JP2010031246A - 組成物及び該組成物を用いてなる発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
[式中、Mは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の金属原子であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はR3及びR4、若しくはR5及びR6が結合して環を形成していてもよい。但し、R2及びR7の少なくとも一方は、下記式(2):
で表される基である。mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5はそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。但し、Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5の少なくとも2個は、窒素原子である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5のいずれかが炭素原子である場合には、該炭素原子に結合する水素原子は置換基により置換されていてもよい。下記式(3):
で表される部分は、モノアニオン性の2座配位子を表す。Rx及びRyは、金属原子Mに結合する原子であり、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表す。]
−金属錯体−
本発明の組成物に含有される金属錯体は、前記式(1)で表されるものである。
(式中、R’は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換カルボキシル基、又はシアノ基である。複数存在するR’は、同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、M、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びmは、前記と同じ意味を有する。)
で表されるもの(即ち、n=0)である。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8で表される原子、基は、具体的には、後述のRとして説明し例示する原子、基と同じである。但し、化合物の安定性の観点から、前記式(1a)中、mは2又は3であることが好ましい。
前記C1〜C12アルコキシフェニル基としては、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、プロピルオキシフェニル基、i−プロピルオキシフェニル基、ブトキシフェニル基、i−ブトキシフェニル基、s−ブトキシフェニル基、t−ブトキシフェニル基、ペンチルオキシフェニル基、ヘキシルオキシフェニル基、シクロヘキシルオキシフェニル基、ヘプチルオキシフェニル基、オクチルオキシフェニル基、2−エチルヘキシルオキシフェニル基、ノニルオキシフェニル基、デシルオキシフェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシフェニル基、ラウリルオキシフェニル基等が挙げられる。
前記C1〜C12アルキルフェニル基としては、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、i−プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、i−ブチルフェニル基、s−ブチルフェニル、t−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基等が挙げられる。
前記C1〜C12アルコキシフェノキシ基としては、メトキシフェノキシ基、エトキシフェノキシ基、プロピルオキシフェノキシ基、i−プロピルオキシフェノキシ基、ブトキシフェノキシ基、i−ブトキシフェノキシ基、s−ブトキシフェノキシ基、t−ブトキシフェノキシ基、ペンチルオキシフェノキシ基、ヘキシルオキシフェノキシ基、シクロヘキシルオキシフェノキシ基、ヘプチルオキシフェノキシ基、オクチルオキシフェノキシ基、2−エチルヘキシルオキシフェノキシ基、ノニルオキシフェノキシ基、デシルオキシフェノキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシフェノキシ基、ラウリルオキシフェノキシ基等が挙げられる。
前記C1〜C12アルキルフェノキシ基としては、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、1,3,5−トリメチルフェノキシ基、メチルエチルフェノキシ基、i−プロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、i−ブチルフェノキシ基、s−ブチルフェノキシ基、t−ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デシルフェノキシ基、ドデシルフェノキシ基等が挙げられる。
(式中、窒素原子から延びた線は結合手を表し、Meはメチル基、Etはエチル基、n−Prはn−プロピル基を表す。以下、同様である。)
(式中、i−Prはi−プロピル基、n−Buはn−ブチル基、t−Buはt−ブチル基を表す。波線で示した結合は、「楔形で表される結合」及び/又は「破線で表される結合」であることを意味する。ここで、「楔形で表される結合」とは、紙面からこちら側に向かって出ている結合を意味し、「破線で表される結合」とは、紙面の向こう側に出ている結合を意味する。)
前記C1〜C12アルコキシピリジル基としては、メトキシピリジル基、エトキシピリジル基、プロピルオキシピリジル基、i−プロピルオキシピリジル基、ブトキシピリジル基、i−ブトキシピリジル基、s−ブトキシピリジル基、t−ブトキシピリジル基、ペンチルオキシピリジル基、ヘキシルオキシピリジル基、シクロヘキシルオキシピリジル基、ヘプチルオキシピリジル基、オクチルオキシピリジル基、2−エチルヘキシルオキシピリジル基、ノニルオキシピリジル基、デシルオキシピリジル基、3,7−ジメチルオクチルオキシピリジル基、ラウリルオキシピリジル基等が挙げられる。
前記C1〜C12アルキルピリジルオキシ基としては、メチルピリジルオキシ基、エチルピリジルオキシ基、ジメチルピリジルオキシ基、プロピルピリジルオキシ基、1,3,5−トリメチルピリジルオキシ基、メチルエチルピリジルオキシ基、i−プロピルピリジルオキシ基、ブチルピリジルオキシ基、i−ブチルピリジルオキシ基、s−ブチルピリジルオキシ基、t−ブチルピリジルオキシ基、ペンチルピリジルオキシ基、イソアミルピリジルオキシ基、ヘキシルピリジルオキシ基、ヘプチルピリジルオキシ基、オクチルピリジルオキシ基、ノニルピリジルオキシ基、デシルピリジルオキシ基、ドデシルピリジルオキシ基等が挙げられる。
前記金属錯体は、例えば、配位子となる化合物と金属化合物とを溶液中で反応させることにより合成することができる。必要に応じて、反応系中に塩基、銀塩化合物等が存在していてもよい。また、2-フェニルピリジン誘導体を配位子に有する金属錯体とヘテロ環芳香族化合物とのカップリング反応により、前記金属錯体を合成することができる。
前記有機化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよいが、発光素子に用いた時に発光効率や寿命等の素子特性や成膜性の観点から、ポリスチレン換算の数平均分子量が2×103以上であることが好ましく、2×103〜1×108であることがより好ましく、1×104〜1×106であることが特に好ましい。なお、本明細書において、ポリスチレン換算の数平均分子量が2×103以上の化合物を高分子化合物といい、他方、単一の組成からなるものを低分子化合物(通常、数平均分子量は2×103未満である。)という。また、前記有機化合物はデンドリマーやオリゴマー等の、低分子化合物と高分子化合物との中間的な構造であるものであってもよい。
[式中、Ary1、Ary2及びAry3はそれぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表す。Z6、Z7及びZ8はそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。但し、Z6、Z7及びZ8の少なくとも2個は、窒素原子である。Z6、Z7及びZ8のいずれかが炭素原子である場合には、該炭素原子に結合する水素原子は置換基により置換されていてもよい。]
で表される化合物、又はその残基を有する化合物であることが好ましく、下記式(A):
[式中、Arx1及びArx2はアリーレン基又は2価の複素環基を表す。Ary3及びZ6、Z7及びZ8は前記と同じ意味を有する。]
で表される2価の基を有する化合物であることがより好ましく、前記式(A)で表される2価の基を有する化合物が前記式(A)で表される2価の基を繰り返し単位として有する高分子化合物であることが特に好ましく、これらにおいてZ6、Z7及びZ8が窒素原子である化合物であることがとりわけ好ましい。
−(Ar2)− (B)
(式中、Ar2は、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。)
で表される繰り返し単位を有していてもよい。
(式中、P環及びQ環はそれぞれ独立に芳香環を示すが、P環は存在してもしなくてもよい。2本の結合手は、P環が存在する場合には、それぞれ、P環又はQ環上に存在し、P環が存在しない場合には、それぞれ、Y1を含む5員環若しくは6員環、又はQ環上に存在する。P環、Q環、及びY1を含む5員環若しくは6員環は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基を有していてもよい。Y1は、−C(R11)(R12)−、−C(R14)(R15)−C(R16)(R17)−又は−C(R32)=C(R33)−を表す。R11、R12、R14、R15、R16、R17、R32及びR33は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
(式中、P’環及びQ’環はそれぞれ独立に芳香環を示すが、P’環は存在してもしなくてもよい。2本の結合手は、P’環が存在する場合には、それぞれ、P’環又はQ’環上に存在し、P’環が存在しない場合には、それぞれ、Y2を含む5員環若しくは6員環、又はQ’環上に存在する。P’環、Q’環及びY2を含む5員環若しくは6員環は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる少なくとも一種の置換基を有していてもよい。Y2は、−O−、−S−、−Se−、−B(R6)−、−Si(R7)(R8)−、−P(R9)−、−PR10(=O)−、−N(R13)−、−O−C(R18)(R19)−、−S−C(R20)(R21)−、−N−C(R22)(R23)−、−Si(R24)(R25)−C(R26)(R27)−、−Si(R28)(R29)−Si(R30)(R31)−、−N=C(R34)−又は−Si(R35)=C(R36)−を表す。R6、R7、R8、R9、R10、R13、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R34、R35及びR36は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。)
で表される基が挙げられる。
〔式中、A環、B環及びC環はそれぞれ独立に芳香環を表す。式(3−1)、(3−2)及び(3−3)は、それぞれ、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。Yは、前記と同じ意味を表す。〕
で表される基;下記式(3−4)又は下記式(3−5):
〔式中、D環、E環、F環及びG環はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる1個以上の置換基を有していてもよい芳香環を示す。Yは前記と同じ意味を表す。〕
で表される基が挙げられ、前記式(3−4)又は前記式(3−5)で表される基が好ましい。
(式中、R109、R110、R111、R112、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基又はカルボキシル基を表し、R109とR110、及びR112とR113は、それぞれ一緒になって環を形成していてもよい。Aは、−O−、−Si(R24)(R25)−、−C(R26)(R27)−、−P(R9)−又は−PR10(=O)−を表す。R9、R10、R24、R25、R26及びR27は、前記と同じ意味を有する。)
で表される基が好ましい。
(式中、Ar6、Ar7、Ar8及びAr9はそれぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表す。Ar10、Ar11及びAr12はそれぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表す。Ar6、Ar7、Ar8、Ar9、Ar10、Ar11及びAr12は置換基を有していてもよい。x及びyはそれぞれ独立に、0又は1であり、0≦x+y≦1である。)
で表される繰り返し単位が好ましい。
(式中、R3、R4及びR5は、独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数7〜26のフェニルアルキル基、炭素原子数7〜26のフェニルアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数7〜26のアルキル基置換フェニル基、炭素原子数7〜26のアルコキシ基置換フェニル基、炭素原子数2〜21のアルキルカルボニル基、ホルミル基、炭素原子数2〜21のアルコキシカルボニル基、又はカルボキシル基を表す。あるいは、R3とR4は、上記の基を表す代わりに、一緒になって、環を形成していてもよい。x及びyは独立に0〜4の整数であり、zは1又は2であり、wは0〜5の整数である。R3、R4及びR5の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する基は同一であっても異なっていてもよい。)
で表される繰り返し単位が好ましい。
本発明の組成物において、前記金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と前記有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差は0.40eV未満であり、好ましくは0.35eV以下であり、より好ましくは0.30eV以下であるが、発光効率の観点から、前記金属錯体のLUMOのエネルギーが前記有機化合物のLUMOのエネルギーよりも小さいことが望ましい。
1)1種の金属錯体と1種の有機化合物との組み合わせ
金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満となる組み合わせ。
2)1種の金属錯体と2種以上の有機化合物との組み合わせ
金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と、すべての有機化合物の中でLUMOのエネルギーレベルが最大である有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満となる組み合わせ。
3)2種以上の金属錯体と1種の有機化合物との組み合わせ
すべての金属錯体の中でLUMOのエネルギーレベルが最大である金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と、有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満となる組み合わせ。
4)2種以上の金属錯体と2種以上の有機化合物との組み合わせ
すべての金属錯体の中でLUMOのエネルギーレベルが最大である金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と、すべての有機化合物の中でLUMOのエネルギーレベルが最大である有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満となる組み合わせ。
で表される繰り返し単位(F1)とからなる高分子化合物であり;金属錯体M−22である場合、有機化合物は、例えば、(A'−5)〜(A'−12)、(A'−26)〜(A'−28)の低分子化合物、(A−5)〜(A−12)、(A−26)〜(A−28)のいずれかで表される2価の基と繰り返し単位F1とからなる高分子化合物である。
TH>TM−0.2(eV)
の関係を満たすことが好ましい。
本発明の化合物は、前記式(1)で表される金属錯体の残基、及び有機化合物の残基を有する化合物であって、計算科学的手法により算出した該金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と、該有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満である化合物である。
1.高分子有機化合物の主鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
2.高分子有機化合物の末端に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
3.高分子有機化合物の側鎖に金属錯体の残基を有する高分子化合物;
等が挙げられる。主鎖に金属錯体の残基を有する場合は、線形高分子の主鎖に金属錯体が組み込まれたものの他に、金属錯体から3個以上の高分子鎖が結合しているものも含まれる。
〔式中、M1、M2は金属錯体の残基を示し、その結合手は、該金属錯体の配位子が有する。M1、M2は結合手により、高分子主鎖を形成する繰り返し単位と結合している。実線は分子鎖を表す。〕
〔式中、M3は金属錯体の1価の残基を表し、その結合手は、該金属錯体の配位子が有する。M3は結合手により、Xと結合している。Xは単結合、置換されていてもよいアルケニレン基、置換されていてもよいアルキニレン基、置換されていてもよいアリーレン基、又は置換されていてもよい2価の複素環基を表す。実線は分子鎖を表す。〕
金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:金属錯体の残基を有する繰り返し単位の1量体におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:高分子化合物が有するその他の繰り返し単位について考えられる全ての組み合わせについて3量体を形成し、該3量体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値を求めたときに、その絶対値が最大となるLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
(2)本発明の化合物が金属錯体の残基を末端に有する高分子化合物である場合
金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:金属錯体の残基における結合手を水素原子に置き換えてなる金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:高分子化合物が有する繰り返し単位について考えられる全ての組み合わせについて3量体を形成し、該3量体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値を求めたときに、その絶対値が最大となるLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
(3)本発明の化合物が上記(1)、(2)以外である場合
金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:金属錯体の残基における結合手を水素原子に置き換えてなる金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値:化合物中の金属錯体の残基以外の部分において、結合手を水素原子に置き換えてなる有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値。
本発明の素子は、本発明の組成物を用いてなるものであり、例えば、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ前記金属錯体及び前記有機化合物を含む層とを有する素子である。また、本発明の組成物を用いて膜を形成させ、この膜を用いて本発明の素子を作製することもできる。以下、その代表的なものとして、本発明の素子が発光素子である場合について説明する。
(a)陽極/正孔注入層(正孔輸送層)/発光層/陰極
(b)陽極/発光層/電子注入層(電子輸送層)/陰極
(c)陽極/正孔注入層(正孔輸送層)/発光層/電子注入層(電子輸送層)/陰極
・5-ブロモ-2-フェニルピリジンの合成
反応容器に、2,5-ジブロモピリジン(7.11g、30mmol)、トルエン(130mL)、フェニルホウ酸(4.57g、37.5mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.73g、1.5mmol)を量りとり、窒素気流下、50℃で撹拌しながら反応物を溶解させた。これに2 M 炭酸ナトリウム水溶液(30mL)を加えて、80℃で6時間撹拌した。得られた反応溶液の有機層を回収し、炭酸ナトリウム水溶液及び飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した後に留去した。この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン)で精製し、溶媒を留去して、5-ブロモ-2-フェニルピリジン(6.21g、26.5 mmol)を得た。
反応容器に、5-ブロモ-2-フェニルピリジン(7.39g、30mmol)、塩化イリジウム三水和物(4.76g、13.5mmol)、2-エトキシエタノール(58mL)、及び水(19mL)を量り取り、窒素気流下、140℃で16時間加熱した。空冷後、得られた反応混合物を濾別し、水、メタノール、ヘキサンの順で洗浄することにより、黄色固体として、上記式で表される金属錯体(complex 1、9.10g、6.58mmol)を得た。
反応容器に、金属錯体(complex 1、6.94g、5.0mmol)、5-ブロモ-2-フェニルピリジン(7.32g、30.0mmol)及びジグライム(43mL)を量り取り、トリフルオロメタンスルホン酸銀(2.57g、10.0mmol)を加え、130℃で14時間撹拌した。得られた反応物を濾別し、固体を塩化メチレン(1.3 L)に溶解させた。この溶液を濾過し、濾液を約150mL程度に濃縮した。析出した固体を濾別回収し、ヘキサンで洗浄することにより、上記式で表される金属錯体(complex2、6.35g、7.1mmol)を得た。
LC-MS (positive) m/z : 890 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6)
δ 6.51 (d, J = 7.8 Hz, 3 H), δ 6.72 (m, 3 H), δ 6.84 (m, 3 H), δ 7.66 (d, J = 2.0 Hz, 3 H), δ 7.80 (d, J = 7.8 Hz, 3 H), δ 8.05 (dd, J = 2.0, 8.8 Hz, 3 H),δ 8.14 (d, J = 8.8 Hz, 3 H)
窒素気流下、反応容器に、金属錯体(complex2、3.27g、3.7mmol)、酢酸カリウム(3.27g、33.3mmol)、ビス(ピナコラート)ジボロン(3.38g、13.3mmol)、1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(245mg、0.44mmol)、[1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(361mg、0.44mmol)、及びテトラヒドロフラン(400mL)を量りとり、30時間還流させた。得られた反応溶液を濃縮し、塩化メチレン(150mL)を加えて溶解させた後に、ろ過した。この濾液をシリカゲルクロマトグラフィー(塩化メチレン)で精製し、溶媒を留去して残渣をジエチルエーテルで洗浄することにより、上記式で表される金属錯体(complex3、2.55g、2.47mmol)を得た。
LC-MS (positive) m/z : 1072 ([M+K]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 1.21 (s, 36 H), δ 6.87 (m, 9 H), δ 7.69 (d, J = 7.7 Hz, 3 H), δ 7.82 (s, 3 H), δ 7.86 (m, 6 H)
アルゴン気流下、反応容器に、1−ブロモ−4−tert-ブチルベンゼン(125 g、587 mmol)とテトラヒドロフラン(470 mL)を仕込み、−70℃に冷却した。これに、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(1.6M、367 mL、587 mmol)を−70℃で90分かけて滴下し、滴下終了後−70℃で2時間攪拌して4−tert−ブチルフェニルリチウム/THF溶液を得た。アルゴン気流下、別の反応容器に塩化シアヌル(50.8g、276 mmol)とテトラヒドロフラン(463mL)を仕込み、−70℃に冷却した。これに、先に調製した4−tert−ブチルフェニルリチウム/THF溶液を、反応温度が−60℃以下となるように冷却しながらゆっくりと滴下した。滴下終了後、反応溶液を−40℃で4時間、室温で4時間攪拌した。この反応混合物に水(50mL)を加えて反応を終了させ、テトラヒドロフランを留去した。この残渣に水(1L)とクロロホルム(2L)を加えて有機層を抽出し、さらに水(1L)で有機層を洗浄した後に溶媒を留去した。この残渣をアセトニトリル(600mL)に溶解させ熱時濾過で不溶固体を取り除いた。得られた濾液を100mL程度まで濃縮し、−70℃に冷却させて析出した固体を濾別回収した。回収した固体をクロロホルム(200mL)/ヘキサン(600mL)混合溶媒に溶解させ、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/ヘキサン)で精製した。溶媒を留去し、この残渣をアセトニトリルから再結晶することにより、2,4−ジ(4’−tert-ブチルフェニル)−6−クロロ−1,3,5−トリアジン(41.3g、109mmol)を得た。
LC-MS (APPI, positive) m/z : 380 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 1.39 (s, 18 H), δ 7.56 (d, J = 8.4 Hz, 4 H), δ 8.54 (d, J = 8.4 Hz, 4 H)
窒素気流下、反応容器に、金属錯体(complex3、546mg、0.53 mmol)、2,4−ジ(4’−tert-ブチルフェニル)−6−クロロ−1,3,5−トリアジン(702mg、1.85 mmol)、炭酸セシウム(1.73g、5.31mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(196mg、0.17mmol)、及びテトラヒドロフラン(53mL)を量りとり、9時間還流させた。得られた反応溶液を濃縮し、これにトルエンを加えて溶解させた。この溶液を濾過し、濾液をシリカゲルクロマトグラフィーで2回精製した(1回目、展開溶媒:トルエン、2回目、展開溶媒:ヘキサン/トルエン=1/1)。溶媒を留去し、残渣をメタノールで洗浄することにより、上記式で表される金属錯体(MC−5、257mg、0.15mmol)を得た。
LC-MS (APCI, positive) m/z : 1686 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz, CDCl3)
δ 1.20 (s, 54 H), δ 6.96 (m, 9 H), δ 7.39 (d, J = 8.4 Hz, 12 H),δ 7.83 (d, J = 7.5 Hz, 3 H),δ 8.18 (d, J = 8.4 Hz, 3 H),δ 8.36 (d, J = 8.4 Hz, 12 H),δ 9.14 (d, J = 8.4 Hz, 3 H),δ 9.33 (s, 3 H)
測定する高分子化合物(重合体)は、約0.05重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、SECに50μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、0.6mL/分の流速で流した。カラムとして、TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本とを直列に繋げて用いた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製、商品名:RID−10A)を用いた。
測定する高分子化合物(重合体)は、約0.05重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、SECに10μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、2.0mL/minの流速で流した。カラムとして、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ製)を用いた。検出器にはUV−VIS検出器(島津製作所製:SPD−10Avp)を用いた。
200mLセパラブルフラスコに、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジホウ酸エチレングリコールエステル 2.65g(5.0mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 1.98g(純度96.9%,3.5mmol)、2,4−ビス(4−ブロモフェニル)−6−(4−n−ブチルフェニル)−1,3,5−トリアジン 0.53g(1.0mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン 0.37g(0.5mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ社製) 0.65g、及びトルエン 50mLを加えた。窒素雰囲気下、ここに、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 3.5mgを加え、95℃に加熱した。得られた溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 13.5mLを滴下しながら105℃に加熱した後、3時間攪拌した。次に、ここに、フェニルホウ酸 0.61g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 3.5mg、及びトルエン50mLを加え、105℃で16時間攪拌した。
得られた溶液から水層を除いた後、そこに、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物 3.04g、及びイオン交換水 30mLを加え、85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水 65mL(2回)、3重量%酢酸水溶液 65mL(2回)、イオン交換水 65mL(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール 800mLに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン 300mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノール 1500mLに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、重合体(以下、「重合体1」と言う。)を3.48g得た。分析条件1で測定した重合体1のポリスチレン換算の数平均分子量Mnは1.4×105であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは3.7×105であった。
200mLセパラブルフラスコに、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジホウ酸エチレングリコールエステル 3.18g(6.0mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 3.06g(5.4mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン 0.44g(0.6mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ社製) 0.82g、及びトルエン 60mLを加えた。窒素雰囲気下、ここに、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 4.2mgを加え85℃に加熱した。得られた溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 16.3mLを滴下しながら105℃に加熱した後、1.5時間攪拌した。次に、フェニルホウ酸 0.74g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 4.2mg、及びトルエン30mLを加え、105℃で17時間攪拌した。
得られた溶液から水層を除いた後、そこに、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物 3.65g、及びイオン交換水 36mLを加え、85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水 80mL(2回)、3重量%酢酸水溶液 80mL(2回)、イオン交換水 80mL(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール 930mLに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン 190mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノール 930mLに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過後乾燥し、重合体(以下、「重合体2」と言う。)を4.17g得た。重合体2の、分析条件1で測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnは2.7×105であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは7.1×105であった。
ジムロートを接続したフラスコに、下記式:
で表される化合物A 5.25g(9.9mmol)、下記式:
で表される化合物B 4.55g(9.9mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:アリコート(Aliquat)336、アルドリッチ社製) 0.91g、及びトルエン69mlを加えてモノマー溶液を得た。窒素雰囲気下、モノマー溶液を加熱し、80℃で、酢酸パラジウム 2mg、及びトリス(2−メチルフェニル)ホスフィン 15mgを加えた。得られたモノマー溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 9.8gを注加した後、110℃で19時間攪拌した。次に、そこへ、トルエン1.6mlに溶解させたフェニルホウ酸 121mgを加え、105℃で1時間攪拌した。
有機層を水層と分離した後、有機層にトルエン300mlを加えた。有機層を3重量%酢酸水溶液 40ml(2回)、イオン交換水 100ml(1回)の順番で洗浄し、水層と分離した。有機層にN,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物 0.44g、トルエン 12mlを加え、65℃で、4時間攪拌した。
得られた反応生成物のトルエン溶液を、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに通液し、得られた溶液をメタノール 1400mlに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン 400mlに溶解させ、メタノール 1400mlに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、重合体(以下、「重合体C」と言う。)を6.33g得た。重合体Cの、分析条件1で測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnは8.8×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは3.2×105であった。
なお、重合体Cは、仕込み原料から、下記式:
で示される繰り返し単位を、1:1(モル比)で有する重合体であると推測される。
不活性雰囲気下にて、F8−ジホウ酸(2387mg、4.50mmol)、F8−diBr(1505mg、2.70mmol)、F5(ジペンチルフルオレン)−diBr(836mg、1.80mmol)をトルエン(50ml)に溶解させ、45℃に昇温後、酢酸パラジウム(3mg、0.0135mmol)、及びトリスo−メトキシフェニルホスフィン(19mg、0.054mmol)を加え、5分間攪拌した。次いで、32.78重量%ビステトラエチルアンモニウムカーボネート水溶液を(20.2ml)を加え昇温し、約4時間加熱して還流させた。その後、そこに、t-ブチルフェニルボロン酸(401mg)を加え、終夜で加熱して還流させた。得られた反応液を65℃まで冷却した後、5重量%ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム水溶液(50ml)を加えて4時間撹拌し、水層を分液した。再度、反応液に、5重量%ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム水溶液(50ml)を加えて4時間撹拌し、水層を分液した。その後、有機層を、室温まで冷却し、2N塩酸水(100ml)で2回、10重量%酢酸ナトリウム水溶液(100ml)で2回、水(100ml)で6回、洗浄して分液した。得られた有機層を、セライト(100g)を敷き詰めたろ過器に通した後、ろ過器をトルエン(2500ml)で洗浄してトルエン溶液を回収した。トルエン溶液全量を200mlまで濃縮後、それをメタノール(2000ml)に滴下したところ、沈殿が析出したので、その沈殿を濾別した。この沈殿を再度トルエン(200ml)に溶解させた後、得られたトルエン溶液をメタノール(2000ml)に滴下したところ、沈殿が析出したので、その沈殿を濾別した。更に、この沈殿をトルエン(200ml)に溶解させた後、得られたトルエン溶液をメタノール(2000ml)に滴下したところ、沈殿が析出したので、その沈殿を濾別した。得られた沈殿を減圧して乾燥させることにより、重合体(以下、「重合体3」と言う。)を2.55g得た。重合体3の、分析条件1で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは4.8×105であり、ポリスチレン換算の数平均分子量Mnは1.8×105であった。
なお、重合体3は、仕込み原料から、下記式:
で示される繰り返し単位を、80:20(モル比)で有する重合体であると推測される。
・E-1,3-ビス(4-ブロモフェニル)-2-プロペン-1-オン(化合物3)の合成
2Lの三口フラスコに、p−ブロモベンズアルデヒド(化合物1) 75g (0.40 mol)とp−ブロモアセトフェノン(化合物2) 80 g (0.40 mol)、及びメタノール 400mLを加え、アルゴンガスで置換した後にメカニカルスターラーを用いて撹拌した。得られた溶液に、水400 mLに溶解させた水酸化ナトリウム1.7g(0.04mol)を加えた。得られた懸濁液を加熱し、2時間還流させた後に室温まで冷却し、2M HClaq. 24 mLを加え溶液を酸性にした。大量の黄色の沈殿に十分な量のクロロホルム(約10L) を加えて溶解させ、得られた溶液を水で2回洗浄した。有機層を減圧留去し得られた黄色沈殿を大量のメタノールに分散させ、さらに水を適量加え(メタノール:水=1:1程度になるように水を加え)、生じた沈殿を濾別しメタノールで洗浄した後、真空オーブンで加熱して乾燥させ、黄色のE-1,3-ビス(4-ブロモフェニル)-2-プロペン-1-オン(化合物3)を138.1 g得た(収率 95%)。
1H NMR (300MHz, CDCl3); δ(TMS, ppm) 7.90−7.87 (m, 2H, Ar−H), 7.75 (d, j = 1.8Hz, 1H, CH=C), 7.67-7.64 (m, 2H, Ar−H), 7.58−7.52 (m, 4H, Ar−H), 7.47 (d, j = 1.8Hz, 1H, CH=C).
13C NMR (75 MHz, CDCl3);δ(TMS, ppm)144.2, 137.0, 133.9, 132.6, 132.3, 130.3, 130.1, 128.4, 125.4, 122.2.
LC-MS (APPI); m/z=365 [M+H]+.
グローブボックス内でp−ヘキシルベンゾニトリル(化合物4)16.2g(83.7mmol)、乾燥THF ca.20mL、及び1Mリチウムビストリメチルシリルアミドのテトラヒドロフラン溶液100 mL (100 mmol)を500mL四つ口フラスコに量り採り、窒素雰囲気下、室温で4時間撹拌した。氷浴を用いて0℃まで冷却し、4M塩酸ジオキサン溶液100 mLをゆっくりと滴下した。氷冷下で4時間撹拌し、さらに一晩氷冷下で静置した。翌日、ジエチルエーテル350 mLを加え、超音波を照射した後、デカンテーションにより上澄みを捨てた。得られた沈殿にジエチルエーテル500mLを加え、超音波を当てながら撹拌したところ、オイル状の目的物が固化したので、これを濾別した。繰り返し沈殿をジエチルエーテルで洗浄すると灰色粉末となったので、これを集めて真空オーブンで2時間乾燥させることにより、p−ヘキシルベンズアミジンヒドロクロライド(化合物5)23g得た(収率 quant.)。
1H NMR (300MHz, DMSO−d6);δ(TMS, ppm) 9.63 (brs, 2H, NH), 9.44 (brs, 2H, NH), 7.91 (d, j = 8.0 Hz, 2H, Ar−H), 7.45 (d, j = 8.0 Hz, 1H, Ar−H), 2.70 (t, j = 7.5 Hz, 2H, ArCH2−), 2.70 (t, j = 7.5 Hz, 2H, ArCH2−), 1.66−1.56 (m, 2H, ArCH2CH2−), 1.66−1.56 (m, 2H, ArCH2CH2−), 1.30 (brs, 6H, −CH2−), 0.88 (t, j = 6.2 Hz, 3H, −CH3).
13C NMR (75 MHz, DMSO−d6);δ(TMS, ppm)166.2, 149.8, 129.6, 128.9, 125.6, 35.73, 31.79, 31.26, 29.01, 22.79, 14.71.
アルゴンガス雰囲気下で3L四つ口フラスコに、E-1,3-ビス(4-ブロモフェニル)-2-プロペン-1-オン(化合物3) 76 g (0.206mol)、p−ヘキシルベンズアミジンヒドロクロリド(化合物5) 21 g (0.103 mol)、及びエタノール700 mLを採り、得られた懸濁液に、エタノール 1.3 Lに溶解させた水酸化カリウム12g(0.206mol)を添加し4時間メカニカルスターラーで撹拌して還流させた。この時、懸濁液の色は、次第に橙色から緑色を経て黄土色へと変化した。その後、得られた溶液を液量が約半分になるまで減圧留去し、十分氷冷した後に沈殿を濾別した。得られた沈殿をよく水で洗浄し、真空オーブンで一晩乾燥することで、未精製の化合物Dを48.7 g得た(灰色粉末:純度82%)。この化合物Dを約1Lの氷酢酸を用いて再結晶した。得られた沈殿をジエチルエーテルに溶解させ、飽和炭酸水素ナトリウム(aq)で1回、水で2回洗浄し、ジエチルエーテルを減圧して留去することで精製した化合物Dを38.6g(白色粉末、純度 99.44%)得た。この化合物Dを、より純度を高めるために、メタノールに分散させ、水を加えて沈殿を濾別した後、この沈殿を再度氷酢酸により再結晶した。得られた沈殿をジエチルエーテルに溶解させ、飽和炭酸水素ナトリウム(aq)で1回、水で2回洗浄し、ジエチルエーテルを減圧留去することで純度99.50%の化合物Dを29g(白色粉末)得た(収率51%)。
1H NMR (300MHz, CDCl3);δ(TMS, ppm) 8.54 (d, j = 7.8 Hz, 2H, Ar−H), 8.10 (d, j = 8.4 Hz, 4H, Ar−H), 7.82 (s, 1H, Ar−H), 7.65 (d, j = 8.4 Hz, 4H, Ar−H), 7.32 (d, j = 7.9 Hz, 2H, Ar−H), 2.70 (t, j = 7.6 Hz, 2H, ArCH2−), 1.72−1.62 (m, 2H, ArCH2CH2−), 1.33 (brs, 6H, −CH2−), 0.89 (t, j = 9.2 Hz, 3H, −CH3),
13C NMR (75 MHz, CDCl3);δ(TMS, ppm) 165.1, 163.9, 146.5, 136.5, 135.5, 132.4, 129.0, 128.9, 128.7, 125.8, 109.4, 36.26, 32.04, 31.59, 29.28, 22.94, 14.42.
LC-MS (APPI); m/z=549 [m+h]+.
200mLセパラブルフラスコに、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジホウ酸エチレングリコールエステル 1.866g(純度99.9%,3.51mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 1.392g(純度96.9%,2.46mmol)、4,6−ビス(4−ブロモフェニル)−2−(4−n−ヘキシルフェニル)−ピリミジン 0.389g(純度99.5%,0.70mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン 0.260g(純度99.9%,0.35mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ社製) 0.51g及びトルエン 64mLを加えた。得られた混合液を、窒素雰囲気下、100℃に加熱した。そこに、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 2.5mgを加えた。得られた溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 9.81gを滴下した後、3時間攪拌した。次に、そこに、フェニルホウ酸 0.043g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 1.3mg、及びトルエン4mL、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 9.88gを加え、100℃で17時間攪拌した。得られた溶液から水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物 1.96g、イオン交換水 39mLを加え、85℃で2時間攪拌した。得られた溶液から有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水 46mL(3回)、3重量%酢酸水溶液 46mL(3回)、イオン交換水 46mL(3回)の順番で洗浄した。得られた有機層をメタノール 600mLに滴下したところ、沈殿が生じた。この沈殿を濾過後、乾燥させて固体を得た。この固体をトルエン 200mLに溶解させて溶液を調製し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムにこの溶液を通液し、通液された溶出液をメタノール 1400mLに滴下したところ、沈殿が生じた。この沈殿を濾過後、乾燥させて重合体(以下、「重合体4」と言う。)を2.38g得た。重合体4の、分析条件1で測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnは1.7×105であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは4.7×105であった。
なお、重合体4は、仕込み原料から、下記式:
で示される繰り返し単位を、85:10:5(モル比)で有するものと推測される。
窒素雰囲気下、有機化合物E(白色結晶)8.06g(14.65mmol)、4−t−ブチルフェニルボロン酸9.15g(49.84mmol)、Pd(PPh3)4 1.54g(1.32mmol)、予め窒素バブリングしたトルエン500ml、及び予め窒素バブリングしたエタノール47.3mlを仕込み、攪拌し、加熱して、還流させた。得られた反応液に、予め窒素バブリングした2M炭酸ナトリウム水溶液47.3mlを滴下し、更に加熱して、還流させた。得られた反応液を、放冷後、分液し、水層を除去し、有機層を、希塩酸、水の順番で洗浄、分液した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過した後、濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムに通し、得られた濾液にアセトニトリルを加えた。得られた結晶を減圧しながら乾燥させ、8.23gの白色結晶(以下、「有機化合物F」と言う。)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ1.39(s、27H)、7.52(d、6H)、7.65(d、6H)、7.79(d、6H)、8.82(d、6H)
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、商品名:AI4083)を用いてスピンコートにより65nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥した。
次に、重合体Cを0.8重量%のキシレン溶液の状態でスピンコートして、約20nmの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で180℃、60分間熱処理した。
次に、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液と、1.5重量%の濃度でキシレン溶媒中に溶解させた金属錯体(MC−1)の溶液とを、重量比で、92.5:7.5となるように混合して、組成物(以下、「組成物1」と言う。)を調製した。組成物1をスピンコートにより3000rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約80nmであった。これを窒素ガス雰囲気下130℃で10分間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお、真空度が、1×10-4Pa以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。
得られたEL素子に電圧を印加したところ、この素子から金属錯体(MC−1)に由来する600nmにピークを有するEL発光が得られた。該素子は2.6Vから発光が開始し、5.3Vで1000cd/m2の発光を示し、最大発光効率は22.32cd/Aであった。
なお、重合体1及び金属錯体(MC−1)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、それらのLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、0.01eVと算出された。
実施例1において、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液に代えて、キシレン溶媒中に1.0重量%の濃度で溶解させた重合体4の溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、EL素子を作製した。得られたEL素子に電圧を印加したところ、金属錯体(MC−1)に由来する600nmにピークを有するEL発光が得られた。該素子は2.67Vから発光が開始し、6.9Vで1000cd/m2を示し、最大発光効率は24.97cd/Aであった。
なお、重合体4及び金属錯体(MC−1)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、それらのLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、0.13eVと算出された。
実施例1において、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液に代えて、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体2の溶液と、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた有機化合物Fの溶液とを、重量比で70:30となるように混合した溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、EL素子を作製した。得られたEL素子に電圧を印加したところ、金属錯体(MC−1)に由来する600nmにピークを有するEL発光が得られた。該素子は2.94Vから発光が開始し、6.2Vで1000cd/m2を示し、最大発光効率は21.31cd/Aであった。
なお、有機化合物E及び金属錯体(MC−1)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、それらのLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、0.28eVと算出された。
実施例1において、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液に代えて、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体2の溶液と、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた有機化合物Fの溶液とを、重量比で80:20となるように混合した溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、EL素子を作製した。得られたEL素子に電圧を印加したところ、金属錯体(MC−1)に由来するピーク波長605nmを有するEL発光が得られた。該素子は3.01Vから発光が開始し、7.14Vで1000cd/m2を示し、最大発光効率は19.39cd/Aであった。
・金属錯体(MC−2)の合成
アルゴン気流下、反応容器に金属錯体(MC−1、2.03g、1.20 mmol)と塩化メチレン(200mL)を量りとり、金属錯体を溶解させた。これに、N−ブロモスクシンイミド (221mg、1.24mmol)を加え、室温で4時間攪拌した。溶媒を留去し、残渣にトルエン(50mL)を加えて溶解させた。得られたトルエン溶液をシリカゲルクロマトグラフィーで精製した(展開溶媒:トルエン)。溶出した溶液を回収し、溶媒を留去した後に、残渣にヘキサン/トルエン(2/1)(体積比)の混合溶液(400mL)を加えて、生成物である金属錯体MC−2を溶解させた。こうして得られた溶液を再びシリカゲルクロマトグラフィーで精製した(展開溶媒:ヘキサン/トルエン=2/1(体積比))。二番目に溶出する成分を回収し、溶媒を留去した後に、残渣をメタノールで洗浄することにより、金属錯体(MC−2、1.55g、0.88mmol)を得た。
金属錯体(MC−2)
LC-MS (APCI,positive) m/z : 1765 ([M+H]+)
1H NMR (300 MHz,CDCl3)
δ 1.20 (s, 54 H), δ 6.85-7.00 (m, 10 H), δ 7.39 (d, J = 7.8 Hz, 12 H), δ 7.83 (d, J = 7.3 Hz, 2 H), δ 7.91 (s, 1 H), δ 8.14 (d, J = 8.8 Hz, 1 H), δ 8.19 (d, J = 8.6 Hz, 2 H), δ 8.36 (d, J = 7.8 Hz, 12 H), δ 9.16 (m, 3 H), δ 9.28 (s, 1 H), δ 9.33 (s, 2 H).
200mLセパラブルフラスコに、9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジホウ酸エチレングリコールエステル 1.502g(純度99.9%,2.83mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 1.392g(純度96.9%,2.15mmol)、2,4−ビス(4−ブロモフェニル)−6−(4−n−ヘキシルフェニル)−1,3,5−トリアジン 0.157g(純度99.3%,0.28mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン 0.209g(純度99.9%,0.28mmol)、金属錯体(MC−2)0.201g(純度99.4%,0.11mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336、アルドリッチ社製)0.42g、及びトルエン56mLを加えた。得られた混合液を、窒素雰囲気下、100℃に加熱した。そこに、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド 2.0mgを加えた。得られた溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液7.83gを滴下した後、3時間攪拌した。次にフェニルホウ酸0.035g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド1.1mg、トルエン3mL、及び17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液7.80gを加え、100℃で16時間攪拌した。
得られた溶液から水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物1.57g、及びイオン交換水31mLを加え、85℃で2時間攪拌した。得られた溶液から有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水37mL(3回)、3重量%酢酸水溶液37mL(3回)、イオン交換水37mL(3回)の順番で洗浄した。次いで、有機層をメタノール500mLに滴下したところ、沈殿が生じた。この沈殿を濾過した後、乾燥させて固体を得た。この固体をトルエン40mLに溶解させて溶液を調製し、この溶液を、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに通液し、通液された溶出液をメタノール600mLに滴下したところ、沈殿が生じた。この沈殿を濾過した後、乾燥させて重合体(以下、「重合体5」と言う。)を1.68g得た。重合体5の、分析条件2で測定したポリスチレン換算の数平均分子量Mnは2.1×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは6.3×104であった。
なお、重合体5は、仕込み原料から、下記式:
で示される繰り返し単位を、88:5:5:2(モル比)で有するものと推測される。
なお、重合体5は、金属錯体の残基及び有機化合物の残基を有し、該金属錯体及び該有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値を、以下の方法で求めた。具体的には、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出した。その結果、金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値は2.15eV、有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値は2.14eVと算出された。
なお、重合体5及び金属錯体(MC−2)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、有機化合物におけるLUMOと金属錯体に由来するLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、0.01eVと算出された。
実施例1において、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液に代えて、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体2の溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、EL素子を作製した。得られたEL素子に電圧を印加したところ、金属錯体(MC−1)に由来するピーク波長605nmを有するEL発光が得られた。該素子は3.7Vから発光が開始し、10.3Vで1000cd/m2の発光を示し、最大発光効率は9.71cd/Aであった。
なお、重合体2及び金属錯体(MC−1)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、それらのLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、1.15eVと算出された。
<比較例2>
実施例1において、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体1の溶液に代えて、キシレン溶媒中に1.5重量%の濃度で溶解させた重合体3の溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、EL素子を作製した。得られたEL素子に電圧を印加したところ、金属錯体(MC−1)に由来するピーク波長605nmを有するEL発光が得られた。該素子は3.61Vから発光が開始し、9.3Vで1000cd/m2の発光を示し、最大発光効率は5.93cd/Aであった。
なお、重合体3及び金属錯体(MC−1)について、量子化学計算プログラムGaussian03を用い、B3LYPレベルの密度汎関数法により、基底状態の構造最適化を行い、該最適化された構造におけるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を算出したところ、それらのLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差は、0.77eVと算出された。
Claims (23)
- 下記式(1)で表される金属錯体、及び有機化合物を含有する組成物であって、計算科学的手法により算出した該金属錯体の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値と、該有機化合物の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満である組成物。
[式中、Mは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の金属原子であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はR3及びR4、若しくはR5及びR6が結合して環を形成していてもよい。但し、R2及びR7の少なくとも一方は、下記式(2):
で表される基である。mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5はそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。但し、Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5の少なくとも2個は、窒素原子である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5のいずれかが炭素原子である場合には、該炭素原子に結合する水素原子は置換基により置換されていてもよい。下記式(3):
で表される部分は、モノアニオン性の2座配位子を表す。Rx及びRyは、金属原子Mに結合する原子であり、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表す。] - 前記Z6、Z7及びZ8が、窒素原子である請求項2又は3に記載の組成物。
- 前記式(A)で表される2価の基を有する化合物が、前記式(A)で表される2価の基を繰り返し単位として有する高分子化合物である請求項3又は4に記載の組成物。
- 前記式(A)で表される2価の基を繰り返し単位として有する高分子化合物が、さらに、下記式(B):
−(Ar2)− (B)
(式中、Ar2は、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。)
で表される繰り返し単位を有する請求項5に記載の組成物。 - 前記R7が、前記式(2)で表される基である請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記R2及びR7が、前記式(2)で表される基である請求項8に記載の組成物。
- 前記Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5において、複数存在する窒素原子が隣接しない組み合わせである請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記式(2)で表される基が、下記式(2−1)〜(2−8):
(式中、R’は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換カルボキシル基、又はシアノ基である。複数存在するR’は、同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるものである請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記R2及びR7がそれぞれ独立に、前記式(2−1)又は(2−7)で表される基である請求項11に記載の組成物。
- 前記R2が水素原子であり、前記R7が前記式(2−1)で表される基である請求項11に記載の組成物。
- 前記R2が水素原子であり、前記R7が前記式(2−7)で表される基である請求項11に記載の組成物。
- 前記Mが、白金原子又はイリジウム原子である請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
- PL発光スペクトルのピーク波長の少なくとも一つが550nm〜800nmである燐光発光を示す請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
- 溶媒又は分散媒を含む請求項1〜16のいずれか一項に記載の組成物。
- 下記式(1)で表される金属錯体の残基、及び有機化合物の残基を有する化合物であって、計算科学的手法により算出した該金属錯体の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値と、該有機化合物の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値との差が0.40eV未満である化合物。
[式中、Mは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の金属原子であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換カルボキシル基、若しくはシアノ基を表すか、又はR3及びR4、若しくはR5及びR6が結合して環を形成していてもよい。但し、R2及びR7の少なくとも一方は、下記式(2):
で表される基である。mは1〜3の整数であり、nは0〜2の整数である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5はそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。但し、Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5の少なくとも2個は、窒素原子である。Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5のいずれかが炭素原子である場合には、該炭素原子に結合する水素原子は置換基により置換されていてもよい。下記式(3):
で表される部分は、モノアニオン性の2座配位子を表す。Rx及びRyは、金属原子Mに結合する原子であり、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表す。] - 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物及び/又は請求項18に記載の化合物を用いてなる膜。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物及び/又は請求項18に記載の化合物を用いてなる素子。
- 前記素子が発光素子である請求項20に記載の素子。
- 請求項21に記載の素子を用いた面状光源。
- 請求項21に記載の素子を用いた照明。
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