JP2007262151A - Charge-transporting organic polymer, method for preparing the same and organic device material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charge-transporting organic polymer forming a highly stable film through a wet film-forming method and has a good charge-transporting property, a method for preparing the same, and an organic device material using the polymer. <P>SOLUTION: The charge-transporting organic polymer is obtained by reacting boron trihalide with a dihalide of a specific N-(substituted)phenylcarbazole lithiated by an alkyl lithium, is composed of at least two units of a specific repeating unit, is soluble in an organic solvent such as chloroform and forming a film through a wet film-forming method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、湿式成膜法に適した有機電荷輸送性重合体、及び当該重合体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「エレクトロルミネッセンス」を「EL」と略すことがある)のような有機発光デバイス、有機トランジスタ等の有機デバイス用材料に関するものである。   The present invention relates to an organic charge transporting polymer suitable for a wet film-forming method and an organic electroluminescence device using the polymer (hereinafter, “electroluminescence” may be abbreviated as “EL”). The present invention relates to materials for organic devices such as light emitting devices and organic transistors.

有機デバイスは、有機EL素子のような有機発光デバイス、有機トランジスタ、太陽電池等、広範な基本素子及び用途への展開が期待されている。   Organic devices are expected to expand into a wide range of basic elements and applications, such as organic light-emitting devices such as organic EL elements, organic transistors, and solar cells.

有機化合物材料の電界発光を利用した有機EL素子は、蛍光有機化合物に電場を与えることにより発光する自発光型の素子であり、視野角が広いこと、低電圧で駆動できること、高輝度であること、構成層が液晶素子と比べて少なく製造が容易であること、薄形化できること等の多くの長所を有しており、次世代の表示素子として注目されている。   An organic EL element using electroluminescence of an organic compound material is a self-luminous element that emits light by applying an electric field to a fluorescent organic compound, has a wide viewing angle, can be driven at a low voltage, and has high luminance. It has many advantages such as fewer constituent layers than a liquid crystal element, easy manufacturing, and reduced thickness, and has attracted attention as a next-generation display element.

有機EL素子は、素子内に注入された電子と正孔の再結合により生じた励起状態のエネルギーを発光として取り出すものであり、生じた励起状態は、一重項状態が25%、三重項状態が75%になると考えられている。蛍光を利用した有機EL素子では一重項状態のエネルギーのみを利用しているため、内部量子収率が原理的に25%に留まるのが難点である。   The organic EL element takes out the energy of an excited state generated by recombination of electrons and holes injected into the element as light emission, and the generated excited state has a singlet state of 25% and a triplet state. It is thought to be 75%. Since organic EL elements using fluorescence use only singlet energy, it is difficult for the internal quantum yield to remain at 25% in principle.

現在注目されているのが燐光を利用した有機EL素子である。燐光を利用した有機EL素子(燐光有機EL素子ともいう。)では、一重項状態のエネルギーのみならず三重項状態のエネルギーも利用することが可能であり、内部量子収率を原理的には100%まで上げることが可能となる。   At present, organic EL elements using phosphorescence are attracting attention. In an organic EL element using phosphorescence (also referred to as a phosphorescent organic EL element), not only singlet state energy but also triplet state energy can be used, and the internal quantum yield is 100 in principle. % Can be raised.

燐光有機EL素子は、燐光を発するドーパントとして白金やイリジウムなどの重金属を含む金属錯体系発光性材料をホスト材料にドーピングすることにより燐光発光を取り出している(例えば、非特許文献1を参照)。   A phosphorescent organic EL device takes out phosphorescence emission by doping a host material with a metal complex light emitting material containing a heavy metal such as platinum or iridium as a dopant emitting phosphorescence (see, for example, Non-Patent Document 1).

燐光ドーパントの発光はホスト材料に依存するが、そのホスト材料に必要とされる基本性能としては、正孔輸送性および電子輸送性を有すること、ホスト材料の還元電位が燐光ドーパントの還元電位よりも高いこと、ホスト材料の三重項状態のエネルギーレベルがドーパントの還元電位よりも低いことなどが挙げられ、一般には低分子材料であるCBP(4,4’−bis(carbazol−9‐yl)−biphenyl)が好適に用いられている(例えば、特許文献1を参照)。   The emission of the phosphorescent dopant depends on the host material, but the basic performance required for the host material is that it has a hole transporting property and an electron transporting property, and the reduction potential of the host material is higher than the reduction potential of the phosphorescent dopant. The energy level of the triplet state of the host material is lower than the reduction potential of the dopant. Generally, CBP (4,4′-bis (carbazol-9-yl) -biphenyl is a low molecular material. ) Is preferably used (see, for example, Patent Document 1).

CBPをホスト材料に用いた燐光素子は、高効率化や長寿命化が期待されるが、一方で経時的にCBPの結晶化や凝集が起こり、素子が劣化して、素子寿命に多大な影響を与えるといった問題がある。また、発光効率についても未だ実用化に耐えうるものではなく、更なる改良が必要である。さらに、CBPは蒸着プロセスにより成膜しなければならず、大掛かりな蒸着装置が必要でコストが高いという問題があり、さらに、基材の大面積化が困難という問題がある。真空蒸着法に比べてコストが安価で、大面積ディスプレイの製造が可能な方法としては、溶媒を用いて基材に塗布するなどの湿式成膜法がある。しかしながら、従来のCBPのような低分子材料を溶剤に溶解又は分散させて塗工液を調製しようとしても溶解性、分散性が悪いため、均一で安定な塗工液が得られず、成膜できても経時的に有機層の結晶化や凝集が起こるなど、膜安定性が悪いため、従来の低分子材料を湿式成膜法により利用することは困難であった。   Phosphorescent devices using CBP as a host material are expected to have higher efficiency and longer life, but on the other hand, CBP crystallization and aggregation occur over time, resulting in deterioration of the device and significant effects on device life. There is a problem of giving. Further, the luminous efficiency is not yet able to withstand practical use, and further improvement is necessary. Furthermore, CBP has to be formed by a vapor deposition process, and there is a problem that a large vapor deposition apparatus is required and the cost is high, and further, it is difficult to increase the area of the base material. As a method that can be manufactured at a low cost and can produce a large area display as compared with a vacuum evaporation method, there is a wet film formation method such as application to a substrate using a solvent. However, even if an attempt is made to prepare a coating liquid by dissolving or dispersing a low-molecular material such as conventional CBP in a solvent, the solubility and dispersibility are poor, so a uniform and stable coating liquid cannot be obtained, and film formation is performed. Even if possible, it has been difficult to use conventional low molecular weight materials by the wet film formation method because the film stability is poor, such as crystallization and aggregation of the organic layer over time.

一方、特許文献2には、分子内に少なくとも1つの芳香族基で置換されたホウ素原子と少なくとも1つの芳香族基で置換された窒素原子とを併せ持つ化合物を含有することを特徴とする有機EL素子が、開示されている。しかしながら、特許文献2においては真空蒸着法による成膜が好ましいとされており、湿式成膜法による成膜や、有機層の結晶化や凝集などが起こらないような膜安定性に対する検討はなされていない。   On the other hand, Patent Document 2 contains an organic EL comprising a compound having both a boron atom substituted with at least one aromatic group and a nitrogen atom substituted with at least one aromatic group in the molecule. An element is disclosed. However, in Patent Document 2, film formation by a vacuum deposition method is preferable, and film stability by which a film formation by a wet film formation method or crystallization or aggregation of an organic layer does not occur has been studied. Absent.

M.A.Baldo et.al., Nature, vol.403, p.750-753(2000)M.A.Baldo et.al., Nature, vol.403, p.750-753 (2000) 特開平10−168443号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-168443 特開2001−93670号公報JP 2001-93670 A

本発明は、上記問題を解決するためのなされたものであり、本発明の第一の目的は、湿式成膜法により安定性の高い膜を成膜可能で、良好な電荷輸送性を有する有機電荷輸送性重合体及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a first object of the present invention is to form a highly stable film by a wet film forming method, and to provide an organic material having good charge transportability. An object is to provide a charge transporting polymer and a method for producing the same.

また、本発明の第二の目的は、膜安定性の高い電荷輸送性を有する層を湿式成膜法により形成可能な有機デバイス材料を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an organic device material capable of forming a layer having high film stability and charge transportability by a wet film forming method.

本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、下記一般式(1)で表されるものである。   The organic charge transporting polymer according to the present invention is represented by the following general formula (1).

Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)

また、本発明は、下記式(2)で表されるハロゲン化物を、アルキルリチウムでリチオ化したものと、三ハロゲン化ホウ素とを反応させる工程を有する、下記式(1)で表される繰り返し単位から構成される有機電荷輸送性重合体の製造方法も提供する。   In addition, the present invention provides a repetition represented by the following formula (1), which comprises a step of reacting a halide represented by the following formula (2) with lithiated alkyllithium and boron trihalide. A method for producing an organic charge transporting polymer composed of units is also provided.

Figure 2007262151
(式(2)において、Xは、ハロゲン原子を表す。Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。)
Figure 2007262151
(In Formula (2), X represents a halogen atom. R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom.)

Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)

更に、本発明は、上記有機電荷輸送性重合体を用いた、有機デバイス材料も提供する。   Furthermore, the present invention also provides an organic device material using the organic charge transporting polymer.

本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、湿式成膜法により安定性の高い膜を成膜可能で、良好な電荷輸送性を有している。本発明に係る製造方法によれば、当該重合体を容易に得ることができる。また本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、膜安定性の高い電荷輸送性を有する層を湿式成膜法により形成可能な有機デバイス材料として極めて有用である。   The organic charge transporting polymer according to the present invention can form a highly stable film by a wet film forming method and has a good charge transporting property. According to the production method of the present invention, the polymer can be easily obtained. The organic charge transporting polymer according to the present invention is extremely useful as an organic device material capable of forming a layer having a high film stability and a charge transporting property by a wet film forming method.

以下において、本発明の有機電化輸送性重合体、その製造方法、および有機デバイス材料について順に詳細に説明する。
本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする。
Hereinafter, the organic electrotransport polymer of the present invention, the production method thereof, and the organic device material will be described in detail in order.
The organic charge transporting polymer according to the present invention is represented by the following general formula (1).

Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)

上記本発明に係る有機電荷輸送性化合物は、芳香族基で全置換されたホウ素原子からなる部分構造の存在により電子輸送性を有し、カルバゾール基を含む部分構造の存在により正孔輸送性を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性を有するバイポーラー型分子である。更に、上記本発明に係る有機電荷輸送性化合物は、ハイパーブランチ構造を有し、且つ置換基Rを適宜調節することにより、溶媒溶解性が高くて湿式成膜法により成膜が可能である上、成膜した場合に結晶化や凝集などが起こりにくく膜安定性が高い。その結果、本発明の有機電荷輸送性化合物は、湿式成膜法により安定性の高い膜を成膜可能な、正孔輸送性および電子輸送性に優れた電荷輸送性材料として用いることが可能である。   The organic charge transporting compound according to the present invention has an electron transporting property due to the presence of a partial structure consisting of a boron atom that is fully substituted with an aromatic group, and has a hole transporting property due to the presence of a partial structure containing a carbazole group. Therefore, it is a bipolar molecule having an electron transporting property and a hole transporting property. Furthermore, the organic charge transporting compound according to the present invention has a hyperbranched structure, and by appropriately adjusting the substituent R, it has high solvent solubility and can be formed by a wet film forming method. In the case of film formation, crystallization and aggregation hardly occur and the film stability is high. As a result, the organic charge transporting compound of the present invention can be used as a charge transporting material excellent in hole transporting property and electron transporting property, which can form a highly stable film by a wet film forming method. is there.

式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。無置換のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基などの直鎖アルキル基が挙げられる。また、これらの直鎖アルキル基の末端以外の1以上の水素原子がメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基で置換された、i−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の分枝状アルキル基を例示することができる。Rのアルキル基の炭素数は特に制限されない。   In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Examples of the unsubstituted alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, Examples include linear alkyl groups such as n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, and n-hexadecyl group. In addition, an i-propyl group, a sec-butyl group, in which one or more hydrogen atoms other than the terminal of these linear alkyl groups are substituted with an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or an isopropyl group, A branched alkyl group such as a tert-butyl group can be exemplified. The carbon number of the alkyl group of R is not particularly limited.

置換アルキル基としては、上で例示したアルキル基の1以上の水素原子が、本発明の効果を過度に阻害しない置換基で置換されたものを挙げることができる。例えば、アルキル基の1以上の水素原子がハロゲン原子や置換又は無置換の芳香族基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基等で置換されたものを例示することができる。   Examples of the substituted alkyl group include those in which one or more hydrogen atoms of the alkyl group exemplified above are substituted with a substituent that does not unduly hinder the effects of the present invention. For example, one or more hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with a halogen atom or a substituted or unsubstituted aromatic group, trifluoromethyl group, cyano group, nitro group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, dialkylamino group, etc. Can be exemplified.

無置換の芳香族基としては、芳香族炭化水素基であっても、複素環基であっても良い。中でも芳香族炭化水素基であることが好ましい。無置換の芳香族基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、ジフェニル基、アントリル基、ピリジル基、ジピリジル基、フェナントロリル基等を例示することができる。   The unsubstituted aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group. Of these, an aromatic hydrocarbon group is preferred. Examples of the unsubstituted aromatic group include a phenyl group, a naphthyl group, a diphenyl group, an anthryl group, a pyridyl group, a dipyridyl group, and a phenanthroyl group.

置換芳香族基としては、上で例示した芳香族基の1以上の水素原子が、本発明の所期の効果を過度に阻害しない置換基で置換されたものを挙げることができる。例えば、芳香族基の1以上の水素原子がハロゲン原子や置換又は無置換のアルキル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基等で置換されたものを例示することができる。   Examples of the substituted aromatic group include those in which one or more hydrogen atoms of the aromatic groups exemplified above are substituted with a substituent that does not excessively hinder the intended effect of the present invention. For example, one in which one or more hydrogen atoms of an aromatic group are substituted with a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, or an alkoxy group can be exemplified.

また、本発明に係る有機電荷輸送性重合体分子に存在する複数のRは、すべて同一であっても互いに異なっていてもよい。すなわち、繰り返し単位中に存在する3つのRは、すべて同一であっても互いに異なっていてもよい。更に、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。合成的な観点から好ましいのは、複数のRがすべて同一である重合体である。   Further, the plurality of R present in the organic charge transporting polymer molecule according to the present invention may be the same or different from each other. That is, all three Rs present in the repeating unit may be the same or different from each other. Further, R may be the same or different from each other among the repeating units. From the viewpoint of synthesis, a polymer in which a plurality of Rs are all the same is preferable.

Rを適宜選択することによって、本発明に係る有機電荷輸送性重合体の溶媒に対する溶解度を調節することができる。このため、本発明の重合体を溶解する溶媒が特定されている場合は、その溶媒に所望の濃度で溶解するようにRを適宜選択することができる。なお、本発明の重合体はいずれも、クロロホルム等の湿式成膜法に使用する溶媒に対する溶解性が高い。したがって、本発明の重合体は、スピンコート法のような溶媒を使用した湿式成膜法によって容易かつ迅速に薄膜形成することができ、時間とコストがかかる真空蒸着法などを用いる必要がないという利点を有する。   By appropriately selecting R, the solubility of the organic charge transporting polymer according to the present invention in the solvent can be adjusted. For this reason, when the solvent which melt | dissolves the polymer of this invention is specified, R can be suitably selected so that it may melt | dissolve in the solvent with a desired density | concentration. In addition, all the polymers of this invention have high solubility with respect to the solvent used for wet film-forming methods, such as chloroform. Therefore, the polymer of the present invention can be easily and quickly formed into a thin film by a wet film formation method using a solvent such as a spin coating method, and there is no need to use a time-consuming and expensive vacuum deposition method or the like. Have advantages.

本発明に係る有機電荷輸送性重合体のGPC(ポリスチレン換算)測定による重量平均分子量は数千以上であることが好ましい。本発明によれば、所望の電荷輸送性になるように重合体を分子設計することが比較的容易であり、使用目的に応じた有機デバイス材料の提供が可能である。例えば、有機EL素子においては、燐光発光用ホスト材料や、蛍光発光用材料としても用いることが可能である。   The organic charge transporting polymer according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of several thousand or more by GPC (polystyrene conversion) measurement. According to the present invention, it is relatively easy to molecularly design a polymer so as to have a desired charge transport property, and it is possible to provide an organic device material according to the purpose of use. For example, in an organic EL element, it can be used as a phosphorescent light-emitting host material or a fluorescent light-emitting material.

また、本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、ガラス転移温度が比較的高くて熱的安定性が高い。ガラス転移温度は、式(1)のRと平均分子量の組み合わせにより変動する。ガラス転移温度が高いため、本発明の有機電荷輸送性重合体を例えばEL素子等の有機デバイスに適用した場合、駆動電圧をかけた際に発生する熱量を抑えることができる。   The organic charge transporting polymer according to the present invention has a relatively high glass transition temperature and high thermal stability. The glass transition temperature varies depending on the combination of R in formula (1) and the average molecular weight. Since the glass transition temperature is high, when the organic charge transporting polymer of the present invention is applied to an organic device such as an EL element, the amount of heat generated when a driving voltage is applied can be suppressed.

本発明に係る下記一般式(1)で表される有機電荷輸送性重合体の製造方法は、下記式(2)で表されるハロゲン化物を、アルキルリチウムでリチオ化したものと、三ハロゲン化ホウ素とを反応させる工程を有する。   The method for producing an organic charge transporting polymer represented by the following general formula (1) according to the present invention includes a method in which a halide represented by the following formula (2) is lithiated with an alkyl lithium, and a trihalogenated compound. A step of reacting with boron.

Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)

Figure 2007262151
(式(2)において、Xは、ハロゲン原子を表す。Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。)
Figure 2007262151
(In Formula (2), X represents a halogen atom. R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom.)

本発明によれば、上記工程を有することにより、合成に必要な工程数を少なくすることができるため、より短時間で合成可能な上、コスト上も有利である。本発明に係る製造方法によれば、容易に上記式(1)で表される重合体を得ることができる。   According to the present invention, the number of steps necessary for the synthesis can be reduced by having the above steps, so that the synthesis can be performed in a shorter time and the cost is advantageous. According to the production method of the present invention, the polymer represented by the above formula (1) can be easily obtained.

上記一般式(2)で表されるXは、ハロゲン原子であり、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子から選択される1種以上である。中でも、Xは、反応性の点から、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。また、Rについては、有機電荷輸送性重合体において述べたのと同様のものを用いることができる。上記一般式(2)で表されるRは、合成しようとしている一般式(1)で表される重合体のRに対応させる。上記式(2)で表されるハロゲン化物として、Rが異なる2種以上を用いる場合には、一般式(1)で表される重合体の繰り返し単位内の3つのRや、繰り返し単位間での各Rは、互いに同一の場合と異なる場合が存在するようになる。   X represented by the general formula (2) is a halogen atom and is at least one selected from a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Especially, it is preferable that X is a bromine atom or an iodine atom from a reactive point. As R, the same as described in the organic charge transporting polymer can be used. R represented by the general formula (2) corresponds to R of the polymer represented by the general formula (1) to be synthesized. When two or more different Rs are used as the halide represented by the above formula (2), three Rs in the repeating unit of the polymer represented by the general formula (1) or between the repeating units are used. Each of R may be the same as or different from each other.

本発明に係る製造方法は、例えば次のように実施することができる。まず、上記一般式(2)で表されるハロゲン化物を、不活性溶媒中、窒素下室温にて溶解させる。この溶液に1.6〜
2.7M濃度のアルキルリチウム(例えば、ヘキサン溶液)を添加し、室温にてリチオ化する。得られた溶液を2〜10時間室温にて撹拌した後、三ハロゲン化ホウ素を滴下する。得られた溶液に4−アルキルフェニルリチウムのジエチルエーテル溶液(式(2)で表されるハロゲン化物に対して1等量)を滴下し、3時間撹拌する。続いて4−アルキルハロゲン化ベンゼンのジエチルエーテル溶液(式(2)で表されるハロゲン化物に対して2等量)を滴下して3時間時間撹拌した後、蒸留水を加え一晩加水分解する。上記反応時間については適宜調節すれば良く、特に制限されない。
ここで、上記アルキルリチウムは、上記一般式(2)で表されるハロゲン化物1.0モルに対して、2.0モル以上、更に2.05〜2.2モルであることが好ましい。また、三ハロゲン化ホウ素は、上記一般式(2)で表されるハロゲン化物1.0モルに対して、0.3〜0.34モル、更に0.31〜0.33モルであることが好ましい。
また、反応に使用するアルキルリチウムとしては、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウムなどが挙げられる。反応に使用する三ハロゲン化ホウ素としては、三フッ化ホウ素・ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素・酢酸錯体、三フッ化ホウ素・ジメタノール錯体、三フッ化ホウ素・メタノール錯体、三臭化ホウ素などが挙げられる。反応に使用する不活性溶媒としては、脱水ジエチルエーテルなどが挙げられる。
The manufacturing method according to the present invention can be carried out, for example, as follows. First, the halide represented by the general formula (2) is dissolved in an inert solvent at room temperature under nitrogen. 1.6 to this solution
Add 2.7M concentrated alkyl lithium (eg, hexane solution) and lithiate at room temperature. The resulting solution is stirred for 2-10 hours at room temperature and then boron trihalide is added dropwise. A solution of 4-alkylphenyllithium in diethyl ether (1 equivalent to the halide represented by the formula (2)) is added dropwise to the resulting solution, and the mixture is stirred for 3 hours. Subsequently, a diethyl ether solution of 4-alkyl halogenated benzene (2 equivalents relative to the halide represented by the formula (2)) was added dropwise and stirred for 3 hours, followed by hydrolysis with distilled water added overnight. . The reaction time may be appropriately adjusted and is not particularly limited.
Here, it is preferable that the said alkyl lithium is 2.0 mol or more with respect to 1.0 mol of halides represented by the said General formula (2), Furthermore, 2.05-2.2 mol. Moreover, boron trihalide is 0.3-0.34 mol with respect to 1.0 mol of halide represented by the said General formula (2), Furthermore, it is 0.31-0.33 mol. preferable.
Examples of the alkyl lithium used for the reaction include n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium and the like. Boron trihalide used in the reaction includes boron trifluoride / diethyl ether complex, boron trifluoride / acetic acid complex, boron trifluoride / dimethanol complex, boron trifluoride / methanol complex, boron tribromide, etc. Is mentioned. Examples of the inert solvent used in the reaction include dehydrated diethyl ether.

上記加水分解反応終了後、クロロホルム及び水などの溶媒で有機層を抽出する。その後、有機層を更に水により洗浄することが好ましい。得られた有機層を、無水硫酸マグネシウム等で乾燥し、ろ過して得られた溶液をエバポレーター等を用いて濃縮し、残渣を得る。得られた残渣を少量のクロロホルムに溶解させ、メタノールにより再沈殿させ精製する。例えばこの操作を三度繰り返すことにより、目的物が得られる。   After completion of the hydrolysis reaction, the organic layer is extracted with a solvent such as chloroform and water. Thereafter, the organic layer is preferably further washed with water. The obtained organic layer is dried with anhydrous magnesium sulfate or the like, and the solution obtained by filtration is concentrated using an evaporator or the like to obtain a residue. The obtained residue is dissolved in a small amount of chloroform and purified by reprecipitation with methanol. For example, the object is obtained by repeating this operation three times.

本発明に係る有機電荷輸送性重合体は、良好な電荷輸送性を有することから、有機デバイス材料として広く応用可能である。例えば、有機EL素子のような有機発光デバイスの有機層や、有機トランジスタにおける有機半導体層を形成する材料として好適に用いられる。
また、設計により、分子内に電子輸送性と正孔輸送性の両方や、発光性を有し、化合物を膜中に均一に分散することができるので、発光層や電荷輸送層を形成する有機EL素子用材料として好適に用いられる。
Since the organic charge transporting polymer according to the present invention has a good charge transporting property, it can be widely applied as an organic device material. For example, it is suitably used as a material for forming an organic layer of an organic light emitting device such as an organic EL element or an organic semiconductor layer in an organic transistor.
In addition, by design, it has both electron transporting and hole transporting properties in the molecule and luminescence, and the compound can be uniformly dispersed in the film. It is suitably used as a material for an EL element.

(実施例1:本発明に係る有機電荷輸送性重合体の製造)
下記スキームに従って、構造式の本発明に係る有機電荷輸送性重合体[1a](式中R’はtert−ブチル基)を製造した。
(Example 1: Production of organic charge transporting polymer according to the present invention)
According to the following scheme, an organic charge transporting polymer [1a] (wherein R ′ is a tert-butyl group) according to the present invention having a structural formula was prepared.

Figure 2007262151
Figure 2007262151

(1)式[2a](式中R’はtert−ブチル基)の合成
式[4a](式中R’はtert−ブチル基)は、文献(K.-T. Wong et al., Org. Lett. 2005, 7, 5361-5364)に従い、58.0%にて得た。
式[4a](6.007g; 20.062mmol)、並びにN−ヨードスクシンイミド (9.246g;41.096mmol)をクロロホルム(75ml)−酢酸(50ml)中、窒素雰囲気下、室温にて一晩撹拌した後、クロロホルムを留去した後、300mlの水に注ぎ込んだ。得られた沈殿を濾過、大量の水で洗浄した。沈殿をクロロホルムに溶解させ、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、不要物を濾別した。得られた濾液を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム)で精製、続いてジクロロメタン-メタノールから再結晶する事により、目的物(式[2a](式中R’はtert−ブチル基))を得た(10.408g; 94.1%)。
(1) Synthesis of Formula [2a] (wherein R ′ is a tert-butyl group) Formula [4a] (wherein R ′ is a tert-butyl group) is a literature (K.-T. Wong et al., Org). According to Lett. 2005, 7, 5361-5364).
Formula [4a] (6.007 g; 20.062 mmol) and N-iodosuccinimide (9.246 g; 41.096 mmol) were stirred in chloroform (75 ml) -acetic acid (50 ml) overnight at room temperature under nitrogen atmosphere. After that, chloroform was distilled off and then poured into 300 ml of water. The resulting precipitate was filtered and washed with a large amount of water. The precipitate was dissolved in chloroform and dried over anhydrous magnesium sulfate, and then unnecessary substances were filtered off. The obtained filtrate was concentrated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform), followed by recrystallization from dichloromethane-methanol to obtain the desired product (formula [2a] (wherein R ′ represents a tert-butyl group). )) Was obtained (10.408 g; 94.1%).

得られた化合物のHNMR、13CNMRを測定したところ、下記データが得られた。
H NMR (400MHz,CDCl,TMS):δ(ppm)1.42(s,9H,CH),7.17(d,J=8.8Hz,2H,arom.H),7.39 (d,J=8.4Hz,2H,arom.H),7.60(d,J=8.8Hz,2H,arom.H),7.65(dd,J=8.6 and 1.4Hz,2H,arom.H),8.38(d,J=2.0Hz,2H,arom.H).
13C NMR(100.4MHz,CDCl):δ(ppm)31.36,34.84,82.67,112.09,124.28,126.37,126.955,129.23,133.84,134.74,140.18,151.18.
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 2 C , TMS): δ (ppm) 1.42 (s, 9H, CH 3 ), 7.17 (d, J = 8.8 Hz, 2H, arom.H), 7.39 (D, J = 8.4 Hz, 2H, arom.H), 7.60 (d, J = 8.8 Hz, 2H, arom.H), 7.65 (dd, J = 8.6 and 1.4 Hz) , 2H, arom.H), 8.38 (d, J = 2.0 Hz, 2H, arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 31.36, 34.84, 82.67, 112.09, 124.28, 126.37, 126.955, 129.23, 133. 84, 134.74, 140.18, 151.18.

(2)式[1a](式中R’はtert−ブチル基)の合成
式[2a](5.000g;9.102mmol)を窒素雰囲気下、ジエチルエーテル15 ml中にて撹拌した(懸濁溶液)溶液に、2.71 Mブチルリチウム/ヘキサン溶液(6.8ml)を添加してリチオ化する。2時間撹拌した後、溶液を氷冷し、三フッ化ホウ素・ジエチルエーテル錯体(0.76ml)を添加して2時間撹拌した。三フッ化ホウ素・ジエチルエーテル錯体(0.76ml)を2時間置きに2回更に添加する。この溶液に4−アルキルフェニルリチウム(式[2a]に対して1等量)/ジエチルエーテル(15ml)を滴下し、3時間撹拌する。続いて4−アルキルハロゲン化ベンゼン(式[2a]に対して2等量)/ジエチルエーテル(15ml)を滴下して3時間撹拌した後、水(50ml)を加え一晩加水分解する。クロロホルム(100ml)と水(150ml)を加え有機層を抽出する。有機層を更に二回200mlの水により洗浄する。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥、不要物を濾過した後、有機溶媒を濃縮する。得られた残差を少量のクロロホルムに溶解させ、メタノールにより再沈殿させ精製する。この操作を三度繰り返し、目的の重合体(式[1a](式中R’はtert−ブチル基))を得た。
(2) Synthesis of Formula [1a] (wherein R ′ is a tert-butyl group) Formula [2a] (5.000 g; 9.102 mmol) was stirred (suspended) in 15 ml of diethyl ether under a nitrogen atmosphere. Solution) Add 2.71 M butyllithium / hexane solution (6.8 ml) to the solution and lithiate. After stirring for 2 hours, the solution was ice-cooled, boron trifluoride / diethyl ether complex (0.76 ml) was added, and the mixture was stirred for 2 hours. Boron trifluoride-diethyl ether complex (0.76 ml) is further added twice every 2 hours. To this solution, 4-alkylphenyl lithium (1 equivalent to the formula [2a]) / diethyl ether (15 ml) is added dropwise and stirred for 3 hours. Subsequently, 4-alkyl halogenated benzene (2 equivalents relative to the formula [2a]) / diethyl ether (15 ml) is added dropwise and stirred for 3 hours, followed by hydrolysis with water (50 ml) added overnight. Chloroform (100 ml) and water (150 ml) are added to extract the organic layer. The organic layer is further washed twice with 200 ml of water. The organic layer is dried over anhydrous magnesium sulfate, and unnecessary substances are filtered, and then the organic solvent is concentrated. The obtained residue is dissolved in a small amount of chloroform and purified by reprecipitation with methanol. This operation was repeated three times to obtain a target polymer (formula [1a] (wherein R ′ is a tert-butyl group)).

得られた重合体のHNMR、及びGPC測定をしたところ、下記データが得られた。
H NMR (400MHz,CDCl,TMS):δ(ppm)1.36−1.46(m,CH),7.22−8.19(m,arom.H),8.45−8.73(m, arom.H).
Mw=7,388;Mn=7,017;Mw/Mn=1.053(polystyrene standard in THF)
When 1 HNMR and GPC measurement of the obtained polymer was performed, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl C , TMS): δ (ppm) 1.36-1.46 (m, CH 3 ), 7.22-8.19 (m, arom. H), 8.45-8 .73 (m, arom.H).
Mw = 7,388; Mn = 7,017; Mw / Mn = 1.053 (polystyrene standard in THF)

(実施例2:本発明に係る有機電荷輸送性重合体の製造)
上記スキームに従って、実施例1と同様に構造式の本発明に係る有機電荷輸送性重合体[1b](式中R’はn−ブチル基)を製造した。
(Example 2: Production of organic charge transporting polymer according to the present invention)
According to the above scheme, the organic charge transporting polymer [1b] (wherein R ′ is an n-butyl group) of the present invention having the structural formula was prepared in the same manner as in Example 1.

(1)式[4b](式中R’はn−ブチル基)の合成
カルバゾール[3](10.012g;59.877mmol)と4−ブチルヨードベンゼン(15.606g;59.996mmol)、銅粉末(1.947g;30.636mmol)、炭酸カリウム(8.272g;59.853mmol)をDMSO中、窒素雰囲気下、140℃で一晩加熱撹拌し、冷却後に300mlの水に注ぎ込んで得られた沈殿を濾過、大量の水で洗浄した。これらをクロロホルムに溶解させ、無水硫酸マグネシウムにより乾燥し、不要物を濾過により除去した。濾液を濃縮して得られた残差をメタノールにより再沈殿させる事により、目的物[4b]を得た(14.786g;82.5%)。
H NMR (400MHz,CDCl,TMS):δ(ppm)0.99(t,J=7.4Hz,3H,CH),1.395−1.49(m,2H,CH),1.66−1.74(m,2H,CH),2.73(t,J=8.0Hz,2H,ArCH),7.25−7.30(m,2H,arom.H),7.38−7.40(m,6H,arom.H),7.45(d,J=8.4Hz,2H,arom.H),8.14(d,J=8.4Hz,2H,arom.H).
13C NMR(100.4MHz,CDCl):δ(ppm)13.99,22.42,33.60,33.56,109.80,119.67,120.21,123.18,125.79,126.90,129.74,135.08,141.01,142.30.
(2)式[2b](式中R’はn−ブチル基)の合成
実施例1における式[4a]の代わりに式[4b]を用いて、実施例1と同様に、式[2b](式中R’はn−ブチル基)の合成を行った。目的物(式[2b](式中R’はn−ブチル基))を得た(収率88.5%)。
(1) Synthesis of Formula [4b] (wherein R ′ is an n-butyl group) Carbazole [3] (10.122 g; 59.877 mmol) and 4-butyliodobenzene (15.606 g; 59.996 mmol), copper A powder (1.947 g; 30.636 mmol) and potassium carbonate (8.272 g; 59.853 mmol) were heated and stirred overnight at 140 ° C. under a nitrogen atmosphere in DMSO, and poured into 300 ml of water after cooling. The precipitate was filtered and washed with a large amount of water. These were dissolved in chloroform, dried over anhydrous magnesium sulfate, and unnecessary substances were removed by filtration. The residue obtained by concentrating the filtrate was reprecipitated with methanol to obtain the desired product [4b] (14.786 g; 82.5%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl C , TMS): δ (ppm) 0.99 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH 3 ), 1.395-1.49 (m, 2H, CH 2 ), 1.66-1.74 (m, 2H, CH 2 ), 2.73 (t, J = 8.0 Hz, 2H, ArCH 2 ), 7.25-7.30 (m, 2H, arom. H) 7.38-7.40 (m, 6H, arom.H), 7.45 (d, J = 8.4 Hz, 2H, arom.H), 8.14 (d, J = 8.4 Hz, 2H) , Arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 13.99, 22.42, 33.60, 33.56, 109.80, 119.67, 120.21, 123.18, 125. 79, 126.90, 129.74, 135.08, 141.01, 142.30.
(2) Synthesis of Formula [2b] (wherein R ′ is an n-butyl group) Using Formula [4b] instead of Formula [4a] in Example 1, Formula [2b] (Wherein R ′ is an n-butyl group) was synthesized. The desired product (formula [2b] (wherein R ′ is an n-butyl group)) was obtained (yield 88.5%).

得られた化合物のHNMR、13CNMRを測定したところ、下記データが得られた。
H NMR (400MHz,CDCl,TMS):δ(ppm)0.99(t,J=7.4Hz,3H,CH),1.39−1.48(m,2H,CH),1.66−1.73(m,2H,CH),2.73(t,J=8.0Hz,2H,ArCH),7.14(d,J=8.8Hz,2H,arom.H),7.355(d,J=8.8Hz,2H,arom.H), 7.40(d,J=8.4Hz,2H,arom.H),7.65(dd,J=8.6 and 1.4Hz,2H,arom.H),8.38(d, J=1.6Hz,2H,arom.H).
13C NMR(100.4MHz,CDCl):δ(ppm)13.98,22.41,33.55,35.36,82.66,112.03,124.265,126.69, 129.23,129.97,134.04,134.75,140.20,143.10.
When 1 HNMR and 13 CNMR of the obtained compound were measured, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl C , TMS): δ (ppm) 0.99 (t, J = 7.4 Hz, 3H, CH 3 ), 1.39-1.48 (m, 2H, CH 2 ), 1.66-1.73 (m, 2H, CH 2 ), 2.73 (t, J = 8.0 Hz, 2H, ArCH 2 ), 7.14 (d, J = 8.8 Hz, 2H, arom. H), 7.355 (d, J = 8.8 Hz, 2H, arom.H), 7.40 (d, J = 8.4 Hz, 2H, arom.H), 7.65 (dd, J = 8 .6 and 1.4 Hz, 2H, arom.H), 8.38 (d, J = 1.6 Hz, 2H, arom.H).
13 C NMR (100.4 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 13.98, 22.41, 33.55, 35.36, 82.66, 112.03, 124.265, 126.69, 129. 23, 129.97, 134.04, 134.75, 140.20, 143.10.

(2)式[1b](式中R’はn−ブチル基)の合成
実施例1における式[2a]の代わりに上記で得られた式[2b]を用いて、実施例1と同様に、式[1b]の(式中R’はn−ブチル基)の合成を行った。目的物の重合体(式[1b](式中R’はn−ブチル基))を得た。
(2) Synthesis of Formula [1b] (wherein R ′ is an n-butyl group) In the same manner as in Example 1, using Formula [2b] obtained above instead of Formula [2a] in Example 1 The compound of formula [1b] (wherein R ′ is an n-butyl group) was synthesized. A target polymer (formula [1b] (wherein R ′ is an n-butyl group)) was obtained.

得られた重合体のHNMR、及びGPC測定をしたところ、下記データが得られた。
H NMR (400MHz,CDCl,TMS):δ(ppm)0.94−1.02(m,CH),1.45(m,CH),1.70−1.72(m,CH),2.74−2.77(m,CH),7.18−7.965(m,arom.H),8.48−8.72(m,arom.H).
Mw=7,478;Mn=7,020;Mw/Mn=1.065(polystyrene standard in THF)
When 1 HNMR and GPC measurement of the obtained polymer was performed, the following data was obtained.
1 H NMR (400 MHz, CDCl C , TMS): δ (ppm) 0.94-1.02 (m, CH 3 ), 1.45 (m, CH 2 ), 1.70-1.72 (m, CH 2), 2.74-2.77 (m, CH 2), 7.18-7.965 (m, arom.H), 8.48-8.72 (m, arom.H).
Mw = 7,478; Mn = 7,020; Mw / Mn = 1.065 (polystyrene standard in THF)

Claims (3)

下記式(1)で表される繰り返し単位から構成される有機電荷輸送性重合体。
Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
An organic charge transporting polymer composed of a repeating unit represented by the following formula (1).
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)
下記式(2)で表されるハロゲン化物を、アルキルリチウムでリチオ化したものと、三ハロゲン化ホウ素とを反応させる工程を有する、下記式(1)で表される繰り返し単位から構成される有機電荷輸送性重合体の製造方法。
Figure 2007262151
(式(2)において、Xは、ハロゲン原子を表す。Rは、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。)
Figure 2007262151
(式(1)において、Rは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族基、ハロゲン原子、又は水素原子である。繰り返し単位中の3つのRは、それぞれ同一であっても互いに異なっていても良い。また、繰り返し単位間で各Rは、全て同一であっても互いに異なっていても良い。nは、2以上の整数である。)
An organic compound composed of a repeating unit represented by the following formula (1) having a step of reacting a lithiated halogenide represented by the following formula (2) with alkyllithium and boron trihalide. A method for producing a charge transporting polymer.
Figure 2007262151
(In formula (2), X represents a halogen atom. R represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom.)
Figure 2007262151
(In the formula (1), each R is independently a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic group, a halogen atom, or a hydrogen atom. (It may be the same or different from each other, and each R may be the same or different from each other among the repeating units. N is an integer of 2 or more.)
請求項1に記載の有機電荷輸送性重合体を用いた、有機デバイス材料。   An organic device material using the organic charge transporting polymer according to claim 1.
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