并且,优选至少1个取代基为供体基团或受体基团。
在本说明书中,“供体基团”是指哈米特(hammett)的σp +值小于0的基团。作为能够在本说明书中采用的“供体基团”,例如能够采用哈米特的σp +值小于-0.15的基团、小于-0.3的基团、-0.45以下的基团、-0.6以下的基团。并且,作为能够在本说明书中采用的“供体基团”,例如能够采用哈米特的σp +值为-2以上的基团、-1以上的基团。
在本说明书中,“受体基团”是指哈米特的σp +值大于0的基团。作为能够在本说明书中采用的“受体基团”,例如能够采用哈米特的σp +值为0.15以上的基团、0.3以上的基团、0.45以上的基团、0.6以上的基团。并且,作为能够在本说明书中采用的“受体基团”,例如能够采用哈米特的σp +值为2以下的基团、1以下的基团。
本发明中的“哈米特的σp +值”为L.P.hammett所提出的值,是将取代基对对位取代苯衍生物的反应速度或平衡带来的影响定量化的值。具体而言,对位取代苯衍生物中的取代基与反应速率常数或平衡常数之间成立的下述式:
[数式1]
log(k/k0)=ρσp或log(K/K0)=ρσp
中的取代基所特有的常数(σp)。在上式中,k表示不具有取代基的苯衍生物的速率常数,k0表示被取代基取代的苯衍生物的速率常数、K表示不具有取代基的苯衍生物的平衡常数、K0表示被取代基取代的苯衍生物的平衡常数、ρ表示根据反应的种类和条件确定的反应常数。关于哈米特的σp值的说明和各取代基的数值,能够参考J.A.Dean编著”Lange'sHandbook of Chemistry第13版”,1985年,3-132~3-137页、McGrow-Hill。
通式(1)中的Y1~Y3各自独立地表示经取代或未经取代的亚甲基(C(R10)(R11);R10及R11各自独立地表示氢原子或取代基)、羰基(C=O)、硫羰基(C=S)、经取代或未经取代的亚氨基(N(R12);R12表示氢原子或取代基)、氧原子、硫原子或磺酰基(SO2)。Y1~Y3可以相同或不同,但优选所有Y1~Y3均相同。Y1~Y3能够采用的亚甲基即C(R10)(R11)的R10及R11优选各自独立地为取代基,更优选为经取代或未经取代的烷基,进一步优选为碳原子数1~3的经取代或未经取代的烷基。Y1~Y3能够采用的亚氨基即N(R12)的R12优选为取代基,更优选为经取代或未经取代的烷基,进一步优选为碳原子数1~3的经取代或未经取代的烷基。
通式(1)中的Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
由通式(1)表示的化合物可以具有对称结构。例如,能够优选采用具有线对称结构的化合物。并且,也能够优选采用具有将中心原子即Z为中心轴的旋转对称结构的化合物。
由通式(1)表示的化合物优选在R1与R2之间能够形成氢键。并且,由通式(1)表示的化合物更优选不仅在R1与R2之间能够形成氢键,而且在R2与R3之间也能够形成氢键。这种氢键优选还能够形成于R4与R5之间、R5与R6之间、R7与R8之间、R8与R9之间。氢键例如能够在氢原子与氮原子之间形成,具体而言,能够例示在氢原子与作为杂芳基的环骨架构成原子的氮原子之间形成的情况。
作为由通式(1)表示的化合物,能够优选采用由通式(2)表示的化合物。
[化学式7]
通式(2)
在通式(2)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基。R11~R16各自独立地表示取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。关于通式(2)的R1~R9能够采用的取代基的说明和优选范围、具体例,能够参考关于通式(1)的对应记载。
通式(2)中的R2优选为经取代或未经取代的杂芳基,更优选为含有氮原子作为环骨架构成原子的基团,进一步优选为与参与杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子均为氮原子。作为具体的杂芳基,能够举出经取代或未经取代的三嗪基,并能够将经取代或未经取代的二芳基三嗪基作为优选例举出。与参与杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子均为氮原子时,若R1或R3为氢原子,则能够形成氢键。
并且,通式(2)中的R2为经取代或未经取代的杂芳基时,R1、R3~R9可以全部为氢原子,也可以至少1个为取代基,优选R4~R6、R7~R9中的至少1个为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团,更优选R4~R6中的至少1个及R7~R9中的至少1个为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团,进一步优选R5与R8为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。关于包含二芳基氨结构或咔唑环的基团的说明和优选范围,能够参考关于包含通式(3)的R1~R9能够采用的二芳基氨结构的基团、包含咔唑环的基团的说明和优选范围。包含通式(2)中的二芳基氨结构的基团为由通式(4)表示的基团时,优选R25与R26未相互连接,也优选R23及R28中的至少1个为取代基,还优选L为单键,更优选具备所有这些优选结构。并且,R23及R28中的取代基优选为碳原子数1~10的经取代或未经取代的烷氧基。
优选为通式(2)中的R11~R16各自独立地表示经取代或未经取代的烷基,更优选为经取代或未经取代的碳原子数1~6的烷基,进一步优选为经取代或未经取代的碳原子数1~3的烷基。例如,能够举出甲基、乙基。
作为由通式(1)表示的化合物,还能够优选采用由通式(3)表示的化合物。
[化学式8]
通式(3)
在通式(3)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基。Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。关于通式(3)的R1~R9能够采用的取代基的说明和优选范围、具体例,能够参考关于通式(1)的对应记载。优选通式(3)的R1~R9中的至少1个为供体基团。
优选通式(3)的R1~R9中的至少1个为包含二芳基氨结构的基团或包含咔唑环的基团,更优选R2为包含二芳基氨结构的基团或包含咔唑环的基团。其中,“二芳基氨结构”表示二芳基氨基及二芳基氨基的芳基彼此通过单键或连接基团连接而形成杂环的杂芳香环结构这两者。构成二芳基氨结构的各芳基的芳香环可以为单环,也可以为2个以上的芳香环缩合而成的稠环,还可以为2个以上的芳香环连接的连接环。2个以上的芳香环连接时,可以为直链状连接的连接环,也可以为分支状连接的连接环。构成二芳基氨结构的各芳基的芳香环的碳原子数优选为6~22,更优选为6~18,进一步优选为6~14,更进一步优选为6~10。作为各芳基的具体例,能够举出苯基、萘基、联苯基,优选为苯基。关于二芳基氨结构具有取代基时的取代基的说明和优选范围,能够参考下述通式(4)的R21~R30能够采用的取代基的说明和优选范围。关于将二芳基氨结构为上述杂芳香环结构时的芳基彼此连接的连接基团的说明和优选范围,能够参考下述通式(4)的R25与R26相互连接而形成连接基团时的连接基团的说明和优选范围。在包含二芳基氨结构的基团中,二芳基氨结构的各芳基为苯基,且苯基彼此通过单键连接时,该包含二芳基氨结构的基团相当于上述包含咔唑环的基团。
在包含二芳基氨结构的基团中,二芳基氨结构的各芳基所键合的氮原子可以通过单键与通式(3)中的苯环键合,也可以通过连接基团连接。即,包含二芳基氨结构的基团可以包含将二芳基氨结构与苯环连接的连接基团。将二芳基氨结构与苯环连接的连接基团并不特别限定,优选为经取代或未经取代的亚芳基。关于经取代或未经取代的亚芳基的说明和优选范围、具体例,能够参考下述通式(4)的L中的经取代或未经取代的亚芳基的说明和优选范围、具体例。
包含二芳基氨结构的基团尤其优选为具有由通式(4)表示的结构的基团。
[化学式9]
通式(4)
在通式(4)中,R21~R30各自独立地表示氢原子或取代基。取代基数并无特别限制,所有R21~R30均可以未经取代(即氢原子)。R21~R30中的2个以上为取代基时,多个取代基可以相同,也可以不同。
作为R21~R30能够采用的取代基,例如可举出羟基、卤素原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基、碳原子数1~20的烷基取代氨基、碳原子数12~40的芳基取代氨基、碳原子数6~40的芳基、碳原子数3~40的杂芳基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数2~10的炔基、碳原子数2~20的烷基酰胺基、碳原子数7~21的芳基酰胺基、碳原子数3~20的三烷基甲硅烷基等。在这些具体例中,能够进一步被取代基取代的基团可以经取代。更优选的取代基为碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基、碳原子数1~20的烷基取代氨基、碳原子数12~40的芳基取代氨基、碳原子数6~40的芳基、碳原子数3~40的杂芳基。
R25及R26可相互连接而形成单键或连接基团,在由通式(4)表示的基团中,优选R25与R26未相互连接的基团、R25与R26相互连接而形成单键的基团、或R25与R26相互键合而形成连接链长为1原子的连接基团的基团,更优选R25与R26未相互连接的基团、R25与R26相互连接而形成单键的基团。R25与R26相互键合而形成连接链长为1原子的连接基团时,作为R25与R26相互键合的结果而形成的环状结构成为6元环。作为R25与R26相互键合而形成的连接基团的具体例,可举出由-O-、-S-、-N(R91)-或-C(R92)(R93)-表示的连接基团。其中,R91~R93各自独立地表示氢原子或取代基。作为R91能够采用的取代基,能够例示碳原子数1~20的烷基、碳原子数6~40的芳基、碳原子数3~40的杂芳基。作为R92及R93能够采用的取代基,能够各自独立地例示羟基、卤素原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数1~20的烷硫基、碳原子数1~20的烷基取代氨基、碳原子数12~40的芳基取代氨基、碳原子数6~40的芳基、碳原子数3~40的杂芳基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数2~10的炔基、碳原子数2~20的烷基酰胺基、碳原子数7~21的芳基酰胺基、碳原子数3~20的三烷基甲硅烷基等。
L表示单键或者经取代或未经取代的亚芳基。*表示键合位置。关于构成L中的亚芳基的芳香环的说明和优选范围,能够参考关于构成上述二芳基氨结构的各芳基的芳香环的说明和优选范围,关于亚芳基具有取代基时的取代基的说明和优选范围、具体例,能够参考上述R21~R30能够采用的取代基的说明和优选范围。作为L中的经取代或未经取代的亚芳基的具体例,能够举出经取代或未经取代的亚苯基、经取代或未经取代的萘基、经取代或未经取代的联苯-二基,优选为经取代或未经取代的亚苯基。
以下,例示由通式(1)表示的化合物的具体例。然而,能够在本发明中使用的由通式(1)表示的化合物并不应被这些具体例限定性解释。
[化学式10]
在由通式(1)表示的化合物中,掺杂于mCBP的状态下的最低激发单重态能级ES1与最低激发三重态能级ET1之差ΔEST优选为0.4eV以下,更优选为0.2e V以下,更优选为0.1eV以下。
关于ΔEST的测定方法,能够参考实施例项。
由通式(1)表示的化合物能够辐射出延迟荧光。因此,本发明还包括具有由通式(1)表示的结构的延迟荧光体的发明。
例如欲通过蒸镀法将包含由通式(1)表示的化合物的有机层制成膜而利用时,由通式(1)表示的化合物的分子量优选为1500以下,更优选为1200以下,进一步优选为1000以下,更进一步优选为800以下。分子量的下限值为通式(1)能够采用的最小的分子量。
由通式(1)表示的化合物可以无关于分子量而利用涂布法成膜。若利用涂布法,则即使为分子量相对大的化合物,也能够成膜。
并且,辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物可以为使辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的聚合性单体聚合的聚合物。
例如,考虑到预先在由通式(1)表示的结构中设置聚合性基团,并将通过使该聚合性基团聚合而获得的聚合物用作有机发光元件的材料。具体而言,考虑到准备在通式(1)的R1~R9或Y1~Y3中的任1个中包含聚合性官能团的单体而使其单独聚合或与另一单体一同共聚,由此获得具有重复单元的聚合物,将该聚合物用作有机发光元件的材料。或者,还考虑到通过使具有由通式(1)表示的结构的化合物彼此偶联而获得二聚体或三聚体,将它们用作有机发光元件的材料。
作为具有包含由通式(1)表示的结构的重复单元的聚合物的例子,能够举出包含由下述通式(11)或(12)表示的结构的聚合物。
[化学式11]
在通式(11)或(12)中,Q表示包含由通式(1)表示的结构的基团,L1及L2表示连接基团。连接基团的碳原子数优选为0~20,更优选为1~15,进一步优选为2~10。连接基团优选具有由-X11-L11-表示的结构。其中,X11表示氧原子或硫原子,优选为氧原子。L11表示连接基团,优选为经取代或未经取代的亚烷基、或者经取代或未经取代的亚芳基,更优选为碳原子数1~10的经取代或未经取代的亚烷基、或者经取代或未经取代的亚苯基。
在通式(11)或(12)中,R101、R102、R103及R104各自独立地表示取代基。优选为碳原子数1~6的经取代或未经取代的烷基、碳原子数1~6的经取代或未经取代的烷氧基、卤素原子,更优选为碳原子数1~3的未经取代的烷基、碳原子数1~3的未经取代的烷氧基、氟原子、氯原子,进一步优选为碳原子数1~3的未经取代的烷基、碳原子数1~3的未经取代的烷氧基。
由L1及L2表示的连接基团能够连接于构成Q的通式(1)的结构的R1~R9或Y1~Y3中的任1个。可以对1个Q连接2个以上的连接基团而形成交联结构或网状结构。
作为重复单元的具体的结构例,能够举出由下述式(13)~(16)表示的结构。
[化学式12]
具有包含这些式(13)~(16)的重复单元的聚合物能够通过如下方式合成:预先将羟基导入到通式(1)的结构的R1~R9或Y1~Y3中的任1个,将此作为交联剂使下述化合物反应而导入聚合性基团,并使该聚合性基团聚合。
[化学式13]
在分子内包含由通式(1)表示的结构的聚合物可以为仅由具有由通式(1)表示的结构的重复单元构成的聚合物,也可以为包含具有除其以外的结构的重复单元的聚合物。并且,聚合物中包含的具有由通式(1)表示的结构的重复单元可以为一种,也可以为2种以上。作为不具有由通式(1)表示的结构的重复单元,能够举出衍生自用于通常的共聚的单体的重复单元。例如,能够举出衍生自具有乙烯、苯乙烯等烯属不饱和键的单体的重复单元。
[由通式(1)表示的化合物的合成方法]
由通式(1)表示的化合物的合成法并无特别限制。例如,关于通式(1)的R2为取代基的化合物的合成,能够通过使通式(1)的R2为氢原子的化合物与由R2-X表示的化合物进行反应、或使通式(1)的R2为卤素原子的化合物与R2-H表示的化合物进行反应来合成。其中X为卤素原子。卤素原子优选为氯原子、溴原子、碘原子。关于该反应的详细内容,能够参考后述合成例。并且,由通式(1)表示的化合物还能够通过组合其他公知的合成反应而合成。
[有机发光元件]
在本发明的有机发光元件中,使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物。辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物显示出足够实用的高量子产率,并能够有效用作有机发光元件的发光材料。并且,辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物还能够用作有机发光元件的主体材料或辅助掺杂剂。例如,将辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物用作发光材料的有机发光元件具有通过该化合物作为延迟荧光材料发挥功能而发光效率高的特征。若以有机电致发光元件为例说明该原理,则如下。
在有机电致发光元件中,从正负两个电极向发光材料注入载流子,生成激发态的发光材料,并使其发光。通常,在载流子注入型的有机电致发光元件的情况下,所生成的激子中,激发为激发单重态的为25%,余下75%被激发为激发三重态。因此,利用源自激发三重态的发光的磷光,能量的利用效率更高。然而,由于激发三重态的寿命长,因此会发生由激发态的饱和或与激发三重态的激子的相互作用引起的能量失活,通常多为磷光的量子产率不高。另一方面,延迟荧光材料通过系间交叉等能量跃迁到激发三重态之后,通过三重态-三重态湮灭或热能的吸收而向激发单重态进行反向系间交叉,从而辐射出荧光。认为在有机电致发光元件中,基于热能的吸收的热活化型延迟荧光材料尤其有用。在有机电致发光元件中利用了延迟荧光材料时,激发单重态的激子如常辐射出荧光。另一方面,激发三重态的激子吸收外部空气的热或器件发出的热而向激发单重态进行系间交叉,从而辐射出荧光。此时,由于是源自激发单重态的发光,因此是与荧光同波长的发光,并且通过从激发三重态向激发单重态的反向系间交叉,所产生的光的寿命(发光寿命)比通常的荧光或磷光变长,因此被观察为比它们延迟的荧光。能够将此定义为延迟荧光。若使用这样的热活化型的激子转移机制,则通过在载流子注入后经过热能的吸收而能够将通常仅生成25%的激发单重态的化合物的比率提高至25%以上。若使用即使在低于100℃的低温下也能够发出强荧光及延迟荧光的化合物,则以器件的热就充分产生从激发三重态向激发单重态的系间交叉而辐射出延迟荧光,因此能够大大提高发光效率。
通过将辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物用作发光层的发光材料,还能够提供一种有机光致发光元件(有机PL元件)或有机电致发光元件(有机EL元件)等优异的有机发光元件。有机光致发光元件具有在基板上至少形成发光层的结构。有机电致发光元件至少具有阳极、阴极及在阳极与阴极之间形成有机层的结构。有机层至少包含发光层,也可以仅由发光层构成,还可以除发光层以外具有1层以上的有机层。作为此类其他有机层,能够举出空穴传输层、空穴注入层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层、电子传输层、激子阻挡层等。空穴传输层可以为具有空穴注入功能的空穴注入传输层,电子传输层可以为具有电子注入功能的电子注入传输层。将具体的有机电致发光元件的结构例示于图1。在图1中,1表示基板、2表示阳极、3表示空穴注入层、4表示空穴传输层、5表示发光层、6表示电子传输层、7表示阴极。
以下,对有机电致发光元件的各部件及各层进行说明。此外,基板和发光层的说明也符合有机光致发光元件的基板和发光层。
(基板)
本发明的有机电致发光元件优选支撑于基板。关于该基板,并无特别限制,只要为从以往一直用于有机电致发光元件的基板即可,例如能够使用由玻璃、透明塑料、石英、硅等构成的基板。
(阳极)
作为有机电致发光元件中的阳极,可优选使用将功函数大的(4eV以上)金属、合金、导电性化合物及它们的混合物设为电极材料的阳极。作为此类电极材料的具体例,可举出Au等金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。并且,还可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质且能够制作透明导电膜的材料。关于阳极,可以通过蒸镀或溅射等方法使这些电极材料形成为薄膜,并用光刻法形成所需形状的图案,或对图案精度要求不高时(100μm以上左右),可以在上述电极材料的蒸镀或溅射时经由所需形状的掩模形成图案。或者,在使用有机导电性化合物等可涂布的材料时,还能够使用印刷方式、涂层方式等湿式成膜法。从该阳极取出光时,优选透过率大于10%,并且作为阳极的薄膜电阻优选为数百Ω/□以下。而且,膜厚取决于材料,但通常为10~1000nm,优选选自10~200nm的范围内。
(阴极)
另一方面,作为阴极,还可使用将功函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物及它们的混合物设为电极材料的阴极。作为此类电极材料的具体例,可举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、稀土金属等。其中,从对电子注入性及氧化等的耐久性的观点考虑,优选电子注入性金属与功函数的值比其大且稳定的金属即第二金属的混合物、例如镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。通过蒸镀或溅射等方法使这些电极材料形成为薄膜,从而能够制作阴极。并且,作为阴极的薄膜电阻优选为数百Ω/□以下,膜厚通常选自10nm~5μm,优选选自50~200nm的范围内。此外,由于使发出的光透过,因此有机电致发光元件的阳极或阴极中的任1个为透明或半透明则提高发光亮度而优选。
并且,通过将在阳极的说明中举出的导电性透明材料用于阴极,能够制作透明或半透明的阴极,并通过应用其而能够制作阳极和阴极这两者均具有透过性的元件。
(发光层)
发光层为通过分别从阳极及阴极注入的空穴及电子的重组而生成激子之后发光的层,发光层中可单独使用发光材料,优选包含发光材料和主体材料。作为发光材料,能够使用选自辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物组中的1种或2种以上。为了使本发明的有机电致发光元件及有机光致发光元件显现高发光效率,将在发光材料中生成的单重态激子及三重态激子封在发光材料中很重要。因此,优选在发光层中,除发光材料以外还使用主体材料。作为主体材料,能够使用激发单重态能量、激发三重态能量中至少1个具有比发光材料更高的值的有机化合物。其结果,能够将在发光材料中生成的单重态激子及三重态激子封在发光材料的分子中,并能够充分引出其发光效率。而且,即使无法充分封住单重态激子及三重态激子,有时也能够获得高发光效率,因此只要为能够实现高发光效率的主体材料,则能够并无特别限制地用于本发明。在本发明的有机发光元件或有机电致发光元件中,发光产生自包含在发光层的发光材料(辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物)。该发光包括荧光发光及延迟荧光发光这两者。其中,可以是发光的一部分或也可以是部分为源自主体材料的发光。
在使用主体材料时,作为发光材料的化合物,即辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物包含于发光层中的量优选为0.1重量%以上,更优选为1重量%以上,并且,优选为50重量%以下,更优选为20重量%以下,进一步优选为10重量%以下。
作为发光层中的主体材料,优选为具有空穴传输能、电子传输能,且防止发光的长波长化,而且具有高玻璃化转变温度的有机化合物。
(注入层)
注入层是为了降低驱动电压或提高发光亮度而设置于电极与有机层之间的层,有空穴注入层和电子注入层,还可以设置于在阳极与发光层或空穴传输层之间及阴极与发光层或电子传输层之间。注入层能够根据需要设置。
(阻挡层)
阻挡层为能够阻挡存在于发光层中的电荷(电子或空穴)和/或激子向发光层外扩散的层。电子阻挡层能够配置于发光层及空穴传输层之间,并阻挡电子朝向空穴传输层而通过发光层。同样地,空穴阻挡层能够配置于发光层及电子传输层之间,并阻挡空穴朝向电子传输层而通过发光层。并且,阻挡层能够用于阻挡激子向发光层的外侧扩散。即电子阻挡层、空穴阻挡层还分别能够兼具作为激子阻挡层的功能。本说明书中所说的电子阻挡层或激子阻挡层以在1个层中包括具有电子阻挡层及激子阻挡层的功能的层的含义使用。
(空穴阻挡层)
从广义上来讲,空穴阻挡层具有电子传输层的功能。空穴阻挡层具有传输电子,并且阻挡空穴到达电子传输层的作用,通过该作用能够提高在发光层中的电子与空穴的重组概率。作为空穴阻挡层的材料,能够根据需要使用后述电子传输层的材料。
(电子阻挡层)
从广义上来讲,电子阻挡层具有传输空穴的功能。电子阻挡层具有传输空穴,并且阻挡电子到达空穴传输层的作用,通过该作用能够提高在发光层中的电子与空穴的重组概率。
(激子阻挡层)
激子阻挡层为用于阻挡通过在发光层内空穴与电子的重组而生成的激子向电荷传输层扩散的层,通过插入本层能够将激子有效封在发光层内,并能够提高元件的发光效率。激子阻挡层能够与发光层相邻地插入于阳极侧、阴极侧中的任1个,还能够同时插入于两者。即,在阳极侧具有激子阻挡层时,能够在空穴传输层与发光层之间,与发光层相邻地插入该层,插入于阴极侧时,能够在发光层与阴极之间,与发光层相邻地插入该层。并且,能够在阳极与和发光层的阳极侧相邻的激子阻挡层之间具有空穴注入层或电子阻挡层等,并能够在阴极与和发光层的阴极侧相邻的激子阻挡层之间具有电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层等。配置阻挡层时,用作阻挡层的材料的激发单重态能量及激发三重态能量中的至少1个优选高于发光材料的激发单重态能量及激发三重态能量。
(空穴传输层)
空穴传输层由具有空穴传输功能的空穴传输材料构成,空穴传输层能够设置单层或多层。
作为空穴传输材料,具有空穴的注入或传输、电子的阻挡性中的任1个,可以为有机物、无机物中的任1个。作为能够使用的公知的空穴传输材料,例如可举出三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚芳烷衍生物、吡唑啉衍生物及吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚合物及导电性高分子低聚物,尤其为噻吩低聚物等,优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物及苯乙烯基胺化合物,更优选使用芳香族叔胺化合物。
(电子传输层)
电子传输层由具有电子传输功能的材料构成,电子传输层能够设置单层或多层。
作为电子传输材料(有时兼作空穴阻挡材料),只要具有从阴极注入的电子传输至发光层的功能即可。作为能够使用的电子传输层,例如可举出硝取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物(Thiopyran dioxide)衍生物、碳二亚胺、亚芴基甲烷(fluorenylidenemethane)衍生物、蒽醌二甲烷(anthraq uinodimethane)及蒽酮衍生物、噁二唑衍生物等。而且,在上述噁二唑衍生物中,噁二唑环的氧原子取代为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子基团已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也能够用作电子传输材料。而且,还能够使用将这些材料导入高分子链的高分子材料或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
制作有机电致发光元件时,上述辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物不仅用于发光层,还可以用于除发光层以外的层。此时,关于各层中包含的辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物,将其用于发光层时和用于除发光层以外的层时可以相同,也可以不同。例如,在上述注入层、阻挡层、空穴阻挡层、电子阻挡层、激子阻挡层、空穴传输层、电子传输层等中,也可以使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物。这些层的制膜方法并无特别限制,可以通过干式工艺、湿式工艺中的任1个制作。
以下,具体例示能够用于有机电致发光元件的优选材料。其中,能够在本发明中使用的材料不会因以下例示化合物而限定性解释。并且,即使是作为具有特定功能的材料例示的化合物,也能够转用为具有其他功能的材料。
首先,举出还能够用作发光层的主体材料的优选化合物。
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
接着,举出能够用作空穴注入材料的优选化合物例。
[化学式19]
接着,举出能够用作空穴传输材料的优选化合物例。
[化学式20]
[化学式21-1]
[化学式21-2]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
接着,举出能够用作电子阻挡材料的优选化合物例。
[化学式26]
接着,举出能够用作空穴阻挡材料的优选化合物例。
[化学式27]
接着,举出能够用作电子传输材料的优选化合物例。
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
接着,举出能够用作电子注入材料的优选化合物例。
[化学式31]
而且,还举出作为能够添加的材料优选的化合物例。例如,可考虑到作为稳定化材料添加等。
[化学式32]
利用上述方法制作的有机电致发光元件通过对所获得的元件的阳极与阴极之间施加电场而发光。此时,若根据激发单重态能量发光,则可确认到相应于该能级的波长的光为荧光发光及延迟荧光发光。并且,若根据激发三重态能量发光,则可确认到相应于该能级的波长为磷光。由于通常的荧光比延迟荧光发光的荧光寿命更短,因此在荧光和延迟荧光中能够区分发光寿命。
另一方面,磷光在如本发明的化合物的通常的有机化合物中,由于激发三重态能量不稳定而转变为热等,而且寿命短而很快失活,因此在室温下几乎无法观测到。为了测定通常的有机化合物的激发三重态能量,能够通过观测在极低温条件下的发光而测定。
本发明的有机电致发光元件能够适用于单独元件、由以阵列状配置的结构构成的元件、阳极和阴极以X-Y矩阵状配置的结构中的任1个。根据本发明,通过使辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物包含在发光层中,可获得发光效率大幅改善的有机发光元件。本发明的有机电致发光元件等有机发光元件能够进一步应用于各种用途。例如,能够利用本发明的有机电致发光元件来制造有机电致发光显示装置,详细而言,能够参考时任静士、安达千波矢、村田英幸共著的“有机EL显示器”(Ohmsha,Ltd.)。并且,尤其,本发明的有机电致发光元件还能够在需求大的有机电致发光照明或背光中应用。
并且,本发明的有机发光元件可以为有机发光晶体管。有机发光晶体管例如具有经由栅极绝缘层在兼作发光层的活性层上层叠栅电极,并且该活性层连接有源电极及漏电极的结构。通过对此类有机发光晶体管的活性层使用辐射出延迟荧光且能够进行分子内质子转移的化合物,能够实现载流子转移度及发光特性均优异的有机发光晶体管。
实施例
以下,举出合成例及实施例来进一步具体地对本发明的特征进行说明。以下所示材料、处理内容、处理顺序等能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。因此,本发明的范围不应被以下所示的具体例限定性解释。此外,利用紫外可见近红外分光光度计(PerkinElmer,Inc.社制:Lambda950-PKA)、荧光分光光度计(HORIBA公司制:FluoroMax-4)、多通道光谱仪(Hamamatsu Phot onics K.K.制:PMA-12C10027-01)、光激发绝对发光量子产率测定装置(Hamam atsu Photonics K.K.制:C9920PMA-11)、荧光寿命测定装置(Hamamatsu Phot onics K.K.制:C11367-25)及条纹照相机(Hamamatsu Photonics K.K.制:U8167-1)来进行了发光特性的评价。并且,在本实施例中,将发光寿命为100ns以下的荧光判定为即时荧光,将发光寿命为0.1μs以上的荧光判定为延迟荧光。
HOMO(Highest occupied molecular orbital:最高占据分子轨道)的能级及LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital:最低未占分子轨道)的能级利用电化学分析仪(BAS Inc.制),将0.1mM二茂铁溶液作为外部标准,通过循环伏安法及微分脉冲伏安法进行了测定。
如下测定了最低激发单重态能级(ES1)与最低激发三重态能级(ET1)之差ΔEST
[在甲苯或PMMA中的最低激发单重态能级(ES1)与最低激发三重态能级(E T1)之差ΔEST]
利用以下方法算出最低激发单重态能级(ES1)与最低激发三重态能级(ET1),并通过ΔEST=ES1-ET1求出了在甲苯或PMMA中的化合物的最低激发单重态能级(ES1)与最低激发三重态能级(ET1)之差ΔEST
(1)最低激发单重态能级(ES1)
准备包含测定对象化合物的甲苯溶液(浓度:1×10-5M)、或形成于硅基板上的包含测定对象化合物的PMMA膜(化合物的浓度:0.1mol%,厚度100nm)而作为测定试样,在常温(300K)下测定了该试样的荧光光谱。具体而言,通过累计从激发光刚入射后至入射后100纳秒为止的发光,获得了纵轴为发光强度、横轴为波长的荧光光谱。划出相对于该发光光谱在短波长侧的上升的切线来求出了该切线与横轴的交点的波长值λedge[nm]。将该波长值以下述换算式换算成能值的值作为ES1
换算式:ES1[eV]=1239.85/λedge
(2)最低激发三重态能级(ET1)
将与最低激发单重态能级(ES1)相同的试样冷却至5[K],对磷光测定用试样照射激发光(337nm),并利用条纹照相机测定了磷光强度。通过累计从激发光入射后1毫秒至入射后10毫秒的发光,获得了纵轴为发光强度、横轴为波长的磷光光谱。划出相对于该磷光光谱在短波长侧的上升的切线来求出了该切线与横轴的交点的波长值λedge[nm]。将该波长值以下述换算式换算成能值的值作为ET1
换算式:ET1[eV]=1239.85/λedge
如下划出相对于磷光光谱在短波长侧的上升的切线。考虑到在光谱曲线上从磷光光谱的短波长侧移动至光谱的极大值中最短波长侧的极大值时,朝向长波长侧的曲线上各点上的切线。随着曲线上升(即随着纵轴增加),该切线的斜率增加。将在该斜率值变为极大值的点上划出的切线作为相对于该磷光光谱在短波长侧的上升的切线。
在具有光谱的最大峰强度的10%以下的峰强度的极大点不包括在上述最短波长侧的极大值而极接近最短波长侧的极大值,且斜率值变为极大值的点上划出的切线作为相对于该磷光光谱在短波长侧的上升的切线。
此外,试样为甲苯溶液时,在77[K]下通过磷光测定装置测定。
[mCBP中的最低激发单重态能级ES1与最低激发三重态能级ET1之差ΔEST]
将ΔEST作为阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)中的活化能Ea,根据通过实验测定的T-1与ln(kRISC)的相关图的斜率a求出了mCBP中的化合物的最低激发单重态能级ES1与最低激发三重态能级ET1之差ΔEST
即,若由下述式(1)表示的阿伦尼乌斯公式的两边转换为自然对数,则可获得下述式(2)。
[数式2]
阿伦尼乌斯公式:
在式(1)、(2)中,k表示反应的速率常数,A表示频率因子,Ea表示活化能,R表示气体常数,T表示绝对温度。其中,在1分子中的气体常数R为0.86173312×10-4(eVK-1)。
从式(2)可知,T-1与ln k由将-Ea/R作为斜率的一次函数表示。因此,将T-1与ln k的相关图的斜率设为a时,活化能Ea可由下述式(4)近似表示。
Ea=-a×0.8617×10-4 ……(4)
其中,在从激发单重态向激发三重态的反向系间交叉中,能够将ΔEST视为活化能(潜在障壁的高度),因此将式(4)的Ea替换为ΔEST的下述式(5)成立。
ΔEST=-a×0.8617×10-4 ……(5)
在本实施例中,以对象化合物的浓度成为3重量%的方式形成对象化合物与mCBP的共蒸镀膜,在10~300K的范围内改变温度来测定其发光的瞬态衰减曲线,并获得了T-1与ln(kRISC)(kRISC为反向系间交叉的速率常数)的相关图。根据该相关图的斜率a,利用式(5)导出了ΔEST
(合成例1)化合物1的合成:将3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-1,1,5,5,9,9-六甲基-13-氧杂三角烯(aza-triangulene)(197mg,0.40mmol)和2-溴-4,6-二苯-1,3,5-三嗪(140mg,0.45mmol)在氮气氛下溶解了甲苯30mL。而且,追加甲苯55mL之后,添加包含3滴甲基三辛基氯化铵的2M的碳酸钠水溶液(15mL)和四(三苯基膦)钯(0)(56mg,2mol%),在65℃的氮气氛下搅拌了3天。利用甲苯清洗该水层3次,利用硫酸镁干燥所回收的有机层,并在减压下挥发去除了其溶剂。将正己烷:二氯甲烷=3:1的混合溶剂用作洗提液,通过硅胶柱色谱法纯化所获得的粗产物,从而获得了化合物1的淡黄色固体。
1H-NMR(CDCl3,400MHz,δ):1.69(s,6H),1.777(s,12H),7.20(t,2H,J=7.5Hz),7.43(dd,2H,J=7.5,1.5),7.47(dd,2H,J=7.5,1.5),7.61(m,6H),8.80(m,6H),MS(ASAP):m/z=598([M+H]+)。
(合成例2)化合物2的合成
[化学式33]
将邻氨基苯甲酸甲酯(41.1mL,0.318mol)、2-碘苯甲酸甲酯(13mL,0.909mol)、碳酸钾(100g,0.727mol)、碘化铜(I)(5.89g,0.0309mol)及铜(4.04g,0.0636mol)的混合物加入到二苯醚370mL,并在190℃的氮气氛下搅拌了76小时。对该反应液进行硅藻土过滤来去除固体物质之后,利用氯仿进行了分液操作。利用硫酸钠干燥所获得的有机层,过滤去除硫酸钠之后,利用蒸发器从有机层去除溶剂,从而获得了中间体1的淡米色固体。将所获得的固体利用乙酸乙酯再结晶,以74%的产率获得了产量为98.7g的中间体1的薄黄色个体。
[化学式34]
使中间体1(1.00g,2.39mmol)和硫酸银(I)(0.750g,2.39mmol)的混合物悬浮在乙醇50mL,并在冰冷下缓慢滴加溶解于乙醇100mL的碘(0.608g,2.39mmol)之后,在室温下搅拌了15小时。对该反应液进行硅藻土过滤来去除固体,并利用蒸发器去除了溶剂。将二氯甲烷用作洗提液,通过硅胶柱色谱法纯化所析出的固体,从而以35%的产率获得了产量为0.450g的中间体2的米色粉末固体。
[化学式35]
将对中间体2(0.801g,1.47mmol)添加了氢氧化钠(0.829g,20.7mmol)的混合物加入到乙醇:水=1:1的混合溶液6.5mL,加热回流3小时之后,滴加盐酸而将反应溶液的pH调整成1左右。通过减压过滤回收所析出的固体,并通过减压干燥,以89%的产率获得了产量为0.659g的中间体3的白色粉末。
[化学式36]
将中间体3(0.600g,1.19mmol)、氯化亚砜(2.57mL,35.7mmol)及N,N-二甲基甲酰胺0.30mL加入脱水二氯甲烷45mL,在氮气氛下加热回流3小时之后,添加四氯化锡(IV)(2.52mL,21.4mmol),进一步加热回流了18小时。反应结束后,将氢氧化钠水溶液一边搅拌一边缓慢滴加至该反应液中,并在室温下搅拌了1小时。将所获得的固体通过抽吸过滤而回收,减压干燥之后,利用硝基苯进行了再结晶。由此,以54%的产率获得了产量为0.287g的中间体4的黄色固体。
[化学式37]
将中间体4(0.200g,0.445mmol)、9H-咔唑(0.089g,0.534mmol)、碘化铜(I)(0.0169g,0.089mmol)、2,2-联吡啶(0.0138g,0.089mmol)及碳酸钾(0.741g,4.45mmol)的混合物加入到邻二氯苯45mL,并在氮气氛下加热回流了44小时。反应结束后,将反应溶液冷却至室温程度,添加二氯甲烷进行稀释之后,通过减压过滤去除了固体物质。通过减压蒸馏从所获得的滤液去除溶剂,并将氯仿用作洗提液,通过硅胶柱色谱法粗略纯化了所析出的固体。通过升华纯化该粗略纯化物,以14%的产率获得了产量为0.0301g的目标化合物2的橙色固体。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=9.29(s,2H,ArHe),9.11(dd,2H,J=7.5Hz、2.0Hz,ArHf),9.08(dd,2H,J=7.5Hz,2.0Hz,ArHh),8.19(d,2H,J=8.0Hz,2.0Hz,ArHa),7.91(dd,2H,J=7.5Hz,7.5Hz,ArHg),7.56(d,2H,J=8.0Hz,ArHd),7.47(ddd,2H,J=7.0Hz,7.0Hz,1.0Hz,ArHc),7.37(ddd,2H,J=7.5Hz,7.0Hz,ArHb),MS(ASAP)m/z488.41[M+-H]。
(合成例3)化合物3的合成
[化学式38]
对中间体4(0.0906g,0.200mmol)、三苯基氨基硼酸(0.0589g,0.200mm ol)、四(三苯基膦)钯(0)(0.0106g,0.0095mmol)的混合物添加甲苯5mL之后,添加碳酸钾(1.42g,103mmol)和纯水5mL,在氮气氛下加热回流了30小时。反应结束后,利用氯仿对反应溶液进行分液操作,并利用硫酸镁干燥所获得的有机层,通过过滤去除硫酸镁之后,利用蒸发器去除了溶剂。将氯仿用作洗提液,通过硅胶柱色谱法粗略纯化了所析出的固体。通过升华纯化所获得的粗略纯化物,以21%的产率获得了产量为0.0237g的化合物3的红橙色固体。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=9.25(s,2H,ArHd),9.07(ddd,4H,J=6.0Hz,6.0Hz,1.5Hz,ArHa,c),7.87(dd,2H,J=7.5Hz,7.5Hz,ArHb),7.77(d,2H,J=9.0Hz,ArHc),7.32(dd,4H,J=8.0Hz,7.5Hz,ArHh,j),7.23(d,2H,J=8.5Hz,ArHf),7.19(d,2H,J=8.0Hz,ArHg,k),7.10(dd,2H,J=7.5Hz,7.5Hz,ArHi),MS(ASAP)m/z566.18[M+]。
(合成例4)化合物4的合成
[化学式39]
将中间体4(0.201g,0.445mmol)、二苯胺(0.0898g,0.534mmol)、碘化铜(I)(0.0171g,0.089mmol)、2,2-联吡啶(0.0133g,0.089mmol)、碳酸钾(0.742g,4.45mmol)的混合物加入到邻二氯苯45mL,并在氮气氛下加热回流了44小时。反应结束后,将反应溶液冷却至室温程度,添加二氯甲烷进行稀释之后,通过减压过滤去除了固体物质。通过减压蒸馏从所获得的滤液去除溶剂,并将氯仿用作洗提液,通过硅胶柱色谱法粗略纯化了所析出的固体。进一步利用凝胶柱渗透法纯化所获得的粗略纯化物,从而以0.9%的产率获得了产量为0.0020g的化合物4的红色固体。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=9.03(dd,2H,J=7.5Hz,2.0Hz,ArHg),8.98(dd,2H,J=7.5Hz,1.5Hz,ArHi),8,66(s,2H,ArHf),7.82(dd,2H,J=8.0Hz,8.0Hz,ArHh),7.37(dd,4H,J=8,0Hz,7.5Hz,ArHb,d),7.21(d,4H,J=8.0Hz,ArHa,e),7.18(dd,2H,J=7.5Hz,ArHc),MS(ASAP)m/z490[M+-H]。
(合成例5)化合物5的合成
[化学式40]
在氮气流下,将0.7g(1.34mmol)的2,6-二溴-4,4,8,8,12,12-六甲基-8,12-二氢-4H-苯并[1,9]喹喔啉[3,4,5,6,7-defg]吖啶,0.92g(4.02mmol)的N,N-二(4-苯甲醚)胺,0.48g(5.00mmol)的叔丁氧基钠及15mg(0.03mmol)的双(三叔丁基膦)钯(0)在脱水甲苯50mL中加热回流48小时,利用硅藻土过滤所获得的反应溶液之后进行分液,并在无水硫酸钠上进行干燥来蒸馏去除溶剂,从而获得了黄色的反应混合物。通过柱色谱法(己烷/乙酸乙酯)纯化目标产物,以82%的产率获得了产量为0.9g(1.10mmol)的黄色粉末的中间体5。
1H-NMR(500MHz,甲苯d-8):δ=7.34(d,2H,J=2.5Hz,ArHdore),7.28(d,2H,J=2.5Hz,ArHdore),7.21(d,1H,J=8.0Hz,ArHf),7.17(d,8H,J=9.0H z,ArHc),6.98(s,1H,ArHg),6.74(d,8H,J=9.0Hz,ArHf),3.36(s,12H,ArHa),1.51(s,12H,ArHh),1.45(s,6H,ArHi)。
[化学式41]
在氮气流下,使中间体5(410mg,0.5mmol)溶解于四氢呋喃20mL,并在冰冷下缓慢滴加了溶解于四氢呋喃10mL的N-溴代琥珀酰亚胺(108mg,0.6mmo l)。搅拌1小时后,在室温下搅拌了一晩。对所获得的反应溶液少量添加硫代硫酸钠水溶液之后进行分液,并在无水硫酸钠上进行干燥来蒸馏去除溶剂,从而获得了黄色的反应混合物。通过柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=3:1)粗略纯化目标产物,并过滤溶解于二乙醚之后添加甲醇而析出的沉淀物,从而以78%的产率获得了产量为350mg(0.39mmol)的黄色粉末的中间体6。
1H-NMR(500MHz,甲苯d-8):δ=7.47(s,2H,ArHf),7.27(s,4H,ArHde),7.16(d,8H,J=8.0Hz,ArHc),6.75(d,8H,J=9.0Hz,ArHb),3.36(s,12H,ArHa),1.44(s,6H,ArHh),1.38(s,12H,ArHg)
MS(ASAP)m/z897.31[M+]。
[化学式42]
在氮气流下,使中间体6(160mg,0.17mmol)、双(频哪醇合)二硼(51m g,0.2mmol)、乙酸钾(59mg,0.6mmol)溶解于二甲基甲酰胺20mL,添加Pd(d ppf)Cl2·CH2Cl2(4.1mg,0.005mmol),并在85℃下搅拌了15小时。反应结束后,蒸馏去除溶剂之后进行分液(二氯甲烷),利用无水硫酸钠干燥后,通过柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=4:1)粗略纯化,并过滤溶解于二乙醚之后添加甲醇而析出的沉淀物,从而以57%的产率获得了产量为92.0mg(0.097mmol)的黄色粉末的中间体7。
1H-NMR(500MHz,甲苯d-8):δ=8.20(s,2H,ArHf),7.34(d,2H,J=2.5Hz,ArHdore),7.26(d,2H,J=2.5Hz,ArHdore),7.16(d,8H,J=9.0Hz,ArHc),6.73(d,8H,J=9.0Hz,ArHb),3.36(s,12H,ArHa),1.57(s,12H,ArHg),1.45(s,6H,ArHh),1.20(s,12H,ArHi)
MS(ASAP)m/z945.34[M+]
[化学式43]
在氮气流下,使中间体7(92mg,0.097mmol)、2-溴-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(118mg,0.38mmol)溶解于甲苯20mL,并添加2mol/L碳酸钠2mL及Pd(P Ph3)4(50mg,0.043mmol),加热回流了36小时。反应结束后进行分液,并通过柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=4:1)纯化,从而以46%的产率获得了产量为47mg(0.045mmol)的黄色粉末的化合物5。
1H-NMR(500MHz,甲苯d-8):δ=9.06(s,2H,ArHk),8.98(dd,4H,J=6.0Hz,2.0Hz,ArHj),7.42,7.04,7.36,7.31(m,10H,ArHd,e,f,i),7.21(d d,8H,J=7.0Hz,2.0Hz,ArHc),6.78(d,8H,J=7.0Hz,2.0Hz,ArHb),3.39(s,12H,ArHa),1.69(s,12H,ArHg),1.50(s,6H,ArHh)
MS(ASAP)m/z1050.99[M+]
(合成例6)化合物6的合成
[化学式44]
使三甲基-2,2’,2”-次氮基三苯甲酸酯(3.00g,7.16mmol)、硫酸银(I)(2.23g,7.16mmol)的混合物悬浮于乙醇230mL,并在冰冷下缓慢滴加了溶解于220mL乙醇的碘(1.82g,7.16mmol)。滴加结束后,将反应溶液在室温下搅拌了12小时。通过硅藻土过滤去除体系中的固体,并利用蒸发器去除了溶剂。将二氯甲烷用作洗提液,通过硅胶柱色谱法纯化析出的固体,从而以49%的产率获得了产量为1.91g的淡橙粉末的中间体8,并以8%的产率获得了产量为0.407g的淡橙粉末的中间体9。
中间体8:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=7.87(d,1H,J=2.0Hz,ArHe),7.62(dd,1H,J=8.0Hz,7.5Hz,ArHf),7.60(d,1H,J=8.5Hz,ArHa),7.38(dd,1H,J=8.0Hz,7.5Hz,ArHc),7.12(ddd,2H,J=7.5Hz,7.5Hz,3.5Hz,ArHb),7.06(dd,2H,J=8.0Hz,2.0Hz,ArHd),6.76(d,1H,J=8.5Hz,ArHg),3.43(s,3H,CH3),3.41(s,3H,CH3),3.35(s,3H,CH3),MS(ASAP)m/z545.38[M+]。
中间体9:
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=7.89(dd,2H,J=5.5Hz,2.0Hz,ArHe),7.63(d,2H,J=7.0Hz,ArHf),7.62(d,1H,J=9.0Hz,ArHa),7.39(dd,1H,J=8.5Hz,7.5Hz,ArHc),7.15(dd,1H,J=7.5Hz,8.0Hz,ArHb),7.06(d,2H,J=9.0Hz,ArHd),6.77(dd,2H,J=8.5Hz,9.0Hz,ArHg),3.45(s,3H,C H3),3.41(s,3H,CH3),3.38(s,3H,CH3);MS(ASAP)m/z671.14[M+]。
[化学式45]
对中间体9(1.067g,1.59mmol)添加氢氧化钠(0.795g,19.9mmol),并在乙醇/水=1/1混合溶液6.7mL中加热回流3小时之后,滴加盐酸而将反应溶液的pH调整成2左右。通过减压过滤回收所析出的固体之后,进行减压干燥,从而以91%的产率获得了产量为0.913g的白色粉末的中间体10。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ=12.75(broad,3H,COOH),7.93(broad,2H,ArHe),7.75(broad,3H,ArHa,f),7.47(broad,1H,ArHc),7.23(dd,1H,ArHb),6.85(b,1H,ArHd),6.62(b,2H,ArHg);MS(ASAP)m/z629.02[M+],585.03[M+-CO2]。
[化学式46]
在脱水二氯甲烷45mL中对中间体10(0.752g,1.20mmol)添加氯化亚砜(2.56mL,35.7mmol)、二甲基甲酰胺0.30mL,并在氮气氛下加热回流了3小时。之后添加四氯化锡(IV)(2.50mL,21.4mmol),并进一步加热回流了18小时。反应结束后,一边搅拌一边缓慢滴加氢氧化钠水溶液,并在室温下搅拌了1小时。通过抽吸过滤回收所获得的固体,并进行了减压干燥。之后,利用硝基苯对固体进行再结晶,从而以49%的产率获得了产量为0.336g的黄色固体的中间体11。
MS(ASAP)m/z575.09[M+]。
[化学式47]
对中间体11(0.300g,0.521mmol)、二苯胺(1.13g,10.4mmol)、叔丁醇钠(2.00g,20.8mmol)、双二亚苄基丙酮钯(0.0300g,0.0521mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(0.0151g,0.0521mmol)的混合物添加脱水甲苯(12mL)来进行脱气之后,在氮气氛下加热回流了小时。反应结束后,进行分液操作,利用二氯甲烷提取,并利用硫酸钠干燥了有机层。过滤去除硫酸钠,并利用蒸发器去除了溶剂。通过馏分二氯甲烷的硅胶柱色谱法粗略纯化了所析出的固体。升华纯化所获得的固体,以25%的产率获得了产量为0.0864g的黑紫色固体的化合物6。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=8.96(dd,2H,J=7.5Hz,ArHb),8.96(dd,2H,J=7.5Hz,ArHb),(dd,1H,J=7.5Hz,ArHa),7.34(dd,8H,J=7.5Hz,8.0Hz,ArHe,g),7.19(d,8H,J=8.0Hz,ArHd,h),7.15(dd,4H,J=7.5Hz,7.5Hz,ArHf),MS(ASAP)m/z657.21[M+]。
(合成例7)化合物7的合成
[化学式48]
使三甲基-2,2’,2”-次氮基三苯甲酸酯(3.01g,7.16mmol)、硫酸银(I)(5.40g,21.5mmol)的混合物悬浮于乙醇150mL,并在冰冷下缓慢滴加了溶解于300mL乙醇的碘(6.69g,21.5mmol)。滴加结束后,将反应溶液在室温下搅拌了15.5小时。通过硅藻土过滤去除体系中的固体,并利用蒸发器去除了溶剂。将二氯甲烷用作洗提液,通过硅胶柱色谱法纯化所析出的固体,从而以20%的产率获得了产量为1.16g的米色粉末固体的中间体12。
MS(ASAP)m/z545.38[M+]。
[化学式49]
对中间体12(1.27g,1.59mmol)添加氢氧化钠(0.795g,19.9mmol),并在乙醇/水=1/1混合溶液6.7mL中加热回流3小时之后,滴加盐酸而将反应溶液的pH调整成2左右。通过减压过滤回收所析出的固体之后,进行减压干燥,从而以98%的产率获得了产量为1.18g的白色粉末的中间体13。
MS(ASAP)m/z755.00[M+],710.99[M+-CO2]。
[化学式50]
在脱水二氯甲烷50mL中对中间体13(0.900g,1.19mmol)添加氯化亚砜(2.56mL,35.7mmol)、二甲基甲酰胺0.30mL,并在氮气氛下加热回流了3小时。之后添加四氯化锡(IV)(2.50mL,21.4mmol),并进一步加热回流了18小时。反应结束后,一边搅拌一边缓慢滴加氢氧化钠水溶液,并在室温下搅拌了1小时。通过抽吸过滤回收所获得的固体,并进行了减压干燥。之后,利用硝基苯对固体进行再结晶,从而以66%的产率获得了产量为0.553g的黄色固体的中间体14。
MS(ASAP)m/z700.99[M+]。
[化学式51]
对中间体14(0.450g,0.642mmol)、二苯胺(3.25g,19.3mmol)、叔丁醇钠(3.70g,38.5mmol)、双二亚苄基丙酮钯(0.0367g,0.0642mmol)、四氟硼酸三叔丁基膦(0.0186g,0.0642mmol)的混合物添加脱水甲苯(15mL)来进行脱气之后,在氮气氛下加热回流了19小时。反应结束后,进行分液操作,利用二氯甲烷提取,并利用硫酸钠干燥了有机层。过滤去除硫酸钠,并利用蒸发器去除了溶剂。通过馏分二氯甲烷的硅胶柱色谱法粗略纯化了所析出的固体。升华纯化所获得的固体,以17%的产率获得了产量为0.0910g的黑紫色固体的化合物7。
1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ=8.57(s,6HArHf),7.32(dd,12H,J=8.0H z,7.5Hz,ArHb,d),7.17(d,12H,J=7.5Hz,ArHa,e),7.13(dd,12H,J=7.5H z,7.5Hz,ArHc),MS(ASAP)m/z825.16[M+]。
(实施例1)使用了化合物1的有机光致发光元件的制作与评价
在Ar气氛的手套箱中制备了化合物1的甲苯溶液(浓度1.0×10-5mol/L)。
并且,通过旋涂法,在石英基板上以200nm厚度形成由化合物1和聚甲基丙烯酸甲酯构成的薄膜(聚合物膜)而作为有机光致发光元件。此时,将化合物1的浓度设为0.1mol%或10mol%。此外,在化合物1的浓度为0.1mol%的聚合物膜中,化合物1以均匀分散的状态存在,而在化合物1的浓度为10mol%的聚合物膜中,确认到了化合物1的凝聚。
而且,利用真空蒸镀法,在真空度4×10-4Pa以下的条件下,在石英基板上,以100nm的厚度形成了化合物1的薄膜(单一膜),将此作为有机光致发光元件。
另外,利用真空蒸镀法,在真空度4×10-4Pa以下的条件下,以不同的蒸镀源蒸镀化合物1和DPEPO而在石英基板上以40nm厚度形成了化合物1的浓度为0.5重量%、2重量%或10重量%的薄膜(掺杂膜),将此作为有机光致发光元件。
并且,使用mCP或mCBP来代替DPEPO,除此以外,以与上述相同的方法形成了包含化合物1的掺杂膜,将此作为有机光致发光元件。
在均匀溶解于甲苯中的状态(均相体系)下,对化合物1进行电化学测定的结果,HOMO能级为-5.16eV,LUMO能级为-2.13eV。并且,根据在大气下对化合物1的蒸镀单膜(凝聚体系)进行的光电子分光法和吸收光谱吸收端来求出的HOMO能级为-5.51eV、LUMO能级为-2.81eV。并且,根据化合物1的甲苯溶液的荧光光谱及磷光光谱,预估的化合物1的激发单重态能级ES1为2.884eV,激发三重态能级ET1为2.758eV,激发单重态能级与激发三重态能级之差ΔEST为0.128eV。
并且,对在实施例1中制作的包含化合物1的甲苯溶液、聚合物膜、单一膜及各掺杂膜的发光特性进行了评价。将在大气下或氩气氛下测定的光致发光量子产率(PL量子产率)示于表1。化合物1的甲苯溶液的发光极大波长为460nm,化合物1的单一膜的发光极大波长为490nm。
[表1]
如表1所示,包含化合物1的甲苯溶液、聚合物膜及各掺杂膜均在氩气氛下,示出了比大气下更高的PL量子产率。认为这是因为,在氩气氛下,由氧引起的三重态激发子的失活得到了抑制。由此,暗示在化合物1的荧光发光过程中,存在从激发三重态T1向激发单重态S1的反向系间交叉过程。
并且,在300K下对包含化合物1的聚合物膜、单一膜及各掺杂膜测定发光的瞬态衰减曲线的结果,均能够观测到了延迟荧光。而且,在300~10K的范围内进行测定的结果,确认到了伴随温度的上升而发光寿命增加的温度依赖性。
从这些结果可知,化合物1为经由从激发三重态T1向激发单重态S1的反向系间交叉来发光的热活性型的延迟荧光材料。
(实施例2~4)使用了化合物2~4的有机光致发光元件的制作与评价
使用化合物2~4、6、7来代替化合物1,作为掺杂膜的主体材料仅使用mC BP,除此以外,以与实施例1相同的方法分别制作了包含化合物2~4的甲苯溶液、聚合物膜及掺杂膜而作为有机光致发光元件。其中,关于化合物2~4、6、7的浓度,在甲苯溶液中设为1.0×10-5mol/L,在聚合物膜中设为0.1mol%,在掺杂膜中设为3重量%。
(实施例5)使用了化合物5的有机光致发光元件的制作与评价
在Ar气氛的手套箱中制备了化合物5的甲苯溶液(浓度1.0×10-5mol/L)及环己烷溶液(浓度1.0×10-5mol/L),将此作为有机光致发光元件。
(比较例1)比较化合物1的甲苯溶液的制备与评价
在Ar气氛的手套箱中制备了比较化合物1的甲苯溶液(浓度1.0×10-5mol/L)而作为比较样品。
[化学式52]
关于化合物2~4、6、7及比较化合物1,在表2示出甲苯中测定的HOMO能级及LUMO能级,在表3示出实施例2~4、6、7及比较例1中制作的甲苯溶液、聚合物膜、掺杂膜的激发单重态能级ES1、激发三重态能级ET1及它们的能差ΔES T。
[表2]
[表3]
并且,对在实施例2~7及比较例1中制作的各甲苯溶液、各聚合物膜、各掺杂膜及在实施例5中制作的环己烷溶液的发光特性进行了评价。关于各甲苯溶液及环己烷溶液,在表4示出大气下或无氧条件下测定的PL量子产率和发光寿命,关于各聚合物膜及各掺杂,在表5示出大气下或无氧条件下测定的PL量子产率和在无氧条件下测定的发光寿命。其中,关于无氧条件下,在甲苯溶液或环己烷溶液中是指氮气鼓泡后,而在聚合物膜及掺杂膜中是指氩气氛下。
[表5]
如表4、5所示,包含化合物2~5的各溶液、包含化合物2~4的各聚合物膜及各掺杂膜均在无氧条件下,示出比大气下更高的PL量子产率,并观测到了微秒级的延迟荧光成分。并且,从表4所示的甲苯溶液的延迟荧光寿命确认到,存在通过去除氧而延迟荧光寿命增加的倾向。认为这些是由于由氧引起的三重态激发子的失活得到抑制而出现的结果,并暗示关于化合物2~5,也在其荧光发光过程中存在从激发三重态T1向激发单重态S1的反向系间交叉过程。并且,在300~10K下对包含化合物2~5的各聚合物膜及各掺杂膜测定发光的瞬态衰减曲线的结果,确认到伴随温度的上升而发光寿命增加的温度依赖性。从这些结果确认到,化合物2~5也是经由从激发三重态T1向激发单重态S1的反向系间交叉来发光的热活性型的延迟荧光材料。
(实施例6)将化合物1(0.5重量%)和DPEPO用于发光层的有机电致发光元件的制作
在形成有由膜厚100nm的铟·锡氧化物(ITO)构成的阳极的玻璃基板上,利用真空蒸镀法,在真空度4.0×10-4Pa下层叠了各薄膜。首先,在ITO上形成30nm厚度的NPD,并在其上形成了20nm厚度的TCTA。接着,将化合物1和DPE PO以不同的蒸镀源进行共蒸镀,形成了40nm厚度的层而作为发光层。此时,将化合物1的浓度设为了0.5重量%。接着,形成10nm厚度的DPEPO,在其上形成了30nm厚度的TPBi。而且,形成0.8nm厚度的氟化锂(LiF),接着蒸镀成80n m厚度的铝(Al),从而形成了阴极而作为有机电致发光元件。
(实施例7、8)将化合物1(2重量%或10重量%)和DPEPO用于发光层的有机电致发光元件的制作
将发光层中的化合物1的浓度变更为2重量%或10重量%,除此以外,以与实施例6相同的方法制作了有机电致发光元件。
(实施例9)形成有化合物1的浓度不同的2层发光层的有机电致发光元件的制作
形成20nm厚度的化合物1的浓度为10重量%的发光层来代替形成化合物1的浓度为0.5重量%的发光层,并在其上形成20nm厚度的化合物1的浓度为2重量%的发光层而形成2层结构的发光层,除此以外,以与实施例6相同的方法制作了有机电致发光元件。
(实施例10、11)将化合物1(2重量%或10重量%)和mCP用于发光层的有机电致发光元件的制作
使用mCP来代替DPEPO,并将发光层中的化合物1的浓度变更为2重量%或10重量%,除此以外,以与实施例6相同的方法制作了有机电致发光元件。
(实施例12)将化合物1(2重量%)和mCBP用于发光层的有机电致发光元件的制作
在形成有由膜厚100nm的铟·锡氧化物(ITO)构成的阳极的玻璃基板上,利用真空蒸镀法,以与实施例1相同的真空度层叠了各薄膜。首先,在ITO上形成10nm厚度的HAT-CN,并在其上形成了30nm厚度的Tris-PCz。接着,将化合物1和mCBP以不同的蒸镀源进行共蒸镀,形成30nm的厚度的层而设为了发光层。此时,将化合物1的浓度设为了2重量%。接着,形成10nm厚度的T2T,并在其上形成了40nm厚度的BPy-TP2。而且,形成0.8nm厚度的氟化锂(LiF),接着蒸镀成80nm厚度的铝(Al),从而形成了阴极而作为有机电致发光元件。
(实施例13)将化合物1(10重量%)和mCBP用于发光层的有机电致发光元件的制作
将发光层中的化合物1的浓度变更为10重量%,除此以外,以与实施例12相同的方法制作了有机电致发光元件。
(实施例14~16)使用了化合物2~4的有机电致发光元件的制作与评价
使用化合物2来代替化合物1,并将发光层中的化合物2的浓度设为3重量%,除此以外,以与实施例12相同的方法制作了有机电致发光元件。
关于在实施例6~12中制作的有机电致发光元件,在表6示出根据外部量子效率-电流密度特性求出的最大外部量子效率。在表6的元件结构的栏中,斜线表示层间界限,将括号内的nm作为单位的数值表示该层的厚度。
如表6所示,通过使用化合物1~4,能够实现发光效率高的有机电致发光元件。并且,使用了化合物2的有机电致发光元件(实施例14)的发光的CIE色度坐标为(0.248,0.611)。
[化学式53-1]
[化学式53-2]
符号说明
1-基板,2-阳极,3-空穴注入层,4-空穴传输层,5-发光层,6-电子传输层,7-阴极。

Claims (40)

1.一种化合物,其具有由下述通式(1)表示的结构,
[化学式1]
通式(1)
在通式(1)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基,Y1~Y3各自独立地表示经取代或未经取代的亚甲基即C(R10)(R11)、羰基(C=O)、硫羰基(C=S)、经取代或未经取代的亚氨基即N(R12)、氧原子、硫原子或磺酰基(SO2),其中R10及R11各自独立地表示氢原子或取代基,R12表示氢原子或取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中,
所述通式(1)中的Z为氮原子。
3.根据权利要求1或2所述的化合物,其中,
所述通式(1)中的Y1~Y3为羰基或二烷基亚甲基。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(1)中的R2为取代基。
5.根据权利要求4所述的化合物,其中,
所述通式(1)中的R2为供体基团。
6.根据权利要求4所述的化合物,其中,
所述通式(1)中的R2为受体基团。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的化合物,其中,
在所述通式(1)中的R1与R2之间能够形成氢键。
8.根据权利要求7所述的化合物,其中,
在所述通式(1)中的R2与R3之间,也能够形成氢键。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的化合物,其在分子内具有线对称轴。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的化合物,其由下述通式(2)表示,
[化学式2]
通式(2)
在通式(2)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基,R11~R16各自独立地表示取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
11.根据权利要求10所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R2为经取代或未经取代的杂芳基。
12.根据权利要求11所述的化合物,其中,
所述杂芳基包含氮原子作为环骨架构成原子。
13.根据权利要求12所述的化合物,其中,
与参与所述杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子中的至少1个为氮原子。
14.根据权利要求13所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R1为氢原子。
15.根据权利要求12所述的化合物,其中,
与参与所述杂芳基的键合的原子相邻的环骨架构成原子均为氮原子。
16.根据权利要求15所述的化合物,其中,
所述杂芳基为经取代或未经取代的三嗪基。
17.根据权利要求16所述的化合物,其中,
所述杂芳基为经取代或未经取代的二芳基三嗪基。
18.根据权利要求15~17中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R1及R3为氢原子。
19.根据权利要求11~18中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R4~R6中的至少1个及R7~R9中的至少1个为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
20.根据权利要求19所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R5与R8为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
21.根据权利要求11~20中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R4~R6中的至少1个及R7~R9中的至少1个为具有由下述通式(4)表示的结构的基团,
[化学式3]
通式(4)
在通式(4)中,R21~R30各自独立地表示氢原子或取代基,R25及R26可相互连接而形成单键或连接基团,L表示单键或者经取代或未经取代的亚芳基,*表示键合位置。
22.根据权利要求21所述的化合物,其中,
通式(4)中的R25与R26未相互连接。
23.根据权利要求21或22所述的化合物,其中,
通式(4)中的R23及R28中的至少1个为取代基。
24.根据权利要求21~23中任一项所述的化合物,其中,
通式(4)中的L为单键。
25.根据权利要求10~24中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R11~R16各自独立地表示经取代或未经取代的烷基。
26.根据权利要求25所述的化合物,其中,
所述通式(2)中的R11~R16为甲基。
27.根据权利要求1~9中任一项所述的化合物,其由下述通式(3)表示,
[化学式4]
通式(3)
在通式(3)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
28.根据权利要求27所述的化合物,其中,
所述通式(3)中的R1~R9中的至少1个为供体基团。
29.根据权利要求27或28所述的化合物,其中,
所述通式(3)中的R2为包含二芳基氨结构或咔唑环的基团。
30.根据权利要求27~29中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(3)中的R1~R9中的至少1个为具有由下述通式(4)表示的结构的基团,
[化学式5]
通式(4)
在通式(4)中,R21~R30各自独立地表示氢原子或取代基,R25及R26可相互连接而形成单键或连接基团,L表示单键或者经取代或未经取代的亚芳基,*表示键合位置。
31.根据权利要求30所述的化合物,其中,
通式(4)中的R25与R26未相互连接。
32.根据权利要求30所述的化合物,其中,
通式(4)中的R25与R26相互连接而形成单键。
33.根据权利要求30~32中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(4)中的L为经取代或未经取代的亚苯基。
34.根据权利要求30~32中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(4)中的L为单键。
35.根据权利要求30~34中任一项所述的化合物,其中,
所述通式(3)的R2为由所述通式(4)表示的基团。
36.根据权利要求1~35中任一项所述的化合物,其辐射出延迟荧光。
37.一种发光材料,其由具有由下述通式(1)表示的结构的化合物构成,
[化学式6]
通式(1)
在通式(1)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基,Y1~Y3各自独立地表示经取代或未经取代的亚甲基即C(R10)(R11)、羰基(C=O)、硫羰基(C=S)、经取代或未经取代的亚氨基即N(R12)、氧原子、硫原子或磺酰基(SO2),其中R10及R11各自独立地表示氢原子或取代基,R12表示氢原子或取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
38.一种有机发光元件,其包含:
具有由下述通式(1)表示的结构的化合物,
[化学式7]
通式(1)
在通式(1)中,R1~R9各自独立地表示氢原子或取代基,R1~R9中的至少1个为取代基,Y1~Y3各自独立地表示经取代或未经取代的亚甲基即C(R10)(R11)、羰基(C=O)、硫羰基(C=S)、经取代或未经取代的亚氨基即N(R12)、氧原子、硫原子或磺酰基(SO2),其中R10及R11各自独立地表示氢原子或取代基,R12表示氢原子或取代基,Z表示氮原子、硼原子或氧化膦基(P=O)。
39.根据权利要求38所述的有机发光元件,其中,
所述元件为有机电致发光元件。
40.根据权利要求38或39所述的有机发光元件,其辐射出延迟荧光。
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