JP2003095992A - 昇華精製方法 - Google Patents

昇華精製方法

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JP2003095992A JP2001292499A JP2001292499A JP2003095992A JP 2003095992 A JP2003095992 A JP 2003095992A JP 2001292499 A JP2001292499 A JP 2001292499A JP 2001292499 A JP2001292499 A JP 2001292499A JP 2003095992 A JP2003095992 A JP 2003095992A
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organic
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祐次 浜田
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B63/00Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D7/00Sublimation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な作業でかつ低コストで有機材料を精製
することができるとともに、高い精製収率が得られる昇
華精製方法を提供することである。 【解決手段】 外側のガラス管1内の一端部の近くのヒ
ータ5に取り囲まれた位置に、精製する有機材料のサン
プル100が収納されたガラス瓶3が配置される。外側
のガラス管1内の他端部の近くの位置に、再結晶化した
有機結晶を捕捉するための内側のガラス管4が配置され
る。有機材料のサンプル100の昇華精製時には、真空
ポンプ11により外側のガラス管1の内部を200Pa
よりも高い真空状態(低い圧力)に保つ。ヒータ5によ
り外側のガラス管1内のサンプル100を加熱し、ガラ
ス瓶3内に収納されたサンプル100の有機分子を昇華
させる。外側のガラス管1には温度勾配がつけられてお
り、外側のガラス管1内の他端部の近くで有機分子の蒸
気が冷却され、内側のガラス管4内で再結晶化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機材料を昇華精
製するための昇華精製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子(以
下、有機EL素子と称する)は、新しい自己発光型素子
として期待されている。有機EL素子は、ホール注入電
極と電子注入電極との間にキャリア輸送層(電子輸送層
またはホール輸送層)および発光層が形成された積層構
造を有している。
【0003】ホール輸送層、発光層および電子輸送層に
は有機材料が用いられる。ホール輸送層にはp型半導体
の性質を有する材料が用いられ、電子輸送層にはn型半
導体の性質を有する材料が用いられる。発光層も、電子
輸送性またはホール輸送性のようなキャリア輸送性を有
するとともに、蛍光または燐光を発する有機材料により
構成される。
【0004】これらのホール注入電極、ホール輸送層、
発光層、電子輸送層および電子注入電極はこの順に積層
され、有機EL素子が形成される。
【0005】有機EL素子の発光特性に影響を及ぼす要
因に有機材料の純度がある。有機材料中に不純物が混入
していると、その不純物がキャリアのトラップになった
り、消光の原因になったりし、発光強度および発光効率
が低下する。したがって、不純物を少なくするために、
有機材料を精製する必要がある。
【0006】有機材料の精製方法としては、一般に、溶
媒を用いた再結晶や昇華による再結晶が用いられる。溶
媒を用いた再結晶では、大量に精製が可能という利点が
あるが、溶媒を用いるため、溶媒が有機結晶中に取り込
まれやすい。有機結晶中に取り込まれた溶媒は不純物と
して働き、発光特性を低下させることがある。
【0007】一方、昇華による再結晶では、真空下の気
相中で有機材料が昇華し、再結晶するので、不純物が取
り込まれにくい。したがって、有機EL素子の有機材料
の精製には、昇華精製法を用いることが主流となってい
る。
【0008】論文H.J.Wagner,et al.,Journal of Mater
ials Science,17,2781,(1982) には、有機材料の昇華精
製方法が示されている。図3は論文に示された昇華精製
方法に用いられる昇華精製装置の主要部の構造を示す模
式図である。
【0009】図3に示すように、熱伝導用の銅管2内に
1m程度の長さを有するガラス管1が挿入されている。
ガラス管1内の一端部の近くに精製する有機材料のサン
プル100が配置される。有機材料のサンプル100の
周囲の銅管2を取り囲むようにヒータ5が取り付けられ
ている。
【0010】ガラス管1の内部を200Pa程度の真空
状態に保つ。ヒータ5によりガラス管1内のサンプル1
00を加熱し、サンプル100の有機分子を昇華させ
る。ガラス管1には、温度勾配がつけられており、ガラ
ス管1内の他端部の近くで有機分子の蒸気が冷却され、
再結晶化する。それより、ガラス管1の他端部の近くに
再結晶化した有機結晶200が生成する。サンプル10
0の昇華の終了後、ガスバーナを用いてガラス管1を割
って有機結晶200を取り出す。このようにして、有機
材料を昇華精製することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記論
文に記載された従来の有機材料の昇華精製方法では、ガ
スバーナを用いてガラス管1を割る作業を伴うため、作
業が煩雑であるという欠点がある。また、ガラス管1を
使い捨てにしなければならず、コストが高くなる。
【0012】さらに、ガラス管1中で有機結晶200が
飛散しやすい。また、昇華がしにくく、精製収率が悪
い。
【0013】本発明の目的は、簡単な作業でかつ低コス
トで有機材料を昇華精製することができるとともに、高
い精製収率が得られる昇華精製方法を提供することであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る昇華精製方法は、有機材料を昇華精製するための
昇華精製方法であって、有機材料を昇華精製するための
昇華精製方法であって、昇華用の反応管内に有機材料を
捕捉するための収集管を挿入するステップと、反応管内
に有機材料を配置するステップと、反応管内を真空状態
にするステップと、反応管内に配置される有機材料を加
熱するとともに昇華した有機材料を収集管により捕捉す
るステップとを備えたものである。
【0015】本発明に係る昇華精製方法においては、昇
華用の反応管内に有機材料を捕捉するための収集管が挿
入され、反応管内に有機材料が配置される。反応管内は
真空状態にされ、反応管内に配置された有機材料が加熱
されることにより有機材料が昇華するとともに、昇華し
た有機材料が反応管内に挿入された収集管により捕捉さ
れる。それにより、有機分子の蒸気が冷却され、収集管
内に再結晶化した有機結晶が生成する。
【0016】有機材料の昇華精製の終了後、昇華用の反
応管を割らずに、収集管を反応管から取り出す。そし
て、収集管の内部に付着した有機結晶を取り出す。収集
管から有機結晶を取り出した後、反応管および収集管を
溶媒で洗浄する。それにより、反応管および収集管を何
回でも使用することが可能となる。
【0017】このように、昇華精製された有機結晶を取
り出す際に反応管を割るという煩雑な作業が必要でない
ため、作業時間が短い。また、反応管および収集管を繰
り返し使用することができるので、低コスト化が図られ
る。
【0018】また、反応管内で有機結晶が飛散せずに収
集管で捕捉されるため、精製効率が高くなる。
【0019】昇華精製方法は、有機材料を収納した状態
で反応管内に収納容器を挿入するステップをさらに備え
てもよい。
【0020】この場合、収納容器に有機材料を収納した
状態で反応管内に挿入することにより、昇華精製すべき
有機材料を反応管内の所定の位置に容易に配置すること
ができる。また、昇華精製すべき有機材料が反応管内で
飛散することが防止される。
【0021】収納容器を挿入するステップは、収納容器
を収集管側に開口部を向けて挿入することを含んでもよ
い。
【0022】この場合、収納容器内で昇華した有機材料
が収集管側の開口部から排出され、収集管に効率的に捕
捉される。それにより、精製収率がさらに向上する。
【0023】真空状態にするステップは、反応管内の圧
力を200Paよりも低くすることを含んでもよい。そ
れにより、精製収率がさらに向上する。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態にお
ける昇華精製方法に用いられる昇華精製装置の構成を示
す概略断面図である。また、図2は図1の昇華精製装置
の主要部の模式的断面図である。
【0025】図1に示すように、保温箱6内に熱伝導用
の銅管2が取り付けられ、銅管2内に1m程度の長さを
有する外側のガラス管1が挿入されている。銅管2の一
端部の近くには、銅管2の周囲を取り囲むようにヒータ
5が取り付けられている。
【0026】外側のガラス管1の一端には真空計7が取
り付けられている。外側のガラス管1の他端には配管8
を介してトラップ9が接続され、トラップ9には配管1
0を介して真空ポンプ11が接続されている。
【0027】図2に示すように、外側のガラス管1内の
一端部の近くのヒータ5に取り囲まれた位置に、精製す
る有機材料のサンプル100が収納されたガラス瓶3が
配置される。また、外側のガラス管1内の他端部の近く
の位置に、再結晶化した有機結晶を捕捉するための内側
のガラス管4が挿入される。ガラス瓶3の開口部は内側
のガラス管4側を向いている。
【0028】有機材料のサンプル100の昇華精製時に
は、真空ポンプ11により外側のガラス管1の内部を2
00Paよりも高い真空状態(低い圧力)に保つ。ヒー
タ5により外側のガラス管1内のサンプル100を加熱
し、ガラス瓶3内に収納されたサンプル100の有機分
子を昇華させる。外側のガラス管1には、温度勾配がつ
けられており、外側のガラス管1内の他端部の近くで有
機分子の蒸気が冷却され、内側のガラス管4内で捕捉さ
れ、再結晶化する。それより、内側のガラス管4内に再
結晶化した有機結晶200が生成する。
【0029】サンプル100の昇華の終了後、外側のガ
ラス管1を割らずに内側のガラス管4を外側のガラス管
1から取り出す。そして、内側のガラス管4の内部に付
着した有機結晶200を取り出す。内側のガラス管4か
ら有機結晶200を取り出した後、内側のガラス管4お
よび外側のガラス管1を溶媒で洗浄する。それにより、
外側のガラス管1および内側のガラス管4を何回でも使
用することが可能となる。
【0030】本実施の形態の昇華精製方法においては、
外側のガラス管1を割るという煩雑な作業が必要でない
ため、作業時間が短い。また、外側のガラス管1および
内側のガラス管4を繰り返し使用することができるの
で、低コスト化が図られる。
【0031】また、外側のガラス管1中で有機結晶20
0が飛散せずに内側のガラス管4で捕捉されるため、精
製収率が高くなる。なお、外側のガラス管1中を200
Paよりも高い真空状態に保つことにより、昇華が容易
に行われ、さらに精製収率が高くなる。
【0032】なお、外側のガラス管1の代わりにステン
レス製等の金属管を用いてもよい。また、内側のガラス
管4の代わりにステンレス製等の金属管を用いてもよ
い。
【0033】
【実施例】実施例1〜9では、図1および図2の昇華精
製装置を用いて有機材料の昇華精製を行った。また、比
較例1,2では、図3の昇華精製装置を用いて有機材料
の昇華精製を行った。
【0034】実施例1,4,7および比較例1では、下
記式(1)で表される分子構造を有するN,N'-ジ(ナフタ
レン-1-イル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン(N,N'-Di(n
aphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine)(以下、
NPBと称する)の精製を行った。実施例2,5,7お
よび比較例2では、下記式(2)で表される分子構造を
有するトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム
(以下、Alqと呼ぶ)の精製を行った。実施例3,
6,9では、下記式(3)で表される分子構造を有する
ルブレン(Rubrene)の精製を行った。
【0035】
【化1】
【0036】
【化2】
【0037】
【化3】
【0038】表1に実施例1〜9および比較例1,2に
おける有機材料名、仕込みサンプル量、再結晶量、収
率、真空度および温度を示す。
【0039】
【表1】
【0040】実施例1〜3では、真空度12Paで精製
を行った。実施例4〜6では、真空度1.3×10-2
aで精製を行った。実施例7〜9では、真空度1.3×
10 -4Paで精製を行った。
【0041】実施例1〜9では、サンプルをガラス瓶3
に入れた結果、外側のガラス管1内を真空に引き始める
ときに、サンプルの粉末の飛散を防止することができ
た。
【0042】また、再結晶化した有機結晶は、内側のガ
ラス管4で捕捉されるため、内側のガラス管4を外側の
ガラス管1から取り出すことにより、外側のガラス管1
を割ることなく、有機結晶を取り出すことができた。
【0043】なお、外側のガラス管1および内側のガラ
ス管4は、共に有機溶剤で洗浄することにより、何回も
使用することが可能となる。
【0044】実施例1,4,7および比較例1の比較な
らびに実施例2,5,8および比較例2の比較から、A
lqおよびルブレンについては、真空度が高くなると、
収率も向上することが分かった。
【0045】一方、NPBのように真空度12Paで収
率が90%を超えるものは、さらに真空度が高くなって
も、収率の向上は見られなかった。これは、収率が90
%以上で飽和しているためであると考えられる。また、
比較例1のように、200Paの真空度で昇華すると、
収率は55%と大幅に低下した。
【0046】上記の結果から、200Paよりも高い真
空状態で昇華精製を行うことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における昇華精製方法に
用いられる昇華精製装置の構成を示す概略断面図であ
る。
【図2】図1の昇華精製装置の主要部の模式的断面図で
ある。
【図3】従来の昇華精製方法に用いられる昇華精製装置
の主要部の模式的断面図である。
【符号の説明】
1 外側のガラス管 2 銅管 3 ガラス瓶 4 内側のガラス管 5 ヒータ 100 サンプル 200 有機結晶
───────────────────────────────────────────────────── 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) C07C 211/54 C07C 211/54 C07D 215/30 C07D 215/30 H05B 33/14 H05B 33/14 A // C07F 5/06 C07F 5/06 E Fターム(参考) 3K007 DB03 4D076 BD07 BD10 EA08 EA12 EA14 HA12 HA20 4H006 AA02 AD17 BC52 BD82 4H048 AA02 AD17 VA20 VA32 VA80 VB10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機材料を昇華精製するための昇華精製
    方法であって、 昇華用の反応管内に有機材料を捕捉するための収集管を
    挿入するステップと、 前記反応管内に有機材料を配置するステップと、 前記反応管内を真空状態にするステップと、 前記反応管内に配置される有機材料を加熱するとともに
    昇華した有機材料を前記収集管により捕捉するステップ
    とを備えたことを特徴とする昇華精製方法。
  2. 【請求項2】 有機材料を収納した状態で前記反応管内
    に収納容器を挿入するステップをさらに備えたことを特
    徴とする請求項1記載の昇華精製方法。
  3. 【請求項3】 前記収納容器を挿入するステップは、前
    記収納容器を前記収集管側に開口部を向けて挿入するこ
    とを含むことを特徴とする請求項1記載の昇華精製方
    法。
  4. 【請求項4】 前記真空状態にするステップは、前記反
    応管内の圧力を200Paよりも低くすることを含むこ
    とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
    載の昇華精製方法。
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