JP2007246468A - Fluorene compound and organic electroluminescent element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光素子材料として用いることができる新規フルオレン化合物、及び該フルオレン化合物を使用した発光材料、有機電界発光素子、および発光素子印刷用インクに関するものである。 The present invention relates to a novel fluorene compound that can be used as an organic light-emitting element material, a light-emitting material using the fluorene compound, an organic electroluminescent element, and a light-emitting element printing ink.
近年、有機電界発光素子に関する研究が活発に行われている。有機電界発光素子は、低印加電圧で高輝度の発光があり、薄型軽量の発光デバイス化が可能となることから、次世代ディスプレイへの適用が期待される。 In recent years, research on organic electroluminescent devices has been actively conducted. The organic electroluminescent element emits light with high luminance at a low applied voltage, and can be made into a thin and light-emitting device. Therefore, application to a next generation display is expected.
高性能フルカラーディスプレイを実現するためには、それを構成する三原色(赤、青、緑)それぞれの発光素子の特性を向上させなければならない。三原色の中でも、青色はディスプレイ全体の消費電力や寿命に大きく影響するので、青色発光材料は優れたオプトエレクトロニクス特性を有している必要がある。 In order to realize a high-performance full-color display, it is necessary to improve the characteristics of the light emitting elements of the three primary colors (red, blue, and green) constituting the high-performance full-color display. Among the three primary colors, blue greatly affects the power consumption and life of the entire display, and thus the blue light-emitting material needs to have excellent optoelectronic properties.
フルオレンは最も期待される青色発光材料のひとつであり、効率的なエレクトロルミネッセンス、高いキャリア移動度といったオプトエレクトロニクス特性、温度安定性、化学的安定性、多用な溶媒への良溶解性、優れたフィルム形成能を示す。特許文献1には、オリゴフルオレン化合物とそれを利用した有機発光素子が示されている。 Fluorene is one of the most promising blue light emitting materials, with efficient electroluminescence, optoelectronic properties such as high carrier mobility, temperature stability, chemical stability, good solubility in various solvents, excellent film Demonstrate the ability to form. Patent Document 1 discloses an oligofluorene compound and an organic light emitting device using the same.
本発明は、優れたオプトエレクトロニクス特性を有するフルオレン化合物、及び該フルオレン化合物を含有し、高効率、高輝度及び高寿命の光出力が可能な有機発光材料及び有機電界発光素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fluorene compound having excellent optoelectronic properties, an organic light-emitting material containing the fluorene compound, and capable of high-efficiency, high-brightness and long-life light output, and an organic electroluminescent device. And
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項1に記載されたフルオレン化合物は、下記化学式(A)
請求項2に記載のフルオレン化合物は、下記化学式(B)
前記−R1、−R2を構成する置換基を有していてもよいフェニル基としては、フェニル基、オルト−メチルフェニル基、メタ−メチルフェニル基、パラ−メチルフェニル基が挙げられ、置換基を有していてもよいナフチル基としては、1−ナフチル基、2−ナフチル基が挙げられる。中でも、−R1、−R2はパラ−メチルフェニル基及び/または1−ナフチル基であるとより好ましい。 Examples of the phenyl group optionally having a substituent constituting -R 1 and -R 2 include a phenyl group, an ortho-methylphenyl group, a meta-methylphenyl group, and a para-methylphenyl group. Examples of the naphthyl group that may have a group include a 1-naphthyl group and a 2-naphthyl group. Of these, -R 1 and -R 2 are more preferably a para-methylphenyl group and / or a 1-naphthyl group.
前記−R3〜−R6を構成する置換基を有していてもよいアミン基としては、アミン基、フェニルアミン基、ジフェニルアミン基が挙げられ、置換基を有していてもよいフェニル基としては、フェニル基、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基が挙げられる。中でも、−R3〜−R6は水素原子、臭素原子、ジフェニルアミン基、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル基から選ばれるとより好ましい。 Examples of the amine group that may have a substituent that constitutes —R 3 to —R 6 include an amine group, a phenylamine group, and a diphenylamine group. As the phenyl group that may have a substituent, Includes a phenyl group and a 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl group. Among these, -R 3 to -R 6 are more preferably selected from a hydrogen atom, a bromine atom, a diphenylamine group, and a 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl group.
請求項3に記載のフルオレン化合物は、請求項1に記載されたもので、前記式(A)が、下記式(1)または(2)
請求項4に記載のフルオレン化合物は、請求項2に記載されたもので、前記式(B)が、下記式(3)〜(6)
請求項5に記載の発光素子材料は、請求項1または2のいずれかに記載のフルオレン化合物を含有することを特徴とする。
A light emitting device material according to
請求項6に記載の有機電界発光素子は、陽極及び陰極からなる電極対の間に、発光層を有する有機電界発光素子において、前記発光層が、請求項1または2のいずれかに記載のフルオレン化合物を含有することを特徴とする。
The organic electroluminescent device according to
請求項7に記載の発光素子印刷用インクは、請求項1または2のいずれかに記載のフルオレン化合物を炭化水素系有機溶媒に溶解したことを特徴とする。 A light emitting device printing ink according to a seventh aspect is characterized in that the fluorene compound according to the first or second aspect is dissolved in a hydrocarbon-based organic solvent.
前記式(1)〜(6)で示されるフルオレン化合物は、本発明によって初めて合成された。該フルオレン化合物は温度安定性、化学的安定性に優れ、なおかつ高いオプトエレクトロニクス特性を有するため、発光素子材料として好適に使用できる。 The fluorene compounds represented by the above formulas (1) to (6) were synthesized for the first time by the present invention. Since the fluorene compound is excellent in temperature stability and chemical stability and has high optoelectronic properties, it can be suitably used as a light emitting device material.
また、前記フルオレン化合物は有機溶媒、特に炭化水素系有機溶媒に対して高い溶解性を示すことから、真空蒸着法のみならず、インクジェット法のようなウェットプロセスによっても簡便に成膜することが可能である。 In addition, since the fluorene compound exhibits high solubility in organic solvents, particularly hydrocarbon-based organic solvents, it can be easily formed not only by a vacuum deposition method but also by a wet process such as an inkjet method. It is.
該発光素子材料を用いた有機電界発光素子は、印加電圧が低い場合でも高効率、高輝度に発光する。そのため、ディスプレイ材料、照明材料、太陽電池、電界効果トランジスタ等に有用である。 The organic electroluminescent element using the light emitting element material emits light with high efficiency and high luminance even when the applied voltage is low. Therefore, it is useful for display materials, lighting materials, solar cells, field effect transistors, and the like.
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
フルオレン化合物の好ましい一例として、前記化学式(3)で示される化合物は以下の化学反応式のようにして合成される。
次に、(ii)にフェニルアセチレンを加えて薗頭カップリング(Sonogashira Coupling) 反応を行い、(iii)で示した2,7−ジ(フェニルアセチル)−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレンを中間性生成物として合成する。Sonogashira Couplingは、溶媒としてトリエチルアミンやトリフェニルアミン、触媒としてヨウ化銅(Cul)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh3)4)またはトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを使用し、室温で48時間反応させる。 Next, Sonogashira Coupling reaction is performed by adding phenylacetylene to (ii), and 2,7-di (phenylacetyl) -9- (2,2′-biphenyl) shown in (iii) Fluorene is synthesized as an intermediate product. Sonogashira Coupling uses triethylamine or triphenylamine as a solvent, copper iodide (Cul), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) or tris (dibenzylideneacetone) dipalladium as a solvent at room temperature. For 48 hours.
次いでこの中間生成物(iii)に、(iv)で示したテトラフェニルシクロペンタジエノンを導入する。ジフェニルエーテルを溶媒として250℃で48時間撹拌還流させると、化学式(3)で示されるフルオレン化合物(分子量1229.55)を得ることができる。 Next, tetraphenylcyclopentadienone shown in (iv) is introduced into the intermediate product (iii). When diphenyl ether is used as a solvent and refluxed at 250 ° C. for 48 hours, a fluorene compound represented by the chemical formula (3) (molecular weight 1229.55) can be obtained.
合成した化合物は、プロトン核磁気共鳴(1H NMR)、カーボン核磁気共鳴(13C NMR)、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析(MALDI−TOF−Ms)によって生成を確認、同定できる。 The synthesized compounds can be confirmed and identified by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR), carbon nuclear magnetic resonance ( 13 C NMR), and matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-Ms). .
前記化学式(1)、(2)、(4)、(5)、(6)で示されるフルオレン化合物も、同様の反応で合成することができる。 The fluorene compounds represented by the chemical formulas (1), (2), (4), (5) and (6) can also be synthesized by the same reaction.
本発明の発光素子材料は、前記フルオレン化合物を含有するものである。発光素子材料は、有機電界発光素子の発光層や電子輸送層の構成材料として用いることが好ましいが、有機電界発光素子のホール注入層、ホール輸送層、電子注入層等に含まれていてもよい。 The light emitting device material of the present invention contains the fluorene compound. The light emitting device material is preferably used as a constituent material of the light emitting layer or the electron transport layer of the organic electroluminescent device, but may be contained in a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, or the like of the organic electroluminescent device. .
本発明の有機電界発光素子は、基板上に設けられた陽極と陰極との間に、前記フルオレン化合物を含む発光層を有したものである。 The organic electroluminescent element of the present invention has a light emitting layer containing the fluorene compound between an anode and a cathode provided on a substrate.
前記発光層の形成方法は特に限定されないが、塗布プロセスにより成膜されると好ましく、例えば、オフセット印刷あるいはインクジェット印刷等の印刷法、スピンコート法、スパッタリング法等が挙げられる。中でも、インクジェット法であるとより好ましい。前記フルオレン化合物は炭化水素系有機溶媒に溶解するため、容易にインク化することができる。前記発光層は、真空蒸着法、分子積層法によって形成されてもよい。 Although the formation method of the said light emitting layer is not specifically limited, It is preferable when it forms into a film by the apply | coating process, for example, printing methods, such as offset printing or inkjet printing, a spin coat method, sputtering method etc. are mentioned. Among these, the inkjet method is more preferable. Since the fluorene compound is dissolved in a hydrocarbon-based organic solvent, it can be easily converted into an ink. The light emitting layer may be formed by a vacuum deposition method or a molecular lamination method.
前記基板としては、例えばガラス基板、石英基板のような透明性基板、または金属製基板、セラミック製基板のような不透明性基板を用いることができる。 As the substrate, for example, a transparent substrate such as a glass substrate or a quartz substrate, or an opaque substrate such as a metal substrate or a ceramic substrate can be used.
前記陽極の材料としては仕事関数が大きなものが好ましく、例えば金、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウムのような金属の単体;これらの金属の合金;酸化錫、酸化亜鉛、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウムのような金属酸化物が挙げられる。これらの陽極材料は、単独で陽極を構成してもよく、複数併用して構成してもよい。 The material of the anode is preferably a material having a large work function, for example, a simple metal such as gold, platinum, nickel, palladium, cobalt, selenium, vanadium; an alloy of these metals; tin oxide, zinc oxide, indium tin oxide. (ITO), and metal oxides such as zinc indium oxide. These anode materials may constitute an anode alone or may be used in combination.
前記陰極の材料としては仕事関数が小さなものが好ましく、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、銀、鉛、錫、クロムのような金属の単体;これらの金属の合金が挙げられる。これらの陰極材料は、単独で陰極を構成してもよく、複数併用して構成してもよい。 The material of the cathode is preferably a material having a small work function, for example, simple metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, aluminum, indium, silver, lead, tin, chromium; alloys of these metals It is done. These cathode materials may constitute a cathode alone or in combination.
前記有機電界発光素子は、前記発光層に加えて、ホール注入層、ホール輸送層、ホールブロック層、電子注入層、電子輸送層等の層が設けられていてもよい。これらの層は、単層であっても多層であってもよく、また有機化合物層であっても無機層であってもよい。前記有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に存在する層の少なくともひとつの層に前記フルオレン化合物を含有していればよい。具体的には、例えばホール注入層として銅フタロシアニンや4,4−ビス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)ビフェニル(mTDATA)、ホール輸送層として、4,4,4−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(TPD)やN,N'−ビス(1−ナフチル)−N,N'−ジフェニルベンジジン(NPD)、ホールブロック層として2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン;BCP)やビス(2−メチル−8−キノリノレート)(p−フェニルフェノレート)アルミニウム(BAlq)やバソフェン、電子輸送層としてアルミニウム トリス 8−ヒドロキシキノリン(Alq3)や1,3,5−トリス(1−フェニル−2−ベンズイミダゾリル)ベンゼン(TPBi)を用いることができる。 In addition to the light emitting layer, the organic electroluminescent element may be provided with a layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, an electron injection layer, and an electron transport layer. These layers may be single layers or multilayers, and may be organic compound layers or inorganic layers. The organic electroluminescent element only needs to contain the fluorene compound in at least one of the layers existing between the anode and the cathode. Specifically, for example, copper phthalocyanine or 4,4-bis (3-methylphenylphenylamino) biphenyl (mTDATA) as the hole injection layer, and 4,4,4-tris (3-methylphenylphenylamino) as the hole transport layer. ) Triphenylamine (TPD), N, N′-bis (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine (NPD), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10 as a hole blocking layer -Phenanthroline (basocuproin; BCP), bis (2-methyl-8-quinolinolate) (p-phenylphenolate) aluminum (BAlq), bathophen, aluminum tris 8-hydroxyquinoline (Alq 3 ) or 1,3 as an electron transport layer , 5-Tris (1-phenyl-2-benzimidazolyl) benzene (T Bi) can be used.
本発明の発光素子印刷用インクは、前記のフルオレン化合物を炭化水素系有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒は前記フルオレン化合物を溶解するものであれば特に限定はないが、特にキシレン、テトラリンが好ましい。これらの有機溶媒は、一種類を単独で使用してもよく、混合溶媒を使用してもよい。また、インク中におけるフルオレン化合物の濃度は1〜5wt%であるとよく、2wt%であると特に好ましい。前記発光素子印刷用インクは、フルオレン化合物以外に界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤のような添加剤を含んでいてもよい。 The ink for printing a light emitting device of the present invention is obtained by dissolving the fluorene compound in a hydrocarbon-based organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the fluorene compound, but xylene and tetralin are particularly preferable. One of these organic solvents may be used alone, or a mixed solvent may be used. Further, the concentration of the fluorene compound in the ink is preferably 1 to 5 wt%, particularly preferably 2 wt%. The ink for printing a light emitting element may contain an additive such as a surfactant, an antifoaming agent, a leveling agent, and a thickener in addition to the fluorene compound.
本発明の発光素子印刷用インクは、インクジェット法のような塗布プロセスにより有機電界発光素子の層を形成する際に用いられると好ましい。 The light-emitting element printing ink of the present invention is preferably used when forming a layer of an organic electroluminescent element by a coating process such as an inkjet method.
本発明のフルオレン化合物を合成した例を合成例1〜2に、得られたフルオレン化合物を用いて有機電界発光素子を作製した例を実施例1に、それぞれ示す。 An example of synthesizing the fluorene compound of the present invention is shown in Synthesis Examples 1 and 2, and an example in which an organic electroluminescent element was produced using the obtained fluorene compound is shown in Example 1, respectively.
(合成例1) フルオレン化合物A(前記化学式(3)で示される化合物)の合成
(1−1) 2,7−ジブロモ−9−(2'−ビフェニル)−9−フルオレノールの合成
三つ口フラスコに粉末マグネシウム0.11g(2.96×10−3mol)を加え、窒素気流下攪拌した。そこにdryエーテル20mlを加えて更に攪拌を行った後、2−ヨードビフェニル1.0ml(5.92×10−3mol)を発熱を抑えながらゆっくり滴下し、加熱しながら1時間攪拌した。その後、2,7−ジブロモ−9−フルオレノン1.0g(4.44×10−3mol)をゆっくりと加え、一晩還流した。一晩還流後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMRにより同定した。尚、NMR測定には、NMR分光器AVANCE400(日本ブルカー社製)を使用した。
収量(収率):1.38mg(95%)
(Synthesis Example 1) Synthesis of fluorene compound A (compound represented by the above chemical formula (3)) (1-1) Synthesis of 2,7-dibromo-9- (2′-biphenyl) -9-fluorenol Three-necked flask Was added with 0.11 g (2.96 × 10 −3 mol) of powdered magnesium and stirred under a nitrogen stream. 20 ml of dry ether was added thereto, and the mixture was further stirred. Then, 1.0 ml (5.92 × 10 −3 mol) of 2-iodobiphenyl was slowly added dropwise while suppressing heat generation and stirred for 1 hour while heating. Thereafter, 1.0 g (4.44 × 10 −3 mol) of 2,7-dibromo-9-fluorenone was slowly added and refluxed overnight. After refluxing overnight, the mixture was separated with ether / water to separate the ether layer, dried over magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Purification was carried out using a silica gel column (petroleum ether: dichloromethane = 8: 2), followed by concentration under reduced pressure to obtain the desired product. The resulting product was identified by 1 H NMR. In addition, NMR spectrometer AVANCE400 (made by Nippon Bruker) was used for NMR measurement.
Yield (yield): 1.38 mg (95%)
1H NMR(CDCl3):δ=7.66 (d,2H,ArH), 7.36 (m,4H,ArH), 7.28 (m, 6H,ArH), 2.42 (s,1H,-OH) 1 H NMR (CDCl 3 ): δ = 7.66 (d, 2H, ArH), 7.36 (m, 4H, ArH), 7.28 (m, 6H, ArH), 2.42 (s, 1H, -OH)
(1−2) 2,7−ジブロモ−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレンの合成
1−1で得られた2,7−ジブロモ−9−(2'−ビフェニル)−9−フルオレノール1.38g(2.80×10−3mol)と、酢酸20mlとをナス型フラスコに入れて還流させた。そこに塩酸0.2mlを加え、さらに20分間還流させた。その後室温に戻し、水を加えて攪拌した。生成物を吸引濾過した後、シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMR及び13C NMRにより同定した。
収量(収率):1.17mg(88%)
(1-2) Synthesis of 2,7-dibromo-9- (2,2′-biphenyl)
Yield (yield): 1.17 mg (88%)
1H NMR (CDCl3, 400.13MHz) : δ= 6.63 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH), 6.76 (s, 2H, ArH), 7.07 (t, J=7.6Hz, 2H, ArH), 7.33 (t, J=7.6Hz, 2H, ArH), 7.40 (d, J=8.0Hz, 2H, ArH), 7.58 (d, J=8.0Hz, 2H, ArH), 7.77 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH)
13C NMR (CDCl3) : δ= 119.3, 120.4, 120.9, 123.0, 126.3, 127.0, 127.3, 130.1, 138.6, 140.7, 146.0
1 H NMR (CDCl 3 , 400.13MHz): δ = 6.63 (d, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 6.76 (s, 2H, ArH), 7.07 (t, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 7.33 (t, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 7.40 (d, J = 8.0Hz, 2H, ArH), 7.58 (d, J = 8.0Hz, 2H, ArH), 7.77 (d, J = 7.6Hz , 2H, ArH)
13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 119.3, 120.4, 120.9, 123.0, 126.3, 127.0, 127.3, 130.1, 138.6, 140.7, 146.0
(1−3) 2,7−ジ(フェニルアセチル)−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレンの合成
1−2で得られた2,7−ジブロモ−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレン0.5g(1.05×10−3mol)に、フェニルアセチレン0.46ml(4.20×10−3mol)と、ヨウ化銅8mg(4.20×10−5mol)と、トリフェニルアミン55mg(2.10×10−4mol)と、トリエチルアミン12mlとを加え、窒素気流下で30分間脱気した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)の29mgを加えて、48時間反応させた。反応後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMR及び13C NMRにより同定した。
収量(収率):1.17mg(88%)
(1-3) Synthesis of 2,7-di (phenylacetyl) -9- (2,2′-biphenyl)
Yield (yield): 1.17 mg (88%)
1H NMR (CDCl3, 400.13MHz) : δ= 6.76 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH), 6.91 (s, 2H, ArH), 7.14 (t, J=8.0Hz, 2H, ArH), 7.27 (m, 6H, ArH), 7.39 (m, 6H, ArH), 7.55 (d, J=8.0Hz, 2H, ArH), 7.82 (dd, J=8.0Hz, 4H, ArH)
13C NMR (CDCl3) : δ= 120.5, 120.6, 123.2, 123.5, 124.5, 127.7, 128.4, 128.6, 128.7, 131.9, 132.0, 141.5, 142.2, 148.1, 149.6
1 H NMR (CDCl 3 , 400.13MHz): δ = 6.76 (d, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 6.91 (s, 2H, ArH), 7.14 (t, J = 8.0Hz, 2H, ArH), 7.27 (m, 6H, ArH), 7.39 (m, 6H, ArH), 7.55 (d, J = 8.0Hz, 2H, ArH), 7.82 (dd, J = 8.0Hz, 4H, ArH)
13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 120.5, 120.6, 123.2, 123.5, 124.5, 127.7, 128.4, 128.6, 128.7, 131.9, 132.0, 141.5, 142.2, 148.1, 149.6
(1−4) 2,7−ジ(2,3,4,5,6−ペンタフェニルベンゼン)−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレン(前記化学式(3)で示される化合物)の合成
1−3で得られた2,7−ジ(フェニルアセチル)−9−(2,2'−ビフェニル)フルオレンの0.26g(2.12×10−3mol)をナス型フラスコに入れ、そこにテトラフェニルシクロペンタジエノンとジフェニルエーテルとを加えて、250℃で48時間還流した。反応後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMR、13C NMR及びMALDI−TOF−Msにより同定した。尚、MALDI−TOF−Ms測定には、Voyager DE Pro(PerSpeptive Biosystems社製)を使用した。
収量(収率):30mg(13%)
(1-4) Synthesis of 2,7-di (2,3,4,5,6-pentaphenylbenzene) -9- (2,2′-biphenyl) fluorene (compound represented by the chemical formula (3)) 0.26 g (2.12 × 10 −3 mol) of 2,7-di (phenylacetyl) -9- (2,2′-biphenyl) fluorene obtained in 1-3 was placed in an eggplant type flask, To the mixture, tetraphenylcyclopentadienone and diphenyl ether were added and refluxed at 250 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was separated with ether / water to separate the ether layer, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Purification was carried out using a silica gel column (petroleum ether: dichloromethane = 8: 2), followed by concentration under reduced pressure to obtain the desired product. The resulting product was identified by 1 H NMR, 13 C NMR and MALDI-TOF-Ms. For measurement of MALDI-TOF-Ms, Voyager DE Pro (manufactured by PerSeptive Biosystems) was used.
Yield (Yield): 30 mg (13%)
1H NMR (CDCl3, 400.13MHz) : δ= 6.02 (d, J=7.2Hz, 2H, ArH), 6.15 (s, 2H, ArH), 6.37 (d, J=8.0Hz, 4H, ArH), 6.54 (t, J=7.6Hz, 4H, ArH), 6.60 (m, 6H, ArH), 6.68 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH), 6.74 (m, 16H, ArH), 6.79 (m, 20H, ArH), 7.01 (t, J=7.6Hz, 2H, ArH), 7.06 (d, J=8.0Hz, 2H, ArH), 7.27 (t, J=7.6Hz, 2H, ArH), 7.66 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH)
13C NMR (CDCl3) : δ= 65.7, 118.7, 119.7, 124.4, 125.4, 125.5, 126.7, 126.8, 126.9, 127.3, 127.8, 127.9, 130.3, 131.1, 131.6, 131.7, 140.3, 140.4, 140.5, 140.6, 140.8, 141.7, 147.5
MALDI-TOF-Ms (Dithranol) : m/z=1229.1, calculated for C97H64; 1229.55
1 H NMR (CDCl 3 , 400.13MHz): δ = 6.02 (d, J = 7.2Hz, 2H, ArH), 6.15 (s, 2H, ArH), 6.37 (d, J = 8.0Hz, 4H, ArH), 6.54 (t, J = 7.6Hz, 4H, ArH), 6.60 (m, 6H, ArH), 6.68 (d, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 6.74 (m, 16H, ArH), 6.79 (m, 20H, ArH), 7.01 (t, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 7.06 (d, J = 8.0Hz, 2H, ArH), 7.27 (t, J = 7.6Hz, 2H, ArH), 7.66 (d , J = 7.6Hz, 2H, ArH)
13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 65.7, 118.7, 119.7, 124.4, 125.4, 125.5, 126.7, 126.8, 126.9, 127.3, 127.8, 127.9, 130.3, 131.1, 131.6, 131.7, 140.3, 140.4, 140.5, 140.6, 140.8, 141.7, 147.5
MALDI-TOF-Ms (Dithranol): m / z = 1229.1, calculated for C 97 H 64 ; 1229.55
(合成例2) フルオレン化合物B(前記化学式(1)で示される化合物)の合成
(2−1) 8,13−ジブロモ−テトラフェニルシクロペンタジエノンの合成
1,3−ジフェニルプロパン−2−オン0.55g(2.62×10−3mol)に、1,2−ジ(p−ブロモフェニル)エタン−1,2−ジオン1.0g(2.72×10−3mol)と、水酸化カリウム147mgと、エタノール5mlとを加えて窒素気流下攪拌し、80℃で5分間反応させた。反応後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=3:1)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。
収量(収率):0.83g(58%)
Synthesis Example 2 Synthesis of fluorene compound B (compound represented by the above chemical formula (1)) (2-1) Synthesis of 8,13-dibromo-tetraphenylcyclopentadienone 1,3-diphenylpropan-2-one 0.55 g (2.62 × 10 −3 mol), 1.0 g (2.72 × 10 −3 mol) of 1,2-di (p-bromophenyl) ethane-1,2-dione and hydroxylation 147 mg of potassium and 5 ml of ethanol were added, stirred under a nitrogen stream, and reacted at 80 ° C. for 5 minutes. After the reaction, the mixture was separated with ether / water to separate the ether layer, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Purification was carried out using a silica gel column (petroleum ether: dichloromethane = 3: 1), followed by concentration under reduced pressure to obtain the desired product.
Yield (yield): 0.83 g (58%)
(2−2) 2,7−ジ(フェニルアセチル)−9,9−ジ(p−メチルフェニル)フルオレンの合成
2,7−ジブロモ−9,9−ジ(p−メチルフェニル)フルオレン0.2g(3.97×10−4mol)に、フェニルアセチレン0.17ml(1.59×10−3mol)と、ヨウ化銅3mg(1.59×10−5mol)と、トリフェニルホスフィン20mg(7.94×10−5mol)と、トリエチルアミン5mlとを加え、窒素気流下で30分間脱気した。その後、Pd(PPh3)4の3.6mgを加えて、48時間反応させた。反応後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMR及び13C NMRにより同定した。
収量(収率):0.11g(51%)
(2-2) Synthesis of 2,7-di (phenylacetyl) -9,9-di (p-methylphenyl)
Yield (yield): 0.11 g (51%)
1H NMR (CDCl3, 400.13MHz) : δ= 2.20(s, 6H, ArH), 7.04 (dd, J=8.0Hz, 8H, ArH), 7.30 (m, 6H, ArH), 7.49 (m, 8H, ArH), 7.69 (d, J=7.6Hz, 2H, ArH)
13C NMR (CDCl3) : δ= 21.3, 65.2, 120.7, 123.1, 123.6, 128.4, 128.5, 128.6, 128.7, 128.8, 129.5, 129.7, 131.6, 132.0, 133.0, 136.9, 139.9, 142.2, 142.4, 152.5
1 H NMR (CDCl 3 , 400.13MHz): δ = 2.20 (s, 6H, ArH), 7.04 (dd, J = 8.0Hz, 8H, ArH), 7.30 (m, 6H, ArH), 7.49 (m, 8H , ArH), 7.69 (d, J = 7.6Hz, 2H, ArH)
13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 21.3, 65.2, 120.7, 123.1, 123.6, 128.4, 128.5, 128.6, 128.7, 128.8, 129.5, 129.7, 131.6, 132.0, 133.0, 136.9, 139.9, 142.2, 142.4, 152.5
(2−3) 2,7−ジ(2,3,4,5,6−ペンタフェニルベンゼン)−9,9−ジ(p−メチルフェニル)フルオレン(前記化学式(1)で示される化合物)の合成
2−2で得られた2,7−ジ(フェニルアセチル)9,9−ジ(p−メチルフェニル)フルオレンの0.11g(2.01×10−4mol)をナス型フラスコに入れ、そこに2−1で得られた8,13−ジブロモ−テトラフェニルシクロペンタジエノンとジフェニルエーテルとを加えて、250℃で48時間還流した。反応後、エーテル/水で分液を行ってエーテル層を分取し、硫酸マグネシウムで脱水した後減圧濃縮した。シリカゲルカラム(石油エーテル:ジクロロメタン=8:2)を用いて精製を行い、減圧濃縮して目的物を得た。得られた生成物は、1H NMR、13C NMR及びMALDI−TOF−Msにより同定した。
収量(収率):12mg(3.8%)
(2-3) 2,7-di (2,3,4,5,6-pentaphenylbenzene) -9,9-di (p-methylphenyl) fluorene (compound represented by the chemical formula (1)) Synthesis 0.12 g (2.01 × 10 −4 mol) of 2,7-di (phenylacetyl) 9,9-di (p-methylphenyl) fluorene obtained in Synthesis 2-2 was placed in an eggplant type flask, 8,13-Dibromo-tetraphenylcyclopentadienone obtained in 2-1 and diphenyl ether were added thereto, and the mixture was refluxed at 250 ° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was separated with ether / water to separate the ether layer, dehydrated with magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Purification was carried out using a silica gel column (petroleum ether: dichloromethane = 8: 2), followed by concentration under reduced pressure to obtain the desired product. The resulting product was identified by 1 H NMR, 13 C NMR and MALDI-TOF-Ms.
Yield (yield): 12 mg (3.8%)
1H NMR (CDCl3, 400.13MHz) : δ= 2.29 (s, 6H, -CH3), 7.06 (m, 27H, ArH), 7.30 (m, 9H, ArH), 7.48 (m, 18H, ArH), 7.56 (d, J=8.0Hz, 3H, ArH), 7.66 (d, J=8.0Hz, 3H, ArH)
13C NMR (CDCl3) : δ= 122.0, 125.9, 127.7, 127.9, 128.1, 128.6, 129.3, 129.5, 130.1, 132.1, 136.4, 135.4, 135.9, 136.3, 142.4, 144.7
MALDI-TOF-Ms (Dithranol) : m/z= 1575.53, calculated for C99H66Br4; 1575.20
1 H NMR (CDCl 3 , 400.13MHz): δ = 2.29 (s, 6H, -CH 3 ), 7.06 (m, 27H, ArH), 7.30 (m, 9H, ArH), 7.48 (m, 18H, ArH) , 7.56 (d, J = 8.0Hz, 3H, ArH), 7.66 (d, J = 8.0Hz, 3H, ArH)
13 C NMR (CDCl 3 ): δ = 122.0, 125.9, 127.7, 127.9, 128.1, 128.6, 129.3, 129.5, 130.1, 132.1, 136.4, 135.4, 135.9, 136.3, 142.4, 144.7
MALDI-TOF-Ms (Dithranol): m / z = 1575.53, calculated for C 99 H 66 Br 4 ; 1575.20
(実施例1) 発光層にフルオレン化合物Aを用いた有機電界発光素子A(EL素子A)の作製
素子構成は、ITO/NPD/Ir(ppy)3+フルオレン化合物A/BCP/Alq3/LiF/Alである。
ガラス基板上に、陽極としてITOをスパッタ法にて150nmの膜厚で成膜し、中性洗剤、アルカリ性洗剤、純水、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)で順次超音波洗浄、乾燥した。
(Example 1) Preparation of organic electroluminescent element A (EL element A) using fluorene compound A in the light emitting layer The element structure is ITO / NPD / Ir (ppy) 3 + fluorene compound A / BCP / Alq 3 / LiF. / Al.
On a glass substrate, ITO was formed into a film having a thickness of 150 nm by sputtering as an anode, and was successively subjected to ultrasonic cleaning and drying with a neutral detergent, an alkaline detergent, pure water, acetone, and isopropyl alcohol (IPA).
次いで前記電極の上に、ホール輸送層としてN,N'−ビス(1−ナフチル)−N,N'−ジフェニルベンジジン(NPD)を真空蒸着法(真空度:1.0×10−4Pa)にて成膜速度0.5オングストローム/秒で40nmの膜厚で成膜した。 Next, N, N′-bis (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine (NPD) is vacuum deposited on the electrode as a hole transport layer (degree of vacuum: 1.0 × 10 −4 Pa). The film was formed at a film thickness of 40 nm at a film formation rate of 0.5 angstrom / second.
次いで前記ホール輸送層の上に、発光層として合成例1で得られたフルオレン化合物の層を形成した。前記フルオレン化合物とトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)とを、93:7の比率で真空蒸着法にて同時蒸着し、25nmの膜厚で成膜した。成膜速度は、フルオレン化合物が1.0オングストローム/秒、Ir(ppy)3が0.08オングストローム/秒である。 Next, a layer of the fluorene compound obtained in Synthesis Example 1 was formed as a light emitting layer on the hole transport layer. The fluorene compound and tris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ) were vapor-deposited at a ratio of 93: 7 by a vacuum vapor deposition method to form a film with a thickness of 25 nm. The film formation rate is 1.0 angstrom / second for the fluorene compound and 0.08 angstrom / second for Ir (ppy) 3 .
次いで前記発光層の上に、ホールブロック層として2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン;BCP)を真空蒸着法にて成膜速度0.5オングストローム/秒で10nmの膜厚で成膜した。 Next, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (bathocuproine; BCP) is formed as a hole blocking layer on the light emitting layer by a vacuum deposition method at a film forming rate of 0.5 angstrom / second. The film was formed with a thickness of 10 nm.
次いで前記ホールブロック層の上に、電子輸送層としてアルミニウム トリス 8−ヒドロキシキノリン(Alq3)を真空蒸着法にて成膜速度0.5オングストローム/秒で20nmの膜厚で成膜した。 Next, aluminum tris 8-hydroxyquinoline (Alq 3 ) was formed as an electron transporting layer on the hole blocking layer by a vacuum deposition method at a film forming rate of 0.5 angstrom / second to a film thickness of 20 nm.
次いで前記電子輸送層の上に、陰極としてフッ化リチウム(LiF)とアルミニウム(Al)とを蒸着した。真空蒸着法にてフッ化リチウムを成膜速度0.1オングストローム/秒で0.5nmの膜厚で成膜し、次いでその上に、真空蒸着法にてアルミニウムを成膜速度1〜5オングストローム/秒で200nmの膜厚で成膜して、EL素子Aを作製した。 Next, lithium fluoride (LiF) and aluminum (Al) were deposited on the electron transport layer as a cathode. Lithium fluoride was deposited at a film thickness of 0.5 nm at a deposition rate of 0.1 angstrom / second by vacuum deposition, and then aluminum was deposited at a deposition rate of 1-5 angstrom / second by vacuum deposition. An EL element A was fabricated by forming a film with a thickness of 200 nm per second.
得られたEL素子Aに、ITOを陽極、LiF−Alを陰極として10Vで直流電圧を印加すると2500cd/m2、16Vで40000cd/m2のIr(ppy)3の燐光発光由来の緑色発光が観測された。 To the resulting EL device A, ITO anode, a green light emitting phosphorescence from the LiF-Al a when applying a DC voltage at 10V as the cathode 2500 cd / m 2, 16V at 40000 cd / m 2 of Ir (ppy) 3 is Observed.
(実施例2) 発光層にフルオレン化合物Aを用いた有機電界発光素子B(EL素子B)の作製
素子構成は、ITO/PEDOT−PSS/Ir(ppy)3+フルオレン化合物A/BCP/Alq3/LiF/Alである。
ガラス基板上に、陽極としてITOをスパッタ法にて150nmの膜厚で成膜し、中性洗剤、アルカリ性洗剤、純水、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)で順次超音波洗浄、乾燥した。
(Example 2) Production of organic electroluminescence device B (EL device B) using fluorene compound A in the light emitting layer The device configuration was ITO / PEDOT-PSS / Ir (ppy) 3 + fluorene compound A / BCP / Alq 3 / LiF / Al.
On a glass substrate, ITO was formed into a film having a thickness of 150 nm by sputtering as an anode, and was successively subjected to ultrasonic cleaning and drying with a neutral detergent, an alkaline detergent, pure water, acetone, and isopropyl alcohol (IPA).
次いで前記陽極の上に、ホール輸送層として導電性高分子であるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(4−スチレンスルホナート)(PEDOT−PSS)層を形成した。PEDOT−PSS(Baytron P AI4083)をスピンコート法(2000rpm)にて50nmの膜厚で成膜し、180℃で乾燥、焼成した。 Next, a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (4-styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) layer, which is a conductive polymer, was formed as a hole transport layer on the anode. PEDOT-PSS (Baytron P AI4083) was formed into a film with a film thickness of 50 nm by spin coating (2000 rpm), dried at 180 ° C., and baked.
次いで前記ホール輸送層の上に、発光層として合成例1で得られたフルオレン化合物の層を形成した。前記フルオレン化合物とトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)とを、93:7の比率でオルト−ジクロロベンゼンに溶解して2wt%の溶液を調製し、フィルタリングの後スピンコート法(2000rpm)にて40nmの膜厚で成膜し、160℃で乾燥、焼成した。 Next, a layer of the fluorene compound obtained in Synthesis Example 1 was formed as a light emitting layer on the hole transport layer. The fluorene compound and tris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ) are dissolved in ortho-dichlorobenzene at a ratio of 93: 7 to prepare a 2 wt% solution, and spin coating after filtering A film was formed at a film thickness of 40 nm at 2000 rpm, dried and baked at 160 ° C.
次いで前記発光層の上に、ホールブロック層としてBCPを真空蒸着法にて成膜速度0.5オングストローム/秒で10nmの膜厚で成膜した。 Next, BCP was formed as a hole blocking layer on the light emitting layer with a film thickness of 10 nm at a film forming rate of 0.5 angstrom / second by a vacuum deposition method.
次いで前記ホールブロック層の上に、電子輸送層としてAlq3を真空蒸着法にて成膜速度0.5オングストローム/秒で20nmの膜厚で成膜した。 Next, Alq 3 was deposited as an electron transport layer on the hole block layer by a vacuum deposition method at a deposition rate of 0.5 angstrom / second to a thickness of 20 nm.
次いで前記電子輸送層の上に、陰極としてフッ化リチウムとアルミニウムとを蒸着した。真空蒸着法にてフッ化リチウムを成膜速度0.1オングストローム/秒で0.5nmの膜厚で成膜し、次いでその上に、真空蒸着法にてアルミニウムを成膜速度1〜5オングストローム/秒で200nmの膜厚で成膜して、EL素子Bを作製した。 Next, lithium fluoride and aluminum were deposited on the electron transport layer as a cathode. Lithium fluoride was deposited at a film thickness of 0.5 nm at a deposition rate of 0.1 angstrom / second by vacuum deposition, and then aluminum was deposited at a deposition rate of 1-5 angstrom / second by vacuum deposition. An EL element B was manufactured by forming a film with a thickness of 200 nm per second.
合成例1で得られたフルオレン化合物、および実施例1で作製したEL素子Aについて以下に示す測定を行い、物性を評価した。 The following measurements were performed on the fluorene compound obtained in Synthesis Example 1 and the EL device A produced in Example 1, and the physical properties were evaluated.
(蛍光スペクトル測定)
合成例1で得られたフルオレン化合物をクロロホルムに溶解したものを試料とした。蛍光光度計FP−750ST(日本分光社製)を用い、λex=310, 355, 330, 340nmにおける試料の蛍光スペクトル測定を行った。測定結果を図1に示す。
(Fluorescence spectrum measurement)
A sample obtained by dissolving the fluorene compound obtained in Synthesis Example 1 in chloroform was used as a sample. The fluorescence spectrum of the sample was measured at λex = 310, 355, 330, and 340 nm using a fluorometer FP-750ST (manufactured by JASCO Corporation). The measurement results are shown in FIG.
(電流密度、発光輝度、発光効率、発光強度の測定)
EL1003(プレサイスゲージ社製)を用い、実施例1で作製したEL素子の電流密度、発光輝度、発光効率、発光強度を測定した。各測定結果を図2〜図5に、それぞれ示す。
(Measurement of current density, light emission luminance, light emission efficiency, light emission intensity)
Using EL1003 (manufactured by Precise Gauge), the current density, light emission luminance, light emission efficiency, and light emission intensity of the EL device produced in Example 1 were measured. Each measurement result is shown in FIGS.
図1から明らかなように、合成例1のフルオレン化合物は優れた蛍光特性を示した。また、図2〜5から明らかなように、実施例のEL素子は発光輝度、発光効率、発光強度ともによく、優れたエレクトロルミネッセンス特性を有していた。 As is clear from FIG. 1, the fluorene compound of Synthesis Example 1 exhibited excellent fluorescence characteristics. Further, as is clear from FIGS. 2 to 5, the EL elements of the examples had good light emission luminance, light emission efficiency, and light emission intensity, and had excellent electroluminescence characteristics.
以上の結果から、本発明のフルオレン化合物はEL素子材料として有用であることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that the fluorene compound of the present invention is useful as an EL device material.
また、本発明のフルオレン化合物はジクロロベンゼンのような有機溶媒によく溶解し、塗布プロセスによる成膜を簡便に行うことができた。 Further, the fluorene compound of the present invention was well dissolved in an organic solvent such as dichlorobenzene, and film formation by a coating process could be easily performed.
前記化学式(1)、(2)、(4)、(5)、(6)で示されるフルオレン化合物についても、同様の結果が得られた。 Similar results were obtained for the fluorene compounds represented by the chemical formulas (1), (2), (4), (5), and (6).
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