CN111560031A - 多环芳香族化合物、反应性化合物、高分子化合物、高分子交联体、及其应用 - Google Patents

多环芳香族化合物、反应性化合物、高分子化合物、高分子交联体、及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新颖的多环芳香族化合物、反应性化合物、高分子化合物、高分子交联体、及其应用。本发明提供一种在利用硼原子与氮原子或氧原子等将多个芳香族环连结而成的多环芳香族化合物中使特定的部位具有缩合结构的新颖的多环芳香族化合物,由此增加有机EL元件用材料的选择项。另外,通过将新颖的多环芳香族化合物用作有机电场发光元件用材料来提供优异的有机EL元件。

Description

多环芳香族化合物、反应性化合物、高分子化合物、高分子交 联体、及其应用
技术领域
本发明涉及一种多环芳香族化合物及其多聚体(以下,也将它们汇总简称为“多环芳香族化合物”)、反应性化合物、高分子化合物、高分子交联体、有机器件用材料、油墨组合物、使用它们的有机电场发光元件、有机场效晶体管及有机薄膜太阳电池等有机器件、以及显示装置及照明装置。
背景技术
从前,使用进行电场发光的发光元件的显示装置因可实现省电力化或薄型化而得到各种研究,进而,包含有机材料的有机电场发光元件因容易轻量化或大型化而得到积极研究。尤其,关于具有作为光的三原色之一的蓝色等的发光特性的有机材料的开发及关于具备空穴、电子等的电荷传输能力(具有成为半导体或超导体的可能性)的有机材料的开发,迄今为止,不论高分子化合物、低分子化合物均得到积极研究。
有机电致发光(Electroluminescence,EL)元件具有如下的结构,所述结构包括:包含阳极及阴极的一对电极,及配置于所述一对电极间、且包含有机化合物的一层或多层。在包含有机化合物的层中,有发光层,或者传输或注入空穴、电子等的电荷的电荷传输/注入层等,且已开发有适合于这些层的各种有机材料。
作为发光层用材料,例如开发有苯并芴系化合物等(国际公开第2004/061047号公报)。另外,作为空穴传输材料,例如开发有三苯基胺系化合物等(日本专利特开2001-172232号公报)。另外,作为电子传输材料,例如开发有蒽系化合物等(日本专利特开2005-170911号公报)。
另外,近年来,作为用于有机EL元件或有机薄膜太阳电池的材料,还报告有对三苯基胺衍生物进行改良而成的材料(国际公开第2012/118164号公报)。所述材料为如下的材料,其中,参考已实用化的N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD),使构成三苯基胺的芳香族环彼此连结,由此提高了其平面性。在所述文献中对例如NO连结系化合物(63页的化合物1)的电荷传输特性进行了评价,但并未记载NO连结系化合物以外的材料的制造方法,另外,若所连结的元素不同,则化合物整体的电子状态不同,因此自NO连结系化合物以外的材料所获得的特性也仍然未知。此种化合物的例子在别处也可看到(国际公开第2011/107186号公报)。例如,具有三重态激子的能量(T1)大的共轭结构的化合物因可发出波长更短的磷光,故作为蓝色的发光层用材料而有益。另外,作为夹持发光层的电子传输材料或空穴传输材料,还需要具有T1大的新颖共轭结构的化合物。
有机EL元件的主体材料通常为利用单键或磷原子或硅原子将多个苯或咔唑等现有的芳香族环连结而成的分子。其原因在于:通过将多个共轭系比较小的芳香族环加以连结,主体材料所需的大的最高占据分子轨道(Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)-最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)间隙(薄膜中的带隙Eg)得到担保。进而,在使用磷光材料或热活性型延迟荧光(Thermal ActivatedDelayed Fluorescence,TADF)材料的有机EL元件的主体材料中,还需要高的三重态激发能量(ET),但通过将施体性或受体性的芳香族环或取代基连结于分子上,而使三重态激发态(T1)的单占分子轨道(Singly Occupied Molecular Orbital,SOMO)1及SOMO2局部存在化,并减小两轨道间的交换相互作用,由此可提升三重态激发能量(ET)。但是,共轭系小的芳香族环的氧化还原稳定性并不充分,将连结有现有的芳香族环的分子用作主体材料的元件的寿命并不充分。另一方面,具有扩张π共轭系的多环芳香族化合物通常氧化还原稳定性优异,但HOMO-LUMO间隙(薄膜中的带隙Eg)或三重态激发能量(ET)低,因此被认为不适合主体材料。
另外,近年来还报告了一种以硼等为中心原子而缩合有多个芳香族环的化合物(国际公开第2015/102118号公报)。在所述文献中,实施了使用所述缩合有多个芳香族环的化合物来作为发光层的掺杂剂材料的有机EL元件评价,但在所述文献中公开了极多的化合物,有益的是对所述化合物中尤其是发光特性等有机EL特性优异的化合物进行研究。作为发光特性,基本上要求发光光谱的半值宽度窄、荧光量子产率高、延迟荧光寿命小、能隙Eg大及ΔEST小等,但理想的是所述特性中的任意一个或多个特性优异,在具备综合性优异的特性的情况下,期待用作热活化延迟荧光材料。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2004/061047号公报
[专利文献2]日本专利特开2001-172232号公报
[专利文献3]日本专利特开2005-170911号公报
[专利文献4]国际公开第2012/118164号公报
[专利文献5]国际公开第2011/107186号公报
[专利文献6]国际公开第2015/102118号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如上所述,作为用于有机EL元件的材料,已开发有各种材料,但为了进一步提高发光特性等有机EL特性、或增加发光层用材料等有机EL材料的选择项,期望开发一种以往并不具体知晓的化合物。
[解决问题的技术手段]
本发明人等人为了解决所述课题进行了努力研究,结果发现,通过在利用硼原子与氮原子或氧原子等将多个芳香族环连结而成的多环芳香族化合物中使特定的部位具有缩合结构,并扩大分子所形成的平面,从而进一步在所述化合物中的特定位置导入取代基,使分子所形成的平面变形,由此获得优异的有机EL元件,从而完成了本发明。即,本发明提供如下的多环芳香族化合物,进而提供包含如下的多环芳香族化合物的有机器件材料等。
此外,在本说明书中,有时以碳数来表示化学结构或取代基,但在化学结构上取代有取代基的情况、或者在取代基上进而取代有取代基的情况等下的碳数是指化学结构或取代基各自的碳数,并非指化学结构与取代基的合计碳数、或取代基与取代基的合计碳数。例如,所谓“经碳数X的取代基A取代的碳数Y的取代基B”是指“碳数X的取代基A”在“碳数Y的取代基B”上进行取代,碳数Y并非取代基A与取代基B的合计碳数。另外,例如所谓“经取代基A取代的碳数Y的取代基B”是指“(不限定碳数的)取代基A”在“碳数Y的取代基B”上进行取代,碳数Y并非取代基A与取代基B的合计碳数。
项1.
一种多环芳香族化合物或多环芳香族化合物的多聚体,所述多环芳香族化合物由下述通式(1)所表示,所述多环芳香族化合物的多聚体具有多个由下述通式(1)所表示的结构。
[化1]
Figure BDA0002383292000000031
(所述式(1)中,
a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N=”,任意“-C(-R)=C(-R)-”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,所述“-N(-R)-”的R为芳基、烷基、或环烷基,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14及R15分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,
X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2或>N-R,所述>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,
L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,所述>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2中的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,而且,
由通式(1)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可由氰基、卤素或氘取代。)
项2.
根据项1所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,
所述式(1)中,
a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N=”,任意“-C(-R)=C(-R)-”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,所述“-N(-R)-”的R为碳数6~12的芳基、碳数1~6的烷基、或碳数3~14的环烷基,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14及R15分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中,各芳基为碳数6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基为碳数6~12的芳基,两个芳基可经由单键或连结基键结)、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成碳数9~16的芳基环或碳数6~15的杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中,各芳基为碳数6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基为碳数6~12的芳基,两个芳基可经由单键或连结基键结)、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基取代,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,
X为>O、>S、>Se、>C(-R)2或>Si(-R)2,所述>C(-R)2及>Si(-R)2的R分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中,各芳基为碳数6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基为碳数6~12的芳基,两个芳基可经由单键或连结基键结)、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,
L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,所述>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2中的R分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中,各芳基为碳数6~12的芳基)、二芳基硼基(其中,芳基为碳数6~12的芳基,两个芳基可经由单键或连结基键结)、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,而且,
由通式(1)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可由氰基、卤素或氘取代。
项3.
根据项1或项2所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,L为单键、>O或>N-R。
项4.
根据项1或项2所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,L为单键。
项5.
根据项1或项2所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,X为>O,L为单键。
项6.
根据项1至项5中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,R7及R8中的一者为卤素、碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、碳数6~10的芳基或碳数2~10的杂芳基,另一者为氢、碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、碳数6~10的芳基或碳数2~10的杂芳基。
另外,根据项1至项5中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,R7及R8中的一者为卤素、碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或苯基,另一者为氢、碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或苯基。
另外,根据项1至项5中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,R7及R8中的一者为甲基、叔丁基或苯基,另一者为氢、甲基、叔丁基或苯基。
另外,根据项1至项5中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,R7及R8中的一者为甲基或叔丁基,另一者为氢或甲基。
项7.
根据项1至项5中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体,其中,R7及R8中的一者为甲基,另一者为氢。
项8.
根据项1所述的多环芳香族化合物或其多聚体,由下述任一式所表示。
[化2]
Figure BDA0002383292000000051
(所述各式中的“Me”为甲基。)
项9.
一种反应性化合物,其是在根据项1至项8中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体中取代有反应性取代基而成。
项10.
一种高分子化合物或高分子交联体,所述高分子化合物是使根据项9所述的反应性化合物作为单体进行高分子化而成,所述高分子交联体是使所述高分子化合物进一步交联而成。
项11.
一种悬垂型高分子化合物或悬垂型高分子交联体,所述悬垂型高分子化合物是在主链型高分子中使根据项9所述的反应性化合物进行取代而成,所述悬垂型高分子交联体是使所述悬垂型高分子化合物进一步交联而成。
项12.
一种有机器件用材料,含有根据项1至项8中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体。
项13.
一种有机器件用材料,含有根据项9所述的反应性化合物。
项14.
一种有机器件用材料,含有根据项10所述的高分子化合物或高分子交联体。
项15.
一种有机器件用材料,含有根据项11所述的悬垂型高分子化合物或悬垂型高分子交联体。
项16.
根据项12至项15中任一项所述的有机器件用材料,其中,所述有机器件用材料是有机电场发光元件用材料、有机场效晶体管用材料或有机薄膜太阳电池用材料。
项17.
根据项16所述的有机器件用材料,其中,所述有机电场发光元件用材料是发光层用材料。
项18.
一种油墨组合物,包含根据项1至项8中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体、以及有机溶媒。
项19.
一种油墨组合物,包含根据项9所述的反应性化合物、以及有机溶媒。
项20.
一种油墨组合物,包含主链型高分子、根据项9所述的反应性化合物、以及有机溶媒。
项21.
一种油墨组合物,包含根据项10所述的高分子化合物或高分子交联体、以及有机溶媒。
项22.
一种油墨组合物,包含根据项11所述的悬垂型高分子化合物或悬垂型高分子交联体、以及有机溶媒。
项23.
一种有机电场发光元件,具有:一对电极,包含阳极及阴极;以及有机层,配置于所述一对电极间,且含有根据项1至项8中任一项所述的多环芳香族化合物或其多聚体、根据项9所述的反应性化合物、根据项10所述的高分子化合物或高分子交联体、或者根据项11所述的悬垂型高分子化合物或悬垂型高分子交联体。
项24.
根据项23所述的有机电场发光元件,其中,所述有机层是发光层。
项25.
根据项24所述的有机电场发光元件,其中,所述发光层还含有选自由下述通式(H1)所表示的化合物、由下述通式(H2)所表示的化合物、由下述通式(H3)所表示的化合物、包含由下述通式(H4)所表示的结构的化合物、由下述通式(H5)所表示的化合物、及TADF材料所组成的群组中的至少一种。
[化3]
Figure BDA0002383292000000071
(所述通式(H1)中,L1为碳数6~30的亚芳基或碳数2~30的亚杂芳基,
所述通式(H2)中,L2和L3分别独立地为碳数6~30的芳基或碳数2~30的杂芳基,
所述通式(H3)中,MU是自芳香族化合物中去除任意两个氢原子而表示的二价基,EC是自芳香族化合物中去除任意一个氢原子而表示的一价基,MU中的两个氢被取代为EC或MU,k为2~50000的整数,
所述通式(H4)中,G为=C(-H)-或=N-,所述=C(-H)-中的H可由取代基或由其他式(H4)所表示的结构取代,
所述通式(H5)中,
R1~R11分别独立地表示氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基取代,
R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基取代,而且,
由所述各式所表示的化合物或结构中的至少一个氢可由碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、氰基、卤素或氘取代。)
项26.
根据项24或项25所述的有机电场发光元件,其包括配置于所述阴极与所述发光层之间的电子传输层及电子注入层的至少一层,所述电子传输层及电子注入层的至少一层含有选自由硼烷衍生物、吡啶衍生物、荧蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、氧化膦衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、菲咯啉衍生物及喹啉系金属络合物所组成的群组中的至少一种。
项27.
根据项26所述的有机电场发光元件,其中所述电子传输层及电子注入层的至少一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、碱金属的有机络合物、碱土金属的有机络合物及稀土金属的有机络合物所组成的群组中的至少一种。
项28.
根据项23至项27中任一项所述的有机电场发光元件,其中,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的至少一层包含使能够形成各层的低分子化合物作为单体进行高分子化而成的高分子化合物或使所述高分子化合物进一步交联而成的高分子交联体、或者使能够形成各层的低分子化合物与主链型高分子反应而成的悬垂型高分子化合物或使所述悬垂型高分子化合物进一步交联而成的悬垂型高分子交联体。
项29.
一种显示装置或照明装置,包括根据项23至项28中任一项所述的有机电场发光元件。
[发明的效果]
根据本发明的优选形态,利用以往并不具体知晓的由通式(1)所表示的多环芳香族化合物,可进一步提高发光特性等有机EL特性、或增加发光层用材料等有机EL材料的选择项。作为所述发光特性,具体而言,可列举发光光谱的半值宽度、荧光量子产率、延迟荧光寿命、能隙Eg及ΔEST等,根据本发明的优选形态,在所述特性中的任一个或多个特性中可获得优异的效果,在具备综合性优异的特性的情况下,可期待用作热活化延迟荧光材料。
附图说明
图1是表示本实施方式的有机EL元件的概略剖面图。
[符号的说明]
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.由通式(1)所表示的多环芳香族化合物及其多聚体
本发明为由下述通式(1)所表示的多环芳香族化合物、或具有多个由下述通式(1)所表示的结构的多环芳香族化合物的多聚体。
[化4]
Figure BDA0002383292000000091
例如,作为有机EL显示器用的发光材料,利用的是荧光材料、磷光材料、热活化延迟荧光(TADF)材料这3种,但荧光材料的发光效率低,大致为25%~62.5%左右。另一方面,磷光材料与TADF材料的发光效率有时达到100%,但均存在色纯度低(发光光谱的宽度宽)的问题。在显示器中,通过混合作为光的三原色的红色、绿色、蓝色的发光来表现各种颜色,但是若各自的色纯度低,则会出现无法再现的颜色,显示器的画质大大降低。因此,在市售的显示器中,通过利用光学滤波器自发光光谱中去除不需要的颜色来提高色纯度后(缩小光谱宽度后)再使用。因此,若原始的光谱宽度宽,则去除的比例增加,因此即便在发光效率高的情况下,实质的效率也会大幅降低。例如,市售的智能手机的蓝色发光光谱的半值宽度大致为20nm~25nm左右,但一般的荧光材料的半值宽度为40nm~60nm左右,磷光材料为60nm~90nm左右,TADF材料为70nm~100nm左右。在使用荧光材料的情况下,由于半值宽度比较窄,因此仅需要将不需要的颜色的一部分去除即可,但在使用磷光材料或TADF材料的情况下,需要去除一半以上。在此种背景下,期望开发一种兼顾发光效率与色纯度两者的发光材料。
通常,TADF材料被设计成使用被称为施体的供电子性的取代基以及被称为受体的电子接受性的取代基来使分子内的HOMO与LUMO局部存在化,以产生有效率的反向系间跨越(reverse intersystem crossing),但若使用施体或受体,则激发态下的结构弛豫变大(在某分子中,在基态与激发态下稳定结构不同,因此若通过外部刺激而发生自基态向激发态的转换,则其后结构变化为激发态下的稳定结构),提供色纯度低且宽度宽的发光光谱。
因此,在专利文献6(国际公开第2015/102118号公报)中,提出了使TADF材料的色纯度飞跃性地提高的新的分子设计。在所述文献所公开的例如化合物(1-401)中,通过利用硼(电子接受性)与氮(供电子性)的多重共振效应,成功地使HOMO局部存在于包含6个碳的苯环上的3个碳(黑圈)中,使LUMO局部存在于其余的3个碳(白圈)中。通过所述有效率的反向系间跨越,所述化合物的发光效率最大达100%。进而,化合物(1-401)的硼与氮不仅使HOMO和LUMO局部存在化,还具有通过使3个苯环缩环来维持牢固的平面结构、抑制激发态下的结构弛豫的作用,结果也成功地获得了吸收及发光的峰值的斯托克斯位移(Stokesshift)小且色纯度高的发光光谱。所述发光光谱的半值宽度为28nm,显示出了超越已实用化的高色纯度的荧光材料的水平的色纯度。另外,在二聚体化合物(1-422)中,两个硼与两个氮键结于中央的苯环,由此在中央的苯环中进一步增强多重共振效应,其结果,可实现具有极窄的发光峰宽度的发光。
[化5]
Figure BDA0002383292000000101
另一方面,化合物(1-401)的激发单重态能量与激发三重态能量的能量差即ΔEST比较小,但平面性高、自旋轨道相互作用(自旋轨道耦合(Spin-Orbit Coupling:SOC))小,因此延迟荧光寿命(Tau(Delay))长,在用作利用了热活性型延迟荧光(TADF)的有机电场发光元件的发光材料的情况下,存在效率低、或滚降(roll-off)增大的问题。
另外,在二聚体化合物(1-422)中,由于分子的平面性高、共振变宽,因此发光波长变长而偏离实用的蓝色的波长,另外,也有可能因高平面性所引发的分子间堆叠而产生发光元件的效率也无法充分满足的问题。
因此,我方进行努力研究的结果是,通过适当组合(i)在适当的位置导入用以调节多重共振效应的元素;(ii)为了增加分子的平面性而使芳香族环交联;(iii)为了使分子变形以减少平面性而在适当的位置导入取代基这三种方法,在化合物中,实现了发光波长及发光光谱的半值宽度的调整、高发光效率及短延迟荧光寿命,在元件中实现了适当的发光波长及发光光谱的半值宽度、高元件效率及小滚降。
更具体来说,对于利用了四硫富瓦烯(Tetrathiafulvalene,TTF)或TAF的有机电场发光元件的发射体而言,需要实现光谱半值宽度更窄且色纯度高的发光、高发光效率及与主体相比更高的三重态能量,通过除了所述(i)及(ii)之外还延长共轭长度来实现目的。对于利用了TADF的有机电场发光元件的发射体而言,需要实现光谱半值宽度更窄且色纯度高的发光、高发光效率及高三重态能量,通过应用所述(i)、(ii)及(iii)来实现目的。
关于所述(i),具体而言,本发明的由通式(1)所表示的多环芳香族化合物具有>O、>S、>Se、>C(-R)2或>Si(-R)2作为X,但根据导入X中的元素的电负度,分子的多重共振效应会受到影响。例如,若在X中导入>O、>S或>C(-R)2,则与导入>N-R相比,通常发光波长会变短,发光光谱的半值宽度会变宽。
关于所述(ii),具体而言,本发明的由通式(1)所表示的多环芳香族化合物具有连结a环及d环的连结基L。通过导入L而共轭延长,分子的平面性增加。由此,基态与激发态的轨道的重叠变大,迁移概率增加,发光效率提高。另一方面,共轭的延长有助于发光波长的长波长化。此外,由于三重态能量略微下降,因此在驱动元件时起因于三重态能量的劣化减少,在利用了TTF的有机电场发光元件中可获得长寿命。另外,包含a环、d环及连结基L而形成的稠环的平面性及柔软性根据L的种类而变化,若平面性高则可期待发光效率的提高,另一方面,发光波长有时会长波长化,若柔软性高则可实现分子间堆叠的减少,另一方面,发光光谱的半值宽度有时会变宽。关于导入了各个连结基L的情况下的发光波长,由于L被取代于破坏a环的多重共振效应的位置,因此电负度接近碳的化合物的发光波长变短。
关于所述(iii),具体而言,对R7或R8的取代基进行调整。通过导入特定的取代基,分子发生变形,伴随于此,单重态及三重态的轨道也一起发生变形。所述轨道的变形引起更大的自旋轨道相互作用,自旋轨道相互作用越大,越容易产生TADF。自三重态向单重态(或自单重态向三重态)的迁移伴随着电子自旋的反转,但在根据能量守恒定律与角动量守恒定律而迁移的轨道间,需要与电子自旋相同的轨道角动量的变化。由取代基引发的分子与轨道的变形在迁移时有助于更大的轨道角动量的生成,由此引发更大的磁矩,产生更大的自旋轨道相互作用(也称为自旋轨道耦合)。另外,通过分子的大的变形而平面性降低,因此也有助于分子间堆叠的减少。
将所述(i)~(iii)的方法加以组合的结果为:在化合物中,可实现发光波长及发光光谱的半值宽度的调整、高发光效率及短延迟荧光寿命,且在元件中,可实现适当的发光波长及发光光谱的半值宽度、高元件效率及小的滚降。但本发明的多环芳香族化合物的效果并不局限于所述原理。
在所述通式(1)中,
R2~R15(以下也称为“R2等”)分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基),它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基)取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,
X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2或>N-R,所述>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基),它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,
L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,所述>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2中的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基),它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,而且,
由通式(1)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可由氰基、卤素或氘取代。
R2等的“芳基”(第一取代基)例如为碳数6~30的芳基,优选为碳数6~20的芳基,更优选为碳数6~16的芳基,进而优选为碳数6~12的芳基,特别优选为碳数6~10的芳基。
作为具体的芳基,可列举:作为单环系的苯基,作为二环系的联苯基,作为缩合二环系的萘基,作为三环系的三联苯基(间三联苯基、邻三联苯基、对三联苯基),作为缩合三环系的苊基、芴基、非那烯基、菲基,作为缩合四环系的三亚苯基、芘基、并四苯基,作为缩合五环系的苝基、并五苯基等。
R2等的“杂芳基”(第一取代基)例如为碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基。另外,杂芳基例如是除碳以外含有1个~5个选自氧、硫及氮中的杂原子作为环构成原子的杂环等。
作为具体的杂芳基,例如可列举:吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁噻基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩吖硅基(phenazasilinyl)、吲嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、萘并苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、二苯并噻吩基、萘并苯并噻吩基、苯并磷酰基、二苯并磷酰基、苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、二苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、呋咱基、噻蒽基、吲哚并咔唑基、苯并吲哚并咔唑基及苯并苯并吲哚并咔唑基等。
作为R2等的“二芳基氨基”(第一取代基)中的“芳基”、“二杂芳基氨基”(第一取代基)中的“杂芳基”、“芳基杂芳基氨基”(第一取代基)中的“芳基”及”杂芳基”、以及“芳氧基”(第一取代基)中的“芳基”,可引用所述芳基及杂芳基的说明。
R2等的“烷基”(第一取代基)可为直链及支链的任一种,例如为碳数1~24的直链烷基或碳数3~24的支链烷基。优选为碳数1~18的烷基(碳数3~18的支链烷基),更优选为碳数1~12的烷基(碳数3~12的支链烷基),进而优选为碳数1~6的烷基(碳数3~6的支链烷基),特别优选为碳数1~5的烷基(碳数3~5的支链烷基)或碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基)。
作为具体的烷基,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基(t-pentyl)(t-amyl)、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、叔辛基(1,1,3,3-四甲基丁基)、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
另外,例如还可列举:1-乙基-1-甲基丙基、1,1-二乙基丙基、1,1-二甲基丁基、1-乙基-1-甲基丁基、1,1,4-三甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1,1-二甲基辛基、1,1-二甲基戊基、1,1-二甲基庚基、1,1,5-三甲基己基、1-乙基-1-甲基己基、1-乙基-1,3-二甲基丁基、1,1,2,2-四甲基丙基、1-丁基-1-甲基戊基、1,1-二乙基丁基、1-乙基-1-甲基戊基、1,1,3-三甲基丁基、1-丙基-1-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、1-乙基-1,2,2-三甲基丙基、1-丙基-1-甲基丁基、1,1-二甲基己基等。
作为R2等的“环烷基”(第一取代基),可列举:碳数3~24的环烷基、碳数3~20的环烷基、碳数3~16的环烷基、碳数3~14的环烷基、碳数5~10的环烷基、碳数5~8的环烷基、碳数5~6的环烷基、碳数5的环烷基等。
作为具体的环烷基,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、及它们的碳数1~4的烷基(特别是甲基)取代物、或双环[1.0.1]丁基、双环[1.1.1]戊基、双环[2.0.1]戊基、双环[1.2.1]己基、双环[3.0.1]己基、双环[2.1.2]庚基、双环[2.2.2]辛基、金刚烷基、二金刚烷基、十氢萘基、十氢薁基等。
R2等的“烷氧基”(第一取代基)例如为碳数1~24的直链的烷氧基或碳数3~24的支链的烷氧基。优选为碳数1~18的烷氧基(碳数3~18的支链的烷氧基),更优选为碳数1~12的烷氧基(碳数3~12的支链的烷氧基),进而优选为碳数1~6的烷氧基(碳数3~6的支链的烷氧基),特别优选为碳数1~5的烷氧基(碳数3~5的支链的烷氧基)或碳数1~4的烷氧基(碳数3~4的支链的烷氧基)。
作为具体的烷氧基,可列举:甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、叔戊氧基(t-amyloxy)、正戊氧基、异戊氧基、新戊氧基、叔戊氧基(t-pentyloxy)、正己氧基、1-甲基戊氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正庚氧基、1-甲基己氧基、正辛氧基、叔辛氧基、1-甲基庚氧基、2-乙基己氧基、2-丙基戊氧基、正壬氧基、2,2-二甲基庚氧基2,6-二甲基-4-庚氧基、3,5,5-三甲基己氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、1-甲基癸氧基、正十二烷氧基、正十三烷氧基、1-己基庚氧基、正十四烷氧基、正十五烷氧基、正十六烷氧基、正十七烷氧基、正十八烷氧基、正二十烷氧基等。
作为R2等的“二芳基硼基”(第一取代基)中的“芳基”,可引用所述芳基的说明。另外,所述两个芳基可经由单键或连结基(例如>C(-R)2、>O、>S或>N-R)键结。此处,>C(-R)2及>N-R的R为芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基),在所述第一取代基中可进一步取代有芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基),作为所述基的具体例,可引用所述作为第一取代基的芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基的说明。
作为在R2等(第一取代基)中进一步进行取代的芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基),可引用作为所述第一取代基的芳基、杂芳基、烷基或环烷基的说明。
具体而言,可通过R2等(第一取代基)的结构的位阻性、供电子性及吸电子性来调整发光波长,优选为由以下的结构式所表示的基,更优选为甲基、叔丁基、叔戊基、叔辛基、苯基、邻甲苯基、对甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基氨基、二对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基、3,6-二叔丁基咔唑基及苯氧基,进而优选为甲基、叔丁基、叔戊基、叔辛基、苯基、邻甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二苯基氨基、二对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、咔唑基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二叔丁基咔唑基。就合成的容易性的观点而言,位阻大的基由于进行选择性的合成而优选,具体而言,优选为叔丁基、叔戊基、叔辛基、邻甲苯基、对甲苯基、2,4-二甲苯基、2,5-二甲苯基、2,6-二甲苯基、2,4,6-均三甲苯基、二对甲苯基氨基、双(对(叔丁基)苯基)氨基、3,6-二甲基咔唑基及3,6-二叔丁基咔唑基。
在下述结构式中,“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基,“tAm”表示叔戊基,“tOct”表示叔辛基,*表示键结位置。
[化6]
Figure BDA0002383292000000141
[化7]
Figure BDA0002383292000000151
[化8]
Figure BDA0002383292000000161
另外,特别是关于b环的R7与c环的R8,就合成的观点而言,优选为至少一者为氢,更优选为均为氢。另外,就发光效率的观点而言,分子平面性的变形少的情况下可获得高发光效率,从而关于b环的R7与c环的R8,优选为均为氢。
通式(1)中的R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成芳基环或杂芳基环,由通式(1)所表示的多环芳香族化合物中,根据a环、b环、c环及d环中的取代基相互的键结形态,如下述通式(1-1)、通式(1-2)及通式(1-3)所示般,构成化合物的环结构发生变化。各式中的符号的定义与通式(1)的定义相同。
[化9]
Figure BDA0002383292000000171
式(1-1)~式(1-3)中的a'环、b'环、c'环及d'环表示取代基R2及取代基R3、取代基R4~取代基R7、取代基R8~取代基R11以及取代基R12~取代基R15中的邻接的基彼此键结并分别与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成的芳基环或杂芳基环(也可称为在a环、b环、c环及d环中缩合其他环结构而形成的稠环)。此外,虽然式中并未示出,但是也存在a环、b环、c环及d环全部变化为a'环、b'环、c'环及d'环的化合物等其他组合。另外,根据式(1-1)~式(1-3)可知,例如a环的R3与b环的R4、b环的R7与c环的R8、c环的R11与d环的R12、d环的R15与a环的R2等并不符合“邻接的基彼此”,它们不会键结。即,“邻接的基”是指在同一环上邻接的基。
所形成的“芳基环”(a'环、b'环、c'环或d'环)或“杂芳基环”(a'环、b'环、c'环或d'环)是作为所述第一取代基的芳基或杂芳基的无价环。但是,由于构成a'环(b'环、c'环或d'环)的一部分的a环(b环、c环或d环)已经是碳数6的苯环,因此关于“芳基环”,在所述苯环上缩合5元环而成的稠环的合计碳数9为下限碳数,关于“杂芳基环”,在所述苯环上缩合5元环而成的稠环的合计碳数6为下限碳数。
由式(1-1)~式(1-3)中的任一者所表示的化合物是具有例如相对于作为a环(b环、c环或d环)的苯环而缩合例如苯环、吲哚环、吡咯环、苯并呋喃环或苯并噻吩环而形成的a'环(b'环、c'环或d'环)的化合物,所形成的稠环a'(稠环b'、稠环c'或稠环d')分别为萘环、咔唑环、吲哚环、二苯并呋喃环或二苯并噻吩环。
作为在所形成的芳基环或杂芳基环中进行取代的芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基)、以及在所述第一取代基中进一步进行取代的芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基),可引用作为所述R2等(第一取代基)的芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基的说明。
式(1)中,a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N=”。
[化10]
Figure BDA0002383292000000181
如上所示,例如c环中的“-C(-R10)=”的部位可被取代为“-N=”,如此般,在式(1)中表示为苯环的c环可变化为吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、其他含氮杂芳基环。另外,如上所述,在c环上存在邻接的基的情况下(在所述式中为R8及R9),它们可键结并与c环一起形成杂芳基环(在所述式中为喹啉环),且所形成的环可进一步经取代(由n个R表示)。
此外,也存在如下变形例。
[化11]
Figure BDA0002383292000000182
对于其他部位被取代为“-N=”的情况、或者a环、b环或d环发生了变化的情况而言也相同。
式(1)中,a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=C(-R)-”(此处,R为式(1)中的R2~R15)可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,所述“-N(-R)-”的R为芳基、烷基、或环烷基。此外,关于所述芳基、烷基及环烷基的详细情况,可引用作为所述R2等(第一取代基)的芳基、烷基及环烷基的说明。
[化12]
Figure BDA0002383292000000191
如上所示,例如c环中的“-C(-R8)=C(-R9)-”的部位可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,如此般,在式(1)中表示为苯环的c环可变化为R取代的吡咯环、呋喃环、噻吩环、其他含氮/氧/硫的杂芳基环。另外,在c环上存在邻接的基的情况下(在所述式中为R10及R11),它们可键结并与c环一起形成杂芳基环(在所述式中为R取代的吲哚环、苯并呋喃环或苯并噻吩环),且所形成的环可进一步经取代(由n个R表示)。
此外,也存在如下变形例。
[化13]
Figure BDA0002383292000000201
对于其他部位被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”的情况、或者a环、b环或d环发生了变化的情况而言也相同。
此外,在所述式(1-1)、式(1-2)和式(1-3)的说明中,将a环、b环、c环及d环设为苯环进行了说明,但对于a环~d环变化为含氮杂芳基环(6元环或5元环)或含氧/硫的杂芳基环(5元环)的情况而言也相同。
通式(1)中的X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2或>N-R,特别是就发光波长短且可实现深蓝色发光的方面而言,优选为>O、>S或>C(-R)2,更优选为>O或>C(-R)2。另一方面,就发光波长长且可实现绿色发光的方面而言,优选为>N-R。
作为X的>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R的R即芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基)、以及在所述第一取代基中进一步进行取代的芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)可引用作为所述R2等(第一取代基)的芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基的说明。
通式(1)中的L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,优选为单键、>C(-R)2、>O、>S或>N-R,更优选为单键或>O,进而优选为单键。
作为L的>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2的R即芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基(以上为第一取代基)、以及在所述第一取代基中进一步进行取代的芳基、杂芳基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)可引用作为所述R2等(第一取代基)的芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基的说明。
另外,本发明是具有多个由通式(1)所表示的单元结构的多环芳香族化合物的多聚体。多聚体优选为二聚体~六聚体,更优选为二聚体~三聚体,特别优选为二聚体。多聚体只要是在一个化合物中具有多个所述单元结构的形态即可,例如,不仅可为多个所述单元结构利用单键、碳数1~3的亚烷基(例如亚甲基)、亚苯基、亚萘基等连结基键结而成的形态(连结型多聚体),也可为以在多个单元结构中共有所述单元结构中所含的任意的环(a环、b环、c环或d环)的方式键结而成的形态(环共有型多聚体),另外,还可为以所述单元结构中所含的任意的环(a环、b环、c环或d环)彼此缩合的方式键结而成的形态(环缩合型多聚体)。
作为此种多聚体,例如可列举由下述通式(1-4)、式(1-5)、式(1-6)或式(1-7)所表示的多聚体。关于由下述式(1-4)、式(1-5)或式(1-6)所表示的多聚体,若以通式(1)进行说明,则是以共有作为c环、b环或d环的苯环的方式在一个化合物中具有多个(在下述结构式中为两个)由通式(1)所表示的单元结构的多聚体(环共有型多聚体)。另外,关于由下述式(1-7)所表示的多聚体,若以通式(1)进行说明,则是以例如作为某单元结构的a环(b环、c环或d环)的苯环与作为某单元结构的a环(b环、c环或d环)的苯环缩合的方式在一个化合物中具有多个(在下述结构式中为两个)由通式(1)所表示的单元结构的多聚体(环缩合型多聚体)。各式中的符号的定义与通式(1)的定义相同。
[化14]
Figure BDA0002383292000000211
在多聚体中,优选为在单元结构彼此可相互共有的环上(1)以硼原子(B)相互成为m位且将c环及d环连结的氮原子(N)彼此相互成为m位的方式形成的多聚体(所述式(1-4)的例子);以硼原子(B)相互成为m位且X原子彼此相互成为m位的方式形成的多聚体(所述式(1-5)的例子);或以硼原子(B)相互成为m位且将c环及d环连结的氮原子(N)与X原子彼此相互成为m位的方式形成的多聚体,更优选为(1)以硼原子(B)相互成为m位且将c环及d环连结的氮原子(N)彼此相互成为m位的方式形成的多聚体(所述式(1-4)的例子)。
多聚体也可为由式(1-4)、式(1-5)或式(1-6)表现的多聚化形态与由式(1-7)表现的多聚化形态组合而成的多聚体。
另外,由通式(1)所表示的多环芳香族化合物及其多聚体的化学结构中的氢的全部或一部分可由氰基、卤素或氘取代。例如,在通式(1)中,a环、b环、c环、d环、相对于所述环的取代基、以及X为>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R时的R(=芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基)、L为>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2时的R(=芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基)中的氢可由氰基、卤素或氘取代。卤素为氟、氯、溴或碘,优选为氟、氯或溴,更优选为氟。
在所述通式(1)中,优选R7及R8中的一者为卤素、碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、碳数6~10的芳基或碳数2~10的杂芳基,另一者为氢、碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、碳数6~10的芳基或碳数2~10的杂芳基。另外,在所述情况下,b环的R7及c环的R8不会与邻接的基键结,从而不构成所述“所形成的芳基环或杂芳基环”的一部分。另外,优选所述“一者”为R7且所述“另一者”为R8。关于所述R7及R8的特征,将在之后也作为取代基群组Z进行详细说明。
R7及R8的卤素为氟、氯、溴或碘。就利用重原子效应增大自旋轨道相互作用的观点而言,优选为分子量大的卤素,且优选为氯、溴及碘,更优选为氯及溴,进而优选为碘。就通过导入电负度高的元素来加深HOMO/LUMO轨道的观点而言,优选电负度大的元素,且优选为氟、氯及溴,更优选为氟及氯,进而优选为氟。
R7及R8的碳数1~6的烷基可为直链及支链的任一种,优选为碳数1~5的烷基(碳数3~5的支链烷基)或碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基)。具体而言,为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基等,更优选为甲基或叔丁基,进而优选为甲基。
R7及R8的碳数3~14的环烷基优选为碳数5~10的环烷基。具体而言,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、及它们的碳数1~4的烷基(特别是甲基)取代物、或双环[1.0.1]丁基、双环[1.1.1]戊基、双环[2.0.1]戊基、双环[1.2.1]己基、双环[3.0.1]己基、双环[2.1.2]庚基、双环[2.2.2]辛基、金刚烷基、二金刚烷基、十氢萘基、十氢薁基等。
R7及R8的碳数6~10的芳基具体而言为苯基或萘基,优选为苯基。
R7及R8的碳数2~10的杂芳基具体而言为吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、蝶啶基、吲嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、呋咱基等,所述杂芳基中,优选为6元环或5元环的一环结构的基。
关于R7及R8的组合,优选R7及R8中的一者为卤素、碳数1~5的烷基或碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或者苯基,且另一者为氢、碳数1~5的烷基或碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或者苯基,且优选为R7及R8的分子量的和小的组合。另外,更优选一者为甲基、叔丁基或苯基,且另一者为氢、甲基、叔丁基或苯基。另外,进而优选一者为甲基或叔丁基,且另一者为氢或甲基。另外,特别优选一者为甲基,且另一者为氢或甲基。另外,最优选一者为甲基,且另一者为氢。另外,优选所述“一者”为R7且所述“另一者”为R8
就通式(1)的化合物的合成的观点而言,位于R7的对称位置的R5优选为氢以外的基,更优选为R7及R5为相同的基。另外,同样地,在R8为氢以外的基的情况下,位于R8的对称位置的R10也优选为氢以外的基,更优选为R8及R10为相同的基。
另外,本发明的多环芳香族化合物及其多聚体可用作有机器件用材料。作为有机器件,例如可列举有机电场发光元件、有机场效晶体管或有机薄膜太阳电池等。特别是在有机电场发光元件中,作为发光层的掺杂剂材料或主体材料而可优选地使用X为>O的化合物。
以下,对由通式(1)所表示的多环芳香族化合物及其多聚体进行更具体的说明。通式(1)中的X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2或>N-R,在将通式(1)的化合物结构与其化合物编号建立关联时,通式(1)也分别记载为通式(BOL-1)、式(BSL-1)、式(BEL-1)、式(BCL-1)、式(BIL-1)或式(BNL-1)。就发光效率及发光波长的观点而言,X优选为>O。此外,以下,为了在表示化合物的一般结构的通式中简化表达,有时省略R2~R15的符号。在并非通式的表示具体化合物的结构的式子中不进行此种省略。
[化15]
Figure BDA0002383292000000231
[化16]
Figure BDA0002383292000000241
在通式(1)中,L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,且分别由通式(BXCz-1)、式(BXAd-1)、式(BXPx-1)、式(BXPt-1)、式(BXPz-1)或式(BXAs-1)表示。就发光效率的观点而言,L优选为单键,就调整发光波长的观点而言,L优选为>C(-R)2、>O及>N-R。
[化17]
Figure BDA0002383292000000242
在通式(1)中,X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R,另外,L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,且分别由通式(BOCz-1)、式(BOAd-1)、式(BOPx-1)、式(BOPt-1)、式(BOPz-1)或式(BOAs-1)、通式(BSCz-1)、式(BSAd-1)、式(BSPx-1)、式(BSPt-1)、式(BSPz-1)或式(BSAs-1)、通式(BECz-1)、式(BEAd-1)、式(BEPx-1)、式(BEPt-1)、式(BEPz-1)或式(BEAs-1)、通式(BCCz-1)、式(BCAd-1)、式(BCPx-1)、式(BCPt-1)、式(BCPz-1)或式(BCAs-1)、或通式(BICz-1)、式(BIAd-1)、式(BIPx-1)、式(BIPt-1)、式(BIPz-1)或式(BIAs-1)表示。就发光效率的观点而言,优选为X为>O且L为单键。就调整发光波长的观点而言,优选L为单键、>C(-R)2、>O及>N-R。就兼顾发光效率及发光波长的观点而言,优选为X为>O且L为单键。
[化18]
Figure BDA0002383292000000251
[化19]
Figure BDA0002383292000000252
[化20]
Figure BDA0002383292000000261
[化21]
Figure BDA0002383292000000262
[化22]
Figure BDA0002383292000000271
[化23]
Figure BDA0002383292000000272
在作为通式(1)的多聚体的一例的通式(22)及通式(23)中,就减小分子量的观点而言,优选尽可能多的X为>O。就合成的观点及特性的观点而言,优选为对称性高的结构,具体而言,优选为通式(22BOCz-0001)或式(23BOCz-0001)的结构,就减小ΔEST的观点及延迟荧光寿命短的观点的至少一种而言,优选为硼原子彼此及氮原子彼此分别键结于m位的通式(23BOCz-0001)。此外,下述结构式中的R'2~R'15的定义与通式(1)中的R2~R15的定义相同。
[化24]
Figure BDA0002383292000000281
[化25]
Figure BDA0002383292000000282
[化26]
Figure BDA0002383292000000291
[化27]
Figure BDA0002383292000000292
另外,相对于通式(1)的结构,也可为缩合有与其不同的包含硼的环状结构的化合物。作为此种化合物,例如可列举式(bBOL/BN2-0001)、式(bBOL/BNO-0001)、式(bBOL/BON-0001)、式(bBOL/BO2-0001)、通式(cBOL/BN2-0001)、式(cBOL/BNO-0001)、式(cBOL/BON-0001)及式(cBOL/B02-0001)的结构。它们相当于b环的取代基R5及取代基R6键结而形成了杂芳基环的形态或者c环的取代基R9及取代基R10键结而形成了杂芳基环的形态。就发光效率及半值宽度的观点而言,优选为硼原子及氮原子大量键结于共有的芳基环的结构,具体而言,优选为式(bBOL/BN2-0001)、式(bBOL/BNO-0001)、通式(cBOL/BN2-0001)或式(cBOL/BNO-0001)的结构,更优选为通式(cBOL/B02-0001)或式(cBOL/BNO-0001)的结构。此外,下述结构式中的R'1~R'11的定义与通式(1)中的R2~R15的定义相同。
[化28]
Figure BDA0002383292000000301
[化29]
Figure BDA0002383292000000302
通式(1)中的R2~R15分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、二芳基硼基(两个芳基可经由单键或连结基键结)、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代。
另外,关于所述通式(BOCz-1)、式(BOAd-1)、式(BOPx-1)、式(BOPt-1)、式(BOPz-1)或式(BOAs-1)、通式(BSCz-1)、式(BSAd-1)、式(BSPx-1)、式(BSPt-1)、式(BSPz-1)或式(BSAz-1)、通式(BECz-1)、式(BEAd-1)、式(BEPx-1)、式(BEPt-1)、式(BEPz-1)或式(BEAs-1)、通式(BCCz-1)、式(BCAd-1)、式(BCPx-1)、式(BCPt-1)、式(BCPz-1)或式(BCAs-1)、或通式(BICz-1)、式(BIAd-1)、式(BIPx-1)、式(BIPt-1)、式(BIPz-1)或式(BIAs-1)中的R2~R15,也可与通式(1)中的R2~R15同样地考虑。
例如,通式(BOCz-1)在其R2~R15为氢的情况下,由通式(BOCz-0001)表示。
[化30]
Figure BDA0002383292000000311
另外,在通式(BOCz-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化31]
Figure BDA0002383292000000321
[化32]
Figure BDA0002383292000000331
[化33]
Figure BDA0002383292000000341
[化34]
Figure BDA0002383292000000351
[化35]
Figure BDA0002383292000000361
[化36]
Figure BDA0002383292000000371
[化37]
Figure BDA0002383292000000381
[化38]
Figure BDA0002383292000000391
[化39]
Figure BDA0002383292000000401
[化40]
Figure BDA0002383292000000411
[化41]
Figure BDA0002383292000000421
[化42]
Figure BDA0002383292000000431
[化43]
Figure BDA0002383292000000441
[化44]
Figure BDA0002383292000000451
[化45]
Figure BDA0002383292000000461
[化46]
Figure BDA0002383292000000471
在通式(1)中,就合成难易度的观点而言,优选a环、d环、以及由将a环与d环连结的N及L形成的芳香族环(分别可形成咔唑环(L为单键)、吖啶环(L为>C(-R)2)、吩噁嗪环(L为>O)、吩噻嗪环(L为>S)、二氢吩嗪环(L为>N-R)或二氢二苯并硅氮烷环(dihydrobenzazasiline)(L为>Si(-R)2)作为部分结构)以相对于c环-N键呈线对称的方式具有取代基。即,优选“R3与R14”及“R2与R15”的至少一者具有相同的取代基。
例如,在R3中具有取代基的通式(BOCz-1)优选在R14中也具有相同的取代基,且由通式(BOCz-03##S)表示。各结构式中的“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
[化47]
Figure BDA0002383292000000481
[化48]
Figure BDA0002383292000000491
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化49]
Figure BDA0002383292000000501
[化50]
Figure BDA0002383292000000511
[化51]
Figure BDA0002383292000000521
[化52]
Figure BDA0002383292000000531
[化53]
Figure BDA0002383292000000541
[化54]
Figure BDA0002383292000000542
[化55]
Figure BDA0002383292000000551
[化56]
Figure BDA0002383292000000561
[化57]
Figure BDA0002383292000000571
[化58]
Figure BDA0002383292000000581
[化59]
Figure BDA0002383292000000582
[化60]
Figure BDA0002383292000000591
[化61]
Figure BDA0002383292000000601
[化62]
Figure BDA0002383292000000611
[化63]
Figure BDA0002383292000000621
[化64]
Figure BDA0002383292000000622
[化65]
Figure BDA0002383292000000631
[化66]
Figure BDA0002383292000000641
[化67]
Figure BDA0002383292000000651
[化68]
Figure BDA0002383292000000661
[化69]
Figure BDA0002383292000000671
[化70]
Figure BDA0002383292000000672
[化71]
Figure BDA0002383292000000681
[化72]
Figure BDA0002383292000000691
[化73]
Figure BDA0002383292000000701
[化74]
Figure BDA0002383292000000711
[化75]
Figure BDA0002383292000000721
[化76]
Figure BDA0002383292000000722
[化77]
Figure BDA0002383292000000731
[化78]
Figure BDA0002383292000000741
[化79]
Figure BDA0002383292000000751
[化80]
Figure BDA0002383292000000761
[化81]
Figure BDA0002383292000000762
[化82]
Figure BDA0002383292000000771
[化83]
Figure BDA0002383292000000772
[化84]
Figure BDA0002383292000000781
[化85]
Figure BDA0002383292000000782
[化86]
Figure BDA0002383292000000791
[化87]
Figure BDA0002383292000000792
[化88]
Figure BDA0002383292000000801
[化89]
Figure BDA0002383292000000811
[化90]
Figure BDA0002383292000000821
[化91]
Figure BDA0002383292000000831
[化92]
Figure BDA0002383292000000841
[化93]
Figure BDA0002383292000000851
[化94]
Figure BDA0002383292000000861
[化95]
Figure BDA0002383292000000871
[化96]
Figure BDA0002383292000000881
[化97]
Figure BDA0002383292000000891
[化98]
Figure BDA0002383292000000901
[化99]
Figure BDA0002383292000000911
[化100]
Figure BDA0002383292000000921
[化101]
Figure BDA0002383292000000931
[化102]
Figure BDA0002383292000000941
[化103]
Figure BDA0002383292000000951
[化104]
Figure BDA0002383292000000961
[化105]
Figure BDA0002383292000000971
[化106]
Figure BDA0002383292000000981
[化107]
Figure BDA0002383292000000991
例如,通式(BOAd-1)在其R2~R15为氢的情况下由通式(BOAd-0001)表示。
[化108]
Figure BDA0002383292000001001
另外,在通式(BOAd-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化109]
Figure BDA0002383292000001011
[化110]
Figure BDA0002383292000001021
[化111]
Figure BDA0002383292000001031
在通式(1)中,就合成难易度的观点而言,优选a环、d环、以及由将a环与d环连结的N及L形成的芳香族环(分别可形成咔唑环(L为单键)、吖啶环(L为>C(-R)2)、吩噁嗪环(L为>O)、吩噻嗪环(L为>S)、二氢吩嗪环(L为>N-R)或二氢二苯并硅氮烷环(dihydrobenzazasiline)(L为>Si(-R)2)作为部分结构)以相对于c环-N键呈线对称的方式具有取代基。即,优选“R3与R14”及“R2与R15”的至少一者具有相同的取代基。
例如,在R3中具有取代基的通式(BOAd-1)优选在R14中也具有相同的取代基,且由通式(BOAd-03##S)表示。各结构式中的“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
[化112]
Figure BDA0002383292000001041
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化113]
Figure BDA0002383292000001042
[化114]
Figure BDA0002383292000001051
例如,通式(BOPx-1)在其R2~R15为氢的情况下由通式(BOPx-0001)表示。
[化115]
Figure BDA0002383292000001052
另外,在通式(BOPx-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化116]
Figure BDA0002383292000001061
[化117]
Figure BDA0002383292000001071
[化118]
Figure BDA0002383292000001081
在通式(1)中,就合成难易度的观点而言,优选a环、d环、以及由将a环与d环连结的N及L形成的芳香族环(分别可形成咔唑环(L为单键)、吖啶环(L为>C(-R)2)、吩噁嗪环(L为>O)、吩噻嗪环(L为>S)、二氢吩嗪环(L为>N-R)或二氢二苯并硅氮烷环(dihydrobenzazasiline)(L为>Si(-R)2)作为部分结构)以相对于c环-N键呈线对称的方式具有取代基。即,优选“R3与R14”及“R2与R15”的至少一者具有相同的取代基。
例如,在R3中具有取代基的通式(BOPx-1)优选在R14中也具有相同的取代基,且由通式(BOPx-03##S)表示。各结构式中的“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
[化119]
Figure BDA0002383292000001091
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化120]
Figure BDA0002383292000001092
[化121]
Figure BDA0002383292000001101
例如,通式(BOPt-1)在其R2~R15为氢的情况下由通式(BOPt-0001)表示。
[化122]
Figure BDA0002383292000001102
另外,在通式(BOPt-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化123]
Figure BDA0002383292000001111
[化124]
Figure BDA0002383292000001121
[化125]
Figure BDA0002383292000001131
在通式(1)中,就合成难易度的观点而言,优选a环、d环、以及由将a环与d环连结的N及L形成的芳香族环(分别可形成咔唑环(L为单键)、吖啶环(L为>C(-R)2)、吩噁嗪环(L为>O)、吩噻嗪环(L为>S)、二氢吩嗪环(L为>N-R)或二氢二苯并硅氮烷环(dihydrobenzazasiline)(L为>Si(-R)2)作为部分结构)以相对于c环-N键呈线对称的方式具有取代基。即,优选“R3与R14”及“R2与R15”的至少一者具有相同的取代基。
例如,在R3中具有取代基的通式(BOPt-1)优选在R14中也具有相同的取代基,且由通式(BOPt-03##S)表示。各结构式中的“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
[化126]
Figure BDA0002383292000001141
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化127]
Figure BDA0002383292000001142
[化128]
Figure BDA0002383292000001151
例如,通式(BNPx-1)在其R2~R15为氢的情况下由通式(BNPx-0001)表示。由通式(BNPx-1)所表示的化合物示出半值宽度窄的绿色发光。
[化129]
Figure BDA0002383292000001152
另外,在通式(BNPx-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R2、R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化130]
Figure BDA0002383292000001161
[化131]
Figure BDA0002383292000001171
在通式(BNPx-0001)中,>N-R中的芳基可具有取代基,当R为苯基时由通式(BNPx-0001-Rq)表示。就升华精制时的升华温度低、元件驱动时的化合物的稳定性及元件的长寿命化的观点而言,苯基的取代基相对于N优选为o位。更具体来说,就升华精制时的升华温度低的观点而言,在o位优选为碳数1~4的烷基,更优选为甲基。同样地,更具体来说,就元件驱动时的化合物的稳定性及元件的长寿命化的观点而言,在o位优选为碳数1~24的烷基、碳数3~24的环己基、碳数6~24的芳基及碳数7~24的烷基芳基,更优选为碳数6~24的芳基及碳数7~24的烷基芳基,进而优选为苯基、萘基、联苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、叔丁基苯基、二叔丁基苯基、环己基苯基、金刚烷基苯基、甲苯基苯基、二甲苯基苯基、均三甲苯基苯基,进而更优选为苯基、联苯基、二甲苯基、均三甲苯基及叔丁基苯基、二叔丁基苯基及环己基苯基。除此之外,就化合物的蒸镀膜中的取向性的观点而言,相对于N优选为p位。更具体来说,p位优选为碳数1~24的烷基、碳数3~24的环己基、碳数6~24的芳基及碳数7~24的烷基芳基,更优选为碳数3~12的烷基及碳数6~12的环烷基,进而优选为异丙基、叔丁基、环己基及金刚烷基。除此之外,就合成的观点而言,优选对象性高,且优选相对于N-苯基键或N-a环键而对象性高,更优选相对于N-苯基键及N-a环键而对象性高。
[化132]
Figure BDA0002383292000001181
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化133]
Figure BDA0002383292000001191
例如,通式(BNPz-1)在其R2~R15为氢的情况下由通式(BNPz-0001)表示。由通式(BNPz-1)所表示的化合物示出半值宽度窄的绿色发光。
[化134]
Figure BDA0002383292000001192
另外,在通式(BNPz-1)中的R2~R15具有不为氢的取代基的情况下,例如可列举以下结构。就立体的混合状况的观点而言,在R2、R5、R6、R9、R10、R13、R14及R15中可具有任何取代基,就合成的观点而言,取代位置优选为R5、R6、R9、R10、R13及R14。各结构式中的“Me”表示甲基、“tBu”表示叔丁基、“CN”表示氰基。
[化135]
Figure BDA0002383292000001201
[化136]
Figure BDA0002383292000001211
在通式(BNPz-0001)中,>N-R中的芳基可具有取代基,且可与通式(BNPx-0001)同样地考虑。
[化137]
Figure BDA0002383292000001221
通式(1)的R2~R15中的多个可具有取代基。就合成的难易度的观点而言,以相互位阻减小的方式选择取代位置。在同一环中,可在相邻的位置具有取代基,但在所述情况下优选为位阻小的基,例如优选为甲基及苯基。另外,通式(1)的R2~R15中的取代基的个数可为任意个,但R2~R15的取代基的合计碳数优选为36以下。
在通式(1)的b环的取代基即R4~R7中,在具有多个取代基的情况下,就合成的观点而言,优选以相对于b环-B键或b环-X键呈线对称的方式具有取代基。
[化138]
Figure BDA0002383292000001231
在所述通式(22)及式(23)的多聚体中,通过利用B及N或O来强调各单元结构所共有的b环或c环的多重共振效应,使ΔEST及延迟荧光寿命的至少一者减少,从而试着改善了元件特性。强烈受到多重共振效应的式(22)中的a环、b环及a'环上的取代基、式(23)中的a环、c环及a'环上的取代基对要键结的环的多重共振效应产生强烈影响。就发光波长的短波长化的观点而言,优选具有大量>O,就长波长化的观点而言,优选具有大量>N-R。就增强多重共振效应的观点而言,优选在式(22)中的b环或式(23)中的c环具有大量>N-R,若增强多重共振效应,则通常ΔEST会减小。
[化139]
Figure BDA0002383292000001241
[化140]
Figure BDA0002383292000001242
通过对分子赋予变形,可增大自旋-轨道相互作用。由此,可缩短延迟荧光寿命并显现出TADF机制,从而可提高元件的发光效率。出于此目的,在通式(1)中,在R7及R8的至少一者中导入以下所说明的取代基群组Z。
在通式(1)中,R7及R8的至少一者为Z,Z为卤素、碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、碳数6~10的芳基或碳数2~10的杂芳基,具体而言,优选为下述部分结构式(m)、式(e)、式(v)、式(t)、式(h)、式(p)、式(q)、式(r)、式(s)、式(y)、式(u)、式(w)、式(j)、式(k)、式(f)、式(c)、式(b)、式(i)及式(n)的基,所述基中更优选为式(m)、式(t)、式(p)、式(f)及式(n)的基,进而优选为式(m)及式(t)的基。各结构式中的*表示键结位置。
[化141]
Figure BDA0002383292000001251
就通过对分子赋予变形来缩短延迟荧光寿命并显现出TADF机制的观点而言,优选R7及R8均为Z。就获得高PLQY的观点及分子的稳定性而言,优选R7及R8的仅任一者为Z。就合成的容易度的观点而言,优选R7为Z。
就合成的容易度的观点而言,优选当R7为Z时在R5中具有取代基,同样地,优选当R8为Z时在R10中具有取代基,同样地,优选当R10为Z时在R8中具有取代基。另外,就合成的容易度及稳定性的观点而言,取代基优选较小,且优选为所述式(m)、式(e)、式(v)、式(t)、式(h)、式(p)、式(q)、式(r)、式(s)、式(j)、式(k)、式(f)、式(c)、式(b)、式(i)及式(n)的基,所述基中更优选为式(m)、式(e)、式(v)、式(t)、式(p)、式(f)及式(n)的基,进而优选为式(m)及式(t)的基,最优选为式(m)的基。
例如,当在通式(BOCz-0001)中R7及R8的至少一者为Z时,以如下方式表示。
[化142]
Figure BDA0002383292000001252
在通式(BOCz-7z-0001)、式(BOCz-8z-0001)及式(BOCz-15z-0001)中,优选在R5及R10的至少一者中具有取代基,特别是当在R5及R10的至少一者中具有与Z相同的取代基时,以如下方式表示。
[化143]
Figure BDA0002383292000001261
例如,在通式(BOCz-7z-0001)、式(BOCz-8z-0001)、式(BOCz-15z-0001)、式(BOCz-12z-0001)、式(BOCz-20z-0001)及式(BOCz-30z-0001)中,当Z为所述式(m)的基时,由以下的结构式表示。
[化144]
Figure BDA0002383292000001262
就合成的容易度及稳定性的观点而言,优选为通式(BOCz-7m-0001)、式(BOCz-8m-0001)、式(BOCz-12m-0001)及式(BOCz-20m-0001),更优选为通式(BOCz-7m-0001)及式(BOCz-12m-0001)。就延迟荧光寿命短的观点而言,优选为通式(BOCz-12m-0001)。
本发明的由通式(1)所表示的多环芳香族化合物及其多聚体也可作为如下的高分子化合物或高分子交联体、或者悬垂型高分子化合物或悬垂型高分子交联体而用于有机器件用材料:所述高分子化合物是使在所述多环芳香族化合物及其多聚体中取代有反应性取代基的反应性化合物作为单体进行高分子化而成(用以获得所述高分子化合物的所述单体具有聚合性取代基),所述高分子交联体是使所述高分子化合物进一步交联而成(用以获得所述高分子交联体的所述高分子化合物具有交联性取代基),所述悬垂型高分子化合物是使主链型高分子与所述反应性化合物进行反应而成(用以获得所述悬垂型高分子化合物的所述反应性化合物具有反应性取代基),所述悬垂型高分子交联体是使所述悬垂型高分子化合物进一步交联而成(用以获得所述悬垂型高分子交联体的所述悬垂型高分子化合物具有交联性取代基),所述有机器件用材料例如是有机电场发光元件用材料、有机场效晶体管用材料或有机薄膜太阳电池用材料。
作为所述反应性取代基(包括所述聚合性取代基、所述交联性取代基、及用以获得悬垂型高分子的反应性取代基,以下也简称为“反应性取代基”),只要是可使所述多环芳香族化合物或其多聚体高分子量化的取代基、可使如此般获得的高分子化合物进一步交联化的取代基、以及可在主链型高分子中进行悬垂反应的取代基,则并无特别限定,但优选为以下结构的取代基。各结构式中的*表示键结位置。
[化145]
Figure BDA0002383292000001271
L分别独立地为单键、-O-、-S-、>C=O、-O-C(=O)-、碳数1~12的亚烷基、碳数1~12的氧亚烷基及碳数1~12的聚氧亚烷基。在所述取代基中,优选为由式(XLS-1)、式(XLS-2)、式(XLS-3)、式(XLS-9)、式(XLS-10)或式(XLS-17)所表示的基,更优选为由式(XLS-1)、式(XLS-3)或式(XLS-17)所表示的基。
关于此种高分子化合物、高分子交联体、悬垂型高分子化合物及悬垂型高分子交联体(以下也简称为“高分子化合物及高分子交联体”)的用途的详细情况,将在之后叙述。
2.多环芳香族化合物的制造方法
由通式(1)所表示的多环芳香族化合物及其多聚体例如可通过应用国际公开第2015/102118号公报中所公开的方法来合成。即,如下述流程所示,合成具有经L交联的基的中间物,并使所述中间物通过串联式杂夫里德耳-夸夫特反应(Tandem Hetero-Friedel-Crafts Reaction)(连续的芳香族亲电子取代反应)进行环化,由此可合成所期望的多环芳香族化合物及其多聚体。在下述流程中,各符号的定义与所述定义相同。
[化146]
Figure BDA0002383292000001281
所述流程中的环化前的中间物也可同样地利用国际公开第2015/102118号公报等中所示的方法合成。即,可通过将利用布赫瓦尔德-哈特维希反应(Buchwald-HartwigReaction)或铃木偶合反应、或者亲核取代反应或乌尔曼反应(Ullmann Reaction)等进行的醚化反应等加以适宜组合,来合成具有所期望的取代基的中间物。
所述流程中所示的利用串联式杂夫里德耳-夸夫特反应进行的环化是导入将a环、b环和c环键结的B(硼)的反应。首先,利用正丁基锂、仲丁基锂或叔丁基锂等对X与N(氮)之间的a环上的氢原子进行邻位金属化。继而,加入三氯化硼或三溴化硼等,进行锂-硼的金属交换后,加入N,N-二异丙基乙胺等布忍斯特碱,由此进行串联式硼杂夫里德耳-夸夫特反应,而可获得目标物。此处,为了促进反应,也可加入三氯化铝等路易斯酸。
另外,不仅可使用通过邻位金属化向所期望的位置导入锂的方法,也可在欲导入锂的位置上导入溴原子等卤素并通过卤素-金属交换而向所期望的位置导入锂。
3.有机器件
此后例示的化学结构式中的“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
本发明的多环芳香族化合物可用作有机器件用材料。作为有机器件,例如可列举有机电场发光元件、有机场效晶体管或有机薄膜太阳电池等。
3-1.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,基于附图对本实施方式的有机EL元件进行详细说明。图1是表示本实施方式的有机EL元件的概略剖面图。
<有机电场发光元件的结构>
图1所示的有机电场发光元件100包括:基板101、设置于基板101上的阳极102、设置于阳极102上的空穴注入层103、设置于空穴注入层103上的空穴传输层104、设置于空穴传输层104上的发光层105、设置于发光层105上的电子传输层106、设置于电子传输层106上的电子注入层107、以及设置于电子注入层107上的阴极108。
此外,有机电场发光元件100也可使制作顺序相反而形成例如以下的构成,所述构成包括:基板101、设置于基板101上的阴极108、设置于阴极108上的电子注入层107、设置于电子注入层107上的电子传输层106、设置于电子传输层106上的发光层105、设置于发光层105上的空穴传输层104、设置于空穴传输层104上的空穴注入层103、以及设置于空穴注入层103上的阳极102。
所述各层并非全部是不可或缺的层,将最小构成单元设为包含阳极102与发光层105及阴极108的构成,空穴注入层103、空穴传输层104、电子传输层106、电子注入层107是可任意设置的层。另外,所述各层可分别包含单一层,也可包含多层。
作为构成有机电场发光元件的层的形态,除所述“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”的构成形态以外,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”的构成形态。
<有机电场发光元件中的基板>
基板101是有机电场发光元件100的支撑体,通常使用石英、玻璃、金属、塑料等。基板101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、塑料膜、塑料片等。其中,优选为玻璃板及聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等的透明的合成树脂制的板。若为玻璃基板,则可使用钠钙玻璃或无碱玻璃等,另外,厚度也只要是足以保持机械强度的厚度即可,因此例如只要有0.2mm以上即可。厚度的上限值例如为2mm以下,优选为1mm以下。关于玻璃的材质,因来自玻璃的溶出离子越少越好,故优选为无碱玻璃,由于施加了SiO2等的隔离涂层的钠钙玻璃也有市售,因此可使用所述钠钙玻璃。另外,为了提高阻气性,也可在基板101的至少一面上设置细密的氧化硅膜等的阻气膜,特别在将阻气性低的合成树脂制的板、膜或片用作基板101的情况下,优选为设置阻气膜。
<有机电场发光元件中的阳极>
阳极102发挥向发光层105中注入空穴的作用。此外,当在阳极102与发光层105之间设置有空穴注入层103及空穴传输层104的至少一层时,经由所述层向发光层105中注入空穴。
作为形成阳极102的材料,可列举无机化合物及有机化合物。作为无机化合物,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(Indium Tin 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玻璃或奈塞玻璃等。作为有机化合物,例如可列举:聚(3-甲基噻吩)等的聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等的导电性聚合物等。此外,可自用作有机电场发光元件的阳极的物质中适宜选择来使用。
透明电极的电阻只要可对发光元件的发光供给足够的电流即可,因此并无限定,但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,则作为元件电极发挥功能,但现在还可供给10Ω/□左右的基板,因此特别理想的是使用例如100Ω/□~5Ω/□,优选为50Ω/□~5Ω/□的低电阻品。ITO的厚度可配合电阻值而任意地选择,但多数情况下通常在50nm~300nm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内的作用。空穴传输层104发挥将自阳极102所注入的空穴、或自阳极102经由空穴注入层103所注入的空穴高效地传输至发光层105的作用。空穴注入层103及空穴传输层104分别将空穴注入/传输材料的一种或两种以上加以层叠、混合而形成,或者由空穴注入/传输材料与高分子粘结剂的混合物形成。另外,也可向空穴注入/传输材料中添加如氯化铁(III)般的无机盐来形成层。
作为空穴注入/传输性物质,必须在已被供给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,优选为电离电位小、且空穴迁移率大、进而稳定性优异、制造时及使用时不易产生成为陷阱的杂质的物质。
作为形成空穴注入层103及空穴传输层104的材料,可自从前以来在光导电材料中作为空穴的电荷传输材料所惯用的化合物;用于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的公知的化合物中选择使用任意的化合物。
所述化合物的具体例为咔唑衍生物(N-苯基咔唑、聚乙烯咔唑等)、双(N-芳基咔唑)或双(N-烷基咔唑)等的双咔唑衍生物、三芳基胺衍生物(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'-二萘基-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、N4,N4'-二苯基-N4,N4'-双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺、N4,N4,N4',N4'-四[1,1'-联苯]-4-基)-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺、4,4',4”-三(3-甲基苯基(苯基)氨基)三苯基胺等的三苯基胺衍生物、星爆状胺衍生物等)、二苯乙烯衍生物、酞菁衍生物(无金属、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、噁二唑衍生物、喹噁啉衍生物(例如1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯-2,3,6,7,10,11-六碳腈等)、卟啉衍生物等的杂环化合物、聚硅烷等。聚合物系中,优选为侧链上具有所述单体的聚碳酸酯或苯乙烯衍生物、聚乙烯咔唑及聚硅烷等,但只要是形成发光元件的制作所需的薄膜、且可自阳极注入空穴、进而可传输空穴的化合物,则并无特别限定。
另外,有机半导体的导电性因其掺杂而受到强烈影响这一点也为人所知。此种有机半导体基质物质包含供电子性良好的化合物、或电子接受性良好的化合物。为了掺杂供电子物质,已知有四氰基醌二甲烷(TCNQ)或2,3,5,6-四氟四氰基-1,4-苯醌二甲烷(F4TCNQ)等的强电子接受体(例如,参照文献《M.普发、A.拜厄、T.弗里茨、K.里昂(M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo),《应用物理学快报(Appl.Phys.Lett.)》,73(22),3202-3204(1998)》及文献《J.布洛赫维茨、M.普发、T.弗里茨、K.里昂(J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo),《应用物理学快报(Appl.Phys.Lett.)》,73(6),729-731(1998)》)。它们通过供电子型基础物质(空穴传输物质)中的电子移动过程而生成所谓的空穴。基础物质的传导性根据空穴的数量及迁移率而产生相当大的变化。作为具有空穴传输特性的基质物质,已知有例如联苯胺衍生物(TPD等)或星爆状胺衍生物(TDATA等)、或者特定的金属酞菁(特别是锌酞菁(ZnPc)等)(日本专利特开2005-167175号公报)。
所述空穴注入层用材料及空穴传输层用材料也可作为如下的高分子化合物或其高分子交联体、或者如下的悬垂型高分子化合物或其悬垂型高分子交联体而用于空穴层用材料:所述高分子化合物是使在所述空穴注入层用材料及空穴传输层用材料中取代有反应性取代基的反应性化合物作为单体进行高分子化而成,所述悬垂型高分子化合物是使主链型高分子与所述反应性化合物反应而成。作为所述情况下的反应性取代基,可引用由式(1)所表示的多环芳香族化合物中的说明。
关于此种高分子化合物及高分子交联体的用途的详细情况,将在之后叙述。
<有机电场发光元件中的发光层>
发光层105是通过在已被供给电场的电极间,使自阳极102所注入的空穴与自阴极108所注入的电子再结合而发光的层。作为形成发光层105的材料,只要是由空穴与电子的再结合而得到激发来发光的化合物(发光性化合物)即可,优选为可形成稳定的薄膜形状、且在固体状态下显示强的发光(荧光)效率的化合物。在本发明中,作为发光层用的材料,可使用由所述通式(1)所表示的多环芳香族化合物。
发光层可为单一层,也可包含多层,且分别由发光层用材料(主体材料、掺杂剂材料)形成。主体材料与掺杂剂材料分别可为一种,也可为多种的组合。掺杂剂材料可包含于整个主体材料内,也可包含于部分主体材料内。作为掺杂方法,可通过与主体材料的共蒸镀法来形成,也可事先与主体材料混合后同时蒸镀,或者也可和有机溶媒一起与主体材料预先混合后通过湿式成膜法来制膜。
主体材料的使用量根据主体材料的种类而不同,只要配合所述主体材料的特性来决定即可。主体材料的使用量的基准优选为整个发光层用材料的50重量%~99.999重量%,更优选为80重量%~99.95重量%,进而优选为90重量%~99.9重量%。
掺杂剂材料的使用量根据掺杂剂材料的种类而不同,只要配合所述掺杂剂材料的特性来决定即可。掺杂剂的使用量的基准优选为整个发光层用材料的0.001重量%~50重量%,更优选为0.05重量%~20重量%,进而优选为0.1重量%~10重量%。若为所述范围,则例如就可防止浓度淬灭现象的方面而言优选。
另一方面,在使用了热活化延迟荧光掺杂剂材料的有机电场发光元件中,就可防止浓度淬灭现象的方面而言,优选掺杂剂材料的使用量为低浓度,但就热活化延迟荧光机制的效率的方面而言,优选掺杂剂材料的使用量为高浓度。进而,在使用了热活化延迟荧光掺杂剂材料的有机电场发光元件中,就辅助掺杂剂材料的热活化延迟荧光机制的效率的方面而言,优选与辅助掺杂剂材料的使用量相比,掺杂剂材料的使用量为低浓度。
在使用辅助掺杂剂材料的情况下,主体材料、辅助掺杂剂材料及掺杂剂材料的使用量的基准分别为整个发光层用材料的40重量%~99.999重量%、59重量%~1重量%及20重量%~0.001重量%,优选分别为60重量%~99.99重量%、39重量%~5重量%及10重量%~0.01重量%,更优选为70重量%~99.95重量%、29重量%~10重量%及5重量%~0.05重量%。本发明的化合物及其高分子化合物也可用作辅助掺杂剂材料。
作为主体材料,可列举自从前以来作为发光体而为人所知的蒽或芘等的稠环衍生物、双苯乙烯基蒽衍生物或二苯乙烯基苯衍生物等的双苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、环戊二烯衍生物、芴衍生物、苯并芴衍生物等。
就促进而非阻碍发光层内的TADF的产生的观点而言,主体材料的T1能量优选高于在发光层内具有最高的T1能量的掺杂剂或辅助掺杂剂的T1能量,具体而言,主体的T1能量优选为0.01eV以上,更优选为0.03eV以上,进而优选为0.1eV以上。另外,在主体材料中也可使用TADF活性的化合物。
作为主体材料,例如可列举由下述通式(H1)所表示的化合物、由下述通式(H2)所表示的化合物、由下述通式(H3)所表示的化合物、包含由下述通式(H4)所表示的结构的化合物、由下述通式(H5)所表示的化合物、及TADF材料。优选为由通式(H1)所表示的化合物。
[化147]
Figure BDA0002383292000001321
<由通式(H1)所表示的化合物>
[化148]
Figure BDA0002383292000001322
所述式(H1)中,L1为碳数6~30的亚芳基或碳数2~30的亚杂芳基,优选为碳数6~24的亚芳基,更优选为碳数6~16的亚芳基,进而优选为碳数6~12的亚芳基,特别优选为碳数6~10的亚芳基,另外,优选为碳数2~25的亚杂芳基,更优选为碳数2~20的亚杂芳基,进而优选为碳数2~15的亚杂芳基,特别优选为碳数2~10的亚杂芳基。作为亚芳基,具体而言,可列举:苯环、联苯环、萘环、三联苯环、苊环、芴环、非那烯环、菲环、三亚苯环、芘环、并四苯环、苝环及并五苯环等的二价基。另外,作为亚杂芳基,具体而言,可列举:吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、噁二唑环、噻二唑环、三唑环、四唑环、吡唑环、吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、三嗪环、吲哚环、异吲哚环、1H-吲唑环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、1H-苯并三唑环、喹啉环、异喹啉环、噌啉环、喹唑啉环、喹噁啉环、酞嗪环、萘啶环、嘌呤环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、吩噁噻环、吩噁嗪环、吩噻嗪环、吩嗪环、吩吖硅(phenazasiline)环、吲哚啉环、呋喃环、苯并呋喃环、异苯并呋喃环、二苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、二苯并噻吩环、呋咱环、噁二唑环、噻蒽环、吲哚并咔唑环、苯并吲哚并咔唑环、苯并苯并吲哚并咔唑环及萘并苯并呋喃环等的二价基。
由式(H1)所表示的化合物中的至少一个氢可由碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、氰基、卤素或氘取代。
<由通式(H2)所表示的化合物>
[化149]
Figure BDA0002383292000001331
所述式(H2)中,L2及L3分别独立地为碳数6~30的芳基或碳数2~30的杂芳基。作为芳基,优选为碳数6~24的芳基,更优选为碳数6~16的芳基,进而优选为碳数6~12的芳基,特别优选为碳数6~10的芳基,具体而言,可列举:苯环、联苯环、萘环、三联苯环、苊环、芴环、非那烯环、菲环、三亚苯环、芘环、并四苯环、苝环及并五苯环等的一价基。作为杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基,具体而言,可列举:吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、噁二唑环、噻二唑环、三唑环、四唑环、吡唑环、吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、三嗪环、吲哚环、异吲哚环、1H-吲唑环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、1H-苯并三唑环、喹啉环、异喹啉环、噌啉环、喹唑啉环、喹噁啉环、酞嗪环、萘啶环、嘌呤环、蝶啶环、咔唑环、吖啶环、吩噁噻环、吩噁嗪环、吩噻嗪环、吩嗪环、吩吖硅环、吲哚啉环、呋喃环、苯并呋喃环、异苯并呋喃环、二苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、二苯并噻吩环、呋咱环、噁二唑环、噻蒽环、吲哚并咔唑环、苯并吲哚并咔唑环、苯并苯并吲哚并咔唑环及萘并苯并呋喃环等的一价基。
由式(H2)所表示的化合物中的至少一个氢可由碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、氰基、卤素或氘取代。
<由通式(H3)所表示的化合物>
[化150]
Figure BDA0002383292000001332
式(H3)中,
MU分别独立地为自芳香族化合物中去除任意两个氢原子而表示的二价基,EC分别独立地为自芳香族化合物中去除任意一个氢原子而表示的一价基,MU中的两个氢被取代为EC或MU,k为2~50000的整数。
更具体而言,
MU分别独立地为亚芳基、亚杂芳基、二亚芳基芳基氨基、二亚芳基芳基硼基、氧杂硼烷-二基、氮杂硼烷-二基,
EC分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基或芳氧基,
MU及EC中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基及环烷基取代,
k为2~50000的整数。
k优选为20~50000的整数,更优选为100~50000的整数。
式(H3)中的MU及EC中的至少一个氢可由碳数1~24的烷基、碳数3~24的环烷基、卤素或氘取代,进而,所述烷基中的任意的-CH2-可由-O-或-Si(CH3)2-取代,所述烷基中的除直接键结于式(H3)中的EC的-CH2-以外的任意的-CH2-可由碳数6~24的亚芳基取代,所述烷基中的任意的氢可由氟取代。
作为MU,例如可列举自以下的任一化合物中去除任意两个氢原子而表示的二价基。
[化151]
Figure BDA0002383292000001341
更具体而言,可列举由以下的任一结构所表示的二价基。所述二价基中,MU在*处与其他MU或EC键结。
[化152]
Figure BDA0002383292000001351
[化153]
Figure BDA0002383292000001352
[化154]
Figure BDA0002383292000001361
[化155]
Figure BDA0002383292000001362
[化156]
Figure BDA0002383292000001371
[化157]
Figure BDA0002383292000001372
[化158]
Figure BDA0002383292000001373
[化159]
Figure BDA0002383292000001381
[化160]
Figure BDA0002383292000001382
另外,作为EC,例如可列举由以下的任一结构所表示的一价基。所述一价基中,EC在*处与MU键结。
[化161]
Figure BDA0002383292000001383
[化162]
Figure BDA0002383292000001391
就溶解性及涂布制膜性的观点而言,由式(H3)所表示的化合物优选为分子中的MU总数(k)的10%~100%的MU具有碳数1~24的烷基,更优选为分子中的MU总数(k)的30%~100%的MU具有碳数1~18的烷基(碳数3~18的支链烷基),进而优选为分子内的MU总数(k)的50%~100%的MU具有碳数1~12的烷基(碳数3~12的支链烷基)。另一方面,就面内取向性及电荷传输的观点而言,优选为分子中的MU总数(k)的10%~100%的MU具有碳数7~24的烷基,更优选为分子中的MU总数(k)的30%~100%的MU具有碳数7~24的烷基(碳数7~24的支链烷基)。
<包含由通式(H4)所表示的结构的化合物>
所述化合物是包含由下述式(H4)所表示的结构的化合物,且包含多个、优选为1个~5个、更优选为1个~3个、进而优选为1个~2个、最优选为1个所述结构,在包含多个所述结构的情况下,所述结构彼此直接通过单键键结,或者通过特定的连结基键结。
[化163]
Figure BDA0002383292000001392
所述通式(H4)中,G为“=C(-H)-”或“=N-”,所述“=C(-H)-”中的H可由取代基或其他由式(H4)所表示的结构取代。
包含由通式(H4)所表示的结构的化合物例如可使用在国际公开第2012/153780号及国际公开第2013/038650号等中所记载的化合物,且可依照所述文献中所记载的方法来制造。
作为G的“=C(-H)-”中的H被取代时的取代基的例子例如如下所述,但不限定于此。
作为取代基的“芳基”的具体例可列举:苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、菲基、芘基、
Figure BDA0002383292000001401
基、苯并[c]菲基、苯并[g]
Figure BDA0002383292000001402
基、苯并蒽基、三亚苯基、芴基、9,9-二甲基芴基、苯并芴基、二苯并芴基、联苯基、三联苯基、四联苯基、荧蒽基等,优选为苯基、联苯基、三联苯基、四联苯基、萘基、三亚苯基及荧蒽基等。作为具有取代基的芳基,可列举:甲苯基、二甲苯基及9,9-二甲基芴基等。如具体例所示,芳基包括缩合芳基及非缩合芳基两者。
作为取代基的“杂芳基”的具体例,可列举:吡咯基、吡唑基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吡啶基、三嗪基、吲哚基、异吲哚基、咪唑基、苯并咪唑基、吲唑基、咪唑并[1,2-a]吡啶基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、氮杂二苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、氮杂二苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、喹噁啉基、喹唑啉基、萘啶基、咔唑基、氮杂咔唑基、菲啶基、吖啶基、菲咯啉基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、噁唑基、噁二唑基、呋咱基、苯并噁唑基、噻吩基、噻唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、三唑基、四唑基等,优选可列举:二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、氮杂二苯并呋喃基及氮杂二苯并噻吩基等。进而优选为二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、氮杂二苯并呋喃基或氮杂二苯并噻吩基。
作为取代基的“取代硅烷基”也优选为选自由经取代或未经取代的三烷基硅烷基、经取代或未经取代的芳基烷基硅烷基、以及经取代或未经取代的三芳基硅烷基所组成的群组中的基。
作为经取代或未经取代的三烷基硅烷基的具体例,可列举三甲基硅烷基及三乙基硅烷基。作为经取代或未经取代的芳基烷基硅烷基的具体例,可列举二苯基甲基硅烷基、二甲苯基甲基硅烷基及苯基二甲基硅烷基等。作为经取代或未经取代的三芳基硅烷基的具体例,可列举三苯基硅烷基及三甲苯基硅烷基等。
作为取代基的“取代氧化膦基”也优选为经取代或未经取代的二芳基氧化膦基。作为经取代或未经取代的二芳基氧化膦基的具体例,可列举二苯基氧化膦及二甲苯基氧化膦等。
作为取代基的“取代羧基”例如可列举苯甲酰氧基等。
作为将多个由式(H4)所表示的结构键结的连结基,可列举所述芳基或杂芳基的二价~四价、二价~三价或二价的衍生物。
将包含由通式(H4)所表示的结构的化合物的具体例示于以下。
[化164]
Figure BDA0002383292000001411
<由通式(H5)所表示的化合物>
[化165]
Figure BDA0002383292000001412
在所述式(H5)中,
R1~R11分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基(以上为第一取代基),它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,
R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基(以上为第一取代基)取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基(以上为第二取代基)取代,
由式(H5)所表示的化合物中的至少一个氢可分别独立地由卤素或氘取代。
优选在所述式(H5)中,
R1~R11分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~12的芳基)、碳数1~12的烷基或碳数3~16的环烷基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~12的芳基)、碳数1~12的烷基或碳数3~16的环烷基取代,
R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成碳数9~16的芳基环或碳数6~15的杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~12的芳基)、碳数1~12的烷基或碳数3~16的环烷基取代,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~12的芳基)、碳数1~12的烷基或碳数3~16的环烷基取代。
进而优选在所述式(H5)中,
R1~R11分别独立地为氢、碳数6~16的芳基、碳数2~15的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~10的芳基)、碳数1~6的烷基或碳数3~14的环烷基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~16的芳基、碳数2~15的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~10的芳基)、碳数1~6的烷基或碳数3~14的环烷基取代,
R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成碳数9~12的芳基环或碳数6~12的杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由碳数6~16的芳基、碳数2~15的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~10的芳基)、碳数1~6的烷基或碳数3~14的环烷基取代,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~16的芳基、碳数2~15的杂芳基、二芳基氨基(其中芳基为碳数6~10的芳基)、碳数1~6的烷基或碳数3~14的环烷基取代。
在所述第一取代基及第二取代基中,作为芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基中的“芳基”或“杂芳基”,可列举以下的例子。
作为具体的“芳基”,例如可列举碳数6~30的芳基,优选为碳数6~24的芳基,更优选为碳数6~20的芳基,进而优选为碳数6~16的芳基,特别优选为碳数6~12的芳基,最优选为碳数6~10的芳基。例如可列举:作为单环系芳基的苯基,作为二环系芳基的(2-、3-、4-)联苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为三环系芳基的三联苯基(间三联苯基-2'-基、间三联苯基-4'-基、间三联苯基-5'-基、邻三联苯基-3'-基、邻三联苯基-4'-基、对三联苯基-2'-基、间三联苯基-2-基、间三联苯基-3-基、间三联苯基-4-基、邻三联苯基-2-基、邻三联苯基-3-基、邻三联苯基-4-基、对三联苯基-2-基、对三联苯基-3-基、对三联苯基-4-基),作为缩合三环系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为四环系芳基的联四苯基(5'-苯基-间三联苯基-2-基、5'-苯基-间三联苯基-3-基、5'-苯基-间三联苯基-4-基、间四联苯基),作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、并五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作为具体的“杂芳基”,例如可列举碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基。例如可列举:吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶基、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁噻基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩吖硅基、吲嗪基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、萘并苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、二苯并噻吩基、萘并苯并噻吩基、苯并磷酰基、二苯并磷酰基、苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、二苯并磷杂环戊二烯氧化物环的一价基、呋咱基、噻蒽基、吲哚并咔唑基、苯并吲哚并咔唑基及苯并苯并吲哚并咔唑基等。
在所述第一取代基及第二取代基中,作为“烷基”,可为直链及支链的任一种,例如可列举碳数1~24的直链烷基或碳数3~24的支链烷基,优选为碳数1~18的烷基(碳数3~18的支链烷基),更优选为碳数1~12的烷基(碳数3~12的支链烷基),进而优选为碳数1~6的烷基(碳数3~6的支链烷基),特别优选为碳数1~5的烷基(碳数3~5的支链烷基)或碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基),最优选为甲基。例如可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
在所述第一取代基及第二取代基中,作为“环烷基”,可列举:碳数3~24的环烷基、碳数3~20的环烷基、碳数3~16的环烷基、碳数3~14的环烷基、碳数5~10的环烷基、碳数5~8的环烷基、碳数5~6的环烷基、碳数5的环烷基等。例如可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基及它们的碳数1~4的烷基(特别是甲基)取代物、或双环[1.0.1]丁基、双环[1.1.1]戊基、双环[2.0.1]戊基、双环[1.2.1]己基、双环[3.0.1]己基、双环[2.1.2]庚基、双环[2.2.2]辛基、金刚烷基、二金刚烷基、十氢萘基、十氢薁基等。
第一取代基为芳基时的取代位置优选为R1、R3、R4、R5、R10及R11,例如更优选为对R1及R3的取代、对R5及R10的取代、对R4及R11的取代,芳基优选为苯基。
第一取代基为杂芳基时的取代位置优选为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10及R11,例如更优选为对R1的取代、对R2的取代、对R3的取代、对R1及R3的取代、对R4及R11的取代、对R5及R10的取代、对R6及R9的取代,杂芳基优选为咔唑基。所述杂芳基(例如咔唑基)可经由亚苯基对所述位置进行取代。
作为由式(H5)所表示的化合物的具体例,例如可列举由下述结构式所表示的化合物。此外,式中的“Me”为甲基。
[化166]
Figure BDA0002383292000001441
关于由式(H5)所表示的化合物,可通过首先使a环~c环利用键结基(-O-)进行键结来制造中间物(第一反应),然后使a环~c环利用B(硼)进行键结来制造最终生成物(第二反应)。在第一反应中,例如可利用亲核取代反应或乌尔曼反应(Ullmann Reaction)等一般的醚化反应。另外,在第二反应中,可利用串联式杂夫里德耳-夸夫特反应(连续的芳香族亲电子取代反应)。关于第一反应及第二反应的详细情况,可参考国际公开第2015/102118号公报中所记载的说明。
<TADF材料>
通过减小激发单重态与激发三重态的能量差,来高效率地产生通常迁移概率低的自激发三重态向激发单重态的逆能量转移,由此显现来自单重态的发光(热活化延迟荧光,TADF)。在通常的荧光发光中,通过电流激发而产生的75%的三重态激子通过热失活路径,因此无法作为荧光来提取。另一方面,在TADF中,可将所有的激子用于荧光发光,可实现高效率的有机EL元件。
作为可出于此种目的而使用的TADF材料,例如可列举由下述通式(H6)所表示的化合物、或具有下述通式(H6)作为部分结构的化合物。
[化167]
ED-Ln-EA (H6)
在式(H6)中,ED为供电子性基,Ln为键结基,EA为电子接受性基,由式(H6)所表示的化合物的单重态能量(S1)与三重态能量(T1)的能量差(ΔS1T1)为0.2eV以下(尾山弘树(Hiroki Uoyama)、刚志健一(Kenichi Goushi)、志津克行(Katsuyuki Shizu)、野村浩子(Hiroko Nomura)、足立千早(Chihaya Adachi),自然(Nature),492,234-238(2012))。能量差(ΔS1T1)优选为0.15eV以下,更优选为0.10eV以下,进而优选为0.08eV以下。
TADF材料优选是被设计成使用被称为施体的供电子性的取代基与被称为受体的电子接受性的取代基来使分子内的HOMO与LUMO局部存在化,以产生有效率的反向系间跨越(reverse intersystem crossing)的施体-受体型TADF化合物(D-A型TADF化合物)。
此处,在本说明书中,“供电子性的取代基”(施体)是指在TADF化合物分子中LUMO轨道局部存在的取代基及部分结构,“电子接受性的取代基”(受体)是指在TADF化合物分子中HOMO轨道局部存在的取代基及部分结构。
一般来说,使用施体或受体的TADF化合物由于结构原因,自旋轨道耦合(SOC:SpinOrbit Coupling)大,且HOMO与LUMO的交换相互作用小,ΔE(ST)小,因此可获得非常快的反向系间跨越速度。另一方面,使用施体或受体的TADF化合物在激发态下的结构弛豫变大(在某分子中,在基态与激发态下稳定结构不同,因此若通过外部刺激而发生自基态向激发态的转换,则其后结构变化为激发态下的稳定结构),从而提供宽度宽的发光光谱,因此当作为发光材料来使用时有可能使色纯度降低。
在色纯度因TADF材料而降低的情况下,可在发光层或与发光层邻接的层中添加荧光性的化合物作为其他成分。TADF材料作为辅助掺杂剂发挥功能,其他成分作为发射掺杂剂发挥功能。作为其他成分,只要是所述化合物的吸收光谱与辅助掺杂剂的发光峰至少一部分重叠的化合物即可。
作为TADF材料中使用的施体性及受体性的结构,例如可使用材料化学(Chemistryof Materials),2017,29,1946-1963中所记载的结构。作为ED,例如可列举含有sp3氮的官能基,更具体而言,可列举:自咔唑、二甲基咔唑、二叔丁基咔唑、二甲氧基咔唑、四甲基咔唑、苯并氟咔唑、苯并噻吩并咔唑、苯基二氢吲哚并咔唑、苯基联咔唑、联咔唑、三联咔唑(tercarbazole)、二苯基咔唑基胺、四苯基咔唑基二胺、吩噁嗪、二氢吩嗪、吩噻嗪、二甲基二氢吖啶、二苯基胺、双(叔丁基)苯基胺、(二苯基氨基)苯基二苯基苯二胺、二甲基四苯基二氢吖啶二胺、四甲基-二氢-茚基吖啶及二苯基-二氢二苯并硅氮烷环(dihydrobenzazasiline)等衍生的基。另外,作为EA,例如可列举含sp2氮的芳香族环、CN取代芳香族环、具有酮的环及氰基,更具体而言,可列举:自磺酰基二苯、二苯甲酮、亚苯基双(苯基甲酮)、苯甲腈、异烟腈、邻苯二甲腈、间苯二甲腈、对苯二甲腈、三唑、噁唑、噻二唑、苯并噻唑、苯并双(噻唑)、苯并噁唑、苯并双(噁唑)、喹啉、苯并咪唑、二苯并喹啉、七氮杂非那烯、噻吨酮二氧化物、二甲基蒽、蒽二酮、吡啶、环庚联吡啶、苯三甲腈、芴二甲腈、吡嗪二甲腈、吡啶二甲腈、二苯并喹噁啉二甲腈、嘧啶、苯基嘧啶、甲基嘧啶、三嗪、三苯基三嗪、双(苯基磺酰基)苯、二甲基噻吨酮二氧化物、噻蒽四氧化物及三(二甲基苯基)硼烷等衍生的基。作为Ln,例如可列举单键及亚芳基,更具体而言,可列举亚苯基、亚联苯基、亚萘基等。另外,在任一结构中,氢均可由烷基、环烷基及芳基取代。特别优选为具有选自咔唑、吩噁嗪、吖啶、三嗪、嘧啶、吡嗪、噻吨酮、苯甲腈、邻苯二甲腈、间苯二甲腈、二苯基砜、三唑、噁二唑、噻二唑及二苯甲酮中的至少一者作为部分结构的化合物
更具体而言,由通式(H6)所表示的化合物是由下述通式(H6-1)、式(H6-2)及式(H6-3)的任一者所表示的化合物。
[化168]
Figure BDA0002383292000001461
所述通式(H6-1)、式(H6-2)及式(H6-3)中,
M分别独立地为单键、-O-、>N-Ar或>C(-Ar)2,就所形成的部分结构的HOMO的深度及激发单重态能级及激发三重态能级的高度的观点而言,优选为单键、-O-或>N-Ar,
J是将施体性的部分结构与受体性的部分结构分开的间隔结构,且分别独立地为碳数6~18的亚芳基,就自施体性的部分结构与受体性的部分结构渗出的共轭的大小的观点而言,优选为碳数6~12的亚芳基,更具体而言可列举亚苯基、甲基亚苯基及二甲基亚苯基,
Q分别独立地为=C(-H)-或=N-,就所形成的部分结构的LUMO的浅度及激发单重态能级及激发三重态能级的高度的观点而言,优选为=N-,
Ar分别独立地为氢、碳数6~24的芳基、碳数2~24的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数3~18的环烷基,就所形成的部分结构的HOMO的深度及激发单态能级及激发三态能级的高度的观点而言,优选为氢、碳数6~12的芳基、碳数2~14的杂芳基、碳数1~4的烷基或碳数6~10的环烷基,更优选为氢、苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、联苯基、吡啶基、联吡啶基、三嗪基、咔唑基、二甲基咔唑基、二叔丁基咔唑基、苯并咪唑基或苯基苯并咪唑基,进而优选为氢、苯基或咔唑基,
m为1或2,
n为2~(6-m)的整数,就位阻的观点而言,优选为4~(6-m)的整数。
进而,由所述各式所表示的化合物中的至少一个氢可由卤素或氘取代。
作为由式(H6)所表示的化合物,例如可列举由下述结构所表示的化合物。此外,结构式中的*表示键结位置,“Me”表示甲基,“tBu”表示叔丁基。
[化169]
Figure BDA0002383292000001481
[化170]
Figure BDA0002383292000001491
[化171]
Figure BDA0002383292000001501
[化172]
Figure BDA0002383292000001511
[化173]
Figure BDA0002383292000001521
[化174]
Figure BDA0002383292000001531
[化175]
Figure BDA0002383292000001541
[化176]
Figure BDA0002383292000001551
[化177]
Figure BDA0002383292000001561
作为由通式(H6)所表示的化合物,在所述具体的化合物中,特别优选为4CzBN、4CzBN-Ph、5CzBN、3Cz2DPhCzBN、4CzIPN、2PXZ-TAZ、Cz-TRZ3、BDPCC-TPTA、MA-TA、PA-TA、FA-TA、PXZ-TRZ、DMAC-TRZ、BCzT、DCzTrz、DDCzTrz、螺环AC-TRZ、Ac-HPM、Ac-PPM、Ac-MPM、TCzTrz、TmCzTrz及DCzmCzTrz。
另外,作为掺杂剂材料,并无特别限定,可使用已知的化合物,且可对应于所期望的发光色而自各种材料中选择。具体而言,例如可列举:菲、蒽、芘、并四苯、并五苯、苝、萘并芘、二苯并芘、红荧烯及
Figure BDA0002383292000001562
等的稠环衍生物,苯并噁唑衍生物,苯并噻唑衍生物,苯并咪唑衍生物,苯并三唑衍生物,噁唑衍生物,噁二唑衍生物,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的双苯乙烯基衍生物(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、苯基异苯并呋喃等的异苯并呋喃衍生物,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-苯并噁唑基香豆素衍生物等的香豆素衍生物,二氰基亚甲基吡喃衍生物,二氰基亚甲基噻喃衍生物,聚次甲基衍生物,花青衍生物,氧代苯并蒽衍生物,呫吨衍生物,罗丹明衍生物,荧光素衍生物,吡喃鎓衍生物,喹喏酮衍生物,吖啶衍生物,噁嗪衍生物,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,呋喃并吡啶衍生物,1,2,5-噻二唑并芘衍生物,吡咯亚甲基衍生物,紫环酮衍生物,吡咯并吡咯衍生物,方酸内鎓盐衍生物,紫蒽酮衍生物,吩嗪衍生物,吖啶酮衍生物,脱氮黄素衍生物,芴衍生物及苯并芴衍生物等。
若对每种发色光进行例示,则作为蓝色掺杂剂材料~蓝绿色掺杂剂材料,可列举:萘、蒽、菲、芘、三亚苯、苝、芴、茚、
Figure BDA0002383292000001571
等的芳香族烃化合物或其衍生物,呋喃、吡咯、噻吩、噻咯、9-硅芴、9,9'-螺二硅芴、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、菲咯啉、吡嗪、萘啶、喹噁啉、吡咯并吡啶、噻吨等的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,醛连氮衍生物,香豆素衍生物,咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等的唑衍生物及其金属络合物,及以N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-4,4'-二苯基-1,1'-二胺为代表的芳香族胺衍生物等。
另外,作为绿色掺杂剂材料~黄色掺杂剂材料,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、紫环酮衍生物、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的并四苯衍生物等,进而,还可列举如下的化合物作为优选的例子:向作为所述蓝色掺杂剂材料~蓝绿色掺杂剂材料所例示的化合物中导入芳基、杂芳基、芳基乙烯基、氨基、氰基等可长波长化的取代基而成的化合物。
进而,作为橙色掺杂剂材料~红色掺杂剂材料,可列举双(二异丙基苯基)苝四羧酸酰亚胺等的萘二甲酰亚胺衍生物,紫环酮衍生物,将乙酰丙酮或苯甲酰丙酮与菲咯啉等作为配体的Eu络合物等的稀土类络合物,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、铝氯酞菁等的金属酞菁衍生物,罗丹明化合物,脱氮黄素衍生物,香豆素衍生物,喹吖啶酮衍生物,吩噁嗪衍生物、噁嗪衍生物、喹唑啉衍生物、吡咯并吡啶衍生物、方酸内鎓盐衍生物、紫蒽酮衍生物、吩嗪衍生物、吩噁嗪酮衍生物及噻二唑并芘衍生物等,进而,还可列举如下的化合物作为优选的例子:向作为所述蓝色掺杂剂材料~蓝绿色掺杂剂材料及绿色掺杂剂材料~黄色掺杂剂材料所例示的化合物中导入芳基、杂芳基、芳基乙烯基、氨基、氰基等可长波长化的取代基而成的化合物。
此外,作为掺杂剂,可自化学工业2004年6月号第13页、及其中所列举的参考文献等中所记载的化合物等中适宜选择来使用。
所述掺杂剂材料中,特别优选为具有二苯乙烯结构的胺、苝衍生物、硼烷衍生物、芳香族胺衍生物、香豆素衍生物、吡喃衍生物或芘衍生物。
具有二苯乙烯结构的胺例如由下述式表示。
[化178]
所述式中,Ar1为源自碳数6~30的芳基的m价基,Ar2及Ar3分别独立地为碳数6~30的芳基,Ar1~Ar3的至少一个具有二苯乙烯结构,Ar1~Ar3可由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、三元取代硅烷基(由芳基、烷基及环烷基的至少一者进行了三元取代的硅烷基)或氰基取代,而且m为1~4的整数。
具有二苯乙烯结构的胺更优选为由下述式所表示的二氨基二苯乙烯。
[化179]
Figure BDA0002383292000001582
所述式中,Ar2及Ar3分别独立地为碳数6~30的芳基,Ar2及Ar3可由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、三元取代硅烷基(由芳基、烷基及环烷基的至少一者进行了三元取代的硅烷基)或氰基取代。
碳数6~30的芳基的具体例可列举:苯基、萘基、苊基、芴基、非那烯基、菲基、蒽基、荧蒽基、三亚苯基、芘基、
Figure BDA0002383292000001583
基、并四苯基、苝基、二苯乙烯基、二苯乙烯基苯基、二苯乙烯基联苯基、二苯乙烯基芴基等。
具有二苯乙烯结构的胺的具体例可列举: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]-9,9-二甲基芴、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号公报等中所记载的具有二苯乙烯结构的胺。
作为苝衍生物,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号公报等中所记载的苝衍生物。
作为硼烷衍生物,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号手册等中所记载的硼烷衍生物。
芳香族胺衍生物例如由下述式表示。
[化180]
Figure BDA0002383292000001591
所述式中,Ar4为源自碳数6~30的芳基的n价基,Ar5及Ar6分别独立地为碳数6~30的芳基,Ar4~Ar6可由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、三元取代硅烷基(由芳基、烷基及环烷基的至少一者进行了三元取代的硅烷基)或氰基取代,而且n为1~4的整数。
尤其,更优选为如下的芳香族胺衍生物:Ar4为源自蒽、
Figure BDA0002383292000001592
芴、苯并芴或芘的二价基,Ar5及Ar6分别独立地为碳数6~30的芳基,Ar4~Ar6可由芳基、杂芳基、烷基、环烷基、三元取代硅烷基(由芳基、烷基及环烷基的至少一者进行了三元取代的硅烷基)或氰基取代,而且n为2。
碳数6~30的芳基的具体例可列举:苯基、萘基、苊基、芴基、非那烯基、菲基、蒽基、荧蒽基、三亚苯基、芘基、
Figure BDA0002383292000001593
基、并四苯基、苝基、并五苯基等。
作为芳香族胺衍生物,作为
Figure BDA0002383292000001594
系,例如可列举:N,N,N',N'-四苯基
Figure BDA0002383292000001595
-6,12-二胺、N,N,N',N'-四(对甲苯基)
Figure BDA0002383292000001596
-6,12-二胺、N,N,N',N'-四(间甲苯基)
Figure BDA0002383292000001597
-6,12-二胺、N,N,N',N'-四(4-异丙基苯基)
Figure BDA0002383292000001598
-6,12-二胺、N,N,N',N'-四(萘-2-基)
Figure BDA0002383292000001599
-6,12-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(对甲苯基)
Figure BDA00023832920000015910
-6,12-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-乙基苯基
Figure BDA00023832920000015911
-6,12-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-异丙基苯基)
Figure BDA00023832920000015912
-6,12-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-叔丁基苯基)
Figure BDA00023832920000015913
-6,12-二胺、N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-二(对甲苯基)
Figure BDA00023832920000015914
-6,12-二胺等。
另外,作为芘系,例如可列举:N,N,N',N'-四苯基芘-1,6-二胺、N,N,N',N'-四(对甲苯基)芘-1,6-二胺、N,N,N',N'-四(间甲苯基)芘-1,6-二胺、N,N,N',N'-四(4-异丙基苯基)芘-1,6-二胺、N,N,N',N'-四(3,4-二甲基苯基)芘-1,6-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(对甲苯基)芘-1,6-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-乙基苯基)芘-1,6-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-异丙基苯基)芘-1,6-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-叔丁基苯基)芘-1,6-二胺、N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-二(对甲苯基)芘-1,6-二胺、N,N,N',N'-四(3,4-二甲基苯基)-3,8-二苯基芘-1,6-二胺、N,N,N,N-四苯基芘-1,8-二胺、N,N'-双(联苯-4-基)-N,N'-二苯基芘-1,8-二胺、N1,N6-二苯基-N1,N6-双-(4-三甲基硅烷基-苯基)-1H,8H-芘-1,6-二胺等。
另外,作为蒽系,例如可列举:N,N,N,N-四苯基蒽-9,10-二胺、N,N,N',N'-四(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、N,N,N',N'-四(间甲苯基)蒽-9,10-二胺、N,N,N',N'-四(4-异丙基苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-二(间甲苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-乙基苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-异丙基苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(4-叔丁基苯基)蒽-9,10-二胺、N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-二(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、2,6-二-叔丁基-N,N,N',N'-四(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、2,6-二-叔丁基-N,N'-二苯基-N,N'-双(4-异丙基苯基)蒽-9,10-二胺、2,6-二-叔丁基-N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-二(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、2,6-二环己基-N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-二(对甲苯基)蒽-9,10-二胺、2,6-二环己基-N,N'-双(4-异丙基苯基)-N,N'-双(4-叔丁基苯基)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)蒽等。
另外,此外可列举:[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]-对三联苯、4,4”-双[6-二苯基氨基萘-2-基]-对三联苯等。
另外,也可使用日本专利特开2006-156888号公报等中所记载的芳香族胺衍生物。
作为香豆素衍生物,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号公报等中所记载的香豆素衍生物。
作为吡喃衍生物,可列举下述的DCM、DCJTB等。
[化181]
Figure BDA0002383292000001601
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号公报等中所记载的吡喃衍生物。
所述发光层用材料(主体材料及掺杂剂材料)也可作为如下的高分子化合物或其高分子交联体、或者如下的悬垂型高分子化合物或其悬垂型高分子交联体而用于发光层用材料:所述高分子化合物是使在所述发光层用材料中取代有反应性取代基的反应性化合物作为单体进行高分子化而成,所述悬垂型高分子化合物是使主链型高分子与所述反应性化合物反应而成。作为所述情况下的反应性取代基,可引用由式(1)所表示的多环芳香族化合物中的说明。
关于此种高分子化合物及高分子交联体的用途的详细情况,将在之后叙述。
<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内的作用。电子传输层106发挥将自阴极108所注入的电子、或自阴极108经由电子注入层107所注入的电子高效地传输至发光层105的作用。电子传输层106及电子注入层107分别将电子传输/注入材料的一种或两种以上加以层叠、混合而形成,或者由电子传输/注入材料与高分子粘结剂的混合物形成。
所谓电子注入/传输层,是指掌管自阴极注入电子、进而传输电子的层,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,优选为电子亲和力大、且电子迁移率大、进而稳定性优异,制造时及使用时不易产生成为陷阱的杂质的物质。但是,在考虑了空穴与电子的传输平衡的情况下,当主要发挥可高效地阻止来自阳极的空穴未再结合而流向阴极侧的作用时,即便电子传输能力并不那么高,也与电子传输能力高的材料同等地具有提升发光效率的效果。因此,本实施方式中的电子注入/传输层也可还包含可高效地阻止空穴的移动的层的功能。
作为形成电子传输层106或电子注入层107的材料(电子传输材料),可自从前以来在光导电材料中作为电子传递化合物所惯用的化合物、用于有机EL元件的电子注入层及电子传输层的公知的化合物中任意地选择来使用。
作为用于电子传输层或电子注入层的材料,优选为含有选自如下材料中的至少一种:含有包含选自碳、氢、氧、硫、硅及磷中的一种以上的原子的芳香族环或杂芳香族环的化合物,吡咯衍生物及其稠环衍生物,以及具有电子接受性氮的金属络合物。具体而言,可列举:萘、蒽等的稠环系芳香族环衍生物,以4,4'-双(二苯基乙烯基)联苯为代表的苯乙烯基系芳香族环衍生物,紫环酮衍生物,香豆素衍生物,萘二甲酰亚胺衍生物,蒽醌或联苯醌等的醌衍生物,氧化磷衍生物,咔唑衍生物及吲哚衍生物等。作为具有电子接受性氮的金属络合物,例如可列举:羟基苯基噁唑络合物等的羟基唑络合物、甲亚胺络合物、环庚三烯酚酮金属络合物、黄酮醇金属络合物及苯并喹啉金属络合物等。这些材料可单独使用,也可与不同的材料混合使用。
另外,作为其他电子传递化合物的具体例,可列举:吡啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、菲咯啉衍生物、紫环酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、蒽醌衍生物、联苯醌衍生物、二苯基醌衍生物、苝衍生物、噁二唑衍生物(1,3-双[(4-叔丁基苯基)1,3,4-噁二唑基]亚苯基等)、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、8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、羟基喹啉系金属络合物、喹噁啉衍生物、喹噁啉衍生物的聚合物、苯并唑类化合物、镓络合物、吡唑衍生物、全氟化亚苯基衍生物、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'-螺二芴等)、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)、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、三联吡啶等的寡聚吡啶衍生物、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))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,还可使用具有电子接受性氮的金属络合物,例如可列举:羟基喹啉系金属络合物或羟基苯基噁唑络合物等羟基唑络合物、甲亚胺络合物、环庚三烯酚酮金属络合物、黄酮醇金属络合物及苯并喹啉金属络合物等。
所述材料可单独使用,也可与不同的材料混合使用。
所述材料中,优选为硼烷衍生物、吡啶衍生物、荧蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、氧化膦衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、菲咯啉衍生物、及羟基喹啉系金属络合物。
<硼烷衍生物>
硼烷衍生物例如为由下述通式(ETM-1)所表示的化合物,详细而言在日本专利特开2007-27587号公报中进行了公开。
[化182]
Figure BDA0002383292000001621
所述式(ETM-1)中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、环烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环、或氰基的至少一者,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的环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。另外,作为“可经取代”或“经取代”的情况下的取代基,可列举:芳基、杂芳基、烷基或环烷基等。
在由所述通式(ETM-1)所表示的化合物中,优选为由下述通式(ETM-1-1)所表示的化合物或由下述通式(ETM-1-2)所表示的化合物。
[化183]
Figure BDA0002383292000001622
式(ETM-1-1)中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、环烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环、或氰基的至少一者,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的环烷基或可经取代的芳基,R21及R22分别独立地为氢、烷基、环烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环、或氰基的至少一者,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。另外,作为“可经取代”或“经取代”的情况下的取代基,可列举:芳基、杂芳基、烷基或环烷基等。
[化184]
Figure BDA0002383292000001631
式(ETM-1-2)中,R11及R12分别独立地为氢、烷基、环烷基、可经取代的芳基、经取代的硅烷基、可经取代的含氮杂环、或氰基的至少一者,R13~R16分别独立地为可经取代的烷基、可经取代的环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。另外,作为“可经取代”或”经取代”的情况下的取代基,可列举:芳基、杂芳基、烷基或环烷基等。
作为X1的具体例,可列举由下述式(X-1)~式(X-9)的任一者所表示的二价基。各结构式中的*表示键结位置。
[化185]
Figure BDA0002383292000001632
(各式中,Ra分别独立地为烷基、环烷基或可经取代的苯基。)
作为所述硼烷衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化186]
Figure BDA0002383292000001641
所述硼烷衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<吡啶衍生物>
吡啶衍生物例如为由下述式(ETM-2)所表示的化合物,优选为由式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)所表示的化合物。
[化187]
Figure BDA0002383292000001642
φ为n价的芳基环(优选为n价的苯环、萘环、蒽环、芴环、苯并芴环、非那烯环、菲环或三亚苯环),n为1~4的整数。
在所述式(ETM-2-1)中,R11~R18分别独立地为氢、烷基(优选为碳数1~24的烷基)、环烷基(优选为碳数3~12的环烷基)或芳基(优选为碳数6~30的芳基)。
在所述式(ETM-2-2)中,R11及R12分别独立地为氢、烷基(优选为碳数1~24的烷基)、环烷基(优选为碳数3~12的环烷基)或芳基(优选为碳数6~30的芳基),R11及R12可键结而形成环。
在各式中,“吡啶系取代基”为下述式(Py-1)~式(Py-15)的任一者,吡啶系取代基可分别独立地由碳数1~4的烷基或碳数5~10的环烷基取代。另外,吡啶系取代基可经由亚苯基或亚萘基而与各式中的φ、蒽环或芴环键结。各结构式中的*表示键结位置。
[化188]
Figure BDA0002383292000001651
吡啶系取代基为所述式(Py-1)~式(Py-15)的任一者,所述式中优选为下述式(Py-21)~式(Py-44)的任一者。各结构式中的*表示键结位置。
[化189]
Figure BDA0002383292000001661
各吡啶衍生物中的至少一个氢可由氘取代,另外,所述式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)中的两个“吡啶系取代基”中的一者可由芳基取代。
作为R11~R18中的“烷基”,可为直链及支链的任一种,例如可列举碳数1~24的直链烷基或碳数3~24的支链烷基。优选的“烷基”为碳数1~18的烷基(碳数3~18的支链烷基)。更优选的“烷基”为碳数1~12的烷基(碳数3~12的支链烷基)。进而优选的“烷基”为碳数1~6的烷基(碳数3~6的支链烷基)。特别优选的“烷基”为碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基)。
作为具体的“烷基”,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、2,6-二甲基-4-庚基、3,5,5-三甲基己基、正癸基、正十一基、1-甲基癸基、正十二基、正十三基、1-己基庚基、正十四基、正十五基、正十六基、正十七基、正十八基、正二十基等。
作为在吡啶系取代基中进行取代的碳数1~4的烷基,可引用所述烷基的说明。
作为R11~R18中的“环烷基”,例如可列举碳数3~12的环烷基。优选的“环烷基”为碳数3~10的环烷基。更优选的“环烷基”为碳数3~8的环烷基。进而优选的“环烷基”为碳数3~6的环烷基。
作为具体的“环烷基”,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环戊基、环庚基、甲基环己基、环辛基或二甲基环己基等。
作为在吡啶系取代基中进行取代的碳数5~10的环烷基,可引用所述环烷基的说明。
作为R11~R18中的“芳基”,优选的芳基为碳数6~30的芳基,更优选的芳基为碳数6~18的芳基,进而优选为碳数6~14的芳基,特别优选为碳数6~12的芳基。
作为具体的“碳数6~30的芳基”,可列举:作为单环系芳基的苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为缩合三环系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、并五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
优选的“碳数6~30的芳基”可列举苯基、萘基、菲基、
Figure BDA0002383292000001672
基或三亚苯基等,进而优选可列举苯基、1-萘基、2-萘基或菲基,特别优选可列举苯基、1-萘基或2-萘基。
所述式(ETM-2-2)中的R11及R12可键结而形成环,其结果为,可在芴骨架的5元环上螺键结环丁烷、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、环己烷、芴或茚等。
作为所述吡啶衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化190]
Figure BDA0002383292000001671
所述吡啶衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<荧蒽衍生物>
荧蒽衍生物例如为由下述通式(ETM-3)所表示的化合物,详细而言在国际公开第2010/134352号公报中进行了公开。
[化191]
Figure BDA0002383292000001681
所述式(ETM-3)中,X12~X21表示氢、卤素、直链、分支或环状的烷基、直链、分支或环状的烷氧基、经取代或未经取代的芳基、或者经取代或未经取代的杂芳基。此处,作为经取代的情况下的取代基,可列举:芳基、杂芳基烷基或环烷基等。
作为所述荧蒽衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化192]
Figure BDA0002383292000001682
<BO系衍生物>
BO系衍生物例如为由下述式(ETM-4)所表示的多环芳香族化合物、或具有多个由下述式(ETM-4)所表示的结构的多环芳香族化合物的多聚体。
[化193]
Figure BDA0002383292000001683
R1~R11分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代。
另外,R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基取代,它们中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代。
另外,由式(ETM-4)所表示的化合物或结构中的至少一个氢可由卤素或氘取代。
关于式(ETM-4)中的取代基或环形成的形态、以及多个式(ETM-4)的结构组合而形成的多聚体的说明,可引用由所述通式(1)所表示的化合物或其多聚体的说明。
作为所述BO系衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化194]
Figure BDA0002383292000001691
所述BO系衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<蒽衍生物>
蒽衍生物之一例如为由下述式(ETM-5-1)所表示的化合物。
[化195]
Figure BDA0002383292000001692
Ar分别独立地为二价的苯或萘,R1~R4分别独立地为氢、碳数1~6的烷基、碳数3~6的环烷基或碳数6~20的芳基。
Ar可分别独立地自二价的苯或萘中适宜选择,两个Ar可不同也可相同,就蒽衍生物的合成容易性的观点而言,优选为相同。Ar与吡啶键结而形成“包含Ar及吡啶的部位”,所述部位例如作为由下述式(Py-1)~式(Py-12)的任一者所表示的基而与蒽键结。各结构式中的*表示键结位置。
[化196]
Figure BDA0002383292000001701
在所述基中,优选为由所述式(Py-1)~式(Py-9)的任一者所表示的基,更优选为由所述式(Py-1)~式(Py-6)的任一者所表示的基。键结于蒽的两个“包含Ar及吡啶的部位”的结构可相同也可不同,就蒽衍生物的合成容易性的观点而言,优选为相同结构。其中,就元件特性的观点而言,无论两个“包含Ar及吡啶的部位”的结构相同还是不同均优选。
关于R1~R4中的碳数1~6的烷基,可为直链及支链的任一种。即,为碳数1~6的直链烷基或碳数3~6的支链烷基。更优选为碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基)。作为具体例,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、或2-乙基丁基等,优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、或叔丁基,更优选为甲基、乙基、或叔丁基。
作为R1~R4中的碳数3~6的环烷基的具体例,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环戊基、环庚基、甲基环己基、环辛基或二甲基环己基等。
关于R1~R4中的碳数6~20的芳基,优选为碳数6~16的芳基,更优选为碳数6~12的芳基,特别优选为碳数6~10的芳基。
作为“碳数6~20的芳基”的具体例,可列举:作为单环系芳基的苯基、(邻、间、对)甲苯基、(2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-)二甲苯基、均三甲苯基(2,4,6-三甲基苯基)、(邻、间、对)枯烯基,作为二环系芳基的(2-、3-、4-)联苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为三环系芳基的三联苯基(间三联苯-2'-基、间三联苯-4'-基、间三联苯-5'-基、邻三联苯-3'-基、邻三联苯-4'-基、对三联苯-2'-基、间三联苯-2-基、间三联苯-3-基、间三联苯-4-基、邻三联苯-2-基、邻三联苯-3-基、邻三联苯-4-基、对三联苯-2-基、对三联苯-3-基、对三联苯-4-基),作为缩合三环系芳基的蒽-(1-、2-、9-)基、苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基等。
优选的“碳数6~20的芳基”为苯基、联苯基、三联苯基或萘基,更优选为苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基或间三联苯-5'-基,进而优选为苯基、联苯基、1-萘基或2-萘基,最优选为苯基。
蒽衍生物之一例如为由下述式(ETM-5-2)所表示的化合物。
[化197]
Figure BDA0002383292000001711
Ar1分别独立地为单键、二价的苯、萘、蒽、芴、或非那烯。
Ar2分别独立地为碳数6~20的芳基,可引用与所述式(ETM-5-1)中的“碳数6~20的芳基”相同的说明。优选为碳数6~16的芳基,更优选为碳数6~12的芳基,特别优选为碳数6~10的芳基。作为具体例,可列举:苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽基、苊基、芴基、非那烯基、菲基、三亚苯基、芘基、并四苯基(tetracenyl)、苝基等。
R1~R4分别独立地为氢、碳数1~6的烷基、碳数3至6的环烷基或碳数6~20的芳基,可引用所述式(ETM-5-1)中的说明。
作为所述蒽衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化198]
Figure BDA0002383292000001712
所述蒽衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<苯并芴衍生物>
苯并芴衍生物例如为由下述式(ETM-6)所表示的化合物。
[化199]
Figure BDA0002383292000001713
Ar1分别独立地为碳数6~20的芳基,可引用与所述式(ETM-5-1)中的“碳数6~20的芳基”相同的说明。优选为碳数6~16的芳基,更优选为碳数6~12的芳基,特别优选为碳数6~10的芳基。作为具体例,可列举:苯基、联苯基、萘基、三联苯基、蒽基、苊基、芴基、非那烯基、菲基、三亚苯基、芘基、并四苯基、苝基等。
Ar2分别独立地为氢、烷基(优选为碳数1~24的烷基)、环烷基(优选为碳数3~12的环烷基)或芳基(优选为碳数6~30的芳基),两个Ar2可键结而形成环。
作为Ar2中的“烷基”,可为直链及支链的任一种,例如可列举碳数1~24的直链烷基或碳数3~24的支链烷基。优选的“烷基”为碳数1~18的烷基(碳数3~18的支链烷基)。更优选的“烷基”为碳数1~12的烷基(碳数3~12的支链烷基)。进而优选的“烷基”为碳数1~6的烷基(碳数3~6的支链烷基)。特别优选的“烷基”为碳数1~4的烷基(碳数3~4的支链烷基)。作为具体的“烷基”,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、1-甲基戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、正庚基、1-甲基己基等。
作为Ar2中的“环烷基”,例如可列举碳数3~12的环烷基。优选的“环烷基”为碳数3~10的环烷基。更优选的“环烷基”为碳数3~8的环烷基。进而优选的“环烷基”为碳数3~6的环烷基。作为具体的“环烷基”,可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、甲基环戊基、环庚基、甲基环己基、环辛基或二甲基环己基等。
作为Ar2中的“芳基”,优选的芳基为碳数6~30的芳基,更优选的芳基为碳数6~18的芳基,进而优选为碳数6~14的芳基,特别优选为碳数6~12的芳基。
作为具体的“碳数6~30的芳基”,可列举:苯基、萘基、苊基、芴基、非那烯基、菲基、三亚苯基、芘基、并四苯基、苝基、并五苯基等。
两个Ar2可键结而形成环,其结果为,可在芴骨架的5元环上螺键结环丁烷、环戊烷、环戊烯、环戊二烯、环己烷、芴或茚等。
作为所述苯并芴衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化200]
Figure BDA0002383292000001721
所述苯并芴衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<氧化膦衍生物>
氧化膦衍生物例如为由下述式(ETM-7-1)所表示的化合物。详细情况也在国际公开第2013/079217号公报中进行了记载。
[化201]
Figure BDA0002383292000001731
R5为经取代或未经取代的碳数1~20的烷基、碳数3~20的环烷基、碳数6~20的芳基或碳数5~20的杂芳基,
R6为CN、经取代或未经取代的碳数1~20的烷基、碳数3~20的环烷基、碳数1~20的杂烷基、碳数6~20的芳基、碳数5~20的杂芳基、碳数1~20的烷氧基或碳数6~20的芳氧基,
R7及R8分别独立地为经取代或未经取代的碳数6~20的芳基或碳数5~20的杂芳基,
R9为氧或硫,
j为0或1,k为0或1,r为0~4的整数,q为1~3的整数。
此处,作为经取代的情况下的取代基,可列举:芳基、杂芳基、烷基或环烷基等。
氧化膦衍生物例如可为由下述式(ETM-7-2)所表示的化合物。
[化202]
Figure BDA0002383292000001732
R1~R3可相同也可不同,选自在与氢、烷基、环烷基、芳烷基、烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、环烷硫基、芳基醚基、芳硫基醚基、芳基、杂环基、卤素、氰基、醛基、羰基、羧基、氨基、硝基、硅烷基、及邻接取代基之间所形成的稠环中。
Ar1可相同也可不同,且为亚芳基或亚杂芳基,Ar2可相同也可不同,且为芳基或杂芳基。其中,Ar1及Ar2中的至少一者具有取代基,或在与邻接取代基之间形成稠环。n为0~3的整数,n为0时,并不存在不饱和结构部分,n为3时,并不存在R1
所述取代基内,所谓烷基,例如表示甲基、乙基、丙基、丁基等饱和脂肪族烃基,所述烷基可未经取代也可经取代。经取代的情况下的取代基并无特别限制,例如可列举烷基、芳基、杂环基等,此方面在以下的记载中也共通。另外,烷基的碳数并无特别限定,就获取的容易性或成本的方面而言,通常为1~20的范围。
另外,所谓环烷基,例如表示环丙基、环己基、降冰片基、金刚烷基等饱和脂环式烃基,所述环烷基可未经取代也可经取代。烷基部分的碳数并无特别限定,通常为3~20的范围。
另外,所谓芳烷基,例如表示苄基、苯基乙基等经由脂肪族烃的芳香族烃基,脂肪族烃与芳香族烃均可未经取代也可经取代。脂肪族部分的碳数并无特别限定,通常为1~20的范围。
另外,所谓烯基,例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含双键的不饱和脂肪族烃基,所述烯基可未经取代也可经取代。烯基的碳数并无特别限定,通常为2~20的范围。
另外,所谓环烯基,例如表示环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等包含双键的不饱和脂环式烃基,所述环烯基可未经取代也可经取代。
另外,所谓炔基,例如表示乙炔基等包含三键的不饱和脂肪族烃基,所述炔基可未经取代也可经取代。炔基的碳数并无特别限定,通常为2~20的范围。
另外,所谓烷氧基,例如表示甲氧基等经由醚键的脂肪族烃基,脂肪族烃基可未经取代也可经取代。烷氧基的碳数并无特别限定,通常为1~20的范围。
另外,所谓烷硫基,为烷氧基的醚键的氧原子被取代为硫原子的基。
另外,所谓环烷硫基,为环烷氧基的醚键的氧原子被取代为硫原子的基。
另外,所谓芳基醚基,例如表示苯氧基等经由醚键的芳香族烃基,芳香族烃基可未经取代也可经取代。芳基醚基的碳数并无特别限定,通常为6~40的范围。
另外,所谓芳硫基醚基,为芳基醚基的醚键的氧原子被取代为硫原子的基。
另外,所谓芳基,例如表示苯基、萘基、联苯基、菲基、三联苯基、芘基等芳香族烃基。芳基可未经取代也可经取代。芳基的碳数并无特别限定,通常为6~40的范围。
另外,所谓杂环基,例如表示呋喃基、噻吩基、噁唑基、吡啶基、喹啉基、咔唑基等具有碳以外的原子的环状结构基,所述杂环基可未经取代也可经取代。杂环基的碳数并无特别限定,通常为2~30的范围。
所谓卤素,表示氟、氯、溴、碘。
醛基、羰基、氨基中也可包含经脂肪族烃、脂环式烃、芳香族烃、杂环等取代而成的基。
另外,脂肪族烃、脂环式烃、芳香族烃、杂环可未经取代也可经取代。
所谓硅烷基,例如表示三甲基硅烷基等硅化合物基,其可未经取代也可经取代。硅烷基的碳数并无特别限定,通常为3~20的范围。另外,硅数通常为1~6。
所谓在与邻接取代基之间所形成的稠环,例如是在Ar1与R2、Ar1与R3、Ar2与R2、Ar2与R3、R2与R3、Ar1与Ar2等之间形成的共轭或非共轭的稠环。此处,在n为1的情况下,两个R1彼此可形成共轭或非共轭的稠环。所述稠环可在环内结构中包含氮原子、氧原子、硫原子,也可进一步与另外的环缩合。
作为所述氧化膦衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化203]
Figure BDA0002383292000001751
所述氧化膦衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<嘧啶衍生物>
嘧啶衍生物例如为由下述式(ETM-8)所表示的化合物,优选为由下述式(ETM-8-1)所表示的化合物。详细情况也在国际公开第2011/021689号公报中进行了记载。
[化204]
Figure BDA0002383292000001752
Ar分别独立地为可经取代的芳基、或可经取代的杂芳基。n为1~4的整数,优选为1~3的整数,更优选为2或3。
作为“可经取代的芳基”的“芳基”,例如可列举碳数6~30的芳基,优选为碳数6~24的芳基,更优选为碳数6~20的芳基,进而优选为碳数6~12的芳基。
作为具体的“芳基”,可列举:作为单环系芳基的苯基,作为二环系芳基的(2-、3-、4-)联苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为三环系芳基的三联苯基(间三联苯-2'-基、间三联苯-4'-基、间三联苯-5'-基、邻三联苯-3'-基、邻三联苯-4'-基、对三联苯-2'-基、间三联苯-2-基、间三联苯-3-基、间三联苯-4-基、邻三联苯-2-基、邻三联苯-3-基、邻三联苯-4-基、对三联苯-2-基、对三联苯-3-基、对三联苯-4-基),作为缩合三环系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为四环系芳基的联四苯基(5'-苯基-间三联苯-2-基、5'-苯基-间三联苯-3-基、5'-苯基-间三联苯-4-基、间联四苯基),作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、并五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作为“可经取代的杂芳基”的“杂芳基”,例如可列举碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基。另外,作为杂芳基,例如可列举除碳以外含有1个~5个选自氧、硫及氮中的杂原子作为环构成原子的杂环等。
作为具体的杂芳基,例如可列举:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋咱基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶环、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及杂芳基可经取代,可分别例如由所述芳基或杂芳基取代。
作为所述嘧啶衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化205]
Figure BDA0002383292000001761
所述嘧啶衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<咔唑衍生物>
咔唑衍生物例如为由下述式(ETM-9)所表示的化合物、或利用单键等将多个所述化合物键结而成的多聚体。详细情况在美国公开公报2014/0197386号公报中进行了记载。
[化206]
Figure BDA0002383292000001762
Ar分别独立地为可经取代的芳基、或可经取代的杂芳基。n分别独立地为0~4的整数,优选为0~3的整数,更优选为0或1。
作为“可经取代的芳基”的“芳基”,例如可列举碳数6~30的芳基,优选为碳数6~24的芳基,更优选为碳数6~20的芳基,进而优选为碳数6~12的芳基。
作为具体的“芳基”,可列举:作为单环系芳基的苯基,作为二环系芳基的(2-、3-、4-)联苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为三环系芳基的三联苯基(间三联苯-2'-基、间三联苯-4'-基、间三联苯-5'-基、邻三联苯-3'-基、邻三联苯-4'-基、对三联苯-2'-基、间三联苯-2-基、间三联苯-3-基、间三联苯-4-基、邻三联苯-2-基、邻三联苯-3-基、邻三联苯-4-基、对三联苯-2-基、对三联苯-3-基、对三联苯-4-基),作为缩合三环系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为四环系芳基的四联苯基(5'-苯基-间三联苯-2-基、5'-苯基-间三联苯-3-基、5'-苯基-间三联苯-4-基、间四联苯基),作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、并五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作为“可经取代的杂芳基”的“杂芳基”,例如可列举碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基。另外,作为杂芳基,例如可列举除碳以外含有1个~5个选自氧、硫及氮中的杂原子作为环构成原子的杂环等。
作为具体的杂芳基,例如可列举:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋咱基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶环、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及杂芳基可经取代,可分别例如由所述芳基或杂芳基取代。
咔唑衍生物可为利用单键等将多个由所述式(ETM-9)所表示的化合物键结而成的多聚体。所述情况下,除单键以外,也可利用芳基环(优选为多价的苯环、萘环、蒽环、芴环、苯并芴环、非那烯环、菲环或三亚苯环)键结。
作为所述咔唑衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化207]
Figure BDA0002383292000001771
所述咔唑衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<三嗪衍生物>
三嗪衍生物例如为由下述式(ETM-10)所表示的化合物,优选为由下述式(ETM-10-1)所表示的化合物。详细情况在美国公开公报2011/0156013号公报中进行了记载。
[化208]
Figure BDA0002383292000001772
Ar分别独立地为可经取代的芳基、或可经取代的杂芳基。n为1~3的整数,优选为2或3。
作为“可经取代的芳基”的“芳基”,例如可列举碳数6~30的芳基,优选为碳数6~24的芳基,更优选为碳数6~20的芳基,进而优选为碳数6~12的芳基。
作为具体的“芳基”,可列举:作为单环系芳基的苯基,作为二环系芳基的(2-、3-、4-)联苯基,作为缩合二环系芳基的(1-、2-)萘基,作为三环系芳基的三联苯基(间三联苯-2'-基、间三联苯-4'-基、间三联苯-5'-基、邻三联苯-3'-基、邻三联苯-4'-基、对三联苯-2'-基、间三联苯-2-基、间三联苯-3-基、间三联苯-4-基、邻三联苯-2-基、邻三联苯-3-基、邻三联苯-4-基、对三联苯-2-基、对三联苯-3-基、对三联苯-4-基),作为缩合三环系芳基的苊-(1-、3-、4-、5-)基、芴-(1-、2-、3-、4-、9-)基、非那烯-(1-、2-)基、(1-、2-、3-、4-、9-)菲基,作为四环系芳基的联四苯基(5'-苯基-间三联苯-2-基、5'-苯基-间三联苯-3-基、5'-苯基-间三联苯-4-基、间联四苯基),作为缩合四环系芳基的三亚苯-(1-、2-)基、芘-(1-、2-、4-)基、并四苯-(1-、2-、5-)基,作为缩合五环系芳基的苝-(1-、2-、3-)基、并五苯-(1-、2-、5-、6-)基等。
作为“可经取代的杂芳基”的“杂芳基”,例如可列举碳数2~30的杂芳基,优选为碳数2~25的杂芳基,更优选为碳数2~20的杂芳基,进而优选为碳数2~15的杂芳基,特别优选为碳数2~10的杂芳基。另外,作为杂芳基,例如可列举除碳以外含有1个~5个选自氧、硫及氮中的杂原子作为环构成原子的杂环等。
作为具体的杂芳基,例如可列举:呋喃基、噻吩基、吡咯基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、吡唑基、噁二唑基、呋咱基、噻二唑基、三唑基、四唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并[b]噻吩基、吲哚基、异吲哚基、1H-吲唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、1H-苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹噁啉基、酞嗪基、萘啶环、嘌呤基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩噁嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基、吩噁噻基、噻蒽基、吲嗪基等。
另外,所述芳基及杂芳基可经取代,可分别例如由所述芳基或杂芳基取代。
作为所述三嗪衍生物的具体例,例如可列举以下的化合物。
[化209]
Figure BDA0002383292000001781
所述三嗪衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<苯并咪唑衍生物>
苯并咪唑衍生物例如为由下述式(ETM-11)所表示的化合物。
[化210]
φ(苯并咪唑系取代基)n(ETM-11)
φ为n价的芳基环(优选为n价的苯环、萘环、蒽环、芴环、苯并芴环、非那烯环、菲环或三亚苯环),n为1~4的整数,“苯并咪唑系取代基”是将所述式(ETM-2)、式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)的“吡啶系取代基”中的吡啶基取代为苯并咪唑基的取代基,苯并咪唑衍生物中的至少一个氢可由氘取代。下述结构式中的*表示键结位置。
[化211]
Figure BDA0002383292000001791
所述苯并咪唑基中的R11为氢、碳数1~24的烷基、碳数3~12的环烷基或碳数6~30的芳基,可引用所述式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)中的R11的说明。
φ进而优选为蒽环或芴环,所述情况下的结构可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的说明,各式中的R11~R18可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的说明。另外,在所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中以键结有两个吡啶系取代基的形态进行了说明,但将它们取代为苯并咪唑系取代基时,可由苯并咪唑系取代基取代两个吡啶系取代基(即n=2),也可由苯并咪唑系取代基取代任一个吡啶系取代基而由R11~R18取代另一个吡啶系取代基(即n=1)。进而,例如可由苯并咪唑系取代基取代所述式(ETM-2-1)中的R11~R18的至少一个而由R11~R18取代“吡啶系取代基”。
作为所述苯并咪唑衍生物的具体例,例如可列举: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]咪唑等。
[化212]
Figure BDA0002383292000001792
所述苯并咪唑衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<菲咯啉衍生物>
菲咯啉衍生物例如为由下述式(ETM-12)或式(ETM-12-1)所表示的化合物。详细情况在国际公开2006/021982号公报中进行了记载。
[化213]
Figure BDA0002383292000001801
φ为n价的芳基环(优选为n价的苯环、萘环、蒽环、芴环、苯并芴环、非那烯环、菲环或三亚苯环),n为1~4的整数。
各式的R11~R18分别独立地为氢、烷基(优选为碳数1~24的烷基)、环烷基(优选为碳素3~12的环烷基)或芳基(优选为碳数6~30的芳基)。另外,在所述式(ETM-12-1)中,R11~R18的任一者与作为芳基环的φ键结。
各菲咯啉衍生物中的至少一个氢可由氘取代。
作为R11~R18中的烷基、环烷基及芳基,可引用所述式(ETM-2)中的R11~R18的说明。另外,关于φ,除所述例子以外,例如可列举以下结构式。此外,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、联苯基或三联苯基。另外,各结构式中的*表示键结位置。
[化214]
Figure BDA0002383292000001811
作为所述菲咯啉衍生物的具体例,例如可列举:4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、9,10-二(1,10-菲咯啉-2-基)蒽、2,6-二(1,10-菲咯啉-5-基)吡啶、1,3,5-三(1,10-菲咯啉-5-基)苯、9,9'-二氟-双(1,10-菲咯啉-5-基)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲咯啉(bathocuproine)或1,3-双(2-苯基-1,10-菲咯啉-9-基)苯等。
[化215]
Figure BDA0002383292000001812
所述菲咯啉衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<羟基喹啉系金属络合物>
羟基喹啉系金属络合物例如为由下述通式(ETM-13)所表示的化合物。
[化216]
Figure BDA0002383292000001821
式中,R1~R6分别独立地为氢、氟、烷基、环烷基、芳烷基、烯基、氰基、烷氧基或芳基,M为Li、Al、Ga、Be或Zn,n为1~3的整数。
作为羟基喹啉系金属络合物的具体例,可列举:8-羟基喹啉锂、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。
所述羟基喹啉系金属络合物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
<噻唑衍生物及苯并噻唑衍生物>
噻唑衍生物例如为由下述式(ETM-14-1)所表示的化合物。
[化217]
φ(噻唑系取代基)n (ETM-14-1)
苯并噻唑衍生物例如为由下述式(ETM-14-2)所表示的化合物。
[化218]
φ-(苯并噻唑系取代基)n (ETM-14-2)
各式的φ为n价的芳基环(优选为n价的苯环、萘环、蒽环、芴环、苯并芴环、非那烯环、菲环或三亚苯环),n为1~4的整数,“噻唑系取代基”或“苯并噻唑系取代基”是将所述式(ETM-2)、式(ETM-2-1)及式(ETM-2-2)的“吡啶系取代基”中的吡啶基取代为噻唑基或苯并噻唑基的取代基,噻唑衍生物及苯并噻唑衍生物中的至少一个氢可由氘取代。下述结构式中的*表示键结位置。
[化219]
Figure BDA0002383292000001831
φ进而优选为蒽环或芴环,所述情况下的结构可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的说明,各式中的R11~R18可引用所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中的说明。另外,在所述式(ETM-2-1)或式(ETM-2-2)中以键结有两个吡啶系取代基的形态进行了说明,但将它们取代为噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)时,可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代两个吡啶系取代基(即n=2),也可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代任一个吡啶系取代基而由R11~R18取代另一个吡啶系取代基(即n=1)。进而,例如可由噻唑系取代基(或苯并噻唑系取代基)取代所述式(ETM-2-1)中的R11~R18的至少一个而由R11~R18取代“吡啶系取代基”。
所述噻唑衍生物或苯并噻唑衍生物可使用公知的原料与公知的合成方法来制造。
在电子传输层或电子注入层中,进而可包含可将形成电子传输层或电子注入层的材料还原的物质。所述还原性物质只要是具有一定的还原性的物质,则可使用各种物质,例如可优选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、碱金属的有机络合物、碱土金属的有机络合物及稀土金属的有机络合物所组成的群组中的至少一者。
作为优选的还原性物质,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,特别优选为功函数为2.9eV以下的物质。所述物质中,更优选的还原性物质是K、Rb或Cs的碱金属,进而优选为Rb或Cs,最优选为Cs。所述碱金属的还原能力特别高,通过向形成电子传输层或电子注入层的材料中添加比较少量的所述碱金属,可谋求有机EL元件中的发光亮度的提升或长寿命化。另外,作为功函数为2.9eV以下的还原性物质,两种以上的所述碱金属的组合也优选,特别优选为包含Cs的组合,例如Cs与Na、Cs与K、Cs与Rb、或Cs与Na及K的组合。通过包含Cs,可有效率地发挥还原能力,通过添加至形成电子传输层或电子注入层的材料中,可谋求有机EL元件中的发光亮度的提升或长寿命化。
所述电子注入层用材料及电子传输层用材料也可作为如下的高分子化合物或其高分子交联体、或者如下的悬垂型高分子化合物或其悬垂型高分子交联体而用于电子层用材料:所述高分子化合物是使在所述电子注入层用材料及电子传输层用材料中反应性取代基进行了取代的反应性化合物作为单体进行高分子化而成,所述悬垂型高分子化合物是使主链型高分子与所述反应性化合物反应而成。作为所述情况下的反应性取代基,可引用由式(1)所表示的多环芳香族化合物中的说明。
关于此种高分子化合物及高分子交联体的用途的详细情况,将在之后叙述。
<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而将电子注入至发光层105的作用。
作为形成阴极108的材料,若为可将电子高效地注入至有机层的物质,则并无特别限定,可使用与形成阳极102的材料相同的物质。其中,优选为锡、铟、钙、铝、银、铜、镍、铬、金、铂、铁、锌、锂、钠、钾、铯及镁等金属或它们的合金(镁-银合金、镁-铟合金、氟化锂/铝等的铝-锂合金等)等。为了提高电子注入效率来提升元件特性,有效的是锂、钠、钾、铯、钙、镁或包含所述低功函数金属的合金。然而,所述低功函数金属多数情况下通常在大气中不稳定。为了改善所述方面,已知有例如向有机层中掺杂微量的锂、铯或镁,并使用稳定性高的电极的方法。作为其他掺杂剂,还可使用如氟化锂、氟化铯、氧化锂及氧化铯般的无机盐。但是,并不限定于此。
进而,可列举如下的优选例:为了保护电极而将铂、金、银、铜、铁、锡、铝及铟等金属或使用了所述金属的合金;及二氧化硅、二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进行层叠。所述电极的制作方法只要为电阻加热、电子束蒸镀、溅镀、离子镀及涂敷等可取得导通的方法,则也无特别限制。
<各层中可使用的粘结剂>
用于以上的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层及电子注入层的材料可单独地形成各层,也可分散于作为高分子粘结剂的聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(N-乙烯咔唑)、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、苯氧基树脂、聚酰胺、乙基纤维素、乙酸乙烯酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚氨基甲酸酯树脂等溶剂可溶性树脂,或者酚树脂、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中来使用。
<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通过利用蒸镀法、电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、分子层叠法、印刷法、旋涂法或浇铸法、涂敷法等方法将用以构成各层的材料制成薄膜来形成。以所述方式形成的各层的膜厚并无特别限定,可对应于材料的性质而适宜设定,但通常为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。当利用蒸镀法进行薄膜化时,其蒸镀条件根据材料的种类、膜的目标结晶结构及缔合结构等而不同。蒸镀条件通常优选为在蒸镀用坩埚的加热温度+50℃~+400℃、真空度10-6Pa~10-3Pa、蒸镀速度0.01nm/秒~50nm/秒、基板温度-150℃~+300℃、膜厚2nm~5μm的范围内适宜设定。
在对以所述方式获得的有机EL元件施加直流电压的情况下,只要将阳极作为+的极性、将阴极作为-的极性来进行施加即可,若施加2V~40V左右的电压,则可自透明或半透明的电极侧(阳极或阴极、及两者)观测到发光。另外,所述有机EL元件在施加有脉冲电流或交流电流的情况下也发光。此外,施加的交流的波形可为任意。
接着,作为制作有机EL元件的方法的一例,对包括阳极/空穴注入层/空穴传输层/包含主体材料与掺杂剂材料的发光层/电子传输层/电子注入层/阴极的有机EL元件的制作方法进行说明。
<蒸镀法>
在适当的基板上,利用蒸镀法等形成阳极材料的薄膜来制作阳极后,在所述阳极上形成空穴注入层及空穴传输层的薄膜。在所述薄膜上对主体材料与掺杂剂材料进行共蒸镀而形成薄膜来作为发光层,在所述发光层上形成电子传输层、电子注入层,进而利用蒸镀法等形成包含阴极用物质的薄膜来作为阴极,由此获得目标有机EL元件。此外,在所述有机EL元件的制作中,也可使制作顺序相反而以阴极、电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极的顺序制作。
<湿式成膜法>
准备可形成有机EL元件的各有机层的低分子化合物作为液状的有机层形成用组合物,并使用所述低分子化合物来实施湿式成膜法。在不存在将所述低分子化合物溶解的适当的有机溶媒的情况下,也可由如下的高分子化合物等来准备有机层形成用组合物,所述高分子化合物是使所述低分子化合物作为在所述低分子化合物中反应性取代基进行了取代的反应性化合物而与具有溶解性功能的其他单体或主链型高分子一同进行高分子化而成。
一般来说,湿式成膜法通过经由如下步骤而形成涂膜,所述步骤是在基板上涂布有机层形成用组合物的涂布步骤以及自经涂布的有机层形成用组合物中去除溶媒的干燥步骤。在所述高分子化合物具有交联性取代基的情况(也将其称为交联性高分子化合物)下,通过所述干燥步骤进一步进行交联而形成高分子交联体。根据涂布步骤的不同,将使用旋涂机的方法称为旋涂法,将使用狭缝涂布机的方法称为狭缝涂布法,将使用版的方法称为凹版、平版、反向平版、柔版印刷法,将使用喷墨印刷机的方法称为喷墨法,将以雾状进行吹附的方法称为喷雾法。干燥步骤中有风干、加热、减压干燥等方法。干燥步骤可仅进行一次,也可使用不同的方法或条件而进行多次。另外,例如也可如在减压下的煅烧般并用不同的方法。
所谓湿式成膜法,是使用溶液的成膜法,例如为一部分印刷法(喷墨法)、旋涂法或浇铸法、涂敷法等。湿式成膜法与真空蒸镀法不同,无需使用昂贵的真空蒸镀装置,可在大气压下进行成膜。此外,湿式成膜法可大面积化或连续生产,从而带来制造成本的降低。
另一方面,当与真空蒸镀法比较时,湿式成膜法存在难以层叠化的情况。在使用湿式成膜法制作层叠膜的情况下,需要防止由上层的组合物引起的底层的溶解,且运用控制了溶解性的组合物、底层的交联及正交溶媒(Orthogonal solvent,相互不溶解的溶媒)等。然而,即便使用所述技术,也存在难以将湿式成膜法用于所有的膜的涂布的情况。
因此,通常采用如下方法:使用湿式成膜法仅制成若干层,且利用真空蒸镀法制成其余的层,从而制作有机EL元件。
例如,以下表示一部分应用湿式成膜法而制作有机EL元件的工序。
(工序1)阳极的利用真空蒸镀法进行的成膜
(工序2)包含空穴注入层用材料的空穴注入层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜
(工序3)包含空穴传输层用材料的空穴传输层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜
(工序4)包含主体材料与掺杂剂材料的发光层形成用组合物的利用湿式成膜法进行的成膜
(工序5)电子传输层的利用真空蒸镀法进行的成膜
(工序6)电子注入层的利用真空蒸镀法进行的成膜
(工序7)阴极的利用真空蒸镀法进行的成膜
通过经由所述工序,可获得包括阳极/空穴注入层/空穴传输层/包含主体材料与掺杂剂材料的发光层/电子传输层/电子注入层/阴极的有机EL元件。
当然存在防止底层的发光层溶解的手段,另外,通过使用与所述工序相反地自阴极侧进行成膜的手段等,作为包含电子传输层用材料或电子注入层用材料的层形成用组合物来准备,可通过湿式成膜法对它们进行成膜。
<其他成膜法>
有机层形成用组合物的成膜化中可使用激光加热描绘法(激光感热成像(LaserInduced Thermal Imaging,LITI))。所谓LITI,是利用激光对附着于基材的化合物进行加热蒸镀的方法,且可将有机层形成用组合物用于涂布在基材上的材料中。
<任意的步骤>
在成膜的各步骤的前后,也可适宜加入适当的处理步骤、清洗步骤及干燥步骤。作为处理步骤,例如可列举:曝光处理、等离子体表面处理、超声波处理、臭氧处理、使用适当的溶媒的清洗处理及加热处理等。进而也可列举制作堤部的一系列的步骤。
堤部的制作中可使用光刻技术。作为可利用光微影的堤部材料,可使用正型抗蚀剂材料及负型抗蚀剂材料。另外,也可使用喷墨法、凹版平版印刷、反向平版印刷、网版印刷等可制成图案的印刷法。此时,也可使用永久抗蚀剂材料。另外,堤部可使用一种材料来形成,也可使用多种材料将多个结构组合而形成。
作为堤部中使用的材料,可列举氧化硅、二氧化硅、氮化硅及氮化氧化硅等无机材料、多糖类及其衍生物、具有羟基的乙烯性单体的均聚物及共聚物、生物高分子化合物、聚丙烯酰基化合物、聚酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚硫醚、聚砜、聚苯(polyphenylene)、聚苯醚(polyphenyl ether)、聚氨基甲酸酯、(甲基)丙烯酸环氧酯、(甲基)丙烯酸三聚氰胺酯、聚烯烃、环状聚烯烃、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚聚合物(ABS)、硅酮树脂、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚乙酸酯、聚降冰片烯、合成橡胶、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯等氟化聚合物、氟烯烃-碳氢烯烃的共聚聚合物、氟碳聚合物,但并不仅限定于此。
<湿式成膜法中所使用的有机层形成用组合物>
有机层形成用组合物是使可形成有机EL元件的各有机层的低分子化合物、或使所述低分子化合物进行高分子化而成的高分子化合物溶解于有机溶媒中而获得。例如,发光层形成用组合物含有至少一种作为掺杂剂材料的多环芳香族化合物(或其高分子化合物)作为第一成分、至少一种主体材料作为第二成分、至少一种有机溶媒作为第三成分。第一成分作为由所述组合物所获得的发光层的掺杂剂成分而发挥功能,第二成分作为发光层的主体成分而发挥功能。第三成分作为使组合物中的第一成分与第二成分溶解的溶媒而发挥功能,并在涂布时利用第三成分自身的经控制的蒸发速度而赋予平滑且均匀的表面形状。
<有机溶媒>
有机层形成用组合物包含至少一种有机溶媒。通过在成膜时控制有机溶媒的蒸发速度,可控制及改善成膜性及涂膜的缺陷的有无、表面粗糙度、平滑性。另外,在使用喷墨法成膜时,可控制喷墨头的针孔处的弯液面(meniscus)稳定性,并可控制、改善喷出性。此外,通过控制膜的干燥速度及衍生物分子的取向,可改善具有由所述有机层形成用组合物所获得的有机层的有机EL元件的电特性、发光特性、效率、及寿命。
(1)有机溶媒的物性
至少一种有机溶媒的沸点为130℃~300℃,更优选为140℃~270℃,进而优选为150℃~250℃。就喷墨的喷出性的观点而言,优选为沸点高于130℃的情况。另外,就涂膜的缺陷、表面粗糙度、残留溶媒及平滑性的观点而言,优选为沸点低于300℃的情况。就良好的喷墨喷出性、成膜性、平滑性及低残留溶媒的观点而言,有机溶媒更优选为包含两种以上的有机溶媒的构成。另一方面,视情况,考虑到搬运性等,也可为通过自有机层形成用组合物中去除溶媒而制成为固体状态的组合物。
进而,有机溶媒包含对于溶质的至少一种而言的良溶媒(good solvent,GS)与不良溶媒(poor solvent,PS),特别优选为良溶媒(GS)的沸点(BPGS)低于不良溶媒(PS)的沸点(BPPS)的构成。
通过加入高沸点的不良溶媒,在成膜时低沸点的良溶媒先挥发,组合物中的含有物的浓度与不良溶媒的浓度增加并促进快速成膜。由此,可获得缺陷少、表面粗糙度小、平滑性高的涂膜。
溶解度的差(SGS-SPS)优选为1%以上,更优选为3%以上,进而优选为5%以上。沸点的差(BPPS-BPGS)优选为10℃以上,更优选为30℃以上,进而优选为50℃以上。
有机溶媒在成膜后通过真空、减压、加热等干燥步骤而自涂膜中去除。在进行加热的情况下,就改善涂布成膜性的观点而言,优选以溶质的至少一种的玻璃转移温度(Tg)+30℃以下进行。另外,就削减残留溶媒的观点而言,优选为以溶质的至少一种的玻璃转移温度(Tg)-30℃以上进行加热。即便加热温度低于有机溶媒的沸点,但由于膜薄,因此有机溶媒也充分地被去除。另外,可在不同的温度下进行多次干燥,也可并用多种干燥方法。
(2)有机溶媒的具体例
作为用于有机层形成用组合物中的有机溶媒,可列举烷基苯系溶媒、苯基醚系溶媒、烷基醚系溶媒、环状酮系溶媒、脂肪族酮系溶媒、单环性酮系溶媒、具有二酯骨架的溶媒及含氟系溶媒等,作为具体例,可列举戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十四醇、己烷-2-醇、庚烷-2-醇、辛烷-2-醇、癸烷-2-醇、十二烷-2-醇、环己醇、α-萜品醇(α-terpineol)、β-萜品醇、γ-萜品醇、δ-萜品醇、萜品醇(混合物)、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、二丙二醇单甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇丁基甲基醚、三丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇单丁醚、乙二醇单苯醚、三乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲基醚、聚乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、2,6-二甲吡啶、2-氟-间二甲苯、3-氟-邻二甲苯、2-氯苯并三氟化物、枯烯、甲苯、2-氯-6-氟甲苯、2-氟苯甲醚、苯甲醚、2,3-二甲基吡嗪、溴苯、4-氟苯甲醚、3-氟苯甲醚、3-三氟甲基苯甲醚、均三甲苯、1,2,4-三甲基苯、叔丁基苯、2-甲基苯甲醚、苯乙醚、苯并二噁茂(benzodioxole)、4-甲基苯甲醚、仲丁基苯、3-甲基苯甲醚、4-氟-3-甲基苯甲醚、异丙甲苯(cymene)、1,2,3-三甲基苯、1,2-二氯苯、2-氟苯甲腈、4-氟邻二甲氧苯(4-fluoroveratrole)、2,6-二甲基苯甲醚、正丁基苯、3-氟苯甲腈、萘烷(decalin)(十氢萘(decahydronaphthalene))、新戊基苯、2,5-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、苯甲腈、3,5-二甲基苯甲醚、二苯醚、1-氟-3,5-二甲氧基苯、苯甲酸甲酯、异戊基苯、3,4-二甲基苯甲醚、邻甲苯甲腈(o-tolunitrile)、正戊基苯、邻二甲氧苯(veratrole)、1,2,3,4-四氢萘、苯甲酸乙酯、正己基苯、苯甲酸丙酯、环己基苯、1-甲基萘、苯甲酸丁酯、2-甲基联苯、3-苯氧基甲苯、2,2'-二甲基联苯(2,2'-bitolyl)、十二基苯、二戊基苯、四甲基苯、三甲氧基苯、三甲氧基甲苯、2,3-二氢苯并呋喃、1-甲基-4-(丙氧基甲基)苯、1-甲基-4-(丁氧基甲基)苯、1-甲基-4-(戊氧基甲基)苯、1-甲基-4-(己氧基甲基)苯、1-甲基-4-(庚氧基甲基)苯、苄基丁基醚、苄基戊基醚、苄基己基醚、苄基庚基醚、苄基辛基醚等,但并不仅限定于此。另外,溶媒可单独使用,也可进行混合。
<任意成分>
有机层形成用组合物也可在不损及其性质的范围内包含任意成分。作为任意成分,可列举粘合剂及表面活性剂等。
(1)粘合剂
有机层形成用组合物也可含有粘合剂。粘合剂在成膜时形成膜,同时将所获得的膜与基板接合。另外,在所述有机层形成用组合物中发挥使其他成分溶解及分散以及粘结的作用。
作为有机层形成用组合物中使用的粘合剂,例如可列举丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-ethylene-styrene,AES)树脂、离聚物(ionomer)、氯化聚醚、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、铁氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Styrene,AS)树脂、酚树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、醇酸树脂、聚氨基甲酸酯、以及所述树脂及聚合物的共聚物,但并不仅限定于此。
有机层形成用组合物中所使用的粘合剂可仅为一种,也可混合使用多种。
(2)表面活性剂
例如为了控制有机层形成用组合物的膜面均匀性、膜表面的亲溶媒性及拨液性,有机层形成用组合物也可含有表面活性剂。表面活性剂根据亲水性基的结构被分类为离子性及非离子性,进而根据疏水性基的结构被分类为烷基系及硅系以及氟系。另外,根据分子的结构,被分类为分子量比较小的具有单纯结构的单分子系及分子量大的具有侧链或分支的高分子系。另外,根据组成被分类为单一系、混合有两种以上的表面活性剂及基材的混合系。作为可用于所述有机层形成用组合物的表面活性剂,可使用所有种类的表面活性剂。
作为表面活性剂,例如可列举:珀利弗洛(Polyflow)No.45、珀利弗洛(Polyflow)KL-245、珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.90、珀利弗洛(Polyflow)No.95(商品名,共荣社化学工业(股)制造),迪斯帕毕克(Disperbyk)161、迪斯帕毕克(Disperbyk)162、迪斯帕毕克(Disperbyk)163、迪斯帕毕克(Disperbyk)164、迪斯帕毕克(Disperbyk)166、迪斯帕毕克(Disperbyk)170、迪斯帕毕克(Disperbyk)180、迪斯帕毕克(Disperbyk)181、迪斯帕毕克(Disperbyk)182、毕克(BYK)300、毕克(BYK)306、毕克(BYK)310、毕克(BYK)320、毕克(BYK)330、毕克(BYK)342、毕克(BYK)344、毕克(BYK)346(商品名,日本毕克化学(BYK-Chemie Japan)(股)制造),KP-341、KP-358、KP-368、KF-96-50CS、KF-50-100CS(商品名,信越化学工业(股)制造),沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)KH-40(商品名,清美化学(Seimi Chemical)(股)制造),福杰特(Ftergent)222F、福杰特(Ftergent)251、FTX-218(商品名,尼奥斯(NEOS)(股)制造),艾福拓(EFTOP)EF-351、艾福拓(EFTOP)EF-352、艾福拓(EFTOP)EF-601、艾福拓(EFTOP)EF-801、艾福拓(EFTOP)EF-802(商品名,三菱材料(Mitsubishi Material)(股)制造),美佳法(Megafac)F-470、美佳法(Megafac)F-471、美佳法(Megafac)F-475、美佳法(Megafac)R-08、美佳法(Megafac)F-477、美佳法(Megafac)F-479、美佳法(Megafac)F-553、美佳法(Megafac)F-554(商品名,迪爱生(DIC)(股)制造),氟烷基苯磺酸盐、氟烷基羧酸盐、氟烷基聚氧乙烯醚、氟烷基碘化铵、氟烷基甜菜碱、氟烷基磺酸盐、二甘油四(氟烷基聚氧乙烯醚)、氟烷基三甲基铵盐、氟烷基氨基磺酸盐、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂酸酯、聚氧乙烯油酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂基胺、脱水山梨糖醇月桂酸酯、脱水山梨糖醇棕榈酸酯、脱水山梨糖醇硬脂酸酯、脱水山梨糖醇油酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇油酸酯、聚氧乙烯萘基醚、烷基苯磺酸盐及烷基二苯基醚二磺酸盐。
另外,表面活性剂可使用一种,也可并用两种以上。
<有机层形成用组合物的组成及物性>
考虑到有机层形成用组合物中各成分的良好的溶解性、保存稳定性及成膜性以及由所述有机层形成用组合物所获得的涂膜的优质膜质且使用喷墨法时的良好喷出性、具有使用所述组合物而制作的有机层的有机EL元件的良好的电特性、发光特性、效率、寿命的观点来决定有机层形成用组合物中的各成分的含量。例如,在发光层形成用组合物的情况下,优选为:第一成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.0001重量%~2.0重量%,第二成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.0999重量%~8.0重量%,第三成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为90.0重量%~99.9重量%。
更优选为:第一成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.005重量%~1.0重量%,第二成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.095重量%~4.0重量%,第三成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为95.0重量%~99.9重量%。进而优选为:第一成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.05重量%~0.5重量%,第二成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为0.25重量%~2.5重量%,第三成分相对于发光层形成用组合物的总重量而为97.0重量%~99.7重量%。
有机层形成用组合物可通过利用公知的方法对所述成分适宜选择进行搅拌、混合、加热、冷却、溶解、分散等而制造。另外,也可在制备后适宜选择进行过滤、脱气(也称为除气(degas))、离子交换处理及惰性气体置换和封入处理等。
关于有机层形成用组合物的粘度,高粘度的有机层形成用组合物可获得良好的成膜性与使用喷墨法时的良好的喷出性。另一方面,低粘度的有机层形成用组合物容易制作薄膜。因此,所述有机层形成用组合物的粘度优选为在25℃下的粘度为0.3mPa·s~3mPa·s,更优选为1mPa·s~3mPa·s。在本发明中,粘度是使用圆锥平板型旋转粘度计(cone-plate type)而测定的值。
关于有机层形成用组合物的表面张力,低的表面张力可获得良好的成膜性及无缺陷的涂膜。另一方面,高的表面张力可获得良好的喷墨喷出性。因此,所述有机层形成用组合物优选为在25℃下的表面张力为20mN/m~40mN/m,更优选为20mN/m~30mN/m。在本发明中,表面张力是使用悬滴法而测定的值。
<交联性高分子化合物:由通式(XLP-1)所表示的化合物>
接着,对所述高分子化合物具有交联性取代基的情况进行说明。此种交联性高分子化合物例如为由下述通式(XLP-1)所表示的化合物。
[化220]
Figure BDA0002383292000001901
式(XLP-1)中,
MUx、ECx及k与所述式(H3)中的MU、EC及k为相同定义,其中,由式(XLP-1)所表示的化合物具有至少一个交联性取代基(XLS),优选为具有交联性取代基的一价或二价的芳香族化合物的含量在分子中为0.1重量%~80重量%。
具有交联性取代基的一价或二价的芳香族化合物的含量优选为0.5重量%~50重量%,更优选为1重量%~20重量%。
作为交联性取代基(XLS),若为可使所述高分子化合物进一步交联化的基,则无特别限定,优选为以下结构的取代基。各结构式中的*表示键结位置。
[化221]
Figure BDA0002383292000001911
L分别独立地为单键、-O-、-S-、>C=O、-O-C(=O)-、碳数1~12的亚烷基、碳数1~12的氧亚烷基及碳数1~12的聚氧亚烷基。在所述取代基中,优选为由式(XLS-1)、式(XLS-2)、式(XLS-3)、式(XLS-9)、式(XLS-10)或式(XLS-17)所表示的基,更优选为由式(XLS-1)、式(XLS-3)或式(XLS-17)所表示的基。
作为具有交联性取代基的二价的芳香族化合物,例如可列举具有下述部分结构的化合物。下述结构式中的*表示键结位置。
[化222]
Figure BDA0002383292000001912
[化223]
Figure BDA0002383292000001921
[化224]
Figure BDA0002383292000001922
[化225]
Figure BDA0002383292000001923
<高分子化合物及交联性高分子化合物的制造方法>
关于高分子化合物及交联性高分子化合物的制造方法,以由所述式(H3)所表示的化合物及由式(XLP-1)所表示的化合物为例进行说明。所述化合物可将公知的制造方法适宜组合而合成。
作为反应中所使用的溶媒,可列举芳香族溶媒、饱和/不饱和烃溶媒、醇溶媒、醚系溶媒等,例如可列举:二甲氧基乙烷、2-(2-甲氧基乙氧基)乙烷、2-(2-乙氧基乙氧基)乙烷等。
另外,反应也可以两相系统进行。在以两相系统进行反应的情况下,视需要也可加入四级铵盐等相间转移催化剂。
当制造式(H3)的化合物及式(XLP-1)的化合物时,可以一阶段来制造,也可经由多阶段来制造。另外,可通过将原料全部放入至反应容器后开始反应的总括聚合法来进行,也可通过将原料滴加至反应容器的滴加聚合法来进行,还可通过产物随着反应的进行而沉淀的沉淀聚合法来进行,可适宜组合上述方法来合成。例如,当以一阶段来合成由式(H3)所表示的化合物时,通过在将单体单元(MU)及封端单元(EC)加入至反应容器的状态下进行反应而获得目标物。另外,当以多阶段来合成由式(H3)所表示的化合物时,通过在使单体单元(MU)聚合至目标分子量后加入封端单元(EC)并加以反应而获得目标物。若以多阶段加入不同种类的单体单元(MU)来进行反应,则可制作对于单体单元的结构而言具有浓度梯度的聚合物。另外,制备前体聚合物后,可通过后续反应而获得作为目标物的聚合物。
另外,若选择单体单元(MU)的聚合性基,则可控制聚合物的一次结构。例如,如合成流程的1~3所示,可合成具有无规的一次结构的聚合物(合成流程的1)、具有规则的一次结构的聚合物(合成流程的2及3)等,且可根据目标物适宜地进行组合来使用。进而,若使用具有三个以上的聚合性基的单体单元,则可合成超支化聚合物(hyperbranched polymer)或树枝状聚合物(dendrimer)。
[化226]
a、b=MU或MUx
聚合性基=x、y(分别为x与y键结)
1)使用两种单体(x-a-y)及单体(x-b-y)合成的聚合物
Figure BDA0002383292000001931
2)使用两种单体(x-a-x)及单体(y-b-y)合成的聚合物
Figure BDA0002383292000001932
3)使用两种单体(x-a-x)及单体(y-b-y)合成的聚合物
Figure BDA0002383292000001933
作为本发明中可使用的单体单元,可依据日本专利特开2010-189630号公报、国际公报第2012/086671号、国际公开第2013/191088号、国际公开第2002/045184号、国际公开第2011/049241号、国际公开第2013/146806号、国际公开第2005/049546号、国际公开第2015/145871号、日本专利特开2010-215886号、日本专利特开2008-106241号公报、日本专利特开2010-215886号公报、国际公开第2016/031639号、日本专利特开2011-174062号公报、国际公开第2016/031639号、国际公开第2016/031639号、国际公开第2002/045184号中记载的方法来合成。
另外,关于具体的聚合物合成工序,可依据日本专利特开2012-036388号公报、国际公开第2015/008851号、日本专利特开2012-36381号公报、日本专利特开2012-144722号公报、国际公开第2015/194448号、国际公开第2013/146806号、国际公开第2015/145871号、国际公开第2016/031639号、国际公开第2016/125560号、国际公开第2016/031639号、国际公开第2016/031639号、国际公开第2016/125560号、国际公开第2015/145871号、国际公开第2011/049241号、日本专利特开2012-144722号公报中记载的方法来合成。
<有机电场发光元件的应用例>
另外,本发明还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通过将本实施方式的有机电场发光元件与公知的驱动装置加以连接等公知的方法来制造,且可适宜使用直流驱动、脉冲驱动、交流驱动等公知的驱动方法来进行驱动。
作为显示装置,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(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,作为显示器的显示方式,例如可列举矩阵和/或分段方式等。此外,矩阵显示与分段显示可在同一屏(panel)中共存。
在矩阵中,将用于显示的像素二维地配置成格子状或马赛克状等,从而由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。例如在个人计算机、监视器、电视机的图像及文字显示中,通常使用一边为300μm以下的四边形的像素,另外,在如显示屏般的大型显示器的情况下,使用一边为mm级的像素。在单色显示的情况下,只要排列相同颜色的像素即可,在彩色显示的情况下,使红、绿、蓝的像素并列来进行显示。在所述情况下,典型的有三角型与条纹型。而且,作为所述矩阵的驱动方法,可为线序(line-sequential)驱动方法或有源矩阵的任一者。线序驱动有结构简单这一优点,但在考虑了运行特性的情况下,有时有源矩阵更优异,因此驱动方法还必须根据用途而区分使用。
在分段方式(类型)中,以显示事先所决定的信息的方式形成图案,并使所决定的区域发光。例如可列举:数字时钟或温度计中的时刻或温度显示、声频设备或电磁炉等的运行状态显示及汽车的面板显示等。
作为照明装置,例如可列举:室内照明等的照明装置、液晶显示装置的背光源等(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)。背光源主要为了提升不进行自发光的显示装置的视觉辨认性而使用,其用于液晶显示装置、时钟、声频装置、汽车面板、显示板及标识等。尤其,作为液晶显示装置中的薄型化正成为课题的个人计算机用途的背光源,若考虑到现有方式因包含荧光灯或导光板而难以薄型化,则使用了本实施方式的发光元件的背光源具有薄型、轻量的特征。
3-2.其他有机器件
本发明的多环芳香族化合物不仅可用于所述有机电场发光元件的制作,还可用于有机场效晶体管或有机薄膜太阳电池等的制作。
有机场效晶体管是利用通过电压输入所产生的电场来控制电流的晶体管,不仅设置有源电极与漏电极,还设置有栅电极。且是如下的晶体管:若对栅电极施加电压,则产生电场,可任意地阻断在源电极与漏电极间流动的电子(或空穴)的流动来控制电流。与单一晶体管(双极晶体管)相比,场效晶体管容易小型化,而常用作构成集成电路等的元件。
关于有机场效晶体管的结构,通常只要与使用本发明的多环芳香族化合物所形成的有机半导体活性层接触地设置有源电极及漏电极,进而隔着与有机半导体活性层接触的绝缘层(介电体层)设置有栅电极即可。作为其元件结构,例如可列举以下的结构。
(1)基板/栅电极/绝缘体层/源电极及漏电极/有机半导体活性层
(2)基板/栅电极/绝缘体层/有机半导体活性层/源电极及漏电极
(3)基板/有机半导体活性层/源电极及漏电极/绝缘体层/栅电极
(4)基板/源电极及漏电极/有机半导体活性层/绝缘体层/栅电极
如此构成的有机场效晶体管可用作有源矩阵驱动方式的液晶显示器、或有机电致发光显示器的像素驱动转换元件等。
有机薄膜太阳电池具有在玻璃等的透明基板上层叠有ITO等的阳极、空穴传输层、光电转换层、电子传输层、阴极的结构。光电转换层在阳极侧具有p型半导体层,在阴极侧具有n型半导体层。本发明的多环芳香族化合物对应于其物性,可用作空穴传输层、p型半导体层、n型半导体层、电子传输层的材料。在有机薄膜太阳电池中,本发明的多环芳香族化合物可作为空穴传输材料或电子传输材料而发挥功能。有机薄膜太阳电池不仅可具备所述材料,也可适宜具备空穴阻挡层、电子阻挡层、电子注入层、空穴注入层、平滑化层等。在有机薄膜太阳电池中,可适宜选择用于有机薄膜太阳电池的已知的材料来组合使用。
[实施例]
以下,通过实施例来对本发明进行具体说明,但本发明并不受所述实施例任何限定。
合成例(1):化合物(BOCz-0001)的合成
[化227]
Figure BDA0002383292000001951
在氮气环境下,将2-溴-9H-咔唑(7.4g)、苯酚(5.6g)、碳酸铯(19.5g)、氯化铜(I)(0.30g)及二甲苯(120ml)放入烧瓶中,回流8小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:乙酸乙酯/甲苯=1/9(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩,由此获得油状的2-苯氧基-9H-咔唑(7.1g)。
[化228]
Figure BDA0002383292000001952
在氮气环境下,将2-苯氧基-9H-咔唑(7.1g)、2-三甲基硅烷基溴苯(6.9g)、碳酸钾(11.4g)、Pd-132(0.13g)及二甲苯(150ml)放入烧瓶中,回流1小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的甲醇对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得2-苯氧基-9-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-9H-咔唑(8.5g)。
[化229]
Figure BDA0002383292000001961
向放入了2-苯氧基-9-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-9H-咔唑(8.5g)及氯苯(100ml)的烧瓶中,在氮气环境下、0℃下滴加三溴化硼(26g)。滴加后,升温至130℃并搅拌30小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/3(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的庚烷对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得化合物(BOCz-0001)(3.1g)。
[化230]
Figure BDA0002383292000001962
通过核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)测定确认了所获得的化合物的结构。
1H-NMR(500MHz,(CDCl3)):δ=7.25(d,1H),7.35-7.45(m,2H),7.56-7.64(m,3H),7.94-8.01(m,2H),8.10-8.20(m,3H),8.35-8.41(m,3H),8.74-8.80(dd,2H).
合成例(2):化合物(BOAd-0001)的合成
[化231]
Figure BDA0002383292000001971
在氮气环境下,将2-溴-9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(8.6g)、苯酚(5.6g)、碳酸铯(19.5g)、氯化铜(I)(0.30g)及二甲苯(120ml)放入烧瓶中,回流10小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩,由此获得油状的9,9-二甲基-3-苯氧基-9,10-二氢吖啶(8.1g)。
[化232]
Figure BDA0002383292000001972
在氮气环境下,将9,9-二甲基-3-苯氧基-9,10-二氢吖啶(8.1g)、2-三甲基硅烷基溴苯(6.8g)、碳酸钾(11.1g)、Pd-132(0.12g)、及二甲苯(150ml)放入烧瓶中,回流3小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/1(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的甲醇对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得9,9-二甲基-3-苯氧基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-9,10-二氢吖啶(7.4g)。
[化233]
Figure BDA0002383292000001973
向放入了9,9-二甲基-3-苯氧基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-9,10-二氢吖啶(7.4g)、及氯苯(100ml)的烧瓶中,在氮气环境下、0℃下滴加三溴化硼(21g)。滴加后,升温至130℃并搅拌24小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/5(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的庚烷对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得化合物(BOAd-0001)(2.8g)。
[化234]
Figure BDA0002383292000001981
通过NMR测定确认了所获得的化合物的结构。
1H-NMR(500MHz,(CDCl3)):δ=7.20(d,1H),7.30-7.40(m,2H),7.49-7.60(m,3H),7.67(t,1H),7.80(t,1H),8.10-8.20(m,2H),8.31-8.37(dd,2H),8.75-8.80(dd,2H),1.68(s,6H).
合成例(3):化合物(BOPx-0001)的合成
[化235]
Figure BDA0002383292000001982
在氮气环境下,将2-溴-10H-吩噁嗪(7.9g)、苯酚(5.6g)、碳酸铯(19.5g)、氯化铜(I)(0.30g)及二甲苯(120ml)放入烧瓶中,回流12小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:乙酸乙酯/甲苯=1/4(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩,由此获得油状的2-苯氧基-10H-吩噁嗪(6.9g)。
[化236]
Figure BDA0002383292000001991
在氮气环境下,将2-苯氧基-10H-吩噁嗪(6.9g)、2-三甲基硅烷基溴苯(6.3g)、碳酸钾(11.4g)、Pd-132(0.10g)、及二甲苯(150ml)放入烧瓶中,回流1小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/3(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的甲醇对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得2-苯氧基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-10H-吩噁嗪(8.0g)。
[化237]
Figure BDA0002383292000001992
向放入了2-苯氧基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-10H-吩噁嗪(8.0g)及氯苯(100ml)的烧瓶中,在氮气环境下、0℃下滴加三溴化硼(24g)。滴加后,升温至130℃并搅拌30小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/5(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的庚烷对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得化合物(BOPx-0001)(1.9g)。
[化238]
Figure BDA0002383292000001993
通过NMR测定确认了所获得的化合物的结构。
1H-NMR(500MHz,(CDCl3)):δ=7.27(d,1H),7.36-7.45(m,2H),7.54-7.64(m,3H),7.68(t,1H),7.85(t,1H),8.15-8.20(m,2H),8.31-8.37(dd,2H),8.75-8.80(dd,2H).
合成例(4):化合物(BNPz-0001)的合成
[化239]
Figure BDA0002383292000002001
在氮气环境下,将2-溴-5-苯基-5,10-二氢吩嗪(16.9g)、二苯基胺(16.9g)、碳酸铯(32.6g)、氯化铜(I)(0.49g)及二甲苯(200ml)放入烧瓶中,回流24小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:乙酸乙酯/甲苯=1/5(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩,由此获得油状的N,N,5-三苯基-5,10-二氢吩嗪-2-胺(5.5g)。
[化240]
Figure BDA0002383292000002002
在氮气环境下,将N,N,5-三苯基-5,10-二氢吩嗪-2-胺(5.5g)、2-三甲基硅烷基溴苯(3.3g)、碳酸钾(5.4g)、Pd-132(0.06g)、及二甲苯(100ml)放入烧瓶中,回流2小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/5(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的甲醇对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得N,N,5-三苯基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-5,10-二氢吩嗪-2-胺(4.3g)。
[化241]
Figure BDA0002383292000002011
向放入了N,N,5-三苯基-10-(2-(三甲基硅烷基)苯基)-5,10-二氢吩嗪-2-胺(4.3g)及氯苯(70ml)的烧瓶中,在氮气环境下、0℃下滴加三溴化硼(9.4g)。滴加后,升温至130℃并搅拌45小时。反应后,在反应液中加入水与乙酸乙酯进行搅拌后,分离有机层并进行水洗。然后,对有机层进行浓缩而获得粗生成物。利用硅胶管柱(洗脱液:甲苯/庚烷=1/9(容量比))对粗生成物进行精制后,对包含目标物的馏分进行浓缩。利用少量甲苯与过剩的庚烷对所获得的粗生成物进行再结晶。对所析出的沉淀进行过滤,由此获得化合物(BNPz-0001)(0.65g)。
[化242]
Figure BDA0002383292000002012
通过NMR测定确认了所获得的化合物的结构。
1H-NMR(500MHz,(CDCl3)):δ=7.25(d,1H),7.37-7.45(m,2H),7.53-7.66(m,3H),7.65(t,1H),7.84(t,1H),8.13-8.20(m,2H),8.31-8.35(dd,2H),8.75-8.83(dd,2H).
通过适宜变更作为原料的化合物,可利用依据所述合成例的方法来合成本发明的其他多环芳香族化合物。
(1)蒸镀型有机EL元件的制作与评价
制作实施例及比较例的有机EL元件,施加电压来测定电流密度、亮度、色度及外部量子效率等。作为所制作的有机EL元件的构成,选定以下的构成A(表1)、构成B(表2)、构成C(表3)及构成D(表4)四个构成并进行评价。构成A、构成C及构成D是适合于热活化型延迟荧光用材料的构成,构成B是使用了TTF的一般构成。构成A是文献(先进材料(AdvancedMaterials,Adv.Mater.)2016,28,2777-2781)中所示的可期待高效率的元件构成。构成C是文献(科学报告(Scientific Reports),6,2016,22463)中所示的可期待较高效率与长期驱动稳定性的元件构成。构成D是以热活化型延迟荧光为辅助掺杂剂的元件。但是,本发明的化合物的应用并不限定于所述构成,各层的膜厚或构成材料可根据本发明的化合物的基础物性适宜变更。
[表1]
(有机EL元件的构成A)
Figure BDA0002383292000002021
在表1中,“NPD”为N,N'-二苯基-N,N'-二萘基-4,4'-二氨基联苯,“TcTa”为4,4',4”-三(N-咔唑基)三苯基胺,“mCP”为1,3-双(N-咔唑基)苯,“mCP”为3,3'-双(N-咔唑基)-1,1'-联苯,“TSPO1”为二苯基[4-(三苯基硅烷基)苯基]氧化膦。以下与本发明的化合物(BOCz-0001)一起示出化学结构。
[化243]
Figure BDA0002383292000002022
<实施例1>
<构成A:以化合物(BOCz-0001)为掺杂剂的元件>
以将通过溅镀而成膜为200nm厚度的ITO研磨至50nm的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光科学(Opto Science)(股)制造)作为透明支撑基板。将所述透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有NPD、TcTa、mCP、mCBP、化合物(BOCz-0001)及TSPO1的钼制蒸镀用舟皿;分别放入有LiF及铝的钨制蒸镀用舟皿。
在透明支撑基板的ITO膜上依次形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先,对NPD进行加热且以使膜厚成为40nm的方式进行蒸镀来形成空穴注入层。接着,对TcTa进行加热且以使膜厚成为15nm的方式进行蒸镀来形成空穴传输层。接着,对mCP进行加热且以使膜厚成为15nm的方式进行蒸镀来形成电子阻挡层。接着,对mCBP与化合物(BOCz-0001)同时进行加热且以使膜厚成为20nm的方式进行蒸镀来形成发光层。以使mCBP与化合物(BOCz-0001)的重量比大致成为99对1的方式调节蒸镀速度。接着,对TSPO1进行加热且以使膜厚成为40nm的方式进行蒸镀来形成电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/秒~1nm/秒。然后,对LiF进行加热且以使膜厚成为1nm的方式以0.01nm/秒~0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀,继而,对铝进行加热且以使膜厚成为100nm的方式进行蒸镀来形成阴极,从而获得有机EL元件。此时,铝的蒸镀速度以成为1nm/秒~10nm/秒的方式进行调节。
将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,可测定亮度、色度及外部量子效率。
[表2]
(有机EL元件的构成B)
Figure BDA0002383292000002031
在表2中,“HI-1”为N4,N4'-二苯基-N4,N4'-双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-[1,1'-联苯基]-4,4'-二胺,“HAT-CN”为1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯六碳腈,“HT-1”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-芴-2-胺,“HT-2”为N,N-双(4-(二苯并[b,d]呋喃-4-基)苯基)-[1,1':4',1”-三联苯基]-4-胺,“EMH2”为9-苯基-10-(4-苯基萘-1-基)蒽,“ET-1”为4,6,8,10-四苯基[1,4]苯并氧杂硼杂环己烯并[2,3,4-k1]苯氧硼杂环己烯,“ET-2”为3,3'-((2-苯基蒽-9,10-二基)双(4,1-亚苯基))双(4-甲基吡啶),以下与“Liq”一起示出化学结构。
[化244]
Figure BDA0002383292000002041
<实施例2>
<构成B:以化合物(BOCz-0001)为掺杂剂的元件>
通过与构成A相同的A工序,按照表2的构成材料及膜厚,获得构成B的EL元件。其中,以发光层的EMH2与化合物(BOCz-0001)的重量比大致成为99对1、电子传输层2的ET-2与Liq的重量比大致成为1对1的方式调节蒸镀速度。另外,以银与镁的重量比成为1:9的方式调节蒸镀速度。
将ITO电极作为阳极、银镁合金电极作为阴极来施加直流电压,可测定亮度、色度及外部量子效率。
[表3]
(有机EL元件的构成C)
Figure BDA0002383292000002051
在表3中,“Tris-PCz”为9,9',9”-三苯基-9H,9H',9H”-3,3',6',3”-三联咔唑,“T2T”为2,4,6-三[[1,1'-联苯基]-3-基]-1,3,5-三嗪,“BPy-TP2”为2,7-二([2,2'-联吡啶]-5-基)三亚苯。以下示出化学结构。
[化245]
Figure BDA0002383292000002052
<实施例3>
<构成C:将化合物(BOCz-0001)用于掺杂剂的元件>
以将通过溅镀而成膜的ITO研磨至50nm的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光科学(Opto Science)(股)制造)作为透明支撑基板。将所述透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(长州产业(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有HAT-CN、Tris-PCz、mCBP、化合物(BOCz-0001)、T2T及BPy-TP2的钽制蒸镀用舟皿;放入有LiF及铝的氮化铝制蒸镀用舟皿。
在透明支撑基板的ITO膜上依次形成下述各层。将真空槽减压至2.0×10-4Pa为止,首先,对HAT-CN进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,继而,对Tris-PCz进行加热且以使膜厚成为30nm的方式进行蒸镀,由此形成包含两层的空穴层。接着,对mCBP与化合物(BOCz-0001)同时进行加热且以使膜厚成为30nm的方式进行蒸镀来形成发光层。以使mCBP与化合物(BOCz-0001)的重量比大致成为90对10的方式调节蒸镀速度。接着,对T2T进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,对BPy-TP2以成为30nm的方式进行蒸镀,从而形成包含两层的电子传输层。各层的蒸镀速度为0.01nm/秒~1nm/秒。然后,对LiF进行加热且以使膜厚成为1nm的方式以0.01nm/秒~0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀,继而,对铝进行加热且以使膜厚成为100nm的方式以0.1nm/秒~2nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀来形成阴极,由此可获得有机EL元件。
将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,可测定亮度、色度及外部量子效率。
[表4]
(有机EL元件的构成D)
Figure BDA0002383292000002061
在表4中,“3Cz2DPhCzBN”为2,4,6-三(9H-咔唑-9-基)-3,5-双(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯甲腈。以下示出化学结构。
[化246]
Figure BDA0002383292000002062
<实施例4>
<构成D:在辅助掺杂剂中使用3Cz2DPhCzBN、在发射掺杂剂中使用化合物(BOCz-0001)的元件>
以将通过溅镀而成膜为200nm厚度的ITO研磨至50nm的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光科学(Opto Science)(股)制造)作为透明支撑基板。将所述透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(长州产业(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有HAT-CN、Tris-PCz、mCBP、3Cz2DPhCzBN、化合物(BOCz-0001)、T2T及BPy-TP2的钽制蒸镀用舟皿;分别放入有Liq、LiF及铝的氮化铝制蒸镀用舟皿。
在透明支撑基板的ITO膜上依次形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先,对HAT-CN进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,接着,对Tris-PCz进行加热且以使膜厚成为30nm的方式进行蒸镀,从而形成包含两层的空穴层。接着,对作为主体的mCBP、作为辅助掺杂剂的3Cz2DPhCzBN及作为发射掺杂剂的化合物(BOCz-0001)同时进行加热且以使膜厚成为30nm的方式进行共蒸镀来形成发光层。以使主体、辅助掺杂剂及发射掺杂剂的重量比大致成为80对19对1的方式调节蒸镀速度。接着,对T2T进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,继而,以BPy-TP2与LiP的重量比大致成为70对30的方式进行加热并蒸镀至膜厚30nm为止,从而形成电子传输层1及电子传输层2。以上各层的蒸镀速度为0.01nm/秒~1nm/秒。然后,对LiF进行加热且以使膜厚成为1nm的方式以0.01nm/秒~0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀,继而,对铝进行加热且以使膜厚成为100nm的方式进行蒸镀来形成阴极,从而获得有机EL元件。此时,铝的蒸镀速度以成为1nm/秒~10nm/秒的方式进行调节。
将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,可测定亮度、色度及外部量子效率。
(有机EL元件的构成B1)
有机EL元件的构成B1是对所述有机EL元件的构成B中的主体及阴极的材料进行了更变后的构成。
[表5]
Figure BDA0002383292000002071
在表5中,“EMH3”为2-(10-苯基蒽-9-基)二苯并[b,d]呋喃,“BD1”为9-苯基-9H-5-氧杂-9-氮杂-13b-硼烷萘并[3,2,1-de]蒽,“BD2”为5-氧杂-8b-氮杂-15b-硼烷苯并[a]萘并[1,2,3-hi]苊。以下示出化学结构。
[化247]
Figure BDA0002383292000002072
<实施例5>
<构成B1:以化合物(BOCz-0001)为掺杂剂的元件>
以将通过溅镀而成膜为200nm厚度的ITO研磨至50nm的26mm×28mm×0.7mm的玻璃基板(光科学(Opto Science)(股)制造)作为透明支撑基板。将所述透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有HI-1、HAT-CN、HT-1、HT-2、EMH3、化合物(BOCz-0001)、ET-1、ET-2及Liq的钼制蒸镀用舟皿;分别放入有LiF及铝的钨制蒸镀用舟皿。
在透明支撑基板的ITO膜上依次形成下述各层。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,首先,对HI-1进行加热且以使膜厚成为40nm的方式进行蒸镀,进而对HAT-CN进行加热且以使膜厚成为5nm的方式进行蒸镀,从而形成包含两层的空穴注入层。继而,对HT-1进行加热且以使膜厚成为15nm的方式进行蒸镀,进而对HT-2进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,从而形成包含两层的空穴传输层。接着,对EMH3与化合物(BOCz-0001)同时进行加热且以使膜厚成为25nm的方式进行蒸镀来形成发光层。以使EMH3与化合物(BOCz-0001)的重量比大致成为99对1的方式调节蒸镀速度。接着,对ET-1进行加热且以使膜厚成为5nm的方式进行蒸镀,进而对ET-2及Liq进行加热且以使膜厚成为25nm的方式进行蒸镀,从而形成包含两层的电子传输层。以使ET-2与Liq的重量比大致成为1:1的方式调节蒸镀速度。各层的蒸镀速度为0.01nm/秒~1nm/秒。然后,对LiF进行加热且以使膜厚成为1nm的方式以0.01nm/秒~0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀,继而,对铝进行加热且以使膜厚成为100nm的方式进行蒸镀来形成阴极,从而获得有机EL元件。此时,铝的蒸镀速度以成为1nm/秒~10nm/秒的方式进行调节。
将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,结果亮度为1000cd/m2时,发光峰值波长为453nm,发光半值宽度为30nm,外部量子效率为7.3%。另外,以初始亮度1000cd/m2连续驱动时的LT90(亮度成为900cd/m2为止的时间)为56小时。
<实施例6>
<构成B1:以化合物(BOAd-0001)为掺杂剂的元件>
除了将化合物(BOAd-0001)用于掺杂剂以外,通过与实施例5相同的工序获得有机EL元件。将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,结果亮度为1000cd/m2时,发光峰值波长为476nm,发光半值宽度为37nm,外部量子效率为6.2%。另外,以初始亮度1000cd/m2连续驱动时的LT90为81小时。
<实施例7>
<构成B1:以化合物(BOPx-0001)为掺杂剂的元件>
除了将化合物(BOPx-0001)用于掺杂剂以外,通过与实施例5相同的工序获得有机EL元件。将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,结果亮度为1000cd/m2时,发光峰值波长为473nm,发光半值宽度为34nm,外部量子效率为6.6%。另外,以初始亮度1000cd/m2连续驱动时的LT90为75小时。
<比较例1>
<构成B1:以化合物(BD1)为掺杂剂的元件>
除了将化合物(BD1)用于掺杂剂以外,通过与实施例5相同的工序获得有机EL元件。将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,结果亮度为1000cd/m2时,发光峰值波长为445nm,发光半值宽度为28nm,外部量子效率为3.0%。另外,以初始亮度1000cd/m2连续驱动时的LT90为12小时。
<比较例2>
<构成B1:以化合物(BD2)为掺杂剂的元件>
除了将化合物(BD2)用于掺杂剂以外,通过与实施例5相同的工序获得有机EL元件。将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,结果亮度为1000cd/m2时,发光峰波长为452nm,发光半值宽度为40nm,外部量子效率为5.1%。另外,以初始亮度1000cd/m2连续驱动时的LT90为19小时。
以下汇总实施例5~实施例7、比较例1及比较例2的特性。在使用了本发明的化合物的有机EL元件中,外部量子效率或元件寿命优于比较例。
[表6]
Figure BDA0002383292000002091
(2)发光层形成用组合物的制备与评价
<实施例S-1~实施例S-5及比较例S-1>
如表7所记载,混合0.99重量%的作为第一成分的主体、0.01重量%的作为第二成分的掺杂剂及99重量%的作为第三成分的溶媒,分别制备固体成分浓度为1重量%的发光层形成用组合物。
[表7]
Figure BDA0002383292000002092
在所述表7中,“EMH4”为9-(7-([1,1':3',1”:3”,1”'-四苯基]-3-基)萘-2-基)-10-苯基蒽。以下示出化学结构。
[化248]
Figure BDA0002383292000002101
另外,制备发光层形成用组合物时使用的溶媒如下所示。
“Tol/DHNp(9/1)”
甲苯/十氢萘=9/1(容量比)的混合溶液
“3PxT/c6B(7/3)”
3-苯氧基甲苯/环己基苯=7/3(容量比)的混合溶液
对所制备的发光层形成用组合物进行以下评价。所述评价的结果如表8所示。
<溶解性的评价>
通过确认所制备的发光层形成用组合物有无浑浊及沉淀来进行溶解性的评价。将无浑浊及沉淀的组合物设为“A”,将产生了浑浊或沉淀的组合物设为“F”。
<成膜性的评价>
关于溶解性的评价为“A”的发光层形成用组合物,按照下述操作对旋涂成膜后或喷墨印刷后所获得的膜进行观察,将具有针孔、化合物的析出或不均的任一者的膜设为“C”,将无针孔、化合物的析出及不均的膜设为“B”,将在评价“B”之外平滑性还高(Ra<5nm)的膜设为“A”。
(利用旋涂的成膜方法)
对厚度0.5mm、尺寸28mm×26mm的清洁的玻璃基板照射照射能量1000mJ/cm2(低压水银灯(254纳米)),由此进行UV-O3处理。继而,将0.3ml~0.6ml的发光层形成用组合物滴加到玻璃上,进行旋涂(斜率(5秒钟内上升到规定的转速)→以500rpm~5000rpm进行涂布(以规定的转速维持10秒钟)→斜率(5秒钟内使转速下降,使转速成为0rpm))。进而,在120℃的加热板上干燥10分钟来成膜。
(利用喷墨的成膜方法)
使用喷墨,向100ppi的像素内喷出发光层形成用组合物,在120℃下进行干燥来成膜。
<喷墨喷出稳定性的评价>
关于溶解性的评价为“A”的发光层形成用组合物,使用喷墨,向100ppi的像素内喷出发光层形成用组合物,对刚开始喷出后与连续运转24小时后的各喷墨的喷出稳定性进行评价。此外,在评价时,将可自不足5成的喷出孔喷出的情况(包括无法喷出的情况)设为“C”,将可自5成以上且不足9成的喷出孔喷出的情况设为“B”,将可自9成以上的喷出孔喷出的情况设为“A”。
[表8]
Figure BDA0002383292000002111
(3)涂布型有机EL元件的制作与评价
接着,对涂布形成有机层而获得的有机EL元件进行说明。
<高分子空穴传输化合物:XLP-101的合成>
依照日本专利特开2018-61028号公报中记载的方法合成了XLP-101。获得在M4的相邻处键结有M5或M6的共聚物,根据投入比推测各单元为40:10:50(摩尔比)。此外,在下述式中,Bpin为频哪醇硼基。
[化249]
Figure BDA0002383292000002121
<高分子空穴传输化合物:XLP-101溶液的制备>
使依照日本专利特开2018-61028号公报中记载的方法合成的XLP-101以成为0.7重量%的方式溶解于3-苯氧基甲苯/环己基苯=7/3(容量比)的混合溶液中。
<实施例SD-1及比较例SD-1的有机EL元件的制作>
将有机EL元件中的各层的材料构成示于表9。
[表9]
Figure BDA0002383292000002122
作为所述表9中的空穴注入层的形成材料的“PEDOT:PSS”使用的是市售的PEDOT:PSS溶液(克莱沃斯(Clevios)(TM)P VP AI4083,由下述式所表示的PEDOT:PSS的水分散液,贺利氏控股(Heraeus Holdings)公司制造)。
[化250]
Figure BDA0002383292000002131
<实施例SD-1>
在蒸镀有厚度为50nm的ITO的玻璃基板上,旋涂PEDOT:PSS溶液,在200℃的加热板上煅烧1小时,由此制成膜厚40nm的空穴注入层。继而,旋涂XLP-101溶液,在80℃的加热板上干燥10分钟后,在200℃的加热板上煅烧1小时,由此制成不溶于发光层形成用组合物的膜厚30nm的空穴传输层。继而,旋涂实施例S-3中所制备的发光层形成用组合物,在120℃的加热板上煅烧1小时,由此制成膜厚20nm的发光层。
将所制作的多层膜固定于市售的蒸镀装置(昭和真空(股)制造)的基板固定器上,并装设分别放入有ET-1、ET-2、Liq及LiF的钼制蒸镀用舟皿;放入有铝的钨制蒸镀用舟皿。将真空槽减压至5×10-4Pa为止,然后,对ET-1进行加热且以使膜厚成为10nm的方式进行蒸镀,从而形成电子传输层1。继而,对ET-2及Liq进行加热且以使膜厚成为20nm的方式进行蒸镀,从而形成电子传输层2。以ET-2与Liq的重量比大致成为1:1的方式调节蒸镀速度。将形成电子传输层时的蒸镀速度设为1nm/秒。然后,对LiF进行加热且以使膜厚成为1nm的方式以0.01nm/sec~0.1nm/sec的蒸镀速度进行蒸镀。继而,对铝进行加热且以使膜厚成为100nm的方式进行蒸镀而形成阴极。以所述方式获得有机EL元件。
将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,并测定1000cd/m2发光时的特性,结果发光面均匀,发光光谱的峰值波长为478nm,半值宽度为40nm。另外,1000cd/m2发光时的外部量子效率为4.3%。
<比较例SD-1>
除了成膜比较例S-1来代替实施例S-3以外,以与实施例SD-1相同的工序及构成获得有机EL元件。将ITO电极作为阳极、铝电极作为阴极来施加直流电压,并测定1000cd/m2发光时的特性,结果发光面均匀,发光光谱的峰值波长为448nm且半值宽度为38nm。另外,1000cd/m2发光时的外部量子效率为1.1%。
在表10中汇总了实施例SD-1及比较例SD-1的结果。本发明的化合物获得了较高的效率。
[表10]
Figure BDA0002383292000002141
(4)由发明化合物制造的高分子化合物
本发明的有机EL元件也可为具有包含高分子化合物或高分子交联体的发光层的构成。作为此种发光层中所含的高分子化合物,例如可列举实施例PS-1中记载的高分子化合物。
<实施例PS-1>
可通过国际公开第2019/004248号公报中记载的方法来合成包含本发明的结构的高分子化合物。下述高分子化合物是经由连接基(linker)将本发明的化合物(BOCz-0001)加以高分子化而成的化合物,且具有来源于各所述化合物的构成单元。
[化251]
Figure BDA0002383292000002142
[产业上的可利用性]
在本发明中,通过提供新颖的多环芳香族化合物,可增加有机EL元件用材料的选择项。另外,通过将新颖的多环芳香族化合物用作有机电场发光元件用材料,可提供优异的有机EL元件、包括所述有机EL元件的显示装置及包括所述显示装置的照明装置等。

Claims (32)

1.一种多环芳香族化合物,所述多环芳香族化合物为由下述通式(1)所表示的单量体,或者具有多个由下述通式(1)所表示的结构的多聚体,
Figure FDA0002383291990000011
所述式(1)中,
a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=”可被取代为“-N=”,任意“-C(-R)=C(-R)-”可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,所述任意“-C(-R)=”的R为式(1)中的R2~R15,所述任意“-C(-R)=C(-R)-”的R为式(1)中的R2~R15,所述“-N(-R)-”的R为芳基、烷基、或环烷基,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14及R15分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,
X为>O、>S、>Se、>C(-R)2、>Si(-R)2或>N-R,所述>C(-R)2、>Si(-R)2及>N-R的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,
L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,所述>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2中的R分别独立地为氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、烷基、环烷基、烷氧基或芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、烷基或环烷基取代,而且,
由通式(1)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可由氰基、卤素或氘取代。
2.根据权利要求1所述的多环芳香族化合物,其中,
所述式(1)中,
a环、b环、c环及d环中的任意“-C(-R)=”可被取代为“-N=”,任意“-C(-R)=C(-R)-”可被取代为“-N(-R)-”、“-O-”、或“-S-”,所述任意“-C(-R)=”的R为式(1)中的R2~R15,所述任意“-C(-R)=C(-R)-”的R为式(1)中的R2~R15,所述“-N(-R)-”的R为碳数6~12的芳基、碳数1~6的烷基、或碳数3~14的环烷基,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14及R15分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、各芳基为碳数6~12的芳基的二芳基氨基、芳基为碳数6~12的芳基且两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,另外,R2及R3、R4~R7、R8~R11以及R12~R15中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环、c环及d环的至少一个环一起形成碳数9~16的芳基环或碳数6~15的杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、各芳基为碳数6~12的芳基的二芳基氨基、芳基为碳数6~12的芳基且两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基取代,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,
X为>O、>S、>Se、>C(-R)2或>Si(-R)2,所述>C(-R)2及>Si(-R)2的R分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、各芳基为碳数6~12的芳基的二芳基氨基、芳基为碳数6~12的芳基且两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,
L为单键、>C(-R)2、>O、>S、>N-R或>Si(-R)2,所述>C(-R)2、>N-R及>Si(-R)2中的R分别独立地为氢、碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、各芳基为碳数6~12的芳基的二芳基氨基、芳基为碳数6~12的芳基,两个芳基可经由单键或连结基键结的二芳基硼基、碳数1~12的烷基、碳数5~10的环烷基、碳数1~12的烷氧基或碳数6~30的芳氧基,它们中的至少一个氢可进一步由碳数6~30的芳基、碳数2~30的杂芳基、碳数1~12的烷基或碳数5~10的环烷基取代,而且,
由通式(1)所表示的化合物及结构中的至少一个氢可由氰基、卤素或氘取代。
3.根据权利要求1或2所述的多环芳香族化合物,其中,L为单键、>O或>N-R。
4.根据权利要求1或2所述的多环芳香族化合物,其中,L为单键。
5.根据权利要求1或2所述的多环芳香族化合物,其中,X为>O,L为单键。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的多环芳香族化合物,其中,R7及R8中的一者为卤素、碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或苯基,另一者为氢、碳数1~4的烷基、碳数5~10的环烷基、或苯基。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的多环芳香族化合物,其中,R7及R8中的一者为甲基,另一者为氢。
8.根据权利要求1所述的多环芳香族化合物,由下述任一式所表示,
Figure FDA0002383291990000031
所述各式中的“Me”为甲基。
9.一种反应性化合物,其是在如权利要求1至8中任一项所述的多环芳香族化合物中取代有反应性取代基而成。
10.一种高分子化合物,所述高分子化合物是使如权利要求9所述的反应性化合物作为单体进行高分子化而成。
11.一种高分子交联体,所述高分子交联体是使高分子化合物进一步交联而成,所述高分子化合物是使如权利要求9所述的反应性化合物作为单体进行高分子化而成。
12.一种悬垂型高分子化合物,所述悬垂型高分子化合物是在主链型高分子中使如权利要求9所述的反应性化合物进行取代而成。
13.一种悬垂型高分子交联体,所述悬垂型高分子交联体是使悬垂型高分子化合物进一步交联而成,所述悬垂型高分子化合物是在主链型高分子中使如权利要求9所述的反应性化合物进行取代而成。
14.一种有机器件用材料,含有如权利要求1至8中任一项所述的多环芳香族化合物。
15.一种有机器件用材料,含有如权利要求9所述的反应性化合物。
16.一种有机器件用材料,含有如权利要求10所述的高分子化合物或根据权利要求11所述的高分子交联体。
17.一种有机器件用材料,含有如权利要求12所述的悬垂型高分子化合物或根据权利要求13所述的悬垂型高分子交联体。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的有机器件用材料,其中,所述有机器件用材料是有机电场发光元件用材料、有机场效晶体管用材料或有机薄膜太阳电池用材料。
19.根据权利要求18所述的有机器件用材料,其中,所述有机电场发光元件用材料是发光层用材料。
20.一种油墨组合物,包含如权利要求1至8中任一项所述的多环芳香族化合物、以及有机溶媒。
21.一种油墨组合物,包含如权利要求9所述的反应性化合物、以及有机溶媒。
22.一种油墨组合物,包含主链型高分子、如权利要求9所述的反应性化合物、以及有机溶媒。
23.一种油墨组合物,包含如权利要求10所述的高分子化合物或权利要求11所述的高分子交联体、以及有机溶媒。
24.一种油墨组合物,包含如权利要求12所述的悬垂型高分子化合物或根据权利要求13所述的悬垂型高分子交联体、以及有机溶媒。
25.一种有机电场发光元件,具有:一对电极,包含阳极及阴极;以及有机层,配置于所述一对电极间,且含有根如利要求1至8中任一项所述的多环芳香族化合物、根据权利要求9所述的反应性化合物、根据权利要求10所述的高分子化合物或根据权利要求11所述的高分子交联体、或者如权利要求12所述的悬垂型高分子化合物或根据权利要求13所述的悬垂型高分子交联体。
26.根据权利要求25所述的有机电场发光元件,其中,所述有机层是发光层。
27.根据权利要求26所述的有机电场发光元件,其中,所述发光层还含有选自由下述通式(H1)所表示的化合物、由下述通式(H2)所表示的化合物、由下述通式(H3)所表示的化合物、包含由下述通式(H4)所表示的结构的化合物、由下述通式(H5)所表示的化合物、及热活化延迟荧光材料所组成的群组中的至少一种,
Figure FDA0002383291990000041
所述通式(H1)中,L1为碳数6~30的亚芳基或碳数2~30的亚杂芳基,
所述通式(H2)中,L2及L3分别独立地为碳数6~30的芳基或碳数2~30的杂芳基,
所述通式(H3)中,MU是自芳香族化合物中去除任意两个氢原子而表示的二价基,EC是自芳香族化合物中去除任意一个氢原子而表示的一价基,MU中的两个氢被取代为EC或MU,k为2~50000的整数,
所述通式(H4)中,G为=C(-H)-或=N-,所述=C(-H)-中的H可由取代基或由其他式(H4)所表示的结构取代,
所述通式(H5)中,
R1~R11分别独立地表示氢、芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基取代,
R1~R11中的邻接的基彼此可键结并与a环、b环或c环一起形成芳基环或杂芳基环,所形成的环中的至少一个氢可由芳基、杂芳基、二芳基氨基、二杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、烷基或环烷基取代,它们中的至少一个氢可进一步由芳基、杂芳基、二芳基氨基、烷基或环烷基取代,而且,
由所述各式所表示的化合物或结构中的至少一个氢可由碳数1~6的烷基、碳数3~14的环烷基、氰基、卤素或氘取代。
28.根据权利要求26或27所述的有机电场发光元件,其包括配置于所述阴极与所述发光层之间的电子传输层及电子注入层的至少一层,所述电子传输层及电子注入层的至少一层含有选自由硼烷衍生物、吡啶衍生物、荧蒽衍生物、BO系衍生物、蒽衍生物、苯并芴衍生物、氧化膦衍生物、嘧啶衍生物、咔唑衍生物、三嗪衍生物、苯并咪唑衍生物、菲咯啉衍生物及喹啉系金属络合物所组成的群组中的至少一种。
29.根据权利要求28所述的有机电场发光元件,其中所述电子传输层及电子注入层的至少一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、碱金属的有机络合物、碱土金属的有机络合物及稀土金属的有机络合物所组成的群组中的至少一种。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的有机电场发光元件,其中,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的至少一层包含使能够形成各层的低分子化合物作为单体进行高分子化而成的高分子化合物或使所述高分子化合物进一步交联而成的高分子交联体、或者使能够形成各层的低分子化合物与主链型高分子反应而成的悬垂型高分子化合物或使所述悬垂型高分子化合物进一步交联而成的悬垂型高分子交联体。
31.一种显示装置,包括如权利要求25至30中任一项所述的有机电场发光元件。
32.一种照明装置,包括如权利要求25至30中任一项所述的有机电场发光元件。
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