JP2005041789A - 新規含窒素縮合ヘテロ環化合物、電荷輸送材料、有機電界発光素子材料、および有機電界発光素子 - Google Patents
新規含窒素縮合ヘテロ環化合物、電荷輸送材料、有機電界発光素子材料、および有機電界発光素子 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高いアモルファス性と高い電子移動度を有し、電荷輸送材料や有機電界発光素子材料として優れた性能を発揮し得る新規含窒素縮合ヘテロ環化合物と、この新規含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いた電荷輸送材料、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。この含窒素縮合ヘテロ環化合物を好ましくは電子輸送層に含む有機電界発光素子。
【化５５】
（上記式中、環ａおよび環ｂは芳香族炭化水素環、もしくは芳香族複素環を示し、置換基を有していても良い。環ｃは炭化水素環または複素環を表し、置換基を有していても良い。Ｒ１〜Ｒ４は水素原子または任意の置換基を表す。）
【選択図】 なし
【解決手段】下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。この含窒素縮合ヘテロ環化合物を好ましくは電子輸送層に含む有機電界発光素子。
【化５５】
（上記式中、環ａおよび環ｂは芳香族炭化水素環、もしくは芳香族複素環を示し、置換基を有していても良い。環ｃは炭化水素環または複素環を表し、置換基を有していても良い。Ｒ１〜Ｒ４は水素原子または任意の置換基を表す。）
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な含窒素縮合ヘテロ環化合物と、これを用いた電荷輸送材料、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子に関するものである。詳しくは、有機化合物から成る発光層に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスとしての有機電界発光素子（薄膜型有機ＥＬデバイス）や、電子写真などの記録材料、有機ＴＦＴ、ＯＰＣ、レーザー用色素などの光学部材に用いられる電荷輸送材料として有用な、芳香族環が縮合したビシクロ環がピラジン環に結合してなる新規なキノキサリン系含窒素縮合ヘテロ環化合物と、これを用いた電荷輸送材料および有機電界発光素子材料と、この含窒素縮合ヘテロ環化合物を含む層を設けた有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
含窒素縮合ヘテロ環化合物は、電子の高移動度化を期待できる材料として非常に注目を集めている。なかでも、窒素原子を２つ有するピラジン誘導体（特開平９−１８８８７５号公報）、キノキサリン誘導体（特開２０００−１３３４５３号公報）、フェナジン誘導体（特開平７−１０２２５０号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）は、有機ＥＬ用電子輸送材料としての可能性が見出されており、特に広く研究がなされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８８８７５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３３４５３号公報
【特許文献３】
特開平７−１０２２５０号公報
【特許文献４】
特開平５−３３１４５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の含窒素縮合ヘテロ環化合物の多くは平面性が高く、結晶化しやすいという欠点があった。
【０００５】
本発明は、高いアモルファス性と高い電子移動度を有し、電荷輸送材料や有機電界発光素子材料として優れた性能を発揮し得る新規含窒素縮合ヘテロ環化合物と、この新規含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いた電荷輸送材料、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有するものである。
【０００７】
【化１１】
（上記式中、環ａおよび環ｂはおのおの独立に、芳香族炭化水素環、もしくは芳香族複素環を示し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
環ｃは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表す。）
【０００８】
上記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、高い電子移動度を期待できるピラジン環に、芳香族環が縮合したビシクロ環が縮合してなる、下記部分構造
【化１２】
を有するものであり、この部分構造により、高いアモルファス性と高い電子移動度がもたらされ、電荷輸送材料や有機電界発光素子用材料として、優れた性能を発揮するものである。従って、本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、上記部分構造を少なくとも有するものであれば良く、上記部分構造由来の高いアモルファス性や高い電子移動度等を阻害しない範囲で、上記構造には更に環が縮合しても良いし、任意の置換基が結合していても良く、また主鎖または側鎖に上記部分構造を含む高分子化合物であっても良い。
【０００９】
本発明の電荷輸送材料は、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含むものであり、本発明の有機電界発光素子材料は、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含むものである。
【００１０】
本発明の有機電界発光素子は、陽極、発光層、および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子であって、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含有する層を、好ましくは発光層と陰極との間に有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有するものである。
【００１３】
【化１３】
（上記式中、環ａおよび環ｂはおのおの独立に、芳香族炭化水素環、もしくは芳香族複素環を示し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
環ｃは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表す。）
【００１４】
上記一般式（Ｉ），（ＩＩ）において、環ａおよび環ｂの具体例としては、
ベンゼン環、ナフタレン環、トリフェニレン環、アントラセン環、フェナントレン環などの、炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環；
ピラジン環、キノキサリン環、ピリジン環、キノリン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、フェナントリジン環などの、５または６員環の、単環または２〜５縮合環からなる芳香族複素環；
好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、トリフェニレン環およびピリジン環が挙げられ、これらはいずれも本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良い。
【００１５】
また、上記一般式（ＩＩ）において、環ｃの具体例としては、環ａおよび環ｂの具体例として上述した芳香族炭化水素環および芳香族複素環の他、
シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロペンテン環などの非芳香族炭化水素環；
ピペリジン環、各種ラクトン環およびラクタム環などの非芳香族複素環；が挙げられ、これらはいずれも本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良い。
【００１６】
環ａ、環ｂおよび環ｃが有しうる置換基としては、次のような置換基群αが挙げられる。
【００１７】
［置換基群α］
ハロゲン原子；
例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
置換基を有していても良いアルキル基；
例えば炭素数１〜８の直鎖または分岐のアルキル基であり、具体的にはメチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルケニル基；
例えば炭素数１〜８のアルケニル基であり、具体的にはビニル、アリル、１−ブテニル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルキニル基；
例えば炭素数１〜８のアルキニル基であり、具体的にはエチニル、プロパルギル基などが挙げられる。
シアノ基；
置換基を有していても良いアミノ基；
好ましくは、置換基として炭素数１〜８のアルキル基（このアルキル基は更にアリール基等の置換基を有していても良い。）を１つ以上有するもの、例えばメチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いアリールアミノ基、例えばフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いヘテロアリールアミノ基、例えばピリジルアミノ、チエニルアミノ、ジチエニルアミノ基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルコキシ基；
例えば炭素数１〜８のアルコキシ基であり、具体的にはメトキシ、エトキシ、ブトキシ基などが挙げられる。
カルボキシル基；
置換基を有していても良いカルボニル基；
例えば置換基を有する炭素数２〜１３のカルボニル基であり、具体的にはメトキシカルボニル、エトキシカルボニル基、アセトキシ基などが挙げられる。
水酸基；
メルカプト基；
置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基；
例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族複素環基；
例えばチエニル基、フリル基、ピリジル基、ベンゾチエニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。
【００１８】
上記置換基群αのうち、好ましい置換基はハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、アルコキシ基、ピリジル基、フェニル基およびカルバゾリル基である。
【００１９】
上記環ａ〜ｃに置換し得る置換基群αが更に有していても良い置換基とは、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、下記の置換基群βが挙げられる。
【００２０】
［置換基群β］
アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、カルボキシル基、カルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子。具体例は、置換基群αとして前述したものと同様の基が挙げられる。
【００２１】
置換基群βのうち、好ましい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、ハロゲン原子である。
【００２２】
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表し、この任意の置換基の具体例としては、一般式（Ｉ）におけるＲ１〜Ｒ４については、一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（Ｉｅ）において対応する基として後述するものが、いずれも挙げられ、一般式（ＩＩ）におけるＲ３およびＲ４については、一般式（ＩＩａ）〜（ＩＩｆ）において対応する基として後述する基がいずれも挙げられる。
【００２３】
前記一般式（Ｉ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、好ましくは、下記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ）で表される化合物、下記一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーのいずれかが挙げられる。
【００２４】
【化１４】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
Ｒ１ １およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３およびＲ１４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００２５】
【化１５】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
ｎ１は２〜６の整数を表す。
Ｘ１はｎ１価の連結基を表すが、ｎ１＝２の場合は直接結合であっても良い。Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ１３は、同一であっても異なっていても良い。）
【００２６】
【化１６】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
Ａ１は直接結合もしくは２価の連結基を表す。
Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００２７】
前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（Ｉｅ）において、Ｒ１１およびＲ１２としてはおのおの独立に、水素原子、あるいは下記の置換基群γが挙げられる。
【００２８】
［置換基群γ］
置換基を有していても良いアルキル基；
例えば炭素数１〜８の直鎖または分岐のアルキル基であり、具体的にはメチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルケニル基；
例えば炭素数１〜８のアルケニル基であり、具体的にはビニル、アリル、１−ブテニル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルキニル基；
例えば炭素数１〜８のアルキニル基であり、具体的にはエチニル、プロパルギル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基；
例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族複素環基；
例えばチエニル基、フリル基、ピリジル基などが挙げられる。
【００２９】
Ｒ１１，Ｒ１２としてはおのおの独立に、好ましくはアルキル基である。
【００３０】
また、前記一般式（Ｉａ）におけるＲ１３およびＲ１４、前記一般式（Ｉｃ）におけるＲ１３としてはおのおの独立に、水素原子、あるいはＲ１１，Ｒ１２の置換基として上述した置換基群αの他、下記の置換基群δが挙げられる。
【００３１】
［置換基群δ］
ハロゲン原子；
例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
シアノ基；
置換基を有していても良いアミノ基；
好ましくは、置換基として炭素数１〜８のアルキル基（このアルキル基は更にアリール基等の置換基を有していても良い。）を１つ以上有するもの、例えばメチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いアリールアミノ基、例えばフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いヘテロアリールアミノ基、例えばピリジルアミノ、チエニルアミノ、ジチエニルアミノ基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルコキシ基；
例えば炭素数１〜８のアルコキシ基であり、具体的にはメトキシ、エトキシ、ブトキシ基などが挙げられる。
カルボキシル基；
置換基を有していても良いカルボニル基；
例えば置換基を有する炭素数２〜１３のカルボニル基であり、具体的にはメトキシカルボニル、エトキシカルボニル基、アセトキシ基などが挙げられる。
水酸基；
メルカプト基。
【００３２】
Ｒ１３，Ｒ１４としてはおのおの独立に、好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子である。
【００３３】
上記Ｒ１１〜Ｒ１４の置換基が、更に有していても良い置換基とは、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、前述の置換基群β等が挙げられ、好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である。
【００３４】
一般式（Ｉｃ）におけるｎ１価、即ち２〜４価の連結基であるＸ１（但しｎ１＝２の場合は、Ｘ１は直接結合でも良い）としては、例えば、以下の構造のものが挙げられる。なお、下記例示構造式中の芳香族炭化水素環、芳香族複素環、あるいは脂肪族環式炭化水素由来の基の多くは、パラ位に結合手を有するものとして記載してあるが、メタ位やオルト位に結合手を有する基も、本発明の化合物には採用できる。また、下記例示構造式中の芳香族炭化水素環、芳香族複素環、あるいは脂肪族環は、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良く、この場合の置換基としては、前述の置換基群βが挙げられる。
【００３５】
【化１７】
【００３６】
【化１８】
【００３７】
【化１９】
【００３８】
【化２０】
【００３９】
【化２１】
【００４０】
一般式（Ｉｃ）において、ｎ１は好ましくは２〜４であり、上記連結基のうち、Ｘ１として好ましい連結基は直接結合、または以下の基である。
【００４１】
【化２２】
【００４２】
一般式（Ｉｅ）におけるＡ１は直接結合または２価の連結基であり、好ましくは、
ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、ターフェニル、ビナフチル、ベンゾフェノンなどの炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環由来の２価の基；チオフェン、オキサゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ジアジン、カルバゾール、ジフェニレンオキシド、チアゾール、カルバゾール、ビチオフェンなどの、５または６員環の、単環または２〜５縮合環からなる芳香族複素環由来の２価の基；
エテニレン基、プロペニレン基などの、炭素数２〜４のアルケニレン基；
【化２３】
などの、炭素数２〜６のアルキニレン基；
【化２４】
などの、炭素数２〜６のオキシアルキレン基；
−Ｏ−；−Ｓ−；−ＮＲ−（但し、Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基）；
等が挙げられる。
【００４３】
これらはいずれも置換基を有していても良く、該置換基としては、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、アルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
【００４４】
Ａ１の具体例としては、次のようなものが挙げられ、
【化２５】
このうち、好ましくは
【化２６】
が挙げられる。
【００４５】
一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの該繰り返し単位数は、通常２〜３０程度、好ましくは２〜２０程度である。
【００４６】
前記一般式（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、好ましくは、下記一般式（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、下記一般式（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは下記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物のいずれかが挙げられる。
【００４７】
【化２７】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００４８】
【化２８】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
環ｄは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
ｐは２〜３の整数を表す。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。）
【００４９】
【化２９】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ２は２〜６の整数を表す。
Ｘ２はｎ２価の連結基を表すが、ｎ２＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１およびＲ２３は、同一であっても異なっていても良い。）
【００５０】
【化３０】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ３は２〜６の整数を表す。
Ｘ３はｎ３価の連結基を表すが、ｎ３＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。）
【００５１】
【化３１】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（ＩＩ）におけると同義である。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ａ２は直接結合もしくは２価の連結基を表す。）
【００５２】
【化３２】
（上記式中、環ａおよび環ｂは一般式（Ｉ）におけると同義である。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００５３】
一般式（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｄ），（ＩＩｆ）におけるＲ２３，Ｒ２４および一般式（ＩＩｃ）におけるＲ２３としては、一般式（Ｉａ）におけるＲ１３，Ｒ１４として例示したものが挙げられ、好ましい基もＲ１３，Ｒ１４におけるものと同様である。
【００５４】
一般式（ＩＩａ），（ＩＩｃ），（ＩＩｅ）における環ｃ１は一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示したものが挙げられ、好ましい環も環ｃにおけるものと同様である。
【００５５】
一般式（ＩＩａ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５６】
一般式（ＩＩｃ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５７】
一般式（ＩＩｅ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５８】
一般式（ＩＩｄ），（ＩＩｆ）における環ｃ１は、一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示した環に対応する１価の基が挙げられ、好ましい環も環ｃにおけると同様である。
【００５９】
一般式（ＩＩｄ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環およびナフタレン環である。
【００６０】
一般式（ＩＩｆ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環およびナフタレン環である。
【００６１】
一般式（ＩＩｂ）における環ｄは、一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示した環に対応する２ｐ価の基であり、一般式（ＩＩｂ）においてｐは好ましくは２〜３であり、環ｄは好ましくはベンゼン環である。
【００６２】
これらの環ｃ１，ｄが有しうる置換基も環ｃが有し得る置換基として前述したものと同様である。
【００６３】
一般式（ＩＩｃ）におけるＸ２としては、一般式（Ｉｃ）におけるＸ１として例示したものが挙げられ、ｎ２は好ましくは２〜４であり、Ｘ２は好ましくは
【化３３】
である。
【００６４】
一般式（ＩＩｄ）におけるＸ３としては、一般式（Ｉｃ）におけるＸ１として例示したものに加えて、更に
【化３４】
（但し、ＲＡおよびＲＢはおのおの独立に、水素原子、シアノ基、またはフェニル基を表す。）
が挙げられ、好ましくはｎ３は２〜４であり、Ｘ３は好ましくは
【化３５】
である。
【００６５】
一般式（ＩＩｅ）におけるＡ２としては、一般式（Ｉｅ）におけるＡ１として例示したものが挙げられ、好ましい連結基、好ましい繰り返し単位数も同様である。
【００６６】
また、一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖が結合する高分子化合物としては、例えばポリフェニレン、ポリエチレン、ポリフルオレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアセチレン等、好ましくはポリフェニレン、ポリフルオレン、ポリスチレンが挙げられる。
【００６７】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、具体的には次のような化合物が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【００６８】
【化３６】
【００６９】
【化３７】
【００７０】
【化３８】
【００７１】
【化３９】
【００７２】
【化４０】
【００７３】
【化４１】
【００７４】
前記一般式（Ｉａ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が３００程度、好ましくは５００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７５】
前記一般式（Ｉｃ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７６】
前記一般式（ＩＩａ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が３００程度、好ましくは５００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７７】
前記一般式（ＩＩｂ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７８】
前記一般式（ＩＩｃ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７９】
前記一般式（ＩＩｄ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００８０】
いずれの化合物においても、分子量が上記下限値を下回ると、化合物が比較的結晶化しやすくなるため、例えば有機電界発光素子における有機層等に使用すると、欠陥が生じる虞があり、また上限を超えると真空蒸着による製膜が困難となる傾向があり、例えば有機電界発光素子の有機層材料等への使用を考えた場合、製膜プロセスの自由度が低下する可能性がある。
【００８１】
また、前記一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８２】
前記一般式（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８３】
これらのオリゴマーにおいて、上限を超えると溶媒に溶け難くなり、製膜性等の加工性が低下するという不具合が生じる可能性がある。
【００８４】
また、前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖が導入された高分子化合物の分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８５】
この高分子化合物において、上限を超えると溶媒に溶け難くなり、製膜性等の加工性が低下するという不具合が生じる可能性がある。
【００８６】
また、この高分子化合物の分子量に占める前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖部分の分子量の割合は、通常、下限が１％程度、好ましくは１０％程度であり、上限は通常８０％程度、好ましくは７０％程度である。
【００８７】
この割合が上記下限値を下回ると、電荷輸送特性が誘起されない虞があり、また上限を超えると溶媒への溶解性が低下し、化合物の精製や、該化合物を用いた薄膜形成等が困難になるという不具合が生じる可能性がある。
【００８８】
本発明における前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物は、高い電荷輸送性を有するため、電荷輸送性材料として電子写真感光体、有機電界発光素子、光電変換素子、有機太陽電池、有機整流素子等に好適に使用できる。特に電子輸送性に優れることから電子輸送材料として好適である。
【００８９】
また前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いることにより、耐熱性に優れ、長期間安定に駆動（発光）する有機電界発光素子が得られるため、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物は有機電界発光素子材料として好適である。
【００９０】
次に、このような本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いて構成される本発明の有機電界発光素子について説明する。
【００９１】
本発明の有機電界発光素子は、陽極、発光層および陰極が順次積層されてなり、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物、好ましくは、前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、前記一般式（Ｉｅ），（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物（以下、これらを総称して「本発明の化合物」と称す場合がある。）を含む層を有するものである。
【００９２】
本発明の有機電界発光素子において、本発明の化合物を含有する層に特に制限はないが、前述したように、主に下記部分構造
【化４２】
に起因する、高いアモルファス性および高い電子移動度を有効に利用するためには、該化合物を含む層を、陰極と発光層との間の電子輸送性の層として設けることが好ましい。
【００９３】
なお、本発明の有機電界発光素子において、同一の層内に２種以上の本発明の化合物が含有されていても良い。また、２以上の層に本発明の化合物が含有されている場合、これらの層に含有される化合物は、同一のものであっても異なるものであっても良い。
【００９４】
なお、本発明の有機電界発光素子において、陰極と発光層との間に設けられた層を「電子輸送層」と称し、これらの層が２つ以上の場合は陰極に接している層を「電子注入層」、それ以外の層を総称して「電子輸送層」と称すが、「電子輸送層」の中で発光層の陰極側面に接して設けられた層を、特に「正孔阻止層」と称することがある。
【００９５】
以下に、図面を参照して、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を電子輸送層に含有する場合を例に、本発明の有機電界発光素子の実施の形態を詳細に説明する。
【００９６】
図１は本発明に用いられる一般的な有機電界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、１は基板、２は陽極、４は正孔輸送層、５は発光層、７は電子輸送層、８は陰極を各々表す。
【００９７】
基板１は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
【００９８】
基板１上には陽極２が設けられるが、陽極２は正孔輸送層４への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極２は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび／またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極２の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などを用いる場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基板１上に塗布することにより陽極２を形成することもできる。さらに、導電性高分子を用いる場合には電解重合により直接基板１上に薄膜を形成したり、基板１上に導電性高分子を塗布して陽極２を形成することもできる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６０巻，２７１１頁，１９９２年）。
【００９９】
陽極２は異なる材料からなる層を積層して形成された積層構造であっても良い。
【０１００】
陽極２の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常６０％以上、好ましくは８０％以上とすることが望ましく、この場合、陽極２の厚みは通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下程度である。不透明で良い場合は陽極２は基板１と同一でも良い。
【０１０１】
図１に示す構成の素子において、陽極２の上には正孔輸送層４が設けられる。正孔輸送層４の材料に要求される条件としては、陽極２からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率良く輸送することができる材料であることが必要である。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層５に接するために発光層５からの発光を消光したり、発光層５との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させないことが求められる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子にはさらに耐熱性が要求される。従って、ガラス転移温度（Ｔｇ）として８５℃以上の値を有する材料が望ましい。
【０１０２】
このような正孔輸送材料としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルで代表される２個以上の３級アミンを含み２個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン（特開平５−２３４６８１号公報）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物（Ｊ． Ｌｕｍｉｎ．， ７２−７４巻、９８５頁、１９９７年）、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物（Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．， ２１７５頁、１９９６年）、２，２’，７，７’−テトラキス−（ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔａｌｓ， ９１巻、２０９頁、１９９７年）等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いても良いし、必要に応じて複数種混合して用いても良い。
【０１０３】
上記の化合物以外に、正孔輸送層４の材料として、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン（特開平７−５３９５３号公報）、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン（Ｐｏｌｙｍ． Ａｄｖ． Ｔｅｃｈ．， ７巻、３３頁、１９９６年）等の高分子材料が挙げられる。
【０１０４】
正孔輸送層４は、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常の塗布法や、インクジェット法、スクリーン印刷法など各種印刷法等の湿式成膜法や、真空蒸着法などの乾式成膜法で形成することができる。
【０１０５】
正孔輸送層４を塗布法により形成する場合は、正孔輸送材料の１種または２種以上を、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤を添加し、適当な溶剤に溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極２上に塗布し、乾燥して正孔輸送層４を形成する。使用されるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、通常、正孔輸送層４中の含有量で５０重量％以下が好ましい。
【０１０６】
正孔輸送層４を真空蒸着法により形成する場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０−４Ｐａ程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた、陽極２が形成された基板１上に正孔輸送層４を形成させる。
【０１０７】
正孔輸送層４の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。この様に薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。
【０１０８】
図１に示す素子において、正孔輸送層４の上には発光層５が設けられる。発光層５は、電界を与えられた電極間において、陽極２から注入されて正孔輸送層４を移動する正孔と、陰極８から注入されて電子輸送層７を移動する電子との再結合により励起されて強い発光を示す発光性化合物より形成される。
【０１０９】
発光層５に用いられる発光性化合物としては、安定な薄膜形状を有し、固体状態で高い発光（蛍光または燐光）量子収率を示し、正孔および／または電子を効率良く輸送することができる化合物であることが必要である。さらに電気化学的かつ化学的に安定であり、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
【０１１０】
このような条件を満たし、蛍光を発する発光層を形成する材料としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体（特開平６−３２２３６２号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−２４５０８７号公報、同２−２２２４８４号公報）、ビススチリルアリーレン誘導体（特開平２−２４７２７８号公報）、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体（特開平８−３１５９８３号公報）、シロール誘導体等が挙げられる。これらの発光層材料は、通常は真空蒸着法により正孔輸送層４上に積層される。また、前述の正孔輸送層材料のうち、発光性を有する芳香族アミン系化合物も発光層材料として用いることができる。
【０１１１】
本発明の化合物は、電荷輸送能に加えてこのような発光性が要求される発光層材料（ホスト材料）として使用することもできる。発光層に、後述するように蛍光発光性や燐光発光性を示す化合物（ドーパント）を含有させる場合、ドーパントのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯレベルが、ホストのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯレベル内に入っているときに、効率よくドーパントを発光させることができる。本発明の化合物は、優れた電子輸送性、発光性と広いバンドギャップを有するため、ドーパントの選択肢が広い点からも、発光層材料として好適である。本発明の化合物を発光層材料として使用する場合、該化合物のみからなる発光層としても良く、該化合物をホスト材料として使用することもできる。ホスト材料として使用する場合、具体的には、本発明の化合物をホスト材料とし、蛍光色素または燐光材料をドープ材料として含有させることにより発光層を形成する。この際にドープ材料を適宜選択することにより、青色から赤色への波長変換の実現や発光効率の向上を図ることができる。本発明の化合物は、高い電子輸送能を有することから、特に正孔輸送性のドーパントと組み合わせることにより、両極性の発光層とすることができる。
【０１１２】
素子の発光効率を向上させるとともに発光色を変える目的で、例えば、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレーザー用蛍光色素をドープすること（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６５巻，３６１０頁，１９８９年）等が行われている。このドーピング手法は、発光層５にも適用でき、ドープ用材料としては、クマリン以外にも各種の蛍光色素が使用できる。青色発光を与える蛍光色素としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリンおよびそれらの誘導体等が挙げられる。緑色蛍光色素としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体等が挙げられる。黄色蛍光色素としては、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。赤色蛍光色素としては、ＤＣＭ系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。
【０１１３】
上記のドープ用蛍光色素以外にも、ホスト材料に応じて、レーザー研究，８巻，６９４頁，８０３頁，９５８頁（１９８０年）；同９巻，８５頁（１９８１年）、に列挙されている蛍光色素などが発光層用のドープ材料として使用することができる。
【０１１４】
ホスト材料に対して上記蛍光色素がドープされる量は、１０−３重量％以上が好ましく、０．１重量％以上がより好ましい。また１０重量％以下が好ましく、３重量％以下がより好ましい。この下限値を下回ると素子の発光効率向上に寄与できない場合があり、上限値を超えると濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。
【０１１５】
一方、燐光発光を示す発光層は、通常、燐光性ドーパントとホスト材料を含んで形成される。燐光性ドーパントとしては、例えば周期表７ないし１１族から選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体が挙げられ、該金属錯体のＴ１（最低励起三重項準位）より高いＴ１を有する電荷輸送性有機化合物をホスト材料として使用することが好ましい。
【０１１６】
周期表７ないし１１族から選ばれる金属を含む燐光性有機金属錯体における、該金属として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、および金が挙げられる。これらの有機金属錯体として、好ましくは下記一般式（ＩＩＩ）または一般式（ＩＶ）で表される化合物が挙げられる。
ＭＬｍ−ｊＬ’ｊ （ＩＩＩ）
（上記式中、Ｍは金属、ｍは該金属の価数を表す。ＬおよびＬ’は二座配位子を表す。ｊは０または１または２を表す。）
【０１１７】
【化４３】
（上記式中、Ｍ’は金属、Ｔは炭素または窒素を表す。
Ｔが窒素の場合はＲｃ、Ｒｄは無く、Ｔが炭素の場合はＲｃ、Ｒｄは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
【０１１８】
Ｒａ、Ｒｂは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、互いに連結して環を形成しても良い。）
【０１１９】
一般式（ＩＩＩ）中の二座配位子ＬおよびＬ’はそれぞれ以下の部分構造を有する配位子を示す。
【０１２０】
【化４４】
（環Ｑ１および環Ｑ１’は各々独立に、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していても良い。環Ｑ２および環Ｑ２’は含窒素芳香族複素環基を表し、置換基を有していても良い。Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’はそれぞれハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシカルボニル基、メトキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、カルバゾリル基、アシル基、ハロアルキル基またはシアノ基を表す。）
【０１２１】
一般式（ＩＩＩ）で表される化合物として、さらに好ましくは下記一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）（Ｖｃ）で表される化合物が挙げられる。
【０１２２】
【化４５】
（上記式中、Ｍ４は金属、ｍは該金属の価数を表す。環Ｑ１は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基を表し、環Ｑ２は置換基を有していても良い含窒素芳香族複素環基を表す。）
【０１２３】
【化４６】
（上記式中、Ｍ５は金属、ｍは該金属の価数を表す。環Ｑ１は置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、環Ｑ２は置換基を有していても良い含窒素芳香族複素環基を表す。）
【０１２４】
【化４７】
（上記式中、Ｍ６は金属、ｍは該金属の価数を表し、ｊは０または１または２を表す。環Ｑ１および環Ｑ１’は各々独立に、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、環Ｑ２および環Ｑ２’は各々独立に、置換基を有していても良い含窒素芳香族複素環基を表す。）
【０１２５】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）、（Ｖｃ）で表される化合物の環Ｑ１および環Ｑ１’として、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、チエニル基、フリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、またはカルバゾリル基が挙げられる。
【０１２６】
環Ｑ２および環Ｑ２’として、好ましくは、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、またはフェナントリジル基が挙げられる。
【０１２７】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）で表される化合物が有していても良い置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等の炭素数１〜６のアルキル基；ビニル基等の炭素数２〜６のアルケニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数２〜６のアルコキシカルボニル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基などの芳香族炭化水素基；フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基；ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基；カルバゾリル基；アセチル基等のアシル基；トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；シアノ基等が挙げられ、これらは互いに連結して環を形成しても良い。
【０１２８】
なお、環Ｑ１が有する置換基と環Ｑ２が有する置換基が結合して、または環Ｑ１’が有する置換基と環Ｑ２’が有する置換基が結合して、一つの縮合環を形成しても良く、このような縮合環としては７，８−ベンゾキノリン基等が挙げられる。
【０１２９】
環Ｑ１、環Ｑ１’、環Ｑ２および環Ｑ２’の置換基として、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ジアリールアミノ基、またはカルバゾリル基が挙げられる。
【０１３０】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）におけるＭ４ないしＭ６として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられる。
【０１３１】
一般式（ＩＶ）におけるＭ’として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられ、特に好ましくは、白金、パラジウム等の２価の金属が挙げられる。
【０１３２】
前記一般式（ＩＩＩ）、（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）で表される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない。
【０１３３】
【化４８】
【０１３４】
【化４９】
【０１３５】
前記一般式（ＩＶ）で表される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない（Ｍｅ：メチル基、Ｅｔ：エチル基）。
【０１３６】
【化５０】
【０１３７】
燐光発光を示す発光層に使用されるホスト材料としては、蛍光発光を示す発光層に使用されるホスト材料として前述した材料の他に、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体（ＷＯ ００／７０６５５号公報）、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＵＳＰ ６，３０３，２３８号公報）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８巻，１６２２項，２００１）、ポリビニルカルバゾール（特開２００１−２５７０７６号公報）等が挙げられる。
【０１３８】
さらに本発明の有機電界発光素子における発光層５は、ホスト材料および燐光性ドーパントと共に、前述の蛍光色素を含有していても良い。
【０１３９】
発光層５中にドーパントとして含有される有機金属錯体の量は、０．１重量％以上が好ましく、また３０重量％以下が好ましい。この量が０．１重量％以下では素子の発光効率の向上に寄与できない場合があり、３０重量％を超えると有機金属錯体同士が２量体を形成する等の理由で濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。
【０１４０】
燐光発光を示す発光層における燐光性ドーパントの量は、従来の蛍光（１重項）を用いた素子において、発光層に含有される蛍光性色素（ドーパント）の量より、若干多い方が好ましい傾向がある。また燐光性ドーパントと共に蛍光色素が発光層中に含有される場合、該蛍光色素の量は、０．０５重量％以上が好ましく、０．１重量％以上がより好ましい。また１０重量％以下が好ましく、３重量％以下がより好ましい。
【０１４１】
発光層５の膜厚は、通常３ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上であり、また通常２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。
【０１４２】
発光層５も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができる。上述の蛍光色素および／または燐光色素（燐光性ドーパント）を発光層５のホスト材料にドープする方法を以下に説明する。
【０１４３】
塗布法により発光層５を形成する場合は、前記発光層ホスト材料と、ドープ用色素、さらに必要により、電子のトラップや発光の消光剤とならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により正孔輸送層４上に塗布し、乾燥して発光層５を形成する。使用するバインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔／電子移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、発光層５中の含有量で５０重量％以下が好ましい。
【０１４４】
真空蒸着法により発光層５を形成する場合には、前記ホスト材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、ドープする色素を別のルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０−４Ｐａ程度にまで排気した後、各々のルツボを同時に加熱して蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた基板上に層を形成する。また、他の方法として、上記の材料を予め所定比で混合したものを同一のルツボを用いて蒸発させても良い。
【０１４５】
上記各ドーパントが発光層５中にドープされる場合、発光層５の膜厚方向において均一にドープされるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。例えば、正孔輸送層４との界面近傍にのみドープしたり、逆に、電子輸送層７または後述の正孔阻止層６との界面近傍にのみドープしても良い。
【０１４６】
上述の如く、発光層５も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
【０１４７】
なお発光層５は、本発明の性能を損なわない範囲で上記以外の成分を含んでいても良い。
【０１４８】
図１に示す素子において、発光層５の上には電子輸送層７が設けられる。電子輸送層７は、電界を与えられた電極間において陰極から注入された電子を効率良く発光層５の方向に輸送することができる化合物より形成される。
【０１４９】
このような条件を満たす材料としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、３−または５−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン（米国特許第 ５，６４５，９４８号）、キノキサリン化合物（特開平６−２０７１６９号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、２−ｔ−ブチル−９，１０−Ｎ，Ｎ’−ジシアノアントラキノンジイミン、ｎ型水素化非晶質炭化シリコン、ｎ型硫化亜鉛、ｎ型セレン化亜鉛などが挙げられる。
【０１５０】
本発明の化合物は、この電子輸送層７の材料として使用することが好ましい。その場合、本発明の化合物のみを使用して電子輸送層７を形成しても良いし、該化合物の優れた効果を損なわない範囲で、前述した各種公知の材料を併用しても良い。
【０１５１】
本発明の化合物を用いることによる効果を有効に発揮させるために、他の材料を併用する場合、電子輸送層７中の本発明の化合物の含有量は、０．１重量％以上、特に１重量％以上であることが好ましい。
【０１５２】
電子輸送層７の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。
【０１５３】
電子輸送層７は、正孔輸送層４と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により発光層５または後述の正孔阻止層６上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
【０１５４】
陰極８は、電子輸送層７を介して発光層５に電子を注入する役割を果たす。陰極８として用いられる材料は、前記陽極２に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。さらに、陰極と発光層または電子輸送層の界面にＬｉＦ、ＭｇＦ２、Ｌｉ２Ｏ等の極薄絶縁膜（０．１〜５ｎｍ）を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７０巻，１５２頁，１９９７年；特開平１０−７４５８６号公報；ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｄｅｖｉｃｅｓ，４４巻，１２４５頁，１９９７年）。陰極８の膜厚は通常、陽極２と同様である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
【０１５５】
素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、図３に示すように、発光層５の陰極側界面に接するように、正孔阻止層６が設けられていても良い。
【０１５６】
正孔阻止層６は、正孔輸送層４から移動してくる正孔を陰極に到達するのを阻止する役割と、陰極から注入された電子を効率良く発光層５の方向に輸送する役割を果たすことができる化合物より形成されることが好ましい。正孔阻止層６を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いことが必要とされる。正孔阻止層６は正孔と電子を発光層５内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。
【０１５７】
この様な正孔阻止層６に使用される材料としては、例えばトリス（５，７−ジクロルー８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム（特開平２−１９５６８３号公報）、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）ＴＰＢＩ（特開平１０−１０６７４９号公報）、２，９−ジエチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等が挙げられる。
【０１５８】
本発明の素子において、この正孔阻止層６の材料として、本発明の化合物を用いても良い。該化合物は正孔阻止層６中に、単独で用いても良いし、複数種併用しても良い。更に、上述したものに代表される、各種公知の正孔阻止機能を有する化合物を併用しても良い。
【０１５９】
本発明の化合物を用いることによる効果を有効に発揮させるために、他の材料を併用する場合、正孔阻止層６中の本発明の化合物の含有量は、０．１重量％以上、特に１重量％以上であることが好ましい。
【０１６０】
正孔阻止層６に本発明の化合物を使用した場合、前述の電子輸送層７にも本発明の化合物を使用しても良いし、また正孔阻止層６または電子輸送層７のいずれか一方にのみに本発明の化合物を使用し、他方はそれ以外の、公知の電子輸送材料や正孔阻止材料を使用して形成しても良い。
【０１６１】
本発明の素子において、正孔阻止層６および／または電子輸送層７に本発明の化合物を使用した場合、これらの本発明の化合物を含有する層のイオン化ポテンシャルは発光層のイオン化ポテンシャル（発光層がホスト材料とドーパントを含んでいる場合にはホスト材料のイオン化ポテンシャルを表す。以下同じ。）より０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１６２】
また、本発明の化合物は発光層材料として使用することも可能である。その場合には、正孔阻止層６または電子輸送層７に使用できる材料として上述した公知材料に代表される、その他の電子輸送性材料や正孔阻止材料の中から、該化合物よりも０．１ｅＶ以上大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を選択して使用することが好ましい。
【０１６３】
さらに、本発明の有機電界発光素子において、発光層５とこれに接して設けられる正孔阻止層６の両方に、本発明の化合物を使用しても良い。この場合、好ましくは、前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、前記一般式（Ｉｅ），（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物のいずれかで表される化合物よりなる群から、イオン化ポテンシャルの差が０．１ｅＶ以上である化合物を選択し、発光層と正孔阻止層に各々使用すればよい。
【０１６４】
このように、本発明の有機電界発光素子において、正孔阻止層６のイオン化ポテンシャルは発光層５のイオン化ポテンシャルより０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。イオン化ポテンシャルは物質のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義される。イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接定義されるか、電気化学的に測定した酸化電位を基準電極に対して補正しても求められる。後者の方法の場合、例えば飽和甘コウ電極（ＳＣＥ）を基準電極として用いたとき、
イオン化ポテンシャル＝酸化電位（ｖｓ．ＳＣＥ）＋４．３ｅＶ
で定義される（“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８５年、９８頁）。
【０１６５】
さらに、本発明の有機電界発光素子における正孔阻止層６の電子親和力（ＥＡ）は、発光層５の電子親和力（発光層がホスト材料とドーパントを含んでいる場合にはホスト材料の電子親和力）と比較して同等以上であることが好ましい。電子親和力もイオン化ポテンシャルと同様に真空準位を基準として、真空準位にある電子が物質のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）レベルに落ちて安定化するエネルギーで定義される。電子親和力は、上述のイオン化ポテンシャルから光学的バンドギャップを差し引いて求められるか、電気化学的な還元電位から下記の式で同様に求められる。
電子親和力＝還元電位（ｖｓ．ＳＣＥ）＋４．３ｅＶ
【０１６６】
従って、本発明で用いられる正孔阻止層は、酸化電位と還元電位を用いて、
（正孔阻止材料の酸化電位）−（発光材料の酸化電位）≧０．１Ｖ
（正孔阻止材料の還元電位）≧（発光材料の還元電位）
と表現することもできる。
【０１６７】
さらに正孔阻止層６と電子輸送層７を有する素子の場合には、正孔阻止層６の電子親和力は電子輸送層７の電子親和力と比較して同等以下であることが好ましい。即ち、
（電子輸送材料の還元電位）≧（正孔阻止材料の還元電位）≧（発光材料の還元電位）
であることが好ましい。
【０１６８】
正孔阻止層６の膜厚は、通常０．３以上、好ましくは０．５ｎｍ以上であり、また通常１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下である。正孔阻止層６も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
【０１６９】
正孔注入の効率をさらに向上させ、かつ、有機層全体の陽極への付着力を改善させる目的で、図２および図３に示すように、正孔輸送層４と陽極２との間に陽極バッファ層３を挿入することも行われている。陽極バッファ層３を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下がると同時に、素子を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果がある。
【０１７０】
陽極バッファ層３に用いられる材料に要求される条件としては、陽極とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点およびガラス転移温度が高く、融点としては３００℃以上、ガラス転移温度（Ｔｇ）としては１００℃以上であることが好ましい。さらに、イオン化ポテンシャルが低く陽極２からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。
【０１７１】
この目的のために、これまでに銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報）、ポリアニリン（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．， ６４巻、１２４５頁，１９９４年）、ポリチオフェン（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ９巻、１２５頁、１９９８年）等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ．， ９１巻、７３頁、１９９７年）や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物（Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ， ２９巻、２７５０頁、１９９６年）が報告されている。
【０１７２】
また、正孔注入・輸送性の低分子有機化合物と電子受容性化合物を含有する層（特開平１１−２５１０６７号公報、特開２０００−１５９２２１号公報等に記載）や、芳香族アミノ基等を含有する非共役系高分子化合物に、必要に応じて電子受容性化合物をドープしてなる層（特開平１１−１３５２６２号公報、特開平１１−２８３７５０号公報、特開２０００−３６３９０号公報、特開２０００−１５０１６８号公報、特開平２００１−２２３０８４号公報、およびＷＯ９７／３３１９３号公報など）、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを含む層（特開平１０−９２５８４号公報）なども挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１７３】
上記陽極バッファ層３の材料としては、低分子、高分子いずれの化合物を用いることも可能である。
【０１７４】
陽極バッファ層３も、正孔輸送層４と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物を用いる場合には、さらにスパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマＣＶＤ法により形成することもできる。
【０１７５】
以上の様にして形成される陽極バッファ層３の膜厚は、低分子化合物を用いて形成される場合、下限は通常３ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ程度であり、上限は通常１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ程度である。また高分子化合物を用いて形成される陽極バッファ層３の膜厚の下限は通常５ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ程度であり、上限は通常１０００ｎｍ、好ましくは５００ｎｍ程度である。
【０１７６】
なお、図１とは逆の構造、すなわち、基板１上に陰極８、電子輸送層７、発光層５、正孔輸送層４、陽極２の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い２枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図２または図３に示した前記各層構成とは逆の順に積層することも可能である。
【０１７７】
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
【０１７８】
なお、上述した実施の形態は例示であり、本発明は、何ら上記実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１７９】
【実施例】
以下に合成例および実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はその要旨を超えない限り、以下の合成例および実施例に限定されるものではない。
【０１８０】
まず、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の合成法について説明する。
本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物は、公知の化合物合成法を組み合わせることにより、合成することができる。例えば、下記一般式３で表される化合物の場合を例に、簡単に説明する。
【０１８１】
【化５１】
【０１８２】
上記一般式１で表されるジオールは、例えばＪ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９８，５３，５８３， Ｃｈｅｍ．Ａｂｓｔｒ．１９６０，５４，１９６２８ｉに記載の方法で、容易に合成することができる。
一般式２で表されるジケトンは、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ２５６ （１９７６）に記載の方法を用いて、一般式１で表される化合物から容易に合成することができる。
さらに、本発明の化合物にあたる上記一般式３の化合物は、一般式２で表される化合物とジアミンを用いてジクロロメタン、トルエン、キシレンなどの有機溶媒中で加熱還流することにより容易に得ることができる。
【０１８３】
（合成例１）
【化５２】
【０１８４】
ペンタセンを出発原料とし、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９８，５３，５８３に記載の方法で、同様の操作でジオールａを得た。収率は５０％であった。
１Ｈ−ＮＭＲ：７．８５（２Ｈ，ｓ）， ７．８０（８Ｈ，，ｍ）， ７．４３（ｍ，４Ｈ）， ４．６６（ｓ，２Ｈ）， ４．２２（ｓ，２Ｈ）， １．７５（ｓ，２Ｈ）
ＩＲ ３４３２ｃｍ−１（ＯＨ）
【０１８５】
（合成例２）
【化５３】
【０１８６】
アルゴン雰囲気下，乾燥ジメチルスルホキシド（９．４ｍｍｏｌ，１３２ｍｍｏｌ）と塩化メチレン（６９ｍｌ）を反応容器に入れ、−６０℃に冷却し、無水トリフルオロ酢酸（１６．５ｍｌ，１１９ｍｍｏｌ）を加え、１０分間攪拌した。
ここにジオールａ（１．２９ｇ，３．８１ｍｍｏｌ）を加え，さらに１．５時間攪拌した。この溶液に、トリエチルアミン（２０．７ｍｌ，２７５ｍｍｏｌ）を滴下し、１．５時間攪拌した。反応液を水に注ぎ、塩化メチレンで抽出し、有機層を水洗、乾燥、濃縮し、目的のジケトンｂを得た。収量は０．５５ｇ（収率４３％）であった。
１Ｈ−ＮＭＲ ７．９４（４Ｈ，ｓ）， ７．８４（３Ｈ，ｍ）， ７．５２（４Ｈ，ｍ）， ５．３１（２Ｈ，ｓ）， ＩＲ，１７５４，１７３５ｃｍ−１，
Ｍａｓｓ ３３５； Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ２４Ｈ１４Ｏ２； Ｃ＝８６．２１，Ｈ＝４．２２；
Ｆｏｕｎｄ，Ｃ＝８６．３１，Ｈ＝４．３０
【０１８７】
（実施例１）
【化５４】
【０１８８】
不活性雰囲気下、合成例２により得られたジケトンｂ（０．６６ｍｍｏｌ，０．２ ｇ） と、オルトフェニレンジアミン（０．８２ｍｍｏｌ，０．０９ｇ）を、脱水ジクロロメタン中で２４時間加熱還流した。反応溶液を水、および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製し、０．２３ｇの白色固体を得た。得られた固体のマススペクトルにより、目的物ｃであることを確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＨＣｌ３）σ＝８．００（２Ｈ，ｓ）， ７．９６（４Ｈ，ｍ）， ７．７７（４Ｈ，ｍ）， ７．６５（２Ｈ，ｍ）， ７．４３（４Ｈ，ｍ）， ５．９２（２Ｈ，ｓ）
１ ３Ｃ ＮＭＲ（ＣＨＣｌ３）σ＝１５６．６２， １３９．９６， １３８．１， １３２．３７， １２９．３４， １２８．６１， １２７．６７， １２６．３４， １２３．６３， ５５．０５
ＩＲ（ＫＢｒ）ｃｍ−１＝１５００
ｍ／ｅ：４０７
【０１８９】
【発明の効果】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、分子中に１以上のピラジン骨格を有することにより高い電子輸送能を実現し、また芳香族環が結合したビシクロ環骨格を有する嵩高い分子構造であるため、アモルファス性の高い薄膜を形成することができる。
【０１９０】
このような化合物を含有する電荷輸送材料または有機電界発光素子材料を用いた本発明の有機電界発光素子によれば、発光効率が高くかつ駆動安定性に優れており、色純度の良好で駆動安定性においても大きく改善された素子が得られる。特に、従来困難であった青色発光素子で安定性に優れた素子が得られることから、フルカラーあるいはマルチカラーのパネルへの応用において優れた性能を発揮できる。
【０１９１】
従って、本発明の有機電界発光素子はフラットパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュータ用や壁掛けテレビ）、車載表示素子、携帯電話表示や面発光体としての特徴を生かした光源（例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示した模式的断面図である。
【図２】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【図３】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 陽極
３ 陽極バッファ層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 正孔阻止層
７ 電子輸送層
８ 陰極
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な含窒素縮合ヘテロ環化合物と、これを用いた電荷輸送材料、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子に関するものである。詳しくは、有機化合物から成る発光層に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスとしての有機電界発光素子（薄膜型有機ＥＬデバイス）や、電子写真などの記録材料、有機ＴＦＴ、ＯＰＣ、レーザー用色素などの光学部材に用いられる電荷輸送材料として有用な、芳香族環が縮合したビシクロ環がピラジン環に結合してなる新規なキノキサリン系含窒素縮合ヘテロ環化合物と、これを用いた電荷輸送材料および有機電界発光素子材料と、この含窒素縮合ヘテロ環化合物を含む層を設けた有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
含窒素縮合ヘテロ環化合物は、電子の高移動度化を期待できる材料として非常に注目を集めている。なかでも、窒素原子を２つ有するピラジン誘導体（特開平９−１８８８７５号公報）、キノキサリン誘導体（特開２０００−１３３４５３号公報）、フェナジン誘導体（特開平７−１０２２５０号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）は、有機ＥＬ用電子輸送材料としての可能性が見出されており、特に広く研究がなされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８８８７５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３３４５３号公報
【特許文献３】
特開平７−１０２２５０号公報
【特許文献４】
特開平５−３３１４５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の含窒素縮合ヘテロ環化合物の多くは平面性が高く、結晶化しやすいという欠点があった。
【０００５】
本発明は、高いアモルファス性と高い電子移動度を有し、電荷輸送材料や有機電界発光素子材料として優れた性能を発揮し得る新規含窒素縮合ヘテロ環化合物と、この新規含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いた電荷輸送材料、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有するものである。
【０００７】
【化１１】
環ｃは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表す。）
【０００８】
上記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、高い電子移動度を期待できるピラジン環に、芳香族環が縮合したビシクロ環が縮合してなる、下記部分構造
【化１２】
【０００９】
本発明の電荷輸送材料は、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含むものであり、本発明の有機電界発光素子材料は、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含むものである。
【００１０】
本発明の有機電界発光素子は、陽極、発光層、および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子であって、このような本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含有する層を、好ましくは発光層と陰極との間に有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有するものである。
【００１３】
【化１３】
環ｃは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表す。）
【００１４】
上記一般式（Ｉ），（ＩＩ）において、環ａおよび環ｂの具体例としては、
ベンゼン環、ナフタレン環、トリフェニレン環、アントラセン環、フェナントレン環などの、炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環；
ピラジン環、キノキサリン環、ピリジン環、キノリン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、フェナントリジン環などの、５または６員環の、単環または２〜５縮合環からなる芳香族複素環；
好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、トリフェニレン環およびピリジン環が挙げられ、これらはいずれも本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良い。
【００１５】
また、上記一般式（ＩＩ）において、環ｃの具体例としては、環ａおよび環ｂの具体例として上述した芳香族炭化水素環および芳香族複素環の他、
シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロペンテン環などの非芳香族炭化水素環；
ピペリジン環、各種ラクトン環およびラクタム環などの非芳香族複素環；が挙げられ、これらはいずれも本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良い。
【００１６】
環ａ、環ｂおよび環ｃが有しうる置換基としては、次のような置換基群αが挙げられる。
【００１７】
［置換基群α］
ハロゲン原子；
例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
置換基を有していても良いアルキル基；
例えば炭素数１〜８の直鎖または分岐のアルキル基であり、具体的にはメチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルケニル基；
例えば炭素数１〜８のアルケニル基であり、具体的にはビニル、アリル、１−ブテニル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルキニル基；
例えば炭素数１〜８のアルキニル基であり、具体的にはエチニル、プロパルギル基などが挙げられる。
シアノ基；
置換基を有していても良いアミノ基；
好ましくは、置換基として炭素数１〜８のアルキル基（このアルキル基は更にアリール基等の置換基を有していても良い。）を１つ以上有するもの、例えばメチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いアリールアミノ基、例えばフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いヘテロアリールアミノ基、例えばピリジルアミノ、チエニルアミノ、ジチエニルアミノ基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルコキシ基；
例えば炭素数１〜８のアルコキシ基であり、具体的にはメトキシ、エトキシ、ブトキシ基などが挙げられる。
カルボキシル基；
置換基を有していても良いカルボニル基；
例えば置換基を有する炭素数２〜１３のカルボニル基であり、具体的にはメトキシカルボニル、エトキシカルボニル基、アセトキシ基などが挙げられる。
水酸基；
メルカプト基；
置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基；
例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族複素環基；
例えばチエニル基、フリル基、ピリジル基、ベンゾチエニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。
【００１８】
上記置換基群αのうち、好ましい置換基はハロゲン原子、アルキル基、アミノ基、アルコキシ基、ピリジル基、フェニル基およびカルバゾリル基である。
【００１９】
上記環ａ〜ｃに置換し得る置換基群αが更に有していても良い置換基とは、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、下記の置換基群βが挙げられる。
【００２０】
［置換基群β］
アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、カルボキシル基、カルボニル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子。具体例は、置換基群αとして前述したものと同様の基が挙げられる。
【００２１】
置換基群βのうち、好ましい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、ハロゲン原子である。
【００２２】
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表し、この任意の置換基の具体例としては、一般式（Ｉ）におけるＲ１〜Ｒ４については、一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（Ｉｅ）において対応する基として後述するものが、いずれも挙げられ、一般式（ＩＩ）におけるＲ３およびＲ４については、一般式（ＩＩａ）〜（ＩＩｆ）において対応する基として後述する基がいずれも挙げられる。
【００２３】
前記一般式（Ｉ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、好ましくは、下記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ）で表される化合物、下記一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーのいずれかが挙げられる。
【００２４】
【化１４】
Ｒ１ １およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３およびＲ１４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００２５】
【化１５】
ｎ１は２〜６の整数を表す。
Ｘ１はｎ１価の連結基を表すが、ｎ１＝２の場合は直接結合であっても良い。Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ１３は、同一であっても異なっていても良い。）
【００２６】
【化１６】
Ａ１は直接結合もしくは２価の連結基を表す。
Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００２７】
前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（Ｉｅ）において、Ｒ１１およびＲ１２としてはおのおの独立に、水素原子、あるいは下記の置換基群γが挙げられる。
【００２８】
［置換基群γ］
置換基を有していても良いアルキル基；
例えば炭素数１〜８の直鎖または分岐のアルキル基であり、具体的にはメチル、エチル、ｎ−プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルケニル基；
例えば炭素数１〜８のアルケニル基であり、具体的にはビニル、アリル、１−ブテニル基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルキニル基；
例えば炭素数１〜８のアルキニル基であり、具体的にはエチニル、プロパルギル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基；
例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
置換基を有していても良い芳香族複素環基；
例えばチエニル基、フリル基、ピリジル基などが挙げられる。
【００２９】
Ｒ１１，Ｒ１２としてはおのおの独立に、好ましくはアルキル基である。
【００３０】
また、前記一般式（Ｉａ）におけるＲ１３およびＲ１４、前記一般式（Ｉｃ）におけるＲ１３としてはおのおの独立に、水素原子、あるいはＲ１１，Ｒ１２の置換基として上述した置換基群αの他、下記の置換基群δが挙げられる。
【００３１】
［置換基群δ］
ハロゲン原子；
例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、好ましくはフッ素原子が挙げられる。
シアノ基；
置換基を有していても良いアミノ基；
好ましくは、置換基として炭素数１〜８のアルキル基（このアルキル基は更にアリール基等の置換基を有していても良い。）を１つ以上有するもの、例えばメチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いアリールアミノ基、例えばフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ基など、あるいは置換基を有していても良いヘテロアリールアミノ基、例えばピリジルアミノ、チエニルアミノ、ジチエニルアミノ基などが挙げられる。
置換基を有していても良いアルコキシ基；
例えば炭素数１〜８のアルコキシ基であり、具体的にはメトキシ、エトキシ、ブトキシ基などが挙げられる。
カルボキシル基；
置換基を有していても良いカルボニル基；
例えば置換基を有する炭素数２〜１３のカルボニル基であり、具体的にはメトキシカルボニル、エトキシカルボニル基、アセトキシ基などが挙げられる。
水酸基；
メルカプト基。
【００３２】
Ｒ１３，Ｒ１４としてはおのおの独立に、好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子である。
【００３３】
上記Ｒ１１〜Ｒ１４の置換基が、更に有していても良い置換基とは、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、前述の置換基群β等が挙げられ、好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である。
【００３４】
一般式（Ｉｃ）におけるｎ１価、即ち２〜４価の連結基であるＸ１（但しｎ１＝２の場合は、Ｘ１は直接結合でも良い）としては、例えば、以下の構造のものが挙げられる。なお、下記例示構造式中の芳香族炭化水素環、芳香族複素環、あるいは脂肪族環式炭化水素由来の基の多くは、パラ位に結合手を有するものとして記載してあるが、メタ位やオルト位に結合手を有する基も、本発明の化合物には採用できる。また、下記例示構造式中の芳香族炭化水素環、芳香族複素環、あるいは脂肪族環は、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なわない範囲において、任意の箇所に任意の数の置換基を有していても良く、この場合の置換基としては、前述の置換基群βが挙げられる。
【００３５】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
一般式（Ｉｃ）において、ｎ１は好ましくは２〜４であり、上記連結基のうち、Ｘ１として好ましい連結基は直接結合、または以下の基である。
【００４１】
【化２２】
一般式（Ｉｅ）におけるＡ１は直接結合または２価の連結基であり、好ましくは、
ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、ターフェニル、ビナフチル、ベンゾフェノンなどの炭素数６〜３０の芳香族炭化水素環由来の２価の基；チオフェン、オキサゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ジアジン、カルバゾール、ジフェニレンオキシド、チアゾール、カルバゾール、ビチオフェンなどの、５または６員環の、単環または２〜５縮合環からなる芳香族複素環由来の２価の基；
エテニレン基、プロペニレン基などの、炭素数２〜４のアルケニレン基；
【化２３】
【化２４】
−Ｏ−；−Ｓ−；−ＮＲ−（但し、Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基）；
等が挙げられる。
【００４３】
これらはいずれも置換基を有していても良く、該置換基としては、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の特性を損なうものでなければ良く、特に制限はないが、例えば、アルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
【００４４】
Ａ１の具体例としては、次のようなものが挙げられ、
【化２５】
【化２６】
【００４５】
一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの該繰り返し単位数は、通常２〜３０程度、好ましくは２〜２０程度である。
【００４６】
前記一般式（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、好ましくは、下記一般式（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、下記一般式（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは下記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物のいずれかが挙げられる。
【００４７】
【化２７】
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００４８】
【化２８】
環ｄは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
ｐは２〜３の整数を表す。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。）
【００４９】
【化２９】
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ２は２〜６の整数を表す。
Ｘ２はｎ２価の連結基を表すが、ｎ２＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１およびＲ２３は、同一であっても異なっていても良い。）
【００５０】
【化３０】
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ３は２〜６の整数を表す。
Ｘ３はｎ３価の連結基を表すが、ｎ３＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。）
【００５１】
【化３１】
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ａ２は直接結合もしくは２価の連結基を表す。）
【００５２】
【化３２】
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。）
【００５３】
一般式（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｄ），（ＩＩｆ）におけるＲ２３，Ｒ２４および一般式（ＩＩｃ）におけるＲ２３としては、一般式（Ｉａ）におけるＲ１３，Ｒ１４として例示したものが挙げられ、好ましい基もＲ１３，Ｒ１４におけるものと同様である。
【００５４】
一般式（ＩＩａ），（ＩＩｃ），（ＩＩｅ）における環ｃ１は一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示したものが挙げられ、好ましい環も環ｃにおけるものと同様である。
【００５５】
一般式（ＩＩａ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５６】
一般式（ＩＩｃ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５７】
一般式（ＩＩｅ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環である。
【００５８】
一般式（ＩＩｄ），（ＩＩｆ）における環ｃ１は、一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示した環に対応する１価の基が挙げられ、好ましい環も環ｃにおけると同様である。
【００５９】
一般式（ＩＩｄ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環およびナフタレン環である。
【００６０】
一般式（ＩＩｆ）において、環ｃ１は好ましくはベンゼン環およびナフタレン環である。
【００６１】
一般式（ＩＩｂ）における環ｄは、一般式（ＩＩ）における環ｃとして例示した環に対応する２ｐ価の基であり、一般式（ＩＩｂ）においてｐは好ましくは２〜３であり、環ｄは好ましくはベンゼン環である。
【００６２】
これらの環ｃ１，ｄが有しうる置換基も環ｃが有し得る置換基として前述したものと同様である。
【００６３】
一般式（ＩＩｃ）におけるＸ２としては、一般式（Ｉｃ）におけるＸ１として例示したものが挙げられ、ｎ２は好ましくは２〜４であり、Ｘ２は好ましくは
【化３３】
【００６４】
一般式（ＩＩｄ）におけるＸ３としては、一般式（Ｉｃ）におけるＸ１として例示したものに加えて、更に
【化３４】
が挙げられ、好ましくはｎ３は２〜４であり、Ｘ３は好ましくは
【化３５】
【００６５】
一般式（ＩＩｅ）におけるＡ２としては、一般式（Ｉｅ）におけるＡ１として例示したものが挙げられ、好ましい連結基、好ましい繰り返し単位数も同様である。
【００６６】
また、一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖が結合する高分子化合物としては、例えばポリフェニレン、ポリエチレン、ポリフルオレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリアセチレン等、好ましくはポリフェニレン、ポリフルオレン、ポリスチレンが挙げられる。
【００６７】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物としては、具体的には次のような化合物が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【００６８】
【化３６】
【化３７】
【化３８】
【化３９】
【化４０】
【化４１】
前記一般式（Ｉａ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が３００程度、好ましくは５００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７５】
前記一般式（Ｉｃ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７６】
前記一般式（ＩＩａ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が３００程度、好ましくは５００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７７】
前記一般式（ＩＩｂ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常２０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７８】
前記一般式（ＩＩｃ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００７９】
前記一般式（ＩＩｄ）で表される化合物の分子量は、通常、下限が５００程度、好ましくは６００程度であり、上限は通常３０００程度、好ましくは１０００程度である。
【００８０】
いずれの化合物においても、分子量が上記下限値を下回ると、化合物が比較的結晶化しやすくなるため、例えば有機電界発光素子における有機層等に使用すると、欠陥が生じる虞があり、また上限を超えると真空蒸着による製膜が困難となる傾向があり、例えば有機電界発光素子の有機層材料等への使用を考えた場合、製膜プロセスの自由度が低下する可能性がある。
【００８１】
また、前記一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８２】
前記一般式（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーの分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８３】
これらのオリゴマーにおいて、上限を超えると溶媒に溶け難くなり、製膜性等の加工性が低下するという不具合が生じる可能性がある。
【００８４】
また、前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖が導入された高分子化合物の分子量は、通常、下限が１０００程度、好ましくは３０００程度であり、上限は通常１０００００程度、好ましくは１００００程度である。
【００８５】
この高分子化合物において、上限を超えると溶媒に溶け難くなり、製膜性等の加工性が低下するという不具合が生じる可能性がある。
【００８６】
また、この高分子化合物の分子量に占める前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖部分の分子量の割合は、通常、下限が１％程度、好ましくは１０％程度であり、上限は通常８０％程度、好ましくは７０％程度である。
【００８７】
この割合が上記下限値を下回ると、電荷輸送特性が誘起されない虞があり、また上限を超えると溶媒への溶解性が低下し、化合物の精製や、該化合物を用いた薄膜形成等が困難になるという不具合が生じる可能性がある。
【００８８】
本発明における前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物は、高い電荷輸送性を有するため、電荷輸送性材料として電子写真感光体、有機電界発光素子、光電変換素子、有機太陽電池、有機整流素子等に好適に使用できる。特に電子輸送性に優れることから電子輸送材料として好適である。
【００８９】
また前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いることにより、耐熱性に優れ、長期間安定に駆動（発光）する有機電界発光素子が得られるため、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物は有機電界発光素子材料として好適である。
【００９０】
次に、このような本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物を用いて構成される本発明の有機電界発光素子について説明する。
【００９１】
本発明の有機電界発光素子は、陽極、発光層および陰極が順次積層されてなり、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物、好ましくは、前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、前記一般式（Ｉｅ），（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物（以下、これらを総称して「本発明の化合物」と称す場合がある。）を含む層を有するものである。
【００９２】
本発明の有機電界発光素子において、本発明の化合物を含有する層に特に制限はないが、前述したように、主に下記部分構造
【化４２】
【００９３】
なお、本発明の有機電界発光素子において、同一の層内に２種以上の本発明の化合物が含有されていても良い。また、２以上の層に本発明の化合物が含有されている場合、これらの層に含有される化合物は、同一のものであっても異なるものであっても良い。
【００９４】
なお、本発明の有機電界発光素子において、陰極と発光層との間に設けられた層を「電子輸送層」と称し、これらの層が２つ以上の場合は陰極に接している層を「電子注入層」、それ以外の層を総称して「電子輸送層」と称すが、「電子輸送層」の中で発光層の陰極側面に接して設けられた層を、特に「正孔阻止層」と称することがある。
【００９５】
以下に、図面を参照して、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物を電子輸送層に含有する場合を例に、本発明の有機電界発光素子の実施の形態を詳細に説明する。
【００９６】
図１は本発明に用いられる一般的な有機電界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、１は基板、２は陽極、４は正孔輸送層、５は発光層、７は電子輸送層、８は陰極を各々表す。
【００９７】
基板１は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
【００９８】
基板１上には陽極２が設けられるが、陽極２は正孔輸送層４への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極２は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび／またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極２の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などを用いる場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基板１上に塗布することにより陽極２を形成することもできる。さらに、導電性高分子を用いる場合には電解重合により直接基板１上に薄膜を形成したり、基板１上に導電性高分子を塗布して陽極２を形成することもできる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６０巻，２７１１頁，１９９２年）。
【００９９】
陽極２は異なる材料からなる層を積層して形成された積層構造であっても良い。
【０１００】
陽極２の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常６０％以上、好ましくは８０％以上とすることが望ましく、この場合、陽極２の厚みは通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下程度である。不透明で良い場合は陽極２は基板１と同一でも良い。
【０１０１】
図１に示す構成の素子において、陽極２の上には正孔輸送層４が設けられる。正孔輸送層４の材料に要求される条件としては、陽極２からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率良く輸送することができる材料であることが必要である。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層５に接するために発光層５からの発光を消光したり、発光層５との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させないことが求められる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子にはさらに耐熱性が要求される。従って、ガラス転移温度（Ｔｇ）として８５℃以上の値を有する材料が望ましい。
【０１０２】
このような正孔輸送材料としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルで代表される２個以上の３級アミンを含み２個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン（特開平５−２３４６８１号公報）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物（Ｊ． Ｌｕｍｉｎ．， ７２−７４巻、９８５頁、１９９７年）、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物（Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．， ２１７５頁、１９９６年）、２，２’，７，７’−テトラキス−（ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔａｌｓ， ９１巻、２０９頁、１９９７年）等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いても良いし、必要に応じて複数種混合して用いても良い。
【０１０３】
上記の化合物以外に、正孔輸送層４の材料として、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン（特開平７−５３９５３号公報）、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン（Ｐｏｌｙｍ． Ａｄｖ． Ｔｅｃｈ．， ７巻、３３頁、１９９６年）等の高分子材料が挙げられる。
【０１０４】
正孔輸送層４は、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常の塗布法や、インクジェット法、スクリーン印刷法など各種印刷法等の湿式成膜法や、真空蒸着法などの乾式成膜法で形成することができる。
【０１０５】
正孔輸送層４を塗布法により形成する場合は、正孔輸送材料の１種または２種以上を、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤を添加し、適当な溶剤に溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極２上に塗布し、乾燥して正孔輸送層４を形成する。使用されるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、通常、正孔輸送層４中の含有量で５０重量％以下が好ましい。
【０１０６】
正孔輸送層４を真空蒸着法により形成する場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０−４Ｐａ程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた、陽極２が形成された基板１上に正孔輸送層４を形成させる。
【０１０７】
正孔輸送層４の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。この様に薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。
【０１０８】
図１に示す素子において、正孔輸送層４の上には発光層５が設けられる。発光層５は、電界を与えられた電極間において、陽極２から注入されて正孔輸送層４を移動する正孔と、陰極８から注入されて電子輸送層７を移動する電子との再結合により励起されて強い発光を示す発光性化合物より形成される。
【０１０９】
発光層５に用いられる発光性化合物としては、安定な薄膜形状を有し、固体状態で高い発光（蛍光または燐光）量子収率を示し、正孔および／または電子を効率良く輸送することができる化合物であることが必要である。さらに電気化学的かつ化学的に安定であり、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
【０１１０】
このような条件を満たし、蛍光を発する発光層を形成する材料としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体（特開平６−３２２３６２号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−２４５０８７号公報、同２−２２２４８４号公報）、ビススチリルアリーレン誘導体（特開平２−２４７２７８号公報）、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体（特開平８−３１５９８３号公報）、シロール誘導体等が挙げられる。これらの発光層材料は、通常は真空蒸着法により正孔輸送層４上に積層される。また、前述の正孔輸送層材料のうち、発光性を有する芳香族アミン系化合物も発光層材料として用いることができる。
【０１１１】
本発明の化合物は、電荷輸送能に加えてこのような発光性が要求される発光層材料（ホスト材料）として使用することもできる。発光層に、後述するように蛍光発光性や燐光発光性を示す化合物（ドーパント）を含有させる場合、ドーパントのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯレベルが、ホストのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯレベル内に入っているときに、効率よくドーパントを発光させることができる。本発明の化合物は、優れた電子輸送性、発光性と広いバンドギャップを有するため、ドーパントの選択肢が広い点からも、発光層材料として好適である。本発明の化合物を発光層材料として使用する場合、該化合物のみからなる発光層としても良く、該化合物をホスト材料として使用することもできる。ホスト材料として使用する場合、具体的には、本発明の化合物をホスト材料とし、蛍光色素または燐光材料をドープ材料として含有させることにより発光層を形成する。この際にドープ材料を適宜選択することにより、青色から赤色への波長変換の実現や発光効率の向上を図ることができる。本発明の化合物は、高い電子輸送能を有することから、特に正孔輸送性のドーパントと組み合わせることにより、両極性の発光層とすることができる。
【０１１２】
素子の発光効率を向上させるとともに発光色を変える目的で、例えば、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレーザー用蛍光色素をドープすること（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６５巻，３６１０頁，１９８９年）等が行われている。このドーピング手法は、発光層５にも適用でき、ドープ用材料としては、クマリン以外にも各種の蛍光色素が使用できる。青色発光を与える蛍光色素としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリンおよびそれらの誘導体等が挙げられる。緑色蛍光色素としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体等が挙げられる。黄色蛍光色素としては、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。赤色蛍光色素としては、ＤＣＭ系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。
【０１１３】
上記のドープ用蛍光色素以外にも、ホスト材料に応じて、レーザー研究，８巻，６９４頁，８０３頁，９５８頁（１９８０年）；同９巻，８５頁（１９８１年）、に列挙されている蛍光色素などが発光層用のドープ材料として使用することができる。
【０１１４】
ホスト材料に対して上記蛍光色素がドープされる量は、１０−３重量％以上が好ましく、０．１重量％以上がより好ましい。また１０重量％以下が好ましく、３重量％以下がより好ましい。この下限値を下回ると素子の発光効率向上に寄与できない場合があり、上限値を超えると濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。
【０１１５】
一方、燐光発光を示す発光層は、通常、燐光性ドーパントとホスト材料を含んで形成される。燐光性ドーパントとしては、例えば周期表７ないし１１族から選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体が挙げられ、該金属錯体のＴ１（最低励起三重項準位）より高いＴ１を有する電荷輸送性有機化合物をホスト材料として使用することが好ましい。
【０１１６】
周期表７ないし１１族から選ばれる金属を含む燐光性有機金属錯体における、該金属として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、および金が挙げられる。これらの有機金属錯体として、好ましくは下記一般式（ＩＩＩ）または一般式（ＩＶ）で表される化合物が挙げられる。
ＭＬｍ−ｊＬ’ｊ （ＩＩＩ）
（上記式中、Ｍは金属、ｍは該金属の価数を表す。ＬおよびＬ’は二座配位子を表す。ｊは０または１または２を表す。）
【０１１７】
【化４３】
Ｔが窒素の場合はＲｃ、Ｒｄは無く、Ｔが炭素の場合はＲｃ、Ｒｄは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
【０１１８】
Ｒａ、Ｒｂは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、互いに連結して環を形成しても良い。）
【０１１９】
一般式（ＩＩＩ）中の二座配位子ＬおよびＬ’はそれぞれ以下の部分構造を有する配位子を示す。
【０１２０】
【化４４】
【０１２１】
一般式（ＩＩＩ）で表される化合物として、さらに好ましくは下記一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）（Ｖｃ）で表される化合物が挙げられる。
【０１２２】
【化４５】
【０１２３】
【化４６】
【０１２４】
【化４７】
【０１２５】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）、（Ｖｃ）で表される化合物の環Ｑ１および環Ｑ１’として、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、チエニル基、フリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、またはカルバゾリル基が挙げられる。
【０１２６】
環Ｑ２および環Ｑ２’として、好ましくは、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、またはフェナントリジル基が挙げられる。
【０１２７】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）で表される化合物が有していても良い置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等の炭素数１〜６のアルキル基；ビニル基等の炭素数２〜６のアルケニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数２〜６のアルコキシカルボニル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基などの芳香族炭化水素基；フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基；ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基；カルバゾリル基；アセチル基等のアシル基；トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；シアノ基等が挙げられ、これらは互いに連結して環を形成しても良い。
【０１２８】
なお、環Ｑ１が有する置換基と環Ｑ２が有する置換基が結合して、または環Ｑ１’が有する置換基と環Ｑ２’が有する置換基が結合して、一つの縮合環を形成しても良く、このような縮合環としては７，８−ベンゾキノリン基等が挙げられる。
【０１２９】
環Ｑ１、環Ｑ１’、環Ｑ２および環Ｑ２’の置換基として、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ジアリールアミノ基、またはカルバゾリル基が挙げられる。
【０１３０】
一般式（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）におけるＭ４ないしＭ６として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられる。
【０１３１】
一般式（ＩＶ）におけるＭ’として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられ、特に好ましくは、白金、パラジウム等の２価の金属が挙げられる。
【０１３２】
前記一般式（ＩＩＩ）、（Ｖａ）、（Ｖｂ）および（Ｖｃ）で表される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない。
【０１３３】
【化４８】
【化４９】
前記一般式（ＩＶ）で表される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない（Ｍｅ：メチル基、Ｅｔ：エチル基）。
【０１３６】
【化５０】
燐光発光を示す発光層に使用されるホスト材料としては、蛍光発光を示す発光層に使用されるホスト材料として前述した材料の他に、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体（ＷＯ ００／７０６５５号公報）、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＵＳＰ ６，３０３，２３８号公報）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８巻，１６２２項，２００１）、ポリビニルカルバゾール（特開２００１−２５７０７６号公報）等が挙げられる。
【０１３８】
さらに本発明の有機電界発光素子における発光層５は、ホスト材料および燐光性ドーパントと共に、前述の蛍光色素を含有していても良い。
【０１３９】
発光層５中にドーパントとして含有される有機金属錯体の量は、０．１重量％以上が好ましく、また３０重量％以下が好ましい。この量が０．１重量％以下では素子の発光効率の向上に寄与できない場合があり、３０重量％を超えると有機金属錯体同士が２量体を形成する等の理由で濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。
【０１４０】
燐光発光を示す発光層における燐光性ドーパントの量は、従来の蛍光（１重項）を用いた素子において、発光層に含有される蛍光性色素（ドーパント）の量より、若干多い方が好ましい傾向がある。また燐光性ドーパントと共に蛍光色素が発光層中に含有される場合、該蛍光色素の量は、０．０５重量％以上が好ましく、０．１重量％以上がより好ましい。また１０重量％以下が好ましく、３重量％以下がより好ましい。
【０１４１】
発光層５の膜厚は、通常３ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上であり、また通常２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。
【０１４２】
発光層５も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができる。上述の蛍光色素および／または燐光色素（燐光性ドーパント）を発光層５のホスト材料にドープする方法を以下に説明する。
【０１４３】
塗布法により発光層５を形成する場合は、前記発光層ホスト材料と、ドープ用色素、さらに必要により、電子のトラップや発光の消光剤とならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により正孔輸送層４上に塗布し、乾燥して発光層５を形成する。使用するバインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔／電子移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、発光層５中の含有量で５０重量％以下が好ましい。
【０１４４】
真空蒸着法により発光層５を形成する場合には、前記ホスト材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、ドープする色素を別のルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで１０−４Ｐａ程度にまで排気した後、各々のルツボを同時に加熱して蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた基板上に層を形成する。また、他の方法として、上記の材料を予め所定比で混合したものを同一のルツボを用いて蒸発させても良い。
【０１４５】
上記各ドーパントが発光層５中にドープされる場合、発光層５の膜厚方向において均一にドープされるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。例えば、正孔輸送層４との界面近傍にのみドープしたり、逆に、電子輸送層７または後述の正孔阻止層６との界面近傍にのみドープしても良い。
【０１４６】
上述の如く、発光層５も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
【０１４７】
なお発光層５は、本発明の性能を損なわない範囲で上記以外の成分を含んでいても良い。
【０１４８】
図１に示す素子において、発光層５の上には電子輸送層７が設けられる。電子輸送層７は、電界を与えられた電極間において陰極から注入された電子を効率良く発光層５の方向に輸送することができる化合物より形成される。
【０１４９】
このような条件を満たす材料としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、３−または５−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン（米国特許第 ５，６４５，９４８号）、キノキサリン化合物（特開平６−２０７１６９号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、２−ｔ−ブチル−９，１０−Ｎ，Ｎ’−ジシアノアントラキノンジイミン、ｎ型水素化非晶質炭化シリコン、ｎ型硫化亜鉛、ｎ型セレン化亜鉛などが挙げられる。
【０１５０】
本発明の化合物は、この電子輸送層７の材料として使用することが好ましい。その場合、本発明の化合物のみを使用して電子輸送層７を形成しても良いし、該化合物の優れた効果を損なわない範囲で、前述した各種公知の材料を併用しても良い。
【０１５１】
本発明の化合物を用いることによる効果を有効に発揮させるために、他の材料を併用する場合、電子輸送層７中の本発明の化合物の含有量は、０．１重量％以上、特に１重量％以上であることが好ましい。
【０１５２】
電子輸送層７の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。
【０１５３】
電子輸送層７は、正孔輸送層４と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により発光層５または後述の正孔阻止層６上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
【０１５４】
陰極８は、電子輸送層７を介して発光層５に電子を注入する役割を果たす。陰極８として用いられる材料は、前記陽極２に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。さらに、陰極と発光層または電子輸送層の界面にＬｉＦ、ＭｇＦ２、Ｌｉ２Ｏ等の極薄絶縁膜（０．１〜５ｎｍ）を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７０巻，１５２頁，１９９７年；特開平１０−７４５８６号公報；ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｄｅｖｉｃｅｓ，４４巻，１２４５頁，１９９７年）。陰極８の膜厚は通常、陽極２と同様である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
【０１５５】
素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、図３に示すように、発光層５の陰極側界面に接するように、正孔阻止層６が設けられていても良い。
【０１５６】
正孔阻止層６は、正孔輸送層４から移動してくる正孔を陰極に到達するのを阻止する役割と、陰極から注入された電子を効率良く発光層５の方向に輸送する役割を果たすことができる化合物より形成されることが好ましい。正孔阻止層６を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いことが必要とされる。正孔阻止層６は正孔と電子を発光層５内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。
【０１５７】
この様な正孔阻止層６に使用される材料としては、例えばトリス（５，７−ジクロルー８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム（特開平２−１９５６８３号公報）、２，２’，２”−（１，３，５−フェニレン）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）ＴＰＢＩ（特開平１０−１０６７４９号公報）、２，９−ジエチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等が挙げられる。
【０１５８】
本発明の素子において、この正孔阻止層６の材料として、本発明の化合物を用いても良い。該化合物は正孔阻止層６中に、単独で用いても良いし、複数種併用しても良い。更に、上述したものに代表される、各種公知の正孔阻止機能を有する化合物を併用しても良い。
【０１５９】
本発明の化合物を用いることによる効果を有効に発揮させるために、他の材料を併用する場合、正孔阻止層６中の本発明の化合物の含有量は、０．１重量％以上、特に１重量％以上であることが好ましい。
【０１６０】
正孔阻止層６に本発明の化合物を使用した場合、前述の電子輸送層７にも本発明の化合物を使用しても良いし、また正孔阻止層６または電子輸送層７のいずれか一方にのみに本発明の化合物を使用し、他方はそれ以外の、公知の電子輸送材料や正孔阻止材料を使用して形成しても良い。
【０１６１】
本発明の素子において、正孔阻止層６および／または電子輸送層７に本発明の化合物を使用した場合、これらの本発明の化合物を含有する層のイオン化ポテンシャルは発光層のイオン化ポテンシャル（発光層がホスト材料とドーパントを含んでいる場合にはホスト材料のイオン化ポテンシャルを表す。以下同じ。）より０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１６２】
また、本発明の化合物は発光層材料として使用することも可能である。その場合には、正孔阻止層６または電子輸送層７に使用できる材料として上述した公知材料に代表される、その他の電子輸送性材料や正孔阻止材料の中から、該化合物よりも０．１ｅＶ以上大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を選択して使用することが好ましい。
【０１６３】
さらに、本発明の有機電界発光素子において、発光層５とこれに接して設けられる正孔阻止層６の両方に、本発明の化合物を使用しても良い。この場合、好ましくは、前記一般式（Ｉａ），（Ｉｃ），（ＩＩａ），（ＩＩｂ），（ＩＩｃ），（ＩＩｄ）で表される化合物、あるいは、前記一般式（Ｉｅ），（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマー、あるいは前記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物のいずれかで表される化合物よりなる群から、イオン化ポテンシャルの差が０．１ｅＶ以上である化合物を選択し、発光層と正孔阻止層に各々使用すればよい。
【０１６４】
このように、本発明の有機電界発光素子において、正孔阻止層６のイオン化ポテンシャルは発光層５のイオン化ポテンシャルより０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。イオン化ポテンシャルは物質のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義される。イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接定義されるか、電気化学的に測定した酸化電位を基準電極に対して補正しても求められる。後者の方法の場合、例えば飽和甘コウ電極（ＳＣＥ）を基準電極として用いたとき、
イオン化ポテンシャル＝酸化電位（ｖｓ．ＳＣＥ）＋４．３ｅＶ
で定義される（“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８５年、９８頁）。
【０１６５】
さらに、本発明の有機電界発光素子における正孔阻止層６の電子親和力（ＥＡ）は、発光層５の電子親和力（発光層がホスト材料とドーパントを含んでいる場合にはホスト材料の電子親和力）と比較して同等以上であることが好ましい。電子親和力もイオン化ポテンシャルと同様に真空準位を基準として、真空準位にある電子が物質のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）レベルに落ちて安定化するエネルギーで定義される。電子親和力は、上述のイオン化ポテンシャルから光学的バンドギャップを差し引いて求められるか、電気化学的な還元電位から下記の式で同様に求められる。
電子親和力＝還元電位（ｖｓ．ＳＣＥ）＋４．３ｅＶ
【０１６６】
従って、本発明で用いられる正孔阻止層は、酸化電位と還元電位を用いて、
（正孔阻止材料の酸化電位）−（発光材料の酸化電位）≧０．１Ｖ
（正孔阻止材料の還元電位）≧（発光材料の還元電位）
と表現することもできる。
【０１６７】
さらに正孔阻止層６と電子輸送層７を有する素子の場合には、正孔阻止層６の電子親和力は電子輸送層７の電子親和力と比較して同等以下であることが好ましい。即ち、
（電子輸送材料の還元電位）≧（正孔阻止材料の還元電位）≧（発光材料の還元電位）
であることが好ましい。
【０１６８】
正孔阻止層６の膜厚は、通常０．３以上、好ましくは０．５ｎｍ以上であり、また通常１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下である。正孔阻止層６も正孔輸送層４と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
【０１６９】
正孔注入の効率をさらに向上させ、かつ、有機層全体の陽極への付着力を改善させる目的で、図２および図３に示すように、正孔輸送層４と陽極２との間に陽極バッファ層３を挿入することも行われている。陽極バッファ層３を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下がると同時に、素子を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果がある。
【０１７０】
陽極バッファ層３に用いられる材料に要求される条件としては、陽極とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点およびガラス転移温度が高く、融点としては３００℃以上、ガラス転移温度（Ｔｇ）としては１００℃以上であることが好ましい。さらに、イオン化ポテンシャルが低く陽極２からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。
【０１７１】
この目的のために、これまでに銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報）、ポリアニリン（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．， ６４巻、１２４５頁，１９９４年）、ポリチオフェン（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ９巻、１２５頁、１９９８年）等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜（Ｓｙｎｔｈ． Ｍｅｔ．， ９１巻、７３頁、１９９７年）や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物（Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ， ２９巻、２７５０頁、１９９６年）が報告されている。
【０１７２】
また、正孔注入・輸送性の低分子有機化合物と電子受容性化合物を含有する層（特開平１１−２５１０６７号公報、特開２０００−１５９２２１号公報等に記載）や、芳香族アミノ基等を含有する非共役系高分子化合物に、必要に応じて電子受容性化合物をドープしてなる層（特開平１１−１３５２６２号公報、特開平１１−２８３７５０号公報、特開２０００−３６３９０号公報、特開２０００−１５０１６８号公報、特開平２００１−２２３０８４号公報、およびＷＯ９７／３３１９３号公報など）、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを含む層（特開平１０−９２５８４号公報）なども挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１７３】
上記陽極バッファ層３の材料としては、低分子、高分子いずれの化合物を用いることも可能である。
【０１７４】
陽極バッファ層３も、正孔輸送層４と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物を用いる場合には、さらにスパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマＣＶＤ法により形成することもできる。
【０１７５】
以上の様にして形成される陽極バッファ層３の膜厚は、低分子化合物を用いて形成される場合、下限は通常３ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ程度であり、上限は通常１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ程度である。また高分子化合物を用いて形成される陽極バッファ層３の膜厚の下限は通常５ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ程度であり、上限は通常１０００ｎｍ、好ましくは５００ｎｍ程度である。
【０１７６】
なお、図１とは逆の構造、すなわち、基板１上に陰極８、電子輸送層７、発光層５、正孔輸送層４、陽極２の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い２枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図２または図３に示した前記各層構成とは逆の順に積層することも可能である。
【０１７７】
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
【０１７８】
なお、上述した実施の形態は例示であり、本発明は、何ら上記実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１７９】
【実施例】
以下に合成例および実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明はその要旨を超えない限り、以下の合成例および実施例に限定されるものではない。
【０１８０】
まず、本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物の合成法について説明する。
本発明の含窒素縮合ヘテロ環化合物は、公知の化合物合成法を組み合わせることにより、合成することができる。例えば、下記一般式３で表される化合物の場合を例に、簡単に説明する。
【０１８１】
【化５１】
上記一般式１で表されるジオールは、例えばＪ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９８，５３，５８３， Ｃｈｅｍ．Ａｂｓｔｒ．１９６０，５４，１９６２８ｉに記載の方法で、容易に合成することができる。
一般式２で表されるジケトンは、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ２５６ （１９７６）に記載の方法を用いて、一般式１で表される化合物から容易に合成することができる。
さらに、本発明の化合物にあたる上記一般式３の化合物は、一般式２で表される化合物とジアミンを用いてジクロロメタン、トルエン、キシレンなどの有機溶媒中で加熱還流することにより容易に得ることができる。
【０１８３】
（合成例１）
【化５２】
ペンタセンを出発原料とし、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９８，５３，５８３に記載の方法で、同様の操作でジオールａを得た。収率は５０％であった。
１Ｈ−ＮＭＲ：７．８５（２Ｈ，ｓ）， ７．８０（８Ｈ，，ｍ）， ７．４３（ｍ，４Ｈ）， ４．６６（ｓ，２Ｈ）， ４．２２（ｓ，２Ｈ）， １．７５（ｓ，２Ｈ）
ＩＲ ３４３２ｃｍ−１（ＯＨ）
【０１８５】
（合成例２）
【化５３】
アルゴン雰囲気下，乾燥ジメチルスルホキシド（９．４ｍｍｏｌ，１３２ｍｍｏｌ）と塩化メチレン（６９ｍｌ）を反応容器に入れ、−６０℃に冷却し、無水トリフルオロ酢酸（１６．５ｍｌ，１１９ｍｍｏｌ）を加え、１０分間攪拌した。
ここにジオールａ（１．２９ｇ，３．８１ｍｍｏｌ）を加え，さらに１．５時間攪拌した。この溶液に、トリエチルアミン（２０．７ｍｌ，２７５ｍｍｏｌ）を滴下し、１．５時間攪拌した。反応液を水に注ぎ、塩化メチレンで抽出し、有機層を水洗、乾燥、濃縮し、目的のジケトンｂを得た。収量は０．５５ｇ（収率４３％）であった。
１Ｈ−ＮＭＲ ７．９４（４Ｈ，ｓ）， ７．８４（３Ｈ，ｍ）， ７．５２（４Ｈ，ｍ）， ５．３１（２Ｈ，ｓ）， ＩＲ，１７５４，１７３５ｃｍ−１，
Ｍａｓｓ ３３５； Ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ２４Ｈ１４Ｏ２； Ｃ＝８６．２１，Ｈ＝４．２２；
Ｆｏｕｎｄ，Ｃ＝８６．３１，Ｈ＝４．３０
【０１８７】
（実施例１）
【化５４】
不活性雰囲気下、合成例２により得られたジケトンｂ（０．６６ｍｍｏｌ，０．２ ｇ） と、オルトフェニレンジアミン（０．８２ｍｍｏｌ，０．０９ｇ）を、脱水ジクロロメタン中で２４時間加熱還流した。反応溶液を水、および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製し、０．２３ｇの白色固体を得た。得られた固体のマススペクトルにより、目的物ｃであることを確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＨＣｌ３）σ＝８．００（２Ｈ，ｓ）， ７．９６（４Ｈ，ｍ）， ７．７７（４Ｈ，ｍ）， ７．６５（２Ｈ，ｍ）， ７．４３（４Ｈ，ｍ）， ５．９２（２Ｈ，ｓ）
１ ３Ｃ ＮＭＲ（ＣＨＣｌ３）σ＝１５６．６２， １３９．９６， １３８．１， １３２．３７， １２９．３４， １２８．６１， １２７．６７， １２６．３４， １２３．６３， ５５．０５
ＩＲ（ＫＢｒ）ｃｍ−１＝１５００
ｍ／ｅ：４０７
【０１８９】
【発明の効果】
本発明の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物は、分子中に１以上のピラジン骨格を有することにより高い電子輸送能を実現し、また芳香族環が結合したビシクロ環骨格を有する嵩高い分子構造であるため、アモルファス性の高い薄膜を形成することができる。
【０１９０】
このような化合物を含有する電荷輸送材料または有機電界発光素子材料を用いた本発明の有機電界発光素子によれば、発光効率が高くかつ駆動安定性に優れており、色純度の良好で駆動安定性においても大きく改善された素子が得られる。特に、従来困難であった青色発光素子で安定性に優れた素子が得られることから、フルカラーあるいはマルチカラーのパネルへの応用において優れた性能を発揮できる。
【０１９１】
従って、本発明の有機電界発光素子はフラットパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュータ用や壁掛けテレビ）、車載表示素子、携帯電話表示や面発光体としての特徴を生かした光源（例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示した模式的断面図である。
【図２】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【図３】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 陽極
３ 陽極バッファ層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 正孔阻止層
７ 電子輸送層
８ 陰極
Claims (14)
- 下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される部分構造を有する新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
Ｒ１〜Ｒ４はおのおの独立に、水素原子または任意の置換基を表す。） - 一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（Ｉａ）で表される、請求項１記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３およびＲ１４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。） - 一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（Ｉｃ）で表される、請求項１記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
ｎ１は２〜６の整数を表す。
Ｘ１はｎ１価の連結基を表すが、ｎ１＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
Ｒ１３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ１３は、同一であっても異なっていても良い。） - 一般式（Ｉ）で表される化合物が、下記一般式（Ｉｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーである、請求項１記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
Ａ１は直接結合もしくは２価の連結基を表す。
Ｒ１１およびＲ１２はおのおの独立に、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩａ）で表される、請求項１に記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩｂ）で表される、請求項１記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｄは炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも置換基を有していても良い。
ｐは２〜３の整数を表す。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩｃ）で表される、請求項１に記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ２は２〜６の整数を表す。
Ｘ２はｎ２価の連結基を表すが、ｎ２＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１およびＲ２３は、同一であっても異なっていても良い。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩｄ）で表される、請求項１に記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
ｎ３は２〜６の整数を表す。
Ｘ３はｎ３価の連結基を表すが、ｎ３＝２の場合は直接結合であっても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。
なお、１分子中に含まれる複数個の環ａ、環ｂ、環ｃ１、Ｒ２３およびＲ２４は、同一であっても異なっていても良い。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩｅ）で表される繰り返し単位を含むオリゴマーである、請求項１に記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、これらはいずれも、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ａ２は直接結合もしくは２価の連結基を表す。） - 一般式（ＩＩ）で表される化合物が、下記一般式（ＩＩｆ）で表される側鎖を有する高分子化合物である、請求項１に記載の新規含窒素縮合ヘテロ環化合物。
環ｃ１は炭化水素環または複素環を表し、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基で置換されていても良い。
Ｒ２３およびＲ２４はおのおの独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアルケニル基、置換基を有していても良いアルキニル基、シアノ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、カルボキシル基、置換基を有していても良いカルボニル基、水酸基、メルカプト基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素環基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。） - 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含む、電荷輸送材料。
- 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含む、有機電界発光素子材料。
- 陽極、発光層、および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子であって、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含有する層を有する、有機電界発光素子。
- 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の含窒素縮合ヘテロ環化合物を含有する層を、発光層と陰極との間に有する、請求項１３に記載の有機電界発光素子。
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