JP2003146950A - ビスフェニルシクロヘキサン誘導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機電界発光素子に使用した場合、蒸着
プロセス時の耐熱性が優れていて、かつガラス転移点が
高く電気的・化学的に安定な蒸着プロセス耐熱性電荷輸
送材料を提供すること。 【解決手段】 一般式［１］で表されるビスフェニルシ
クロヘキサン誘導体を電荷輸送材料に使用する。また有
機電界発光素子にこの蒸着プロセス耐熱性電荷輸送材料
を使用する。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蒸着プロセス耐熱性
に優れた化合物、およびその化合物を用いた電荷輸送材
料、有機電界発光素子、電子写真用感光体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子製品の材料化合物、特に有機電界発
光素子の電荷輸送材料として、分子中にトリフェニルア
ミン構造を部分的に含む[２]式の化合物（通称ジアミ
ン）が古くから使用されていた。しかしこの化合物は耐
熱性において十分で無いことが指摘されている（日本化
学会誌，134，(1997)）。

【０００３】

【化２】

【０００４】有機電界発光素子の耐熱性の改良された電
荷輸送材料として、分子中にトリフェニルアミンの４量
体の構造を部分的に含む多様な構造の化合物が提案され
ている（特開平７−１２６２２６号公報、特開平７−１
２６６１５号公報）。そしてこの中で、［３］式で表さ
れるシクロヘキサンの部分構造を有するトリフェニルア
ミンの４量体が、有機電界発光素子の材料として提案さ
れている（特開平７−１２６２２６号公報の実施例
３）。

【０００５】

【化３】

【０００６】この化合物はシクロヘキサン環を含まない
単純なトリフェニルアミンの４量体化合物よりも高いイ
オン化ポテンシャル値を有しているため、多くの有機電
界発光素子材料との組み合わせにおいて高効率な有機電
界発光素子を実現できることが期待された。

【０００７】しかしながらこの化合物は、蒸着プロセス
における高温加熱条件下での安定性が低いため、蒸着プ
ロセス時に分解を起こし有機電界発光素子の特性に悪影
響を及ぼす可能性が高かった。そのため、この化合物を
使用して有機電界発光素子を作製する場合には比較的低
温での蒸着を余儀なくされるため、蒸着に長時間を要し
て生産効率が悪かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】有機電界発光素子の製
造に際しては、蒸着温度を上げることによって蒸着時間
を短縮することが可能なので、蒸着プロセス時の耐熱性
が高いことが材料化合物に求められている。化合物が分
解する温度付近で蒸着プロセスを行うと、化学的に均一
な機能性膜が作製できず、有機電界発光素子の素子特性
は大きく低下する。

【０００９】本発明は、［３］式の化合物に代表される
トリフェニルアミン４量体の長所を損なうことなく、蒸
着プロセス時の耐熱性を高めた化合物を電荷輸送材料と
して提供すること、またその材料を使用した優れた特性
を有する有機電界発光素子を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは[３］式で
表される化合物群の長所を損なうことなく、蒸着プロセ
ス時の耐熱性を高めた化合物を探索した結果、構造的に
はむしろ耐熱性が悪いとされている[２］式のジアミン
の方に近い、一般式［１］で表される化合物群がさらに
熱的に安定であることを見出して本発明を完成するに至
った。すなわち本発明は、一般式［１］で表されるビス
フェニルシクロヘキサン誘導体である。

【００１１】

【化４】

【００１２】（式中、Ａは置換もしくは無置換の炭素環
式芳香族環基、置換もしくは無置換の複素環式芳香族環
基または置換もしくは無置換の炭素環式脂肪族環基を表
す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は同一でも異なって
もよく、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコ
キシ基を表す。）

【００１３】また、本発明は一般式［１］で表されるビ
スフェニルシクロヘキサン誘導体を含む蒸着プロセス耐
熱性電荷輸送材料であり、さらに、その蒸着プロセス耐
熱性電荷輸送材料を用いたことを特徴とする有機電界発
光素子および電子写真用感光体である。

【００１４】本発明の一般式［１］で表されるビスフェ
ニルシクロヘキサン誘導体中、Ａで表される置換もしく
は無置換の炭素環式芳香族環基としては次のような基が
挙げられる。フェニル基、ビフェニリル基、トリフェニ
リル基、テトラフェニリル基、トリル基、キシリル基、
クメニル基、メシチル基、エチルフェニル基、クメニル
基、トリフルオロメチルフェニル基、ジメチルアミノフ
ェニル基、ジフェニルアミノフェニル基、クロロフェニ
ル基、シアノフェニル基、ニトロフェニル基、インデニ
ル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントリル基。

【００１５】Ａで表される複素環式芳香族環基または炭
素環式脂肪族環基としては、イミダゾリル基、ピラゾリ
ル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル
基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、イン
ドリル基、キノリル基、イソキノリル基、カルバゾリル
基、シクロヘキシル基、ノルボレニル基、アダマンチル
基等がある。

【００１６】本発明においては、以下のような測定によ
って化合物の熱的な安定性を評価した。まず液体クロマ
トグラフィー分析によって純度１００％と確認された化
合物を金属容器に詰め、電気炉内の窒素気流シリンダー
中に置いて３０分間恒温に保って熱分解させた。次にシ
リンダーを室温まで冷却してから金属容器を取り出し
て、液体クロマトグラフィーを用いて容器内の化合物の
純度を測定した。この測定を異なった温度で繰り返して
化合物の１％が分解する温度を求め、耐熱温度と称し
た。

【００１７】高効率な有機電界発光素子材料であること
が期待される、［３］式で表される化合物の耐熱温度は
２７９℃であった

【００１８】

【化５】

【００１９】耐熱性が改良されたことが報告されてい
る、［４］式で表される特願２０００−３６４８７０号
の実施例１の化合物の耐熱温度は３７８℃であった。

【００２０】

【化６】

【００２１】シクロヘキサンの部分構造を有する種々の
構造の化合物を合成して耐熱温度を比較したところ、
［３］式、［４］式の構造から両末端のジアリルアミノ
基を除いた、一般式［１］の構造が耐熱温度において優
れていた。

【００２２】例えば本発明の一般式［１］で表される誘
導体の具体的化合物である、［５］式で表されるビスフ
ェニルシクロヘキサン誘導体の耐熱温度は、［３］式、
［４］式の耐熱温度よりもさらに高く４０２℃であっ
た。

【００２３】

【化７】

【００２４】本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導
体はウルマン反応をおこなうことで合成することができ
る。さらに晶析や吸着、カラムクロマトグラフィーを行
うことによって精製することができ、高純度品を得るこ
とができる。

【００２５】本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導
体の仕事関数は５．３〜５．７ｅＶであり、電荷輸送材
料として使用するのに十分な特性を有している。

【００２６】本発明の一般式［１］で表されるビスフェ
ニルシクロヘキサン誘導体の具体的化合物を［表１］〜
［表３］に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】本発明の一般式［１］で表されるビスフェ
ニルシクロヘキサン誘導体は、予想とは異なって［３］
式で表される化合物と比較して顕著に熱的に安定であ
る。そのため、蒸着プロセス時の高温に耐えることがで
き、短時間で有機電界発光素子を容易に作製することが
できる。さらに有機電界発光素子に使用された場合は優
れた素子特性を発揮し、電子写真用感光体に使用された
場合にも、優れた特性を発揮することが可能になる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下本発明の化合物の製造方法お
よび物性について、実施例により具体的に説明する。

【００３２】

【実施例】〔実施例１〕４，４’−（９−シクロヘキシ
リデン）ビス（Ｎ−ビフェニリルアニリン）５．７ｇ
（１０mmol）、ヨードベンゼン５．１ｇ（２５mmol）、
無水炭酸カリウム４．２ｇ（３０mmol）、銅粉０．３２
ｇ（５mmol）、トリデカン１００ｍｌを混合し、窒素雰
囲気下で還流して１０時間反応させた。反応生成物をト
ルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分を濾別した。濾液を
濃縮乾固して粗製物を得て、シリカゲルを用いたカラム
クロマトグラフィーによって精製した。精製によって得
られた白色粉体は３．２ｇで、収率は４４％、融点は１
８９〜１９１℃であった。

【００３３】得られた白色粉体について、ＮＭＲで化学
構造分析を行った結果を［図１］に示した。

【００３４】１３Ｃ−ＮＭＲの結果より、４個のシクロ
ヘキサンの炭素（２３．０４、２６．５２、３７．３
６、４５．５９ｐｐｍ）、１６個の芳香族炭素（１２
２．６６、１２３．６８、１２４．２９、１２６．５
１、１２６．６３、１２７．５８、１２７．９０、１２
８．６１、１２９．１１、１３４．７６、１４０．５
４、１４３．０７、１４４．５７、１４７．０５、１４
７．５４ｐｐｍ）を検出した。以上の１３Ｃ−ＮＭＲ結
果から、得られた白色粉体の構造を［５］式の通りと同
定した。

【００３５】〔比較例１〕特開平７−１２６２２６号公
報の実施例３の化合物を、その実施例に記載された方法
で合成して、融点１６０〜１８３℃の淡黄色粉体として
［３］式の化合物を得た。

【００３６】［実施例２］本発明の化合物と比較例の化
合物について窒素気流シリンダーと電気炉、液体クロマ
トグラフィーを用いて、分解耐熱性を測定した。３０分
間に化合物の１％が分解する温度を耐熱温度とした。 ［５］式の本発明実施例１の化合物 耐熱温度 ： ４０２℃ ［３］式の比較例１の化合物 耐熱温度 ： ２７９℃

【００３７】以上の結果から本発明のビスフェニルシク
ロヘキサン化合物が、比較例の化合物と比べて、顕著に
高い分解耐熱性を有することが明白である。

【００３８】［実施例３］本発明の化合物と比較例の化
合物について、表面分析計ＡＣ１（理研計器製）で仕事
関数を測定し、高いイオン化ポテンシャル値を有する正
孔輸送材料と比較した。測定結果を次に示す。 ［５］式の本発明実施例１の化合物 仕事関数 ： ５．６ｅＶ ［３］式の比較例１の化合物 仕事関数 ： ５．５ｅＶ

【００３９】以上の結果から、本発明のビスフェニルシ
クロヘキサン化合物は正孔輸送材料としては高いイオン
化ポテンシャル値を有しているといえる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘
導体は耐熱温度が高いため熱分解を起こしにくく、蒸着
プロセスが行いやすいために有機電界発光素子用の材料
として適している。また高いイオン化ポテンシャル値を
有しているので、作製した素子は発光効率が高いことが
期待される。したがって、本発明のビスフェニルシクロ
ヘキサン誘導体を使用した有機電界発光素子は、優れた
素子特性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の［５］式の化合物を測定した１３Ｃ−
ＮＭＲスペクトル図である。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H068 AA20 BA12 3K007 AB11 AB18 DB03 FA01 4H006 AA01 AA03 AB91

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式［１］で表されるビスフェニルシ
   クロヘキサン誘導体。 【化１】 （式中、Ａは置換もしくは無置換の炭素環式芳香族環
   基、置換もしくは無置換の複素環式芳香族環基または置
   換もしくは無置換の炭素環式脂肪族環基を表す。Ｒ１、
   Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は同一でも異なってもよく、水
   素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表
   す。）
2. 【請求項２】 前記した一般式［１］で表されるビスフ
   ェニルシクロヘキサン誘導体が耐熱性に優れていること
   を特徴とする、請求項１記載の耐熱性電荷輸送材料用化
   合物。
3. 【請求項３】 前記した一般式［１］で表されるビスフ
   ェニルシクロヘキサン誘導体を含む蒸着プロセス耐熱性
   電荷輸送材料。
4. 【請求項４】 請求項３記載の蒸着プロセス耐熱性電荷
   輸送材料を用いたことを特徴とする有機電界発光素子。
5. 【請求項５】 請求項３記載の蒸着プロセス耐熱性電荷
   輸送材料を用いたことを特徴とする電子写真用感光体。