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Die
vorliegende Erfindung betrifft organische Halbleiter und deren Verwendung
in organischen elektronischen Vorrichtungen.
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Organische
Halbleiter werden für eine Reihe verschiedenartiger elektronischer
Anwendungen entwickelt. Der Aufbau organischer Elektrolumineszenzvorrichtungen
(OLEDs), in denen diese organischen Halbleiter als funktionelle
Materialien eingesetzt werden, ist beispielsweise in
US 4539507 ,
US 5151629 ,
EP 0676461 und
WO 98/27136 beschrieben. Allerdings
sind noch weitere Verbesserungen erforderlich, bevor diese Vorrichtungen
für hochwertige und langlebige Displays verwendet werden
können. So stellen insbesondere die unzureichende Lebensdauer
und die unzurichende Effizienz tiefblau emittierender organischer
Elektrolumineszenzvorrichtungen derzeit noch ein Problem dar, welches
noch nicht zufrieden stellend gelöst ist. Weiterhin ist
es erforderlich, dass die Verbindungen eine hohe thermische Stabilität
und eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen und sich
unzersetzt sublimieren lassen. Insbesondere für Anwendung
bei erhöhter Temperatur ist eine hohe Glasübergangstemperatur
für die Erreichung hoher Lebensdauern essentiell.
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Für
fluoreszierende OLEDs werden gemäß dem Stand der
Technik vor allem kondensierte Aromaten, insbesondere Anthracenderivate,
als Host-Materialien vor allem für blau emittierende Elektrolumirieszenzvorrichtungen
verwendet, z. B. 9,10-Bis(2-naphthyl)anthracen (
US 5935721 ). In
WO 03/095445 und in
CN 1362464 werden 9,10-Bis(1-naphthyl)anthracen-Derivate
für die Verwendung in OLEDs offenbart. Weitere Anthracenderivate
sind in
WO 01/076323 ,
in
WO 01/021729 , in
WO 04/013073 , in
WO 04/018588 , in
WO 03/087023 oder in
WO 04/018587 offenbart.
Host-Materialien, basierend auf Aryl-substituierten Pyrenen und Chrysenen,
werden in
WO 04/016575 offenbart.
Es ist für hochwertige Anwendungen erforderlich, verbesserte Host-Materialien
zur Verfügung zu haben.
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Es
besteht also weiterhin Bedarf an verbesserten Materialien, insbesondere
Host-Materialien für fluoreszierende Emitter, vor allem
für blau fluoreszierende Emitter, die in organischen elektronischen
Vorrichtungen zu guten Effizienzen und gleichzeitig zu hohen Lebensdauern
führen, die bei der Herstellung und beim Betrieb der Vorrichtung
zu reproduzierbaren Ergebnissen führen, die eine hohe Glasübergangstemperatur
aufweisen und sich unzersetzt sublimieren lassen. Auch bei Elektronentransportmaterialien
sind weitere Verbesserungen erforderlich.
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Überraschend
wurde gefunden, dass Anthracenderivate, welche in der 9-Position
mit einer 3-Phenanthrenylgruppe substituiert sind, wobei sowohl
das Anthracen wie auch das Phenanthren weiter substituiert sein
können, hier deutlich Verbesserungen zeigen und sich sehr
gut für die Verwendung in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
eignen. Mit diesen Verbindungen ist eine Steigerung der Effizienz
und vor allem der Lebensdauer der organischen elektronischen Vorrichtung
im Vergleich zu Materialien gemäß dem Stand der
Technik möglich. Dies trifft insbesondere auf tiefblau
fluoreszierende Vorrichtungen zu. Weiterhin weisen diese Verbindungen
eine hohe thermische Stabilität auf. Generell sind diese
Materialien sehr gut für die Verwendung in organischen
elektronischen Vorrichtungen geeignet, da sie eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen.
Diese Materialien und deren Verwendung in organischen elektronischen
Vorrichtungen sind daher der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Der Übersichtlichkeit
halber werden im Folgenden die Nummerierung der Positionen des Anthracens und
des Phenanthrens dargestellt:
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In
JP 2001/332384 werden
organische Elektrolumineszenzvorrichtungen beansprucht, welche Phenanthrenderivate
enthalten, wobei das Phenanthren neben anderen Substituenten auch
durch aromatische Gruppen substituiert sein kann. Die
JP 2001/332384 (ehrt jedoch nicht,
dass gerade ein Anthracen, an welches in 9-Position eine 3-Phenanthrenylgruppe
gebunden ist, besonders gute Ergebnisse in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
erzielt.
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In
WO 07/123256 werden allgemein
Fluoranthen-9-Anthracen-Verbindungen für die Verwendung
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen beansprucht. Dabei
kann das Anthracen in 10-Position auch durch weitere aromatische
Gruppen substituiert sein. Neben etlichen anderen aromatischen Gruppen
sind auch zwei Strukturen aufgeführt, die am Anthracen
in 10-Position eine 3-Phenathrenylgruppe enthalten. Allerdings wird
der erfinderische Effekt dieser Verbindungen auf die Kombination
der Fluoranthen-Einheit mit der 9-Anthracen-Einheit zurückgeführt.
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Gegenstand
der Erfindung sind Verbindungen der Formel (1),
Formel
(1) wobei in der Phenanthreneinheit auch eine Gruppe
C-R1 durch N ersetzt sein kann, wobei in der Anthraceneinheit auch
ein oder mehrere Gruppen C-R2 durch N ersetzt sein können
und wobei für die verwendeten Symbole gilt:
Ar ist
H, D oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit
5 bis 60 aromatischen Ringatomen, welches mit einem oder mehreren
nicht-aromatischen Resten R1 substituiert sein kann;
R1 ist
gleich oder verschieden bei jedem Auftreten H, D, F, Cl, Br, I,
CHO, N(Ar1)
2, C(=O)Ar1, P(Ar1)
2, P(=O)(Ar1)
2, S(=O)Ar1, S(=O)
2Ar1,
CR3=CR3Ar1, CN, NO
2, Si(R3)
3,
B(OAr1)
2, B(OR3)
2,
OSO
2R3, OH, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy-
oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte
oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40
C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert
sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte
CH
2-Gruppen durch R3C=CR3, C≡C, Si(R3)
2, Ge(R3)
2, Sn(R3)
2, C=O, C=S, C=Se, C=NR3, P(=O)(R3), SO,
SO
2, NR3, O, S oder CONR3 ersetzt sein können
und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, Br, I, CN oder NO
2 ersetzt sein können, oder ein
aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 60 aromatischen
Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische
Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Aryloxy- oder Heteroaryloxygruppe
mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, die durch einen oder mehrere
nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination
dieser Systeme;
R2 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten
R1 oder zwei oder mehrere benachbarte Substituenten R2 bilden miteinander
ein mono- oder polycyclisches, aliphatisches oder aromatisches Ringsystem;
Ar1
ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten ein aromatisches
oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen,
das mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R3 substituiert sein
kann; dabei können auch zwei Reste Ar1, welche an dasselbe
Stickstoff- oder Phosphoratom binden, durch eine Einfachbindung
oder eine Brücke, ausgewählt aus B(R3), C(R3)
2, Si(R3)
2, C=O,
C=NR3, C=C(R3)
2, O, S, S=O, SO
2,
N(R3), P(R3) und P(=O)R3, miteinander verknüpft sein;
R3
ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden H oder ein aliphatischer,
aromatischer und/oder heteroaromatischer Kohlenwasserstoffrest mit
1 bis 20 C-Atomen, in dem auch ein oder mehrere H-Atome durch F
ersetzt sein können; dabei können zwei oder mehrere
benachbarte Substituenten R3 auch miteinander ein mono- oder polycyclisches
aliphatisches oder aromatisches Ringsystem bilden;
dabei sind
die folgenden beiden Verbindungen von der Erfindung ausgenommen:
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Bevorzugt
weisen die Verbindungen gemäß Formel (1) eine
Glasübergangstemperatur Tg von
größer als 70°C auf, besonders bevorzugt
größer als 100°C, ganz besonders bevorzugt
größer als 120°C.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt
Ar keine Fluoranthengruppe dar bzw. enthält keine Fluoranthengruppe,
welche direkt an das Anthracen gebunden ist.
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Eine
Arylgruppe im Sinne dieser Erfindung enthält 6 bis 60 C-Atome;
eine Heteroarylgruppe im Sinne dieser Erfindung enthält
2 bis 60 C-Atome und mindestens 1 Heteroatom, mit der Maßgabe,
dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen mindestens 5 ergibt.
Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder
S. Dabei wird unter einer Aryl gruppe bzw. Heteroarylgruppe entweder
ein einfacher aromatischer Cyclus, also Benzol, bzw. ein einfacher
heteroaromatischer Cyclus, beispielsweise Pyridin, Pyrimidin, Thiophen, etc.,
oder eine kondensierte Aryl- oder Heteroarylgruppe, beispielsweise
Naphthalin, Anthracen, Pyren, Chinolin, Isochinolin, Benzimidazol,
Phenanthren, etc., verstanden.
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Ein
aromatisches Ringsystem im Sinne dieser Erfindung enthält
6 bis 60 C-Atome im Ringsystem. Ein heteroaromatisches Ringsystem
im Sinne dieser Erfindung enthält 2 bis 60 C-Atome und
mindestens ein Heteroatom im Ringsystem, mit der Maßgabe,
dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen mindestens 5 ergibt.
Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder
S. Unter einem aromatischen oder heteroaromatischen Ringsystem im
Sinne dieser Erfindung soll ein System verstanden werden, das nicht
notwendigerweise nur Aryl- oder Heteroarylgruppen enthält,
sondern in dem auch mehrere Aryl- oder Heteroarylgruppen durch eine
kurze, nicht-aromatische Einheit (bevorzugt weniger als 10% der
von H verschiedenen Atome), wie z. B. ein sp3-hybridisiertes
C-, N- oder O-Atom, unterbrochen sein können. So sollen
beispielsweise auch Systeme wie 9,9'-Spirobifluoren, 9,9-Diarylfluoren,
cis- und trans-Indenofluoren, Benzindenofluoren, Dibenzoindenofluoren,
Triarylamin, Diarylether, Stilben, Benzophenon, etc. als aromatische
Ringsysteme im Sinne dieser Erfindung verstanden werden. Ebenso
werden unter einem aromatischen bzw. heteroaromatischen Ringsystem
Systeme verstanden, in denen mehrere Aryl- bzw. Heteroarylgruppen
durch Einfachbindungen miteinander verknüpft sind, beispielsweise
Biphenyl, Terphenyl oder Bipyridin.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer C1-
bis C40-Alkylgruppe, in der auch einzelne
H-Atome oder CH2-Gruppen durch die oben
genannten Gruppen substituiert sein können, besonders bevorzugt
die Reste Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl,
t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl,
Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, 2-Ethylhexyl,
Trifluormethyl, Pentafluorethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Ethenyl, Propenyl,
Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl,
Cycloheptenyl, Octenyl, Cyclooctenyl, Ethinyl, Propinyl, Butinyl,
Pentinyl, Hexinyl oder Octinyl verstanden. Unter einer C1- bis C40-Alkoxygruppe
werden besonders bevorzugt Methoxy, Trifluormethoxy, Ethoxy, n-Propoxy,
i-Propoxy, n-Butoxy, i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy oder 2-Methylbutoxy
verstanden. Unter einem aromatischen oder heteroaromatischen Ringsystem
mit 5–60 aromatischen Ringatomen, welches noch jeweils
mit den oben genannten Resten R substituiert sein kann und welches über
beliebige Positionen am Aromaten bzw. Heteroaromaten verknüpft
sein kann, werden insbesondere Gruppen verstanden, die abgeleitet
sind von Benzol, Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Pyren, Chrysen,
Perylen, Fluoranthen, Naphthacen, Pentacen, Benzanthracen, Benzpyren,
Biphenyl, Biphenylen, Terphenyl, Terphenylen, Fluoren, Spirobifluoren,
Dihydrophenanthren, Dihydropyren, Tetrahydropyren, cis- oder trans-Indenofluoren,
Truxen, Isotruxen, Spirotruxen, Spiroisotruxen, Furan, Benzofuran,
Isobenzofuran, Dibenzofuran, Thiophen, Benzothiophen, Isobenzothiophen,
Dibenzothiophen, Pyrrol, Indol, Isoindol, Carbazol, Pyridin, Chinolin,
Isochinolin, Acridin, Phenanthridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin,
Benzo-7,8-chinolin, Phenothiazin, Phenoxazin, Pyrazol, Indazol,
Imidazol, Benzimidazol, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol,
Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Oxazol, Benzoxazol, Naphthoxazol,
Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1,3-Thiazol,
Benzothiazol, Pyridazin, Benzopyridazin, Pyrimidin, Benzpyrimidin,
Chinoxalin, 1,5-Diazaanthracen, 2,7-Diazapyren, 2,3-Diazapyren,
1,6-Diazapyren, 1,8-Diazapyren, 4,5-Diazapyren, 4,5,9,10-Tetraazaperylen,
Pyrazin, Phenazin, Phenoxazin, Phenothiazin, Fluorubin, Naphthyridin,
Azacarbazol, Benzocarbolin, Phenanthrolin, 1,2,3-Triazol, 1,2,4-Triazol,
Benzotriazol, 1,2,3-Oxadiazol, 1,2,4-Oxadiazol, 1,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol,
1,2,3-Thiadiazol, 1,2,4-Thiadiazol, 1,2,5-Thiadiazol, 1,3,4-Thiadiazol,
1,3,5-Triazin, 1,2,4-Triazin, 1,2,3-Triazin, Tetrazol, 1,2,4,5-Tetrazin,
1,2,3,4-Tetrazin, 1,2,3,5-Tetrazin, Purin, Pteridin, Indolizin und Benzothiadiazol.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in
der Anthraceneinheit der Formel (1) maximal eine Gruppe C-R2 durch
N ersetzt. Besonders bevorzugt ist keine Gruppe C-R2 durch N ersetzt,
das heißt, es handelt sich um ein Anthracen und nicht um
einen Heterocyclus. Nochmals bevorzugt ist auch in der Phenanthreneinheit
keine Gruppe C-R1 durch N ersetzt, das heißt, es handelt
sich um ein Phenanthren und nicht um einen Heterocyclus.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen
gemäß Formel (2) bis Formel (7),
wobei
Ar und R1 dieselbe Bedeutung haben, wie oben beschrieben.
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Dabei
steht die Gruppe Ar in Formel (5) bevorzugt für H oder
D.
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In
den Formeln (2)–(4), (6) und (7) steht die Gruppe Ar bevorzugt
für ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem
mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen, welches mit einem oder mehreren
nicht-aromatischen Resten R1 substituiert sein kann. Besonders bevorzugt
ist die Gruppe Ar aufgebaut aus den aromatischen bzw. heteroaromatischen
Gruppen Benzol, Naphthalin, Anthracen, Carbazol, Phenanthren, Benzanthracen,
Chrysen, Pyren, Phenanthrolin, Triazin und Benzimidazol. Ganz besonders
bevorzugte Gruppen Ar sind gewählt aus Phenyl, ortho-,
meta- oder para-Biphenyl, 1- oder 2-Naphthyl, 2-, 3- oder 9-Phenanthrenyl, para-Phenylen-1-naphthyl,
para-Phenylen-2-naphthyl, 2-Fluorenyl oder 2-Spirobifluorenyl, welche
jeweils mit einem oder mehreren Resten R1 substituiert sein können,
oder dass die Gruppe Ar aus den folgenden Formeln (8), (9), (10)
oder (11) ausgewählt ist,
wobei
R1 die oben aufgeführte Bedeutung hat und weiterhin gilt:
Ar2
ist eine Aryl- oder Heteroarylgruppe mit 5 bis 16 aromatischen Ringatomen,
bevorzugt Phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 9-Anthryl, Chrysenyl,
1-Pyrenyl, 2-Pyrenyl, 2-Phenanthrenyl, 3-Phenanthrenyl, 9-Phenanthrenyl, 2-Benzimidazol
oder Fluoranthenyl, welche jeweils mit einem oder mehreren Resten
R1 substituiert sein kann;
q ist 0, 1, 2 oder 3, bevorzugt
1 oder 2, besonders bevorzugt 1.
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Bevorzugt
stehen die Symbole R1 und R2 in Verbindungen gemäß Formel
(1) und in Verbindungen gemäß den Formeln (2)
bis (7) gleich oder verschieden bei jedem Auftreten für
H, F, N(Ar1)2, C(=O)Ar1, P(Ar1)2,
P(=O)(Ar1)2, S(=O)Ar1, S(=O)2Ar1,
CR3=CR3Ar1, Si(R3)3, B(OAr1)2,
B(OR3)2, eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe
mit 1 bis 20 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-
oder Alkoxygruppe mit 3 bis 20 C-Atomen, die jeweils mit einem oder
mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder
mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch
R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, C=O, P(=O)(R3),
SO, SO2, NR3, 0 oder S ersetzt sein können
und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können,
oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis
40 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere
nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination
dieser Systeme. Weiterhin bevorzugt bilden die Reste R2 in Verbindungen
der Formel (1) ein aromatisches Ringsystem. Besonders bevorzugt
stehen die Symbole R1 und R2 in Verbindungen gemäß Formel
(1) und in Verbindungen gemäß den Formeln (2)
bis (7) gleich oder verschieden bei jedem Auftreten für
H, F, N(Ar1)2, C(=O)Ar1, P(=O)(Ar1)2, S(=O)Ar1, CR3=CR3Ar1, Si(R3)3,
B(OAr1)2, B(OR3)2,
eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder eine verzweigte
oder cyclische Alkylgruppe mit 3 bis 10 C-Atomen, die jeweils mit einem
oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei
eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen
durch R3C=CR3, C≡C, NR3 oder O ersetzt sein können
und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können,
oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis
30 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere
nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination
dieser Systeme.
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Beispiele
für bevorzugte Verbindungen gemäß der
Formel (1) bzw. gemäß den Formeln (2) bis (7)
sind die im Folgenden abgebildeten Strukturen (1) bis (122).
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen gemäß Formel
(1) können nach dem Fachmann allgemein bekannten Syntheseschritten
dargestellt werden. Als Ausgangsverbindung können z. B.
die entsprechenden 3-Bromphenanthrene und 9-Bromanthracene bzw.
9,10-Dibromanthracene oder 7- oder 12-Brombenz[a]anthracen oder
7,12-Dibrombenz[a]anthracen dienen. Ebenso können die mit
entsprechenden Abgangsgruppen wie Chlor, Iod, Triflat oder Tosylat
substituierten Verbindungen als Ausgangsverbindungen dienen, die
dann gegebenenfalls in die entsprechenden Boronsäurederivate überführt
werden. Die Suzuki-Kupplung der Verbindungen kann unter Standardbedingungen
stattfinden, wie sie dem Fachmann der organischen Chemie bekannt
sind.
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3-Brom-substituierte
Phenanthrene lassen sich, wie in Schema 1 dargestellt, durch eine
modifizierte Pschorr-Phenanthrensynthese herstellen. Diese besteht
im ersten Schritt aus einer stereospezifischen Perkin-Kondensation
aus ortho-Nitrobenzaldehyd und para-Bromphenylessigsäure
(Schema 1a). Die Nitrogruppe des im ersten Schritt erhaltenen Nitrozimtsäure-Derivats
wird, beispielsweise durch Eisen(II), zur Aminogruppe reduziert
(Schema 1b). In einem letzten Schritt wird das Zimtsäure-Derivat
nach Diazotierung in einer intramolekularen Sandmeyerreaktion in
Gegenwart von Kupferpulver in das entsprechende 3-Bromphenanthren überführt
(Schema 1c) (D. W. Scott, R. A. Bunce, N. F. Materer, Organic Preparations
and Procedures 2006, 38 (3), 325-346; W. Fleischhacker,
F. Vieböck, Monatshefte der Chemie 1965, 96 (5), 1512–1519).
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Dieses
Phenanthrenderivat, welches noch durch eine Carbonsäuregruppe
substituiert ist, steht nun für die weiteren Kupplungsreaktionen
zur Verfügung. Selbstverständlich können
durch Verwendung substituierter Ausgangsverbindungen auch entsprechende
substituierte 3-Bromphenanthrenderivate synthetisiert werden.
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Die
Synthese der Anthracenkomponente ist in Schema 2 am Beispiel des
2-Naphthylanthracens dargestellt. Selbstverständlich kann
statt der 2-Naphthylgruppe auch eine andere Arylgruppe gewählt
werden und/oder die Arylgruppe kann substituiert sein. Ebenso kann
statt des unsubstituierten Anthracens ein substituiertes Anthracen
oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Benzanthracen oder
Tetracen eingesetzt werden. Ausgehend von 9-Bromanthracen wird die
aromatische Gruppe Ar, hier eine 2-Naphthylgruppe, als Boronsäurederivat
in einer Suzuki-Kupplung eingeführt. Dies kann unter Standardbedingungen
erfolgen, wie sie dem Fachmann der organischen Synthese bekannt
sind. Ebenso kommen selbstverständlich andere Kupplungsreaktionen
in Frage. Das so erhaltene 9-Arylanthracenderivat wird in 10-Position
funktionalisiert, beispielsweise bromiert, wobei die Bromierung
unter Standardbedingungen erfolgen kann, wie sie dem Fachmann der
oganischen Synthese bekannt sind, beispielsweise mit elementarem
Brom in Essigsäure bzw. Chloroform oder NBS in THF. Das
Bromanthracen kann in die Boronsäure überführt
werden, beispielsweise durch Lithiierung und Umsetzung mit B(O'Pr)3.
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Diese
Boronsäure steht nun für die Kupplung mit dem
3-Bromphenanthren zur Verfügung, wie in Schema 3 dargestellt.
Dabei kann die Suzuki-Kupplung unter Standardbedingungen der organischen
Chemie durchgeführt werden, beispielsweise mit Pd(PPh3)4 als Katalysator
und Natriumcarbonat als Base (Schema 3a). In einem letzten Schritt
kann nun die noch am Phenanthren gebundene Carbonsäure
abgespalten werden, beispielsweise durch Einwirkung von Kupfer und
Chinolin (Schema 3b).
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung von Verbindungen gemäß Formel
(1) durch Kupplung eines 9-Aryl-substituierten Anthracens, welches
in 10-Position durch eine reaktive Abgangsgruppe, insbesondere Chlor,
Brom, Iod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder Boronsäureester,
substituiert ist, oder eines entsprechenden Benz[a]anthracens oder
Tetracens mit einem Phenanthrenderivat, welches in 3-Position funktionalisiert
ist, insbesondere durch Chlor, Brom, Iod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder
Boronsäureester. Dabei können sowohl das Phenanthren,
wie auch das Anthracen, Benzanthracen oder Tetracen noch durch die
oben aufgeführten Substituenten R1 bzw. R2 substituiert
sein. Besonders bevorzugt enthält die eine Komponente Brom
als funktionelle Abgangsgruppe und die andere Komponente enthält
eine Boronsäure oder einen Boronsäureester als
funktionelle Abgangsgruppe. Als Kupplungsreaktion eignen sich vor
allem übergangsmetallkatalysierte Kupplungsreaktionen,
insbesondere die Suzuki-Kupplung unter Palladium-Katalyse.
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Die
Verbindungen gemäß Formel (1) eignen sich für
den Einsatz in elektronischen Vorrichtungen, insbesondere in organischen
Elektrolumineszenzvorrichtungen (OLEDs, PLEDs). Abhängig
von der Substitution werden die Verbindungen in unterschiedlichen
Funktionen und Schichten eingesetzt.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Verbindungen
gemäß Formel (1) in elektronischen Vorrichtungen,
insbesondere in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen.
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Nochmals
ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind organische elektronische
Vorrichtungen, enthaltend mindestens eine Verbindung gemäß Formel
(1), insbesondere organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, enthaltend
Anode, Kathode und mindestens eine emittierende Schicht, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine organische Schicht, die eine
emittierende Schicht oder eine andere Schicht sein kann, mindestens
eine Verbindung gemäß Formel (1) enthält.
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Außer
Kathode, Anode und der emittierenden Schicht kann die organische
Elektrolumineszenzvorrichtung noch weitere Schichten enthalten.
Diese sind beispielsweise gewählt aus jeweils einer oder
mehreren Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektronentransportschichten,
Elektroneninjektionsschichten und/oder Ladungserzeugungsschichten
(Charge-Generation Lagers; IDMC 2003, Taiwan; Session 21 OLED (5),
T. Matsumoto, T. Nakada, J. Endo, K. Mori, N. Kawamura, A. Yokoi,
J. Kido, Multiphoton Organic EL Device Having Charge Generation
Lager). Es sei aber darauf hingewiesen, dass nicht notwendigerweise
jede dieser Schichten vorhanden sein muss. In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung enthält die organische Elektrolumineszenzvorrichtung
mehrere emittierende Schichten, wobei mindestens eine organische
Schicht mindestens eine Verbindung gemäß Formel
(1) enthält. Bevorzugt weisen diese Emissionsschichten
insgesamt mehrere Emissionsmaxima zwischen 380 nm und 750 nm auf,
so dass insgesamt weiße Emission resultiert, d. h. in den
emittierenden Schichten werden verschiedene emittierende Verbindungen
verwendet, die fluoreszieren oder phosphoreszieren können und
die blaues und gelbes, orange oder rotes Licht emittieren. Dabei wird
die Verbindung gemäß der Formel (1) bevorzugt
in einer blau emittierenden Schicht verwendet. Insbesondere bevorzugt
sind Dreischichtsysteme, also Systeme mit drei emittierenden Schichten,
wobei mindestens eine dieser Schichten mindestens eine Verbindung
gemäß Formel (1) enthält und wobei die
drei Schichten blaue, grüne und orange oder rote Emission
zeigen (für den prinzipiellen Aufbau siehe z. B.
WO 05/011013 ). Ebenso
eignen sich für weiße Emission Emitter, welche
breitbandige Emission aufweisen und dadurch weiße Emission
zeigen.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung werden die Verbindungen
gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7) als Hostmaterial
für fluoreszierende Dotanden, insbesondere für
blau fluoreszierende Dotanden, eingesetzt. In diesem Fall ist die
Gruppe Ar bevorzugt aus einfachen oder kondensierten Arylgruppen
gewählt, insbesondere Phenyl, ortho-, meta- oder para-Biphenyl,
1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 2-, 3- oder 9-Phenanthrenyl oder 4- bzw. 5-Benz[a]anthracen,
welche jeweils durch einen oder mehrere Reste R1 substituiert sein
kann.
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Unter
einem Hostmaterial wird in einem System aus Host und Dotand diejenige
Komponente verstanden, die in dem System im höheren Anteil
vorliegt. Bei einem System aus einem Host und mehreren Dotanden wird
als Host diejenige Komponente verstanden, deren Anteil der höchste
in der Mischung ist.
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Der
Anteil des Hostmaterials gemäß Formel (1) bzw.
(2) bis (7) in der emittierenden Schicht beträgt zwischen
50.0 und 99.9 Gew.-%, bevorzugt zwischen 80.0 und 99.5 Gew.-%, besonders
bevorzugt zwischen 90.0 und 99.0 Gew.-%. Entsprechend beträgt
der Anteil des Dotanden zwischen 0.01 und 50.0 Gew.-%, bevorzugt
zwischen 0.1 und 20.0 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0.5 und
15 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zwischen 1.0 und 10.0 Gew.-%.
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Bevorzugte
Dotanden sind ausgewählt aus der Klasse der Monostyrylamine,
der Distyrylamine, der Tristyrylamine, der Tetrastyrylamine, der
Styrylphosphine, der Styrylether und der Arylamine. Unter einem
Mono styrylamin wird eine Verbindung verstanden, die eine substituierte
oder unsubstituierte Styrylgruppe und mindestens ein, bevorzugt
aromatisches, Amin enthält. Unter einem Distyrylamin wird
eine Verbindung verstanden, die zwei substituierte oder unsubstituierte
Styrylgruppen und mindestens ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält.
Unter einem Tristyrylamin wird eine Verbindung verstanden, die drei
substituierte oder unsubstituierte Styrylgruppen und mindestens
ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält. Unter einem
Tetrastyrylamin wird eine Verbindung verstanden, die vier substituierte
oder unsubstituierte Styrylgruppen und mindestens ein, bevorzugt
aromatisches, Amin enthält. Die Styrylgruppen sind besonders
bevorzugt Stilbene, die auch noch weiter substituiert sein können.
Entsprechende Phosphine und Ether sind in Analogie zu den Aminen
definiert. Unter einem Arylamin bzw. einem aromatischen Amin im
Sinne dieser Erfindung wird eine Verbindung verstanden, die drei
substituierte oder unsubstituierte aromatische oder heteroaromatische
Ringsysteme direkt an den Stickstoff gebunden enthält.
Bevorzugt ist mindestens eines dieser aromatischen oder heteroaromatischen
Ringsysteme ein kondensiertes Ringsystem, bevorzugt mit mindestens
14 aromatischen Ringatomen. Bevorzugte Beispiele hierfür
sind aromatische Anthracenamine, aromatische Anthracendiamine, aromatische
Pyrenamine, aromatische Pyrendiamine, aromatische Chrysenamine oder
aromatische Chrysendiamine. Unter einem aromatischen Anthracenamin
wird eine Verbindung verstanden, in der eine Diarylaminogruppe direkt
an eine Anthracengruppe gebunden ist, vorzugsweise in 9-Position.
Unter einem aromatischen Anthracendiamin wird eine Verbindung verstanden,
in der zwei Diarylaminogruppen direkt an eine Anthracengruppe gebunden
sind, vorzugsweise in 9,10-Position. Aromatische Pyrenamine, Pyrendiamine,
Chrysenamine und Chrysendiamine sind analog dazu definiert, wobei
die Diarylaminogruppen am Pyren bevorzugt in 1-Position bzw. in
1,6-Position gebunden sind. Weitere bevorzugte Dotanden sind gewählt
aus Indenofluorenaminen bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß
WO 06/122630 , Benzoindenofluorenaminen
bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß
WO 08/006449 , und Dibenzoindenofluorenaminen
bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß
WO 07/140847 . Beispiele für
Dotanden aus der Klasse der Styrylamine sind substituierte oder
unsubstituierte Tristilben amine oder die Dotanden, die in
WO 06/000388 ,
WO 06/058737 ,
WO 06/000389 ,
WO 07/065549 und
WO 07/115610 beschrieben
sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die
Verbindungen gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7)
als Elektronentransportmaterial und/oder als Lochblockiermaterial
eingesetzt. Hier ist es bevorzugt, wenn ein oder mehrere Substituenten
R1 und/oder R2 mindestens eine Einheit C=O, P(=O) und/oder SO2 enthalten. Ebenso ist es hier bevorzugt,
wenn ein oder mehrere Substituenten R1 und/oder R2 einen elektronenarmen
Heterocyclus enthalten, wie beispielsweise Imidazol, Pyrazol, Thiazol,
Benzimidazol, Benzothiazol, Triazol, Oxadiazol, Benzothiadiazol,
Phenanthrolin, etc. Ebenso bevorzugt ist es, wenn die Gruppe Ar
für einen elektronenarmen Heterocyclus steht, wie beispielsweise
Imidazol, Pyrazol, Thiazol, Benzimidazol, Benzothiazol, Triazol,
Oxadiazol, Benzothiadiazol, Phenanthrolin, etc., oder wenn die Gruppe
Ar mindestens einen dieser Heterocyclen enthält. Insbesondere
bevorzugte Gruppen Ar, wenn die Verbindung gemäß den
Formeln (1) bis (7) als Elektronentransportverbindung verwendet
werden soll, sind die Gruppen der Formeln (9), (10) und (11). Weiterhin
kann es bevorzugt sein, wenn die Verbindung mit Elektronendonorverbindungen
dotiert ist.
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Wenn
die Verbindung gemäß den Formeln (1) bzw. (2)
bis (7) als Elektronentransportverbindung eingesetzt wird, so wird
sie bevorzugt in einer Elektronentransportschicht in einer fluoreszierenden
oder phosphoreszierenden Elektrolumineszenzvorrichtung eingesetzt.
Unter einer Elektronentransportschicht im Sinne dieser Erfindung
wird eine Schicht verstanden, welche auf der einen Seite an eine
Emissionsschicht oder eine Lochblockierschicht und auf der anderen
Seite an eine Elektroneninjektionsschicht oder die Kathode angrenzt.
-
Wenn
die Verbindung gemäß den Formeln (1) bzw. (2)
bis (7) als Lochblockierverbindung eingesetzt wird, so wird sie
bevorzugt in einer Lochblockierschicht in einer fluoreszierenden
oder phosphoreszierenden Elektrolumineszenzvorrichtung eingesetzt.
Unter einer Lochblockierschicht im Sinne dieser Erfindung wird eine
Schicht verstanden, welche auf der einen Seite an eine Emissionsschicht
und auf der anderen Seite an eine Elektronentransportschicht angrenzt.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die
Verbindungen gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7)
als emittierendes Material eingesetzt, insbesondere in Kombination
mit einem Hostmaterial. Hier ist es bevorzugt, wenn ein oder mehrere
Substituenten R1 und oder R2, insbesondere ein oder mehrere Substituenten
R2, für eine Gruppe der Formel N(Ar1)2 stehen.
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Weiterhin
bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit einem Sublimationsverfahren
beschichtet werden. Dabei werden die Materialien in Vakuum-Sublimationsanlagen
bei einem Druck kleiner 10–5 mbar,
bevorzugt kleiner 10–6 mbar, besonders
bevorzugt kleiner 10–7 mbar aufgedampft.
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Bevorzugt
ist ebenfalls eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit dem OVPD (Organic
Vapour Phase Deposition) Verfahren oder mit Hilfe einer Trägergassublimation
beschichtet werden. Dabei werden die Materialien bei einem Druck
zwischen 10-5 mbar und 1 bar aufgebracht.
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Weiterhin
bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten aus Lösung,
wie z. B. durch Spincoating, oder mit einem beliebigen Druckverfahren,
wie z. B. Siebdruck, Flexodruck oder Offsetdruck, besonders bevorzugt
aber LITI (Light Induced Thermal Imaging, Thermotransferdruck) oder
Ink-Jet Druck (Tintenstrahldruck), hergestellt werden. Hierfür sind
lösliche Verbindungen nötig. Hohe Löslichkeit
lässt sich durch geeignete Substitution der Verbindungen erreichen.
Ebenso bevorzugt ist die Verarbeitung und Aufbringung der Substanzen
in Form einer Mikroemulsion.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen weisen bei Verwendung
in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen eine höhere
Effizienz und eine deutlich erhöhte Lebensdauer auf, wodurch
die erfindungsgemäßen organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
besser für die Anwendung in hochwertigen und langlebigen
Displays geeignet sind als solche, welche Materialien gemäß dem
Stand der Technik enthalten. Dies gilt insbesondere bei Verwendung
der Materialien als Hostmaterial für blaue Dotanden und/oder
als Elektronentransportmaterial. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen
Verbindungen eine hohe thermische Stabilität und eine hohe
Glasübergangstemperatur auf und lassen sich unzersetzt
sublimieren.
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Im
vorliegenden Anmeldetext wird auf die Verwendung der erfindungsgemäßen
Verbindungen in Bezug auf OLEDs und die entsprechenden Displays
abgezielt. Trotz dieser Beschränkung der Beschreibung ist es
für den Fachmann ohne weiteres erfinderisches Zutun möglich,
die erfindungsgemäßen Verbindungen auch in anderen
elektronischen Vorrichtungen einzusetzen, z. B. in organischen Feld-Effekt-Transistoren
(O-FETs), organischen Dünnfilmtransistoren (O-TFTs), organischen
lichtemittierenden Transistoren (O-LETs), organischen integrierten
Schaltungen (O-ICs), organischen Solarzellen (O-SCs), organischen
Feld-Quench-Devices (O-FQDs), lichtemittierenden elektrochemischen
Zellen (LECs), organischen Laserdioden (O-Laser) oder organischen
Photorezeptoren.
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Die
Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen
in den entsprechenden Vorrichtungen ebenso wie diese Vorrichtungen
selbst sind ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Beispiele
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Die
nachfolgenden Synthesen werden, sofern nicht anders angegeben, unter
einer Schutzgasatmosphäre in getrockneten Lösungsmitteln
durchgeführt. Die Edukte können von ALDRICH bezogen
werden.
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Beispiel 1: 6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren
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a)
(E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-nitrophenyl)-acrylsäure
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64.7
g (0.43 mol) 2-Nitrobenzaldehyd und 105.7 g (0.43 mol) 4-Bromphenylessigsäure
Natriumsalz werden in 500 mL Essigsäureanhydrid gelöst
und bei 80°C für 2 h gerührt. Nach beendeter
Umsetzung wird mit 1000 mL Wasser und 750 mL EtOH erweitert, auf
110°C erhitzt und nach 20 min der orange Feststoff abgesaugt,
mit Wasser und MeOH gewaschen und getrocknet. Es werden 107 g (71.8%)
eines gelben Pulvers isoliert.
-
b)
(E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-amino-phenyl)-acrylsäure
-
506
g (1.8 mol) Eisen(II)sulfat werden in 475 mL Wasser und 1000 mL
25%iger NH4OH-Lösung vorgelegt
und zum Sieden erhitzt. 79.3 g (228 mmol) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-nitrophenyl)-acrylsäure
in einer Mischung aus 150 mL 10%iger NH4OH
Lösung und 200 mL THF werden innerhalb 30 min zugetropft
und für weitere 30 min zum Sieden erhitzt. Das Reaktionsgemisch
wird heiß über Celite filtriert, mit warmer 10%iger NH4OH Lösung gewaschen, mit Essigsäure
neutralisiert, der entstandene Feststoff abgesaugt, mit Wasser und MeOH
gewaschen und getrocknet. Ausbeute an gelben, filzigen Kristallen:
52 g (72.3%).
-
c)
6-Bromphenanthren-9-carbonsäure
-
Lösung
1: 25.5 g (80 mmol) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-aminophenyl)-acrylsäure
werden in 440 mL EtOH suspendiert, 15.2 mL (128 mmol) tert-Butylnitrit
zugetropft, danach unter Eiskühlung 9 mL konz. H2SO4 zugetropft und
1 h bei 5°C gerührt. Das Gemisch wird mit 140
mL Wasser erweitert.
-
Lösung
2: Eine Lösung aus 93.6 g (551 mmol) Calciumhypophosphit
in 770 mL 80°C heißem Wasser wird zu einer Lösung
von Natriumcarbonat in 550 mL 80°C heißem Wasser
gegeben, der Niederschlag abgesaugt, das Filtrat in einer zweiter
Apparatur vorgelegt, auf eine Innentemperatur von 50°C
gebracht und 440 mg (7 mmol) Kupferpulver zugegeben.
-
Zu
dieser Suspension wird Lösung 1 getropft und für
3 h bei 50°C intensiv gerührt. Der Niederschlag wird
abgesaugt, mit Wasser und MeOH gewaschen, in Toluol gelöst
und über Kieselgel filtriert. Ausbeute: 21.8 g (90.4%)
gelbes Pulver.
-
d)
6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren-9-carbonsäure
-
51.6
g (148 mmol) 10-Naphth-2-yl-anthracen-9-yl-boronsäure,
37.2 g (124 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure und 220
mL 2 M Na2CO3 Lösung
werden in 1 L Toluol und 1 L EtOH suspendiert, das Gemisch mit N2 gesättigt, 2.9 g (3 mmol) Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium(0) zugegeben
und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 3 L
einer Mischung aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der beige Niederschlag
abgesaugt, mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen und getrocknet.
Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß 1H-NMR ca. 94% bei einer Gesamtausbeute von
58 g (90%).
-
e)
6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren
-
49
g (94 mmol) 6-(10-Naphth-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren-9-carbonsäure
werden in 250 mL Chinolin suspendiert, mit N2 gesättigt,
11.8 g (38 mmol) Kupferchromit zugegeben und für 8 h zum
Sieden erhitzt. Anschließend wird in 1 L MeOH/Wasser eingegossen,
der schwarze Feststoff abgesaugt, mit MeOH gewaschen und mit CHCl3 soxhlettiert. Nach Entfernen des Lösungsmittels
verbleibt ein gräulicher Feststoff, der viermal aus Chlorbenzol
umkristallisiert und zweimal im Vakuum sublimiert wird (p = 1 × 10–5 mbar, T = 360°C). Die
Ausbeute beträgt 32 g (71%) bei einer Reinheit > 99.9%.
-
Beispiel 2: 9-Phenanthren-3-yl-10-phenyl-anthracen
-
-
Ausgehend
von 30 g (100 mmol) 10-Phenylanthracen-9-boronsäure und
23.9 g (90 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden
in Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren
nach vierfacher Umkristallisation aus Chlorbenzol und Sublimation
bei 390°C (1 × 10–5 mbar)
ein fahlgelber Feststoff (24.4 g, 63%) erhalten.
-
Beispiel 3: 9-Biphenyl-3-yl-10-phenanthren-3-yl-anthracen
-
-
Ausgehend
von 45 g (100 mmol) 10-(3-Phenyl)-phenylanthracen-9-boronsäure
und 23.9 g (90 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden
in Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren
nach vierfacher Umkristallisation aus NMP und Sublimation bei 365°C
(1 × 10–5 mbar) ein fahlgelber
Feststoff (20.5 g, 45%) erhalten.
-
Beispiel 4: 2,6-Di-tert-butyl-9,10-bis(phenanthren-3-yl)-anthracen
-
-
Ausgehend
von 18.9 g (50 mmol) 2,6-Di-tert-butylanthracen-9,10-diboronsäure
und 26.6 g (100 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden in
Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren
nach dreifacher Umkristallisation aus Dioxan und Sublimation bei
380°C (1 × 10–5 mbar)
ein fahlgelber Feststoff (23.7 g, 74%) erhalten.
-
Beispiel 5: 2-[4-(10-Phenanthren-3-yl-anthracen-9-yl)-phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol
-
a)
6-Anthracen-9-yl-phenanthren-9-carbonsäure
-
32.86
g (148 mmol) Anthracen-9-boronsäure, 37.2 g (124 mmol)
6-Bromphenanthren-9-carbonsäure und 220 mL 2 M Na2CO3 Lösung
werden in 1 L Toluol und 1 L EtOH suspendiert, das Gemisch mit N2 gesättigt, 2.9 g (3 mmol) Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium(0)
zugegeben und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird
in 3 L einer Mischung aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der
beige Niederschlag abgesaugt, mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen
und getrocknet. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß 1H-NMR ca. 96% bei einer Gesamtausbeute von
38.5 g (78%).
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b)
9-Phenanthren-3-yl-anthracen
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40
g (94 mmol) 6-Anthracen-9-yl-phenanthren-9-carbonsäure werden
in 250 mL Chinolin suspendiert, mit N2 gesättigt,
11.8 g (38 mmol) Kupferchromit zugegeben und für acht Stunden
zum Sieden erhitzt. Anschließend wird in 1 L MeOH/Wasser
eingegossen, der schwarze Feststoff abgesaugt, mit MeOH gewaschen
und mit CHCl3 soxhiettiert. Nach Entfernen
des Lösungsmittels verbleibt ein gräulicher Feststoff,
der zweimal aus Dioxan umkristallisiert wird. Die Ausbeute beträgt
30.6 g (92%).
-
c)
9-Brom-10-phenanthren-3-yl-anthracen
-
30
g (80 mmol) 9-Phenanthren-3-yl-anthracen werden in 300 mL THF suspendiert,
14.2 g (80 mmol) NBS zugegeben und 2 h bei RT unter Lichtausschluss
gerührt. Im Anschluss wird das Lösungsmittel im
Vakuum entfernt, der Rückstand in EtOH ausgekocht und zweimal
aus Dioxan umkristallisiert. Es verbleiben 32.9 g (95 %) Bromid
als gelbe Kristalle.
-
d)
2-(4-(10-Phenanthren-3-yl-anthracen-9-yl)-phenyl]-1-phenyl-1Hbenzimidazol
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32
g (70 mmol) 9-Brom-10-phenanthren-3-yl-anthracen, 26.3 g (84 mmol)
4-(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)-phenylboronsäure und
125 mL 2 M Na2CO3 Lösung
werden in 500 mL Toluol und 500 mL EtOH suspendiert, das Gemisch
mit N2 gesättigt, 1.7 g (1.8 mmol)
Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium(0) zugegeben und für
2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 1.5 L einer Mischung
aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der gelbe Niederschlag abgesaugt,
mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen und getrocknet. Anschließendes
Soxhlettieren mit Chloroform, Entfernen des Lösungsmittels,
dreimalige Umkristallisation aus Toluol und zweimalige Sublimation
im Vakuum (p = 1 × 10–5 mbar,
T = 385°C) ergeben 30 g (68%) eines fahlgelben Pulvers
von einer Reinheit von > 99.9%
(HPLC).
-
Beispiel 6: Herstellung der OLEDs
-
Die
Herstellung von OLEDs erfolgt nach einem Verfahren, das in
WO 04/058911 allgemein
beschrieben ist und das im Einzelfall auf die jeweiligen Gegebenheiten
(z. B. Schichtdickenvariation, um optimale Effizienz bzw. Farbe
zu erreichen) angepasst wird.
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In
den folgenden Beispielen 7 bis 17 werden die Ergebnisse verschiedener
OLEDs vorgestellt. Glasplatten, die mit strukturiertem ITO (Indium
Zinn Oxid) beschichtet sind, bilden die Substrate der OLEDs. Die OLEDs
bestehen aus folgender Schichtenfolge: Substrat/Lochinjektionsschicht
(HIL1) 60 nm/Lochtransportschicht (HTM1) 60 nm/Emissionschicht (EML)
30 nm/Elektronentransportschicht (ETM) 20 nm und abschließend
eine Kathode. Die Materialien werden in einer Vakuumkammer thermisch
aufgedampft. Dabei besteht die Emissionsschicht immer aus einem
Matrixmaterial (Host) und einem Dotierstoff (Dotand), der durch
Coverdampfung dem Host beigemischt wird. Die Kathode wird durch
eine 1 nm dünne LiF-Schicht und einer darauf abgeschiedenen
150 nm Al-Schicht gebildet.
-
Die
Tabelle 1 zeigt die chemischen Strukturen der zum Aufbau der OLEDs
verwendeten Materialien.
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Diese
OLEDs werden standardmäßig charakterisiert; hierfür
werden die Elektrolumineszenzspektren, die Effizienz (gemessen in
cd/A), die Leistungseffizienz (gemessen in Im/W) in Abhängigkeit
der Helligkeit, berechnet aus Strom-Spannungs-Helligkeit-Kennlinien
(IUL-Kennlinien), und die Lebensdauer bestimmt. Als Lebensdauer
wird die Zeit definiert, nach der die Anfangshelligkeit von 6000
cd/m2 auf die Hälfte gesunken ist.
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In
Tabelle 2 sind die Ergebnisse einiger OLEDs (Beispiele 7 bis 17)
zusammengefasst. Als erfindungsgemäße Hostmaterialien
bzw. Elektronentransportmaterialien werden die Verbindungen der
Beispiele 1 bis 4 bzw. 5 verwendet. Als Vergleichsbeispiele werden
der Host H1 bzw. die Elektronentransportmaterialien ETM1 und ETM2
gemäß dem Stand der Technik verwendet.
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Wie
man aus den Ergebnissen in Tabelle 2 deutlich erkennen kann, weisen
organische Elektrolumineszenzvorrichtungen enthaltend die erfindungsgemäßen
Verbindungen eine höhere Lebensdauer und eine bessere Effizienz
auf als organische Elektrolumineszenzvorrichtungen gemäß dem
Stand der Technik.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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