JP2005313069A - Sublimation/purification apparatus and subliming/purifying method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学物質を高収率で精製するための昇華精製装置及びその昇華方法に関するものである。 The present invention relates to a sublimation purification apparatus and a sublimation method for purifying a chemical substance with high yield.
微量の不純物が性能に悪影響を及ぼす用途に用いられる化学物質は、極めて高度に精製される必要がある。そのような化学物質として、例えば近年実用化に向けた開発が活発に行われている有機エレクトロルミネッセンス材料(以下、有機EL材料と称す)が挙げられる。 Chemical substances used in applications where trace amounts of impurities adversely affect performance need to be highly purified. Examples of such chemical substances include organic electroluminescent materials (hereinafter referred to as organic EL materials) that have been actively developed for practical use in recent years.
この有機EL材料を用いた有機EL素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光する有機積層薄膜発光素子である。この素子は、薄型、低駆動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり注目を集めている。 The organic EL element using the organic EL material is an organic laminated thin film light emitting element that emits light when an electron injected from a cathode and a hole injected from an anode are recombined in an organic phosphor sandwiched between both electrodes. . This element is attracting attention because it is thin, has high luminance emission under a low driving voltage, and multicolor emission by selecting a fluorescent material.
有機EL素子の発光特性や耐久性に影響を及ぼす要因に有機EL材料の純度がある。有機EL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、発光効率および耐久性が低下する。したがって、不純物を少なくするために、有機EL材料を極めて高度に精製する必要がある。 The factor that affects the light emission characteristics and durability of the organic EL element is the purity of the organic EL material. If impurities are mixed in the organic EL material, the impurities may trap carriers or cause quenching, resulting in a decrease in emission intensity, emission efficiency, and durability. Therefore, in order to reduce impurities, it is necessary to highly refine the organic EL material.
化学物質の一般的な精製法としては、従来よりカラムクロマトグラフィー、再結晶、蒸留、昇華などが知られている。これらの中で、カラムクロマトグラフィーと再結晶は、精製する化学物質を有機溶媒に溶解させるプロセスを含むため、溶解性に乏しい化学物質の精製に用いることができず、また使用する有機溶媒中の不純物で汚染される可能性があるという欠点がある。このためカラムクロマトグラフィーと再結晶は、高純度材料を得るための最終精製を行う前段階の処理として実施されることが多い。 Conventionally, column chromatography, recrystallization, distillation, sublimation and the like are known as general purification methods for chemical substances. Among these, column chromatography and recrystallization include a process in which a chemical substance to be purified is dissolved in an organic solvent, and therefore cannot be used for purification of a chemical substance having poor solubility, and in the organic solvent to be used. There is a disadvantage that it can be contaminated with impurities. For this reason, column chromatography and recrystallization are often carried out as a process before the final purification for obtaining a high-purity material.
蒸留と昇華は、そのような有機溶媒を使用するプロセスが無いために、上記のような高度に精製される必要がある化学物質の精製方法として一般的に用いられている。しかし蒸留は常温で液体の物質の精製に限定されるため、有機EL材料のような固体状の物質の精製には昇華が有効である。 Distillation and sublimation are commonly used as purification methods for chemicals that need to be highly purified as described above because there is no process using such organic solvents. However, since distillation is limited to purification of liquid substances at room temperature, sublimation is effective for purification of solid substances such as organic EL materials.
昇華は、固体材料を加熱して気化させ、高純度の材料が凝固する温度に設定した捕集部で捕集し、目的とする高純度材料を得るという精製法である。昇華とは固体から直接気体になることを表すが、有機EL材料は常温では固体であるが加熱時に溶融してから気化するものが多く、このような材料の精製についても蒸留ではなく昇華と表現することが多い。 Sublimation is a purification method in which a solid material is heated and vaporized and collected at a collection unit set to a temperature at which the high-purity material is solidified to obtain a target high-purity material. Sublimation means that gas is converted directly from a solid, but organic EL materials are solid at room temperature but are often melted when heated, and the purification of such materials is expressed as sublimation rather than distillation. Often to do.
昇華精製の実験室的な装置は「実験化学講座」等の一般的な文献に記載されているが、工業的な装置あるいは昇華方法についてもいくつか開示されている。 Laboratory equipment for sublimation purification is described in general literature such as “Experimental Chemistry Course”, but some industrial equipment or sublimation methods are also disclosed.
例えば、低コスト、簡易操作性、高収率の観点から、精製した物質を捕集するための収集管を設ける昇華精製方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、この方法では工業的に大量精製する上で十分な精製収率が得られるとは言い難いことが判明した。 For example, from the viewpoint of low cost, simple operability, and high yield, a sublimation purification method in which a collection tube for collecting the purified substance is provided has been proposed (for example, see Patent Document 1). However, it has been found that it is difficult to say that this method can obtain a purification yield sufficient for industrial mass purification.
また、昇華精製過程において、物質が液体として凝縮する場合や液体として凝縮し常温に冷却する過程で固体状態となる場合、捕集部以外に凝縮液が混ざらないよう堰を設けた蒸留精製装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この装置では捕集された物質を取り出す際の操作性が高いとは言い難いことが判明した。 In the sublimation purification process, when the substance condenses as a liquid, or when it becomes a solid state in the process of condensing as a liquid and cooling to room temperature, a distillation purification apparatus provided with a weir so that the condensate does not mix other than the collection part It has been proposed (see, for example, Patent Document 2). However, it has been found that it is difficult to say that this apparatus has high operability when taking out the collected substance.
また、精製された物質の核生成の場として石英ウールを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、この方法では上記のような結晶性の低い物質に関しては効果が少なく、精製収率について十分であるとは言い難いことが判明した。
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、精製収率や操作性を向上した昇華精製装置、及び昇華精製方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sublimation purification apparatus and a sublimation purification method that solve the problems of the conventional technique and improve the purification yield and operability.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、精製収率を向上させることができる装置構造を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found an apparatus structure capable of improving the purification yield, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、上記目的を達成するため、主として以下の構造を採用する。
(1)化学物質を気化させる気化部と気化した該化学物質を捕集する捕集部とを有する精製部と、排気装置とを有する昇華精製装置であって、気化部の高さHaと捕集部の高さHbがHa>Hbであることを特徴とする昇華精製装置。
(2)化学物質を気化させる気化部と気化した該化学物質を捕集する捕集部とを有する精製部と、排気装置とを有する昇華精製装置であって、精製部に化学物質を捕集する捕集内管を有し、捕集内管の内面積S1と捕集部外管の内面積S2がS1≧S2であることを特徴とする昇華精製装置。
(3)気化部に化学物質を多層状に配置することを特徴とする請求項1または2記載の化学物質精製装置。
(4)(1)〜(3)のいずれか記載の化学物質精製装置を用いることを特徴とする化学物質精製方法。
That is, in order to achieve the above object, the present invention mainly adopts the following structure.
(1) A sublimation purification apparatus having a purification section having a vaporization section for vaporizing a chemical substance and a collection section for collecting the vaporized chemical substance, and an exhaust device, the height Ha of the vaporization section and A sublimation purification apparatus characterized in that the height Hb of the collecting part is Ha> Hb.
(2) A sublimation purification apparatus having a purification section having a vaporization section for vaporizing a chemical substance and a collection section for collecting the vaporized chemical substance, and an exhaust device, and collecting the chemical substance in the purification section A sublimation purification apparatus having a collecting inner pipe, wherein an inner area S1 of the collecting inner pipe and an inner area S2 of the collecting section outer pipe are S1 ≧ S2.
(3) The chemical substance refining apparatus according to claim 1 or 2, wherein the chemical substances are arranged in a multilayer form in the vaporizing section.
(4) A chemical substance purification method using the chemical substance purification apparatus according to any one of (1) to (3).
本発明の昇華精製装置および昇華精製方法を用いることにより、昇華精製時の化学物質の精製収率や操作性を向上させることができる。 By using the sublimation purification apparatus and the sublimation purification method of the present invention, the purification yield and operability of chemical substances during sublimation purification can be improved.
以下、本発明に関し詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
図1に本発明の昇華精製装置の断面概略図の一例を挙げる。本発明の昇華精製装置は、化学物質を気化させる気化部A−1と気化した該化学物質を捕集する捕集部A−2とを有する精製部Aと、排気装置Bとを有する。 FIG. 1 shows an example of a schematic cross-sectional view of the sublimation purification apparatus of the present invention. The sublimation purification apparatus of the present invention includes a purification unit A having a vaporization unit A-1 for vaporizing a chemical substance and a collection unit A-2 for collecting the vaporized chemical substance, and an exhaust device B.
本発明の昇華精製装置を用いた精製方法の概略は、まず精製する化学物質を真空チャンバー1の気化部A−1に装入し、真空ポンプ11で装置内を真空状態とする。次に捕集部A−2を熱源4で、気化部A−1を熱源5で所望の温度に加熱し、化学物質を気化部A−1から気化させて、捕集部A−2で凝固させて捕集する。ここで、捕集部A−2の温度よりも凝固温度の低い不純物は捕集部A−2では捕集されずに、冷却部A−3またはトラップ9で捕集される。また、不揮発性の不純物や気化温度の高い不純物は気化部A−1に残サとして残る。昇華精製が終了したら、装置内を大気圧に戻し、捕集部A−2から精製された化学物質を回収する。
The outline of the purification method using the sublimation purification apparatus of the present invention is as follows. First, a chemical substance to be purified is charged into the vaporization section A-1 of the
通常、昇華精製では化学物質が固体状態のまま気化して、気化した物質が固体状態として凝固するが、本明細書中では化学物質が一度溶融してから気化する場合や、化学物質が液体として凝縮し常温に冷却する過程で固体状態となる場合も、昇華精製の範疇として定義する。 Normally, in sublimation purification, the chemical substance is vaporized in the solid state, and the vaporized substance is solidified as a solid state. However, in this specification, the chemical substance is once vaporized after being melted, or the chemical substance is in a liquid state. The case of solidification in the process of condensation and cooling to room temperature is also defined as a category of sublimation purification.
特に、極めて高度な精製が必要とされる有機EL材料は、有機EL素子内で薄膜として用いられるため、その物性上、アモルファス性の強い材料が多い。このような化学物質は、昇華精製の際、精製された化学物質が液体として凝縮し常温に冷却する過程で固体状態となる場合がある。 In particular, organic EL materials that require extremely high levels of purification are often used as thin films in organic EL elements, and thus have many amorphous materials due to their physical properties. When such a chemical substance is sublimated and purified, the purified chemical substance may condense as a liquid and become a solid state in the process of cooling to room temperature.
上記化学物質を昇華精製すると、捕集部で液体として凝縮し、気化部へ流れ込み、精製収率の減少や気化部に流れ込んだ化学物質が熱変性してしまう問題がある。このような問題点を解決するべく、本発明の装置は、水平面に対して、気化部の高さHaと捕集部の高さHbとの関係が、Ha>Hbであることを特徴とする。これは、捕集部で液体として凝縮した化学物質が、再び気化部へ流れ込むことや流れ込んだ化学物質が熱変性することを防止し、該化学物質の精製収率を向上させるためである。 When the chemical substance is purified by sublimation, it condenses as a liquid in the collection part and flows into the vaporization part, and there is a problem that the purification yield decreases and the chemical substance that flows into the vaporization part is thermally denatured. In order to solve such a problem, the apparatus of the present invention is characterized in that the relationship between the height Ha of the vaporizing section and the height Hb of the collecting section is Ha> Hb with respect to the horizontal plane. . This is to prevent the chemical substance condensed as a liquid in the collection part from flowing again into the vaporization part and the chemical substance flowing in from being thermally denatured, thereby improving the purification yield of the chemical substance.
ここで言う気化部の高さHa、捕集部の高さHbとは、水平面から気化部、捕集部それぞれの内面の最下面までの距離である。その配置形態としては、特に限定されるものではないが、例えば図8のような段差型、図9のような傾斜型が挙げられる。 Here, the height Ha of the vaporization section and the height Hb of the collection section are distances from the horizontal plane to the lowermost surfaces of the inner surfaces of the vaporization section and the collection section. The arrangement form is not particularly limited, and examples thereof include a step type as shown in FIG. 8 and an inclined type as shown in FIG.
本発明における精製部Aは、図1のように気化部A−1、捕集部A−2、冷却部A−3で構成されるのが好ましいが、精製する化学物質よりも凝固温度の低い不純物が多く含まれない場合は、冷却部A−3は無くても良い。また、気化部A−1、捕集部A−2、冷却部A−3は一体型であっても、それぞれが取り外し出来るように連結されていてもよい。 The purification section A in the present invention is preferably composed of a vaporization section A-1, a collection section A-2, and a cooling section A-3 as shown in FIG. 1, but has a lower solidification temperature than the chemical substance to be purified. When many impurities are not included, the cooling part A-3 may be omitted. Moreover, even if the vaporization part A-1, the collection part A-2, and the cooling part A-3 are an integral type, they may be connected so that each can be removed.
本発明における気化部A−1とは、精製する化学物質を仕込む部分である。気化部A−1の形状としては、円筒型が一般的であるが、箱型やかまぼこ型などとしても良く、特に限定されるものではない。気化部A−1の材質は、特に限定されるものではないが、化学的に不活性な材質で構成されることが好ましい。これは、精製時に化学物質を高温に加熱するために、化学物質が一部分解したり、重合などの変性を起こしてしまうことを防止するためであり、例えばステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニア、SiO2ガラス、石英ガラス、カーボン、アルミナ、窒化ボロン、窒化ケイ素、テフロン(登録商標)が好ましく、タンタル、モリブデン、チタン、ジルコニア、アルミナがより好ましい。 The vaporization part A-1 in the present invention is a part in which a chemical substance to be purified is charged. The shape of the vaporization part A-1 is generally a cylindrical shape, but may be a box shape or a kamaboko shape, and is not particularly limited. The material of the vaporization part A-1 is not particularly limited, but is preferably composed of a chemically inert material. This is to prevent the chemical substance from partially decomposing or causing modification such as polymerization in order to heat the chemical substance to a high temperature during purification. For example, stainless steel, tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, Zirconia, SiO 2 glass, quartz glass, carbon, alumina, boron nitride, silicon nitride, and Teflon (registered trademark) are preferable, and tantalum, molybdenum, titanium, zirconia, and alumina are more preferable.
精製する化学物質は、気化部A−1に装入される。その装入方法としては、真空チャンバー1に直に接する方法または、図1のように昇華ボート等の試料入れ2に精製する化学物質を入れて装入する方法があるが、操作性や装置内汚染を防止するために、試料入れ2に入れて装入することが好ましい。試料入れの形状としては、特に限定されるものではないが、箱状、筒状等が挙げられる。試料入れの材質としては、特に限定されるものではないが、化学的に不活性な材質で構成されることが好ましい。これは、精製時に化学物質を高温に加熱するために、化学物質が一部分解したり、重合などの変性を起こしてしまうことを防止するためであり、例えばステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニア、SiO2ガラス、石英ガラス、カーボン、アルミナ、窒化ボロン、窒化ケイ素、テフロン(登録商標)が好ましく、タンタル、モリブデン、チタン、ジルコニア、アルミナがより好ましい。
The chemical substance to be purified is charged into the vaporizing section A-1. As a charging method, there are a method of directly contacting the
一度に大量の化学物質を精製する場合は、該化学物質の装入量を多くする必要があるが、一つの試料入れに大量の化学物質を入れると、温度ムラが生じやすく、熱分解の原因になる。このような問題を解決するためには、複数の試料入れに化学物質を分散して、多層状に装入することが好ましい。多層状配置の例としては、図2のような水平型、図3、図4のような積層型が挙げられるが、昇華精製装置の気化部A−1の限られた内空間に、効率よく複数の試料入れを装入するためには、図3、図4のような積層型がより好ましい。 When purifying a large amount of chemical substances at once, it is necessary to increase the amount of the chemical substance charged. However, if a large amount of chemical substances are put in one sample container, temperature unevenness is likely to occur, causing thermal decomposition. become. In order to solve such a problem, it is preferable to disperse chemical substances in a plurality of sample containers and to charge them in multiple layers. Examples of the multi-layered arrangement include a horizontal type as shown in FIG. 2 and a laminated type as shown in FIGS. 3 and 4, but efficiently in the limited internal space of the vaporizing section A-1 of the sublimation purification apparatus. In order to load a plurality of sample holders, the stacked type as shown in FIGS. 3 and 4 is more preferable.
試料入れを多層状に配置する機構として、昇華精製装置の真空チャンバーの気化部には、試料入れの支持台を設けることが好ましい。支持台の例としては、特に限定されるものではないが、図3のような棒状の突起、図4のような板状の突起などが挙げられる。 As a mechanism for arranging the sample holders in multiple layers, it is preferable to provide a support base for the sample holders in the vaporization part of the vacuum chamber of the sublimation purification apparatus. Examples of the support base are not particularly limited, and examples thereof include a rod-like protrusion as shown in FIG. 3 and a plate-like protrusion as shown in FIG.
本発明における捕集部A−2とは、昇華により精製された化学物質を捕集する部分である。捕集部A−2の形状としては、円筒型が一般的であるが、箱型やかまぼこ型などとしても良く、特に限定されるものではない。捕集部A−2の材質は、特に限定されるものではないが、化学的に不活性な材質で構成されることが好ましい。これは、精製時に化学物質を高温に加熱するために、化学物質が一部分解したり、重合などの変性を起こしてしまうことを防止するためであり、例えばステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニア、SiO2ガラス、石英ガラス、カーボン、アルミナ、窒化ボロン、窒化ケイ素、テフロン(登録商標)が好ましく、タンタル、モリブデン、チタン、ジルコニア、アルミナがより好ましい。 The collection part A-2 in this invention is a part which collects the chemical substance refine | purified by the sublimation. The shape of the collection part A-2 is generally a cylindrical shape, but may be a box shape or a kamaboko shape, and is not particularly limited. Although the material of collection part A-2 is not specifically limited, It is preferable to comprise with a chemically inactive material. This is to prevent the chemical substance from partially decomposing or causing modification such as polymerization in order to heat the chemical substance to a high temperature during purification, for example, stainless steel, tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, Zirconia, SiO 2 glass, quartz glass, carbon, alumina, boron nitride, silicon nitride, and Teflon (registered trademark) are preferable, and tantalum, molybdenum, titanium, zirconia, and alumina are more preferable.
捕集部A−2には、捕集した化学物質を簡易に取り出すために、図1のような脱着可能な捕集内管3を有することが好ましい。
In order to easily take out the collected chemical substance, the collection part A-2 preferably has a detachable collection
本発明における昇華装置は、捕集内管3の内面積S1と、捕集部A−2の外管内面積S2との関係がS1≧S2であることを特徴とする。これは、精製された化学物質を効率よく捕集し、精製収率を向上させるためである。
The sublimation device in the present invention is characterized in that the relationship between the inner area S1 of the collection
ここで言う捕集内管3の内面積S1は、図5に示すように、捕集内管3の総内面積のことであり、捕集部A−2の外管内面積S2とは、真空チャンバー1の捕集部A−2部分の総内面積のことである。
As shown in FIG. 5, the inner area S1 of the collecting
通常、捕集部A−2内に同形状の捕集内管を設けても、総内面積はS1<S2となる。気化部A−1で気化した化学物質は、捕集部A−2で冷却されて凝固するが、この際、捕集する表面積(S1)が大きい程、効率よく捕集することができ、精製収率が向上する。 Usually, even if the collection inner pipe of the same shape is provided in the collection part A-2, the total inner area is S1 <S2. The chemical substance vaporized in the vaporization part A-1 is cooled and solidified by the collection part A-2. At this time, the larger the surface area (S1) to be collected, the more efficiently the chemical substance can be collected. The yield is improved.
内面積S1を大きくする捕集内管の形状としては、特に限定されるものではないが、例えば図6のような襞状、堰状、図7のような仕切板を有する形状などが挙げられる。 The shape of the collecting inner pipe that increases the inner area S1 is not particularly limited, but examples include a bowl shape as shown in FIG. 6, a dam shape, and a shape having a partition plate as shown in FIG. .
本発明における冷却部A−3とは、昇華精製する化学物質よりも凝固温度の低い不純物を捕集する、または排気装置Bへの流入を防止する部分である。冷却部A−3の形状としては、円筒型が一般的であるが、箱型やかまぼこ型などとしても良く、特に限定されるものではない。冷却部A−3の材質は、特に限定されるものではないが、化学的に不活性な材質で構成されることが好ましい。例えばステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニア、SiO2ガラス、石英ガラス、カーボン、アルミナ、窒化ボロン、窒化ケイ素、テフロン(登録商標)などが挙げられる。 The cooling part A-3 in the present invention is a part that collects impurities having a solidification temperature lower than that of the chemical substance to be sublimated and purified or prevents the inflow to the exhaust device B. The shape of the cooling part A-3 is generally a cylindrical shape, but may be a box shape or a kamaboko shape, and is not particularly limited. The material of the cooling part A-3 is not particularly limited, but is preferably composed of a chemically inert material. Examples thereof include stainless steel, tantalum, tungsten, molybdenum, titanium, zirconia, SiO 2 glass, quartz glass, carbon, alumina, boron nitride, silicon nitride, and Teflon (registered trademark).
本発明における真空チャンバー1とは、常圧の外部と、真空状態の内部を隔てるためのものである。その材質は特に限定されるものではないが、通常、金属、ガラス、セラミック、フッ素樹脂を使用することができる。精製する化学物質に対して不活性である点から、ステンレス、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニア、SiO2ガラス、石英ガラス、カーボン、アルミナ、窒化ボロン、窒化ケイ素、テフロン(登録商標)が好ましく、タンタル、モリブデン、チタン、ジルコニア、アルミナがより好ましい。
The
真空チャンバー1の形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、箱状、筒状、円柱状、タンク状、立方体型などの任意の形状を挙げることができ、また、その形状は、真空チャンバー1中で、一定であっても良く、また部分的に断面形状が異なっていても良い。
Although the shape of the
本発明において使用する熱源4、5は、化学物質を真空チャンバー1内で加熱または捕集するためのものである。熱源は気化部A−1と捕集部A−2を独立に温度制御できれば良く、一体型でも連結型でもどちらでも良い。熱源の加熱方式は、気化部A−1、捕集部A−2をそれぞれほぼ均一に加熱できれば良く、特に限定されるものではないが、例えば抵抗加熱式(金属式、非金属式など)、光加熱式(赤外線加熱式、アーク輻射加熱式、レーザー加熱式など)、誘導加熱式などが挙げられる。熱源の形状としては、特に限定されるものではないが、ホットプレート状等の平面形状、金属材料内にヒーターを埋め込んだブロックヒーター等が挙げられる。この熱源は真空チャンバー1の外側に配置するのが一般的であるが、内側に設置しても良い。
The
捕集部を加熱する熱源4は、精製する化学物質によって、その有無は限定されるものではないが、含有している有機溶媒や不純物を効率よく除去するために、熱源4を有していることが好ましい。熱源4の加熱温度範囲は、50〜200℃が好ましく、100℃〜200℃がより好ましい。
Although the presence or absence of the
上記熱源は、温度制御器6により制御される。制御方法としては、特に限定されるものではないが、リレースイッチ、交流電流のオン・オフ、インバーター制御、PID制御等を挙げることができる。
The heat source is controlled by a
本発明における排気装置Bは、真空ポンプ11と、該真空ポンプと精製部Aを連結する配管部で構成される。
The exhaust device B in the present invention includes a
真空ポンプ11としては、特に限定されるものではないが、通常、荒引きポンプと超真空ポンプの組み合わせが用いられる。ここでいう荒引きポンプとは、例えば、油回転ポンプ(例えば、回転翼型(ゲーテ型)油回転ポンプ、カム型(センコ型)油回転ポンプ、誘導ピストン型(キニー型)油回転ポンプ)、メカニカルブースタポンプ(ルーツポンプ)、ドライポンプ(例えば、スクリュー型ドライポンプ、クロー型ドライポンプ、スクロール型ドライポンプ、多段ルーツ型ドライポンプ等の容積移送型ドライポンプ、ターボ型ドライポンプ等の運動量移送型ドライポンプ)、ソープションポンプ等の1×103〜1×10-2Pa程度までの作動圧力を有するポンプを挙げることができる。また、ここでいう超真空ポンプとは、例えば、拡散ポンプ(例えば、油拡散ポンプ、水銀拡散ポンプ)、ターボ分子ポンプ(例えば、磁気軸受ターボ分子ポンプ、広域型(複合)ターボ分子ポンプ)、スパッタイオンポンプ、クライオポンプ、ゲッタポンプ(例えば、Ti室温型ゲッタポンプ、Ti液体窒素型ゲッタポンプ)等の1〜1×10-8Pa以上までの作動圧力を有する超高真空ポンプ等を挙げることができる。超真空ポンプとして、好ましくは、拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプを挙げることができる。
Although it does not specifically limit as the
上記真空ポンプを使用して、真空チャンバー1内を真空状態に保つが、本発明の真空チャンバー1において、真空度は、通常、1〜1×10-8Pa、好ましくは、1×10-2〜1×10-5Pa、より好ましくは、1×10-3〜1×10-4Paである。
The inside of the
上記配管部の構造は、昇華精製中の装置内の真空度を一定に保つために外部からのリークが極力少ない構造であれば特に限定されないが、図1のようにバルブ7、8、トラップ9、真空計10を有していることが好ましい。バルブ7、8は昇華精製終了後に装置内を大気圧に戻すために配置されるものである。トラップ9は昇華精製中に揮発する水分や溶媒などの不純物を捕捉するために配置されるものである。真空計10は装置内の真空度をモニターするために配置されるものである。
The structure of the piping section is not particularly limited as long as the degree of vacuum inside the apparatus during the sublimation purification is kept constant, as long as the leakage from the outside is as small as possible. However, as shown in FIG. The
上記バルブ7、8の例としては、特に限定されるものではないが、手動弁、電磁弁、シリンダ弁、遠隔操作弁などが挙げられる。これらは一種類でも良いが、目的に応じて複数種類を組み合わせて用いても良い。また上記トラップ9の例としては、特に限定されるものではないが、寒剤貯蔵式冷却トラップ、コンデンサ、バッフル、冷却トラップなどが挙げられる。昇華精製終了後、上記バルブにより装置内を大気圧に戻すが、その際、不活性ガスを導入することが好ましい。これは、昇華精製した化学物質を大気中の不純物(例えば、水分、ダストなど)で汚染しないようにするためである。
Examples of the
不活性ガスの導入方法は特に限定されるものではないが、上記配管部にトラップを設けた場合には、昇華精製した化学物質がトラップに付着した不純物で汚染されないように、トラップと精製部の間から不活性ガスを導入することが好ましい。例えば図1の装置で行う場合には、昇華精製終了後にバルブ8を閉じて、バルブ7から不活性ガスを導入する。この時、微細なダストの混入を防ぐために、バルブ7にはフィルターを内在させることがより好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンが好ましく、特に窒素、アルゴンがより好ましい。
The method of introducing the inert gas is not particularly limited. However, when a trap is provided in the pipe section, the trap and the purification section are arranged so that the sublimated and purified chemical substances are not contaminated by impurities attached to the trap. It is preferable to introduce an inert gas in between. For example, in the case of using the apparatus of FIG. 1, the valve 8 is closed after the sublimation purification is completed, and the inert gas is introduced from the
上記トラップ9としては、特に限定されるものではないが、精製過程で生じる不純物や気体成分を真空ポンプ9へ移動させないために、通常、室温以下の低温で表面積の大きなトラップを使用する。その材質としては、特に限定されるものではないが、真空チャンバー1の材質として例示した金属材料やガラス等が挙げられる。
The trap 9 is not particularly limited, but a trap having a large surface area is usually used at a low temperature of room temperature or lower in order not to move impurities and gas components generated in the purification process to the vacuum pump 9. The material is not particularly limited, and examples thereof include metal materials and glass exemplified as the material of the
上記真空計10は一種類でも良いが、通常、粗引き時に真空度を測定する真空計と、高真空時に真空度を測定する真空計を組み合わせて使用される。粗引き時に真空度を測定する真空計の例としては、特に限定されるものではないが、ガイスラ管、熱伝導真空計(例えばピラニ真空計)が挙げられ、高真空時に真空度を測定する真空計の例としては、特に限定されるものではないが、熱陰極電離真空計、冷陰極電離真空計などが挙げられる。
Although the said
本発明の昇華精製装置で精製される化学物質は、常温で固体状態であり、かつ真空下で加熱することにより気化する物質であれば特に限定されないが、本発明は、気化温度が高く高温で分解や変性を起こしやすい有機化合物の精製に特に有用である。代表的な例として、有機EL材料が挙げられる。 The chemical substance purified by the sublimation purification apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that is in a solid state at room temperature and is vaporized by heating under vacuum. It is particularly useful for the purification of organic compounds that are prone to degradation and modification. A typical example is an organic EL material.
上記有機EL材料の例として、特に限定されるものではないが、以下のような材料が挙げられる。正孔輸送材料として用いられる、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミンや、N,N’−ジナフチル−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミンなどのトリフェニルアミン類、ビス(N−アリルカルバゾール)や、ビス(N−アルキルカルバゾール)類などのカルバゾール類、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物など。また、発光材料として用いられる、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、ペリレン、クリセン、テトラセン、ペンタセン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムを始めとするキノリノール誘導体の金属錯体、ベンズオキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、ベンズチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、キノリノール誘導体と異なる配位子を組み合わせた金属錯体、オキサジアゾール誘導体金属錯体、ベンズアゾール誘導体金属錯体、クマリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ピロロピロール誘導体、シロール誘導体、ペリノン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ピロメテン誘導体、ポルフィリン白金錯体やトリス(2−フェニルピリジル)イリジウム錯体、トリス{2−(2−チオフェニル)ピリジル}イリジウム錯体、トリス{2−(2−ベンゾチオフェニル)ピリジル}イリジウム錯体、トリス(2−フェニルベンゾチアゾール)イリジウム錯体、トリス(2−フェニルベンゾオキサゾール)イリジウム錯体、トリスベンゾキノリンイリジウム錯体、ビス(2−フェニルピリジル)(アセチルアセトナート)イリジウム錯体、ビス{2−(2−チオフェニル)ピリジル}イリジウム錯体、ビス{2−(2−ベンゾチオフェニル)ピリジル}(アセチルアセトナート)イリジウム錯体、ビス(2−フェニルベンゾチアゾール)(アセチルアセトナート)イリジウム錯体、ビス(2−フェニルベンゾオキサゾール)(アセチルアセトナート)イリジウム錯体、ビスベンゾキノリン(アセチルアセトナート)イリジウム錯体など。また、電子輸送性材料として用いられる、8−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン導体、クマリン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、チオフェン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ジフェニルリンオキサイド誘導体、シロール誘導体、トリフェニルシラン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体などが挙げられる。 Although it does not specifically limit as an example of the said organic EL material, The following materials are mentioned. N, N′-diphenyl-N, N′-di (3-methylphenyl) -4,4′-diphenyl-1,1′-diamine or N, N′-dinaphthyl- used as a hole transport material Triphenylamines such as N, N′-diphenyl-4,4′-diphenyl-1,1′-diamine, carbazoles such as bis (N-allylcarbazole) and bis (N-alkylcarbazole), indole Derivatives, pyrazoline derivatives, stilbene compounds, hydrazone compounds, oxadiazole derivatives, phthalocyanine derivatives, heterocyclic compounds represented by porphyrin derivatives, and the like. In addition, fused ring derivatives such as anthracene, phenanthrene, pyrene, perylene, chrysene, tetracene, pentacene, naphthopylene, dibenzopyrene, and rubrene, and metal complexes of quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinolato) aluminum, which are used as light emitting materials , Benzoxazole derivatives, stilbene derivatives, benzthiazole derivatives, thiadiazole derivatives, thiophene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, cyclopentadiene derivatives, oxadiazole derivatives, bisstyryl derivatives such as bisstyrylanthracene derivatives and distyrylbenzene derivatives, and quinolinol derivatives Metal complexes combining ligands, oxadiazole derivative metal complexes, benzazole derivative metal complexes, coumarin derivatives, pyrrolopi Gin derivative, pyrrolopyrrole derivative, silole derivative, perinone derivative, thiadiazolopyridine derivative, pyromethene derivative, porphyrin platinum complex, tris (2-phenylpyridyl) iridium complex, tris {2- (2-thiophenyl) pyridyl} iridium complex, Tris {2- (2-benzothiophenyl) pyridyl} iridium complex, tris (2-phenylbenzothiazole) iridium complex, tris (2-phenylbenzoxazole) iridium complex, trisbenzoquinoline iridium complex, bis (2-phenylpyridyl) ) (Acetylacetonato) iridium complex, bis {2- (2-thiophenyl) pyridyl} iridium complex, bis {2- (2-benzothiophenyl) pyridyl} (acetylacetonato) iridium complex, bis ( - phenylbenzothiazole) (acetylacetonato) iridium complex, bis (2-phenyl-benzoxazole) (acetylacetonato) iridium complex, such as bis benzoquinoline (acetylacetonato) iridium complex. Further, quinolinol derivative metal complexes represented by 8-hydroxyquinoline aluminum, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, perylene derivatives, perinone derivatives, naphthalene conductors, coumarin derivatives, pyridine derivatives, quinoline derivatives, which are used as electron transporting materials, Quinoxaline derivatives, benzoquinoline derivatives, phenanthroline derivatives, thiophene derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzimidazole derivatives, diphenyl phosphorus oxide derivatives, silole derivatives, triphenylsilane Derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives and the like.
以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these examples.
本実施例において、高速液体クロマトグラフ(以下、HPLCと称する。)による純度分析は、有機材料のクロロホルム溶液を、アセトニトリルを溶離液とし、HPLC(島津製作所製 LC−VP)、カラム(関東化学製 Migthysil RP−8GP)、UV検出器を用いて行い、UV検出器から出力された成分ピークの面積%から定量した。 In this example, purity analysis by a high performance liquid chromatograph (hereinafter referred to as HPLC) was carried out by using a chloroform solution of an organic material as an eluent and HPLC (LC-VP manufactured by Shimadzu Corporation), column (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). Migthysil RP-8GP) and a UV detector, and quantified from the area% of the component peak output from the UV detector.
<実施例1>
図1に示す昇華精製装置を用いて、下記式(1)に示す有機材料の昇華精製を行った。
<Example 1>
Sublimation purification of the organic material represented by the following formula (1) was performed using the sublimation purification apparatus shown in FIG.
図1の昇華精製装置において、真空チャンバー1には気化部側を封じた長さ1960mm、外径286mm、肉厚6mmのパイレックス(登録商標)管を用いた。気化部A−1の長さは1000mm、捕集部A−2の長さは600mm、冷却部A−3の長さは360mmとした。また、気化部A−1の最下面の地上高Haを1200mm、捕集部A−2と冷却部A−3の最下面の地上高Hbを1150mmとし、気化部A−1と捕集部A−2の間に50mmの段差を設けた。本実施では、捕集内管3は用いなかった。熱源4および熱源5には、セラミックファイバーヒーターを用い、温度制御器6には、SSR駆動PID制御方式を用いた。試料入れ2には長さ672mm、幅250mm、高さ60mm、板厚0.5mmの箱形タンタルボートを用いた。バルブ7とバルブ8には電磁弁を用いた。トラップ9には液体窒素トラップを用いた。真空計10には熱陰極電離真空計を用いた。真空ポンプ11には粗引き用の油回転ポンプと高真空用の油拡散ポンプの組み合わせを用いた。精製部Aと排気装置Bとは、大型ゲージポート付きフランジを介して連結した。
In the sublimation purification apparatus of FIG. 1, a Pyrex (registered trademark) tube having a length of 1960 mm, an outer diameter of 286 mm, and a wall thickness of 6 mm was used as the
HPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)が98.5%である下記式(1)の有機材料300gを昇華精製した。昇華条件は、真空度が5×10-3Paに到達した後、捕集部A−2の温度を150℃に上げてこの温度で保持し、次いで気化部A−1の温度を340℃に上げた。冷却部の温度を室温付近に保持し、捕集部A−2と気化部A−1を上記温度に保持しながら、5時間加熱した。次いで、捕集部A−2と気化部A−1を室温付近まで冷却し、バルブ8を閉じ、バルブ7から高純度窒素をリークさせて装置内を大気圧に置換した。
Sublimation purification of 300 g of the organic material of the following formula (1) having an HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) of 98.5% was performed. Sublimation conditions are that after the degree of vacuum reaches 5 × 10 −3 Pa, the temperature of the collection part A-2 is raised to 150 ° C. and held at this temperature, and then the temperature of the vaporization part A-1 is raised to 340 ° C. Raised. The temperature of the cooling part was kept near room temperature, and the collection part A-2 and the vaporization part A-1 were heated for 5 hours while maintaining the above temperature. Subsequently, the collection part A-2 and the vaporization part A-1 were cooled to near room temperature, the valve 8 was closed, high-purity nitrogen was leaked from the
その結果、捕集部A−2より240g(精製収率80%)の材料が回収され、HPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)は99.6%と極めて高いものであり、かつ、HPLCチャートにおいて分解物に由来するピークは見られなかった。 As a result, 240 g (purification yield: 80%) of material was recovered from the collection part A-2, and the HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) was as extremely high as 99.6%, and the HPLC chart No peak derived from the decomposition product was observed.
<比較例1>
気化部A−1、捕集部A−2、冷却部A−3の最下面の地上高を全て1200mmとした他は実施例1と全く同様にして昇華精製を行った。
<Comparative Example 1>
Sublimation purification was performed in exactly the same manner as in Example 1 except that the ground clearance on the lowermost surfaces of the vaporization section A-1, the collection section A-2, and the cooling section A-3 was all 1200 mm.
その結果、捕集部A−2より180g(精製収率60%)の材料が回収されたが、捕集の際、液体状となった式(1)が気化部A−1に流れ込んだ。捕集部A−2で回収された材料のHPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)は99.6%であり、純度の向上が見られたが、気化部A−1に流れ込んだ材料は、黒い変色が見られ、そのHPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)は95.8%であり、HPLCチャートにおいて熱分解物に由来するピークが観察された。結局、精製できた式(1)の精製収率は60%であり、実施例1と比較して精製収率が減少した。得られた結果を表1に示す。 As a result, 180 g (purification yield: 60%) of material was recovered from the collection part A-2, but the liquid formula (1) flowed into the vaporization part A-1 during the collection. The HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) of the material collected in the collection part A-2 was 99.6%, and an improvement in purity was seen, but the material that flowed into the vaporization part A-1 was A black discoloration was observed, the HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) was 95.8%, and a peak derived from a thermal decomposition product was observed in the HPLC chart. Eventually, the purification yield of the formula (1) that could be purified was 60%, and the purification yield decreased compared to Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
<実施例2>
比較例1と同じ昇華精製装置の捕集部A−2に、図10に示した高さ80mmのリング状の襞を3枚有する捕集内管(外寸:長さ300mm、外径270mm、肉厚5mmのパイレックス(登録商標)管)を2個並列に設置し、式(1)の有機材料の代わりに、HPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)が98.0%である下記式(2)に示す有機材料を用い、捕集部A−2の温度を200℃、気化部A−1の温度を350℃とした他は実施例1と全く同様にして昇華精製を行った。本実施における捕集内管の総内面積S1は10078cm2、捕集部A−2部の真空チャンバー1の総内面積S2は5162cm2であった。
<Example 2>
In the collection part A-2 of the same sublimation purification apparatus as in Comparative Example 1, a collection inner pipe (outer dimensions: length 300 mm, outer diameter 270 mm, three ring-shaped rods having a height of 80 mm shown in FIG. 10, Two Pyrex (registered trademark) tubes having a wall thickness of 5 mm are installed in parallel, and instead of the organic material of the formula (1), the following formula (9% HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm)) Sublimation purification was performed in the same manner as in Example 1 except that the organic material shown in 2) was used, the temperature of the collection part A-2 was 200 ° C., and the temperature of the vaporization part A-1 was 350 ° C. In this embodiment, the total inner area S1 of the collection inner pipe was 10078 cm 2 , and the total inner area S2 of the
その結果、捕集捕集内管より255g(精製収率85%)の材料が回収され、HPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)は99.9%と極めて高いものであり、かつ、HPLCチャートにおいて分解物に由来するピークは見られなかった。 As a result, 255 g (purification yield 85%) of material was recovered from the collection and collection inner tube, and the HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) was extremely high at 99.9%, and the HPLC chart No peak derived from the decomposition product was observed.
<比較例2>
図11に示した、内部に襞を有しない捕集内管(外寸:長さ300mm、外径270mm、肉厚5mmのパイレックス(登録商標)管)を2個並列に設置した他は実施例2と全く同様にして昇華精製を行った。本実施における捕集内管の総内面積S1は4898cm2、捕集部A−2部の真空チャンバー1の総内面積S2は5162cm2であった。
<Comparative example 2>
Example except that two collecting inner pipes (outer dimensions: length 300 mm, outer diameter 270 mm,
その結果、捕集内管よりHPLC純度(測定波長254nmにおける面積%)99.9%で、200g(精製収率67%)の材料が回収されたが、内面積の大きい捕集内管を用いた実施例2と比較して精製収率が減少した。得られた結果を表2に示す。 As a result, 200 g (purification yield 67%) of material was recovered from the collection inner tube with HPLC purity (area% at a measurement wavelength of 254 nm) of 99.9%, but the collection inner tube with a large inner area was used. The purification yield was reduced as compared to Example 2. The obtained results are shown in Table 2.
A 精製部
B 排気装置
A−1 気化部
A−2 捕集部
A−3 冷却部
1 真空チャンバー
2 試料入れ
3 捕集内管
4 熱源
5 熱源
6 温度制御器
7 バルブ
8 バルブ
9 トラップ
10 真空計
11 真空ポンプ
12 リング状の堰
S1 捕集内管の総内面積
S2 真空チャンバー捕集部の総内面積
Ha 水平面から気化部内面の最下面までの距離
Hb 水平面から捕集部内面の最下面までの距離
A Purification unit B Exhaust device A-1 Vaporization unit A-2 Collection unit
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