JP2000247972A - ベンゾオキサゾール類またはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体 - Google Patents

ベンゾオキサゾール類またはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体

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JP2000247972A
JP2000247972A JP11050066A JP5006699A JP2000247972A JP 2000247972 A JP2000247972 A JP 2000247972A JP 11050066 A JP11050066 A JP 11050066A JP 5006699 A JP5006699 A JP 5006699A JP 2000247972 A JP2000247972 A JP 2000247972A
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pyridyl
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Hideji Iwasaki
秀治 岩崎
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 低電圧で駆動可能な有機電界発光素子用材料
を開発する。 【解決手段】 一般式I (AとBはそれぞれ酸素または硫黄を表し、R〜R
はそれぞれ水素、ハロゲン、置換基を有してもよいアル
キル基、アラルキル基、アルケニル基、アリル基、アル
コキシル基、芳香族炭化水素基もしくは芳香族複素環基
を表すか、またはそれぞれ互いに隣接するものが一緒に
脂環式、芳香族炭化水素もしくは複素環式化合物の環構
造の一部を形成してもよい。)のベンゾオキサゾール類
またはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、次世代フラットパ
ネルディスプレイとして注目されている有機電界発光素
子(以下、これを有機EL素子と略称することがあ
る。)材料として期待される、ベンゾオキサゾール類ま
たはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ベンゾオキサゾール類またはベンゾチア
ゾール類を配位子とする有機金属錯体は、有機EL素子
において有望な電子輸送材料および/または発光材料と
なりうる可能性を有するにもかかわらず、これまでそれ
らの可能性について検討されたことがなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、薄膜型の電界発
光素子(以下、これをEL素子と略称することがあ
る。)としては、無機材料であるZnS、CaS、Sr
S等のII−VI族化合物半導体に、発光中心としてM
nや希土類元素(Eu、Ce、Tb、Sm等)をドープ
したものが一般的であったが、上記無機材料から作製し
たEL素子には、 1)交流駆動が必要(50〜1000Hz) 2)駆動電圧が高い(〜200V) 3)フルカラー化が困難(特に青色が問題) 4)周辺駆動回路のコストが高い という問題点がある。したがって、高い電圧と交流電源
が必要であることから使用できる場所が限定され、また
発光材料が限定されることから発光色が少なくディスプ
レイとしては使用範囲が限定される。また、電力を必要
とする割に発光効率が低く標示が暗いため用途が限定さ
れている。さらに、装置的にも駆動回路などが高価にな
り製品全体のコストが高かった。そこで、低電圧、高効
率で発光を得るEL素子用の材料として、亜鉛錯体、ア
ルミニウム錯体などの種々の金属錯体が提案されてき
た。近年、上記1)、2)、4)の問題点を意識した新
しい有機EL素子の開発が行われ、コダック社のTan
gらが開発した芳香族ジアミンからなる有機正孔輸送層
と8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体からなる
有機発光層を設けた有機EL素子(アプライド・フィジ
クス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)、
51巻、913ページ、1987年)では、それ以前の
アントラセンなどの単結晶を用いたEL素子に比較し発
光効率の点で大幅に改善が認められている。しかしなが
ら、Tangらが開発した比較的高い輝度が得られてい
る有機EL素子にしても、安定に駆動させることの出来
る十分な発光色が得られたとはいえないし、また、駆動
電圧の点でも、この有機EL素子を安定に駆動させるた
めにはまだ高い駆動電圧が必要で、実用化可能なレベル
まで低下したとは言えない。したがって、本発明の目的
は上記の問題点をすべて解決した、低電圧で駆動可能な
有機EL素子用材料の開発にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、一般式
(I)
【0005】
【化2】
【0006】(式中、AおよびBはそれぞれ酸素原子ま
たは硫黄原子をあらわし、R1、R2、R3、R4、R5
6およびR7はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換
基を有していてもよいアルキル基、アラルキル基、アル
ケニル基、アリル基、アルコキシル基、芳香族炭化水素
基もしくは芳香族複素環基を表すか、またはそれぞれ互
いに隣接するものが一緒になって脂環式化合物、芳香族
炭化水素化合物もしくは複素環式化合物の環構造の一部
を形成していてもよい。)で示されるベンゾオキサゾー
ル類またはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体
(以下、これを亜鉛錯体(I)と称することがある。)
を提供することにより上記の目的を達成することができ
た。
【0007】
【発明の実施の形態】上記一般式中、R1、R2、R3
4、R5、R6およびR7が表すハロゲン原子としては、
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げら
れ、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−
ブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、シク
ロへキシル基などの炭素数1〜20のアルキル基が挙げ
られる。これらのアルキル基は置換基を有していてもよ
く、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原
子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、メチル
基、エチル基などのアルキル基;メトキシ基、エトキシ
基などのアルコキシル基;アセチル基、プロピオニル
基、ベンゾイル基などのアシル基などが挙げられる。
【0008】R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7
が表すアラルキル基としては、例えばベンジル基が挙げ
られ、アルケニル基としては、例えばビニル基、プロペ
ニル基、スチリル基などが挙げられ、アリル基として
は、例えばアリル基、ジメチルアリル基などが挙げら
れ、アルコキシル基としては、例えばメトキシ基、エト
キシ基が挙げられ、芳香族炭化水素基としては例えばフ
ェニル基、ナフチル基、アントラニル基などが挙げら
れ、芳香族複素環基としては、例えばピリジル基が挙げ
られる。これらのアラルキル基、アルケニル基、アリル
基、アルコキシル基、芳香族炭化水素基または芳香族複
素環基は置換基を有していてもよく、かかる置換基とし
ては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素
原子などのハロゲン原子、メチル基、エチル基などのア
ルキル基; メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ
ル基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基など
のカルボニル基などが挙げられる。
【0009】本発明で配位子として使用される一般式
(II)
【0010】
【化3】
【0011】(式中、A、B、R1、R2、R3、R4、R
5、R6およびR7は前記定義のとおりである。)で示さ
れるベンゾオキサゾール類またはベンゾチアゾール類
(以下、これをベンゾオキサゾール類またはベンゾチア
ゾール類(II)と称することがある。)は、一般式
(III)
【0012】
【化4】
【0013】(式中、A、R4、R5、R6およびR7は前
記定義のとおりである。)で示されるアミノフェノール
またはアミノチオフェノール(以下、これをアミノフェ
ノールまたはアミノチオフェノール(III)と称する
ことがある。)と一般式(IV)
【0014】
【化5】
【0015】(式中、B、R1、R2およびR3は前記定
義のとおりである。)で示されるニコチン酸誘導体(以
下、これをニコチン酸誘導体(IV)と称することがあ
る。)から容易に合成することができる。
【0016】亜鉛錯体(I)は、ベンゾオキサゾール類
またはベンゾチアゾール類(II)と2価の亜鉛化合物
を塩基性物質の存在下に反応せしめることによって合成
することが出来る。
【0017】2価の亜鉛化合物としては、塩化亜鉛、硫
酸亜鉛、硝酸亜鉛の如き鉱酸塩、酢酸亜鉛、ぎ酸亜鉛の
如き有機酸塩を使用することができ、これらは無水物で
あっても、水和物であっても構わない。使用量として
は、ベンゾオキサゾール類またはベンゾチアゾール類
(II)に対して0.01〜10当量の範囲、経済性、
錯体の選択性などを考慮すると、0.1〜1当量の範囲
で使用することが好ましい。
【0018】塩基性物質としては、水酸化リチウム、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウムの如きアルカリ金属水
酸化物および、水酸化カルシウム、水酸化バリウムの如
きアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウムの如き炭酸塩、アンモニア、またトリエチルアミ
ン、トリブチルアミン、トリオクチルアミンの如き3級
アミンなどを使用することができる。使用量としては、
ベンゾオキサゾール類またはベンゾチアゾール類(I
I)に対して0.01〜10当量の範囲、経済性、錯体
の選択性などを考慮すると、0.1〜1当量の範囲で使
用することが好ましい。
【0019】反応に使用できる溶媒としては、メタノー
ル、エタノール、プロパノールの如きアルコール類;ジ
エチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒド
ロフラン(以下、THFと称することがある。)、1,
4−ジオキサンの如きエーテル類;ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタンの如き炭化水素;トルエン、キシレン、メ
シチレンの如き芳香族炭化水素;塩化メチレン、クロロ
ホルム、四塩化炭素の如きハロゲン化炭化水素を使用す
ることが出来る。溶媒の使用量としては、ベンゾオキサ
ゾール類またはベンゾチアゾール類(II)に対して
0.1〜100重量倍、反応の効率、選択性、経済性を
考慮すると、1〜10重量倍の使用が好ましい。
【0020】反応温度は、−100℃〜200℃の範囲
であるが。反応の操作性、安全性などを考慮すると−1
0℃〜160℃の範囲、より好ましくは20℃〜140
℃の範囲である。また反応時間は通常ベンゾオキサゾー
ル類またはベンゾチアゾール類(II)と2価の亜鉛塩
の溶液に塩基性物質を加えて0.1〜10時間、好まし
くは1〜5時間の範囲である。
【0021】反応は、通常大気圧下で攪拌することによ
り実施される。空気中で実施しても良いが、窒素、アル
ゴンの如き不活性気体雰囲気下で実施することがより好
ましい。
【0022】得られた亜鉛錯体(I)は、ジメチルホル
ムアミド−メタノール、ジメチルホルムアミド−水、ジ
メチルスルホキシド−メタノール、ジメチルスルホキシ
ド−水、THF−メタノール、1,4−ジオキサン−メ
タノールなどの極性溶媒の組み合わせを用いた溶媒から
再結晶することによって精製することが出来る。更にト
レインサブリメーションなどの昇華精製を用いることに
よってより、使用目的に合致した純度にまで精製するこ
とが出来る。
【0023】以下に実施例および参考例を挙げて本発明
をより詳細に説明するが、本発明が以下の実施例に限定
されるものではない。
【実施例】
【0024】実施例1 3口フラスコに2−ヒドロキシニコチン酸12.3g
(0.1mol)、アミノフェノール10.9g(0.
1mol)、ポリリン酸200gを取り、160℃で6
時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、氷冷
水1000gに注ぎ、ポリリン酸を分解した。得られた
液を50%苛性ソーダ水溶液を用いて中和し、析出した
固体を濾取した。固体を乾燥した後、熱エタノールより
再結晶して目的の、2’−ヒドロキシ−3−ピリジル−
2−ベンゾオキサゾール13.03g(0.058mo
l、収率58.2%)を得た。得られた2’−ヒドロキ
シ−3−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール3.0g
(0.013mol)をTHF20mlに溶解した。得
られた溶液を40℃に加温し、塩化亜鉛 1.0g
(0.0075mol)を加えた。混合液を2時間加熱
還流したのち、25%アンモニア水溶液 2mlを加
え、更に2時間加熱攪拌した。反応液を室温に冷却した
後、THFを留去し、残さにジメチルホルムアミドを1
0ml加えて溶解し不溶物を除去した。水5mlを加
え、析出した結晶を集め、減圧乾燥することによって目
的のジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジル−2−ベン
ゾオキサゾール)亜鉛錯体2.5g(収率69.9%)
を得た。1 H−NMR(DMSO) δ 7.96(d,2H,J=1.0Hz) 7.22(d,2H,J=1.4Hz) 7.02(m,4H) 6.22-6.44(m,4H) 6.12(t,2H,J=1.0Hz) UV(nm) 210,282,385 MASS 511(M+) m.p. 224℃
【0025】実施例2 実施例1で使用したアミノフェノール10.9g(0.
1mol)に代えてアミノチオフェノール12.5g
(0.1mol)を使用した以外は、実施例1と同様に
して、2’−ヒドロキシ−3−ピリジル−2−ベンゾチ
アゾール12.5g(0.052mol、収率52.2
%)を得た。実施例1で使用した2’−ヒドロキシ−3
−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール3.0g(0.0
13mol)の代わりに、得られた2’−ヒドロキシ−
3−ピリジル−2−ベンゾチアゾール3.20gを使用
した以外は実施例1と同様にして、ジ−(2’−ヒドロ
キシ−3−ピリジル−2−ベンゾチアゾール)亜鉛錯体
1.43g(収率42%)を得た。1 H−NMR(DMSO) δ 8.02(d,2H,J=1.0Hz) 7.32(d,2H,J=1.4Hz) 7.11(m,4H) 6.22−6.44(m,4H) 6.14 (t,2H,J=1.0Hz) UV(nm) 210,256,367 MASS 527(M+) m.p. 221℃
【0026】実施例3 実施例1で使用した2−ヒドロキシニコチン酸12.3
g(0.1mol)に代えて2−メルカプトニコチン酸
13.9g(0.1mol)を使用した以外は、実施例
1と同様にして、2’−メルカプト−3−ピリジル−2
−ベンゾオキサゾール12.6g(0.052mol、
収率52.4%)を得た。実施例1で使用した2’−ヒ
ドロキシ−3−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール3.
0g(0.013mol)の代わりに、得られた2’−
メルカプト−3−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール
3.40gを使用した以外は実施例1と同様にして、ジ
−(2’−チオキシ−3−ピリジル−2−ベンゾオキサ
ゾール)亜鉛錯体2.12g(収率62%)を得た。1 H−NMR(DMSO) δ 8.12(d,2H,J=1.0Hz) 7.22(d,2H,J=1.4Hz) 7.08(m,4H) 6.33−6.44(m,4H) 6.14 (t,2H,J=1.0Hz) UV(nm) 240,287,384 MASS 527(M+) m.p. 198℃
【0027】実施例4 実施例1で使用した2−ヒドロキシニコチン酸12.3
g(0.1mol)に代えて2−メルカプトニコチン酸
13.9g(0.1mol)、アミノフェノール12.
3gに代えてアミノチオフェノール13.9g(0.1
mol)を使用した以外は、実施例1と同様にして、
2’−メルカプト−3−ピリジル−2−ベンゾチアゾー
ル15.4g(0.060mol、収率60.3%)を
得た。実施例1で使用した2’−ヒドロキシ−3−ピリ
ジル−2−ベンゾオキサゾール3.0g(0.013m
ol)の代わりに、得られた2’−メルカプト−3−ピ
リジル−2−ベンゾチアゾール3.45gを使用した以
外は実施例1と同様にして、ジ−(2’−チオキシ−3
−ピリジル−2−ベンゾチアゾール)亜鉛錯体2.01
g(収率57%)を得た。1 H−NMR(DMSO) δ 8.12(d,2H,J=1.0Hz) 7.12(d,2H,J=1.4Hz) 7.02(m,4H) 6.33−6.44(m,4H) 6.13 (t,2H,J=1.0Hz) UV(nm) 240,287,384 MASS 543(M+) m.p. 177℃
【0028】参考例 実施例で得た亜鉛錯体(I)を用いて図1で示される有
機EL素子を作成し、その性能を評価した。
【0029】参考例1 透明ガラス板11の上に形成された酸化インジウム合金
からなる透明電極(以下、これをITO透明電極と称
す。)12上にテトラフェニレンジアミン誘導体からな
る正孔輸送層13、実施例1で得たジ−(2’−ヒドロ
キシ−3−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯
体からなる発光層14、及びマグネシウム等の金属から
なる上部電極15の各々を順次形成し、図1に示す有機
EL素子を製造した。これらの正孔輸送層13、発光層
14、及び上部金属電極15は、真空蒸着法によって形
成した。なお、正孔輸送層13と発光層14とは10-6
Torr程度の高真空下で真空状態を破ることなく、連続蒸
着によって形成した。真空蒸着によって、正孔輸送層、
発光層、上部金属電極をそれぞれ50nm、50nm、
20nm蒸着した。図1に示す有機EL素子のITO透
明電極12を陽極とし、かつ、上部電極15を陰極とし
て、電源から直流またはパルス電圧7.5Vを印加した
ところ460nmの発光を観測した。
【0030】参考例2 参考例1で用いたジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジ
ル−2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体からなる発光層
の代わりに、実施例2で得たジ−(2’−ヒドロキシ−
3−ピリジル−2−ベンゾチアゾール)亜鉛錯体からな
る発光層を用いる以外は参考例1と同様にして作成した
有機EL素子を評価した。図1に示す有機EL素子のI
TO透明電極12を陽極とし、かつ、上部電極15を陰
極として、電源から直流またはパルス電圧7.5Vを印
加したところ480nmの発光を観測した。
【0031】参考例3 参考例1で用いたジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジ
ル−2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体からなる発光層
の代わりに、実施例3で得たジ−(2’−チオキシ−3
−ピリジル−2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体からな
る発光層を用いる以外は参考例1と同様にして作成した
有機EL素子を評価した。図1に示すEL素子のITO
透明電極12を陽極とし、かつ、上部電極15を陰極と
して、電源から直流またはパルス電圧7.5Vを印加し
たところ478nmの発光を観測した。
【0032】参考例4 参考例1で用いたジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジ
ル−2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体からなる発光層
の代わりに、実施例4で得たジ−(2’−チオキシ−3
−ピリジル−2−ベンゾチアゾール)亜鉛錯体からなる
発光層を用いる以外は参考例1と同様にして作成した有
機EL素子を評価した。図1に示すEL素子のITO透
明電極12を陽極とし、かつ、上部電極15を陰極とし
て、電源から直流またはパルス電圧7.5Vを印加した
ところ496nmの発光を観測した。
【0033】
【発明の効果】一般式(I)で示されるベンゾオキサゾ
ール類またはベンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯
体を提供することにより低電圧で駆動可能な有機EL素
子用材料を開発することができた。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】有機EL素子の構成および有機EL素子のIT
O透明電極12を陽極とし、上部電極15を陰極とする
接続を示す。
【符号の説明】
11 透明ガラス板 12 ITO透明電極 13 正孔輸送層 14 本発明の亜鉛錯体からなる発光層 15 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07F 3/06 C07F 3/06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、AおよびBはそれぞれ酸素原子または硫黄原子
    をあらわし、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7
    はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してい
    てもよいアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、ア
    リル基、アルコキシル基、芳香族炭化水素基もしくは芳
    香族複素環基を表すか、またはそれぞれ互いに隣接する
    ものが一緒になって脂環式化合物、芳香族炭化水素化合
    物もしくは複素環式化合物の環構造の一部を形成してい
    てもよい。)で示されるベンゾオキサゾール類またはベ
    ンゾチアゾール類を配位子とする亜鉛錯体。
  2. 【請求項2】ジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジル−
    2−ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体。
  3. 【請求項3】ジ−(2’−ヒドロキシ−3−ピリジル−
    2−ベンゾチアゾール)亜鉛錯体。
  4. 【請求項4】ジ−(2’−チオキシ−3−ピリジル−2
    −ベンゾオキサゾール)亜鉛錯体。
  5. 【請求項5】ジ−(2’−チオキシ−3−ピリジル−2
    −ベンゾチアゾール)亜鉛錯体。
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