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

【課題】エレクトロルミネッセンス素子等の作製に用いた場合、駆動電圧が低い素子が得られる有機材料を提供する。
【解決手段】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未満である組成物。
Figure 2010031246

[式中、Mは、金属原子であり、R1〜R8は、水素原子又は置換基を表す。]
【選択図】なし

Description

本発明は、金属錯体及び有機化合物を含有する組成物並びにこれらを含む素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子の作製に有用な有機材料として、例えば、フルオレンジイル基及びトリフェニルアミンジイル基を繰り返し単位として含む共重合体と金属錯体との組成物が提案されている(特許文献1)。
国際公開第2005−13386号パンフレット
しかし、前記有機材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の作製に用いた場合、駆動電圧が十分に低い素子が得られるものではない。
そこで、本発明は、エレクトロルミネッセンス素子等の作製に用いた場合、駆動電圧が低い素子が得られる有機材料を提供することを目的とする。
本発明は第一に、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準位(以下、「LUMO」という。)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未満である組成物を提供する。
Figure 2010031246
[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):
Figure 2010031246
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):
Figure 2010031246
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。]
本発明は第二に、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未満である化合物を提供する。
本発明は第三に、前記組成物を用いてなる膜及び素子、並びに該素子を用いた面状光源及び照明を提供する。
本発明の組成物、化合物(以下、「本発明の組成物等」という。)は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の作製に用いた場合、駆動電圧が低い素子が得られるものであり、好ましい実施形態では、発光効率も優れた(即ち、量子収率が高い)素子が得られるものである。したがって、本発明の組成物等は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子の製造に特に有用である。
以下、本発明を詳細に説明する。
<組成物>
−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。
前記式(2)で表される基は、Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5のうち少なくとも2個が窒素原子のものであり、好ましくは2個又は3個が窒素原子のものである。その中でも、これら複数存在する窒素原子が隣接しない(即ち、隣接位に存在しない)組み合わせであることが好ましい。具体的には、Z1、Z2、Z3、Z4及びZ5のうち2個又は3個が窒素原子であり、且つ、窒素原子が隣接しないものである。該置換基は、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が置換基で置換されていてもよい。
前記式(2)で表される基としては、以下の式で示される基が挙げられ、これらの中でも、式(2−1)で表される基、式(2−7)で表される基が好ましい。
Figure 2010031246
(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。)
前記式中、R’で表されるハロゲン原子、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及びシアノ基は、後述のRで表されるものと同じ定義、具体例である。
前記式(1)で表される金属錯体は、Mで表される金属原子、添え字mでその数を定義されている配位子(以下、「2座キレート配位子」ともいう)と、添え字nでその数を定義されている前記式(3)で表されるモノアニオン性の2座配位子(以下、「モノアニオン性の2座配位子」ともいう)から構成されている。なお、以下において、単に「配位子」という場合には、前記2座キレート配位子と、前記モノアニオン性の2座配位子の両方の配位子を意味する。
前記式(1)中、mは1〜3の整数である。nは0〜2の整数であり、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。但し、m+nは金属原子Mに結合できる配位子の合計数である。例えば、中心金属がイリジウムである場合、m=1かつn=2、又はm=2かつn=1、又はm=3かつn=0であり、好ましくは、m=3かつn=0、又はm=2かつn=1であり、より好ましくは、m=3かつn=0である。中心金属が、ロジウム、ルテニウム、オスミウムの場合はイリジウムと同様で、m=3かつn=0が好ましい。中心金属がパラジウム、白金の場合は、m=1かつn=1又はm=2かつn=0であり、好ましくはm=2かつn=0である。
前記式(1)で表される金属錯体は、好ましくは下記式(1a):
Figure 2010031246
(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。
金属錯体を構成する配位子は、金属錯体の発光色、発光強度、発光効率等に影響を与える。したがって、金属錯体としては、配位子内におけるエネルギー失活過程を最少にする構造からなる配位子から構成されるものが好ましい。さらに、配位子の有する置換基の種類及び/又は置換位置は、配位子の電子的特性に影響を及ぼすので、金属錯体の特性に影響を与える。以上の観点から、前記金属錯体は、前記式(1)で表される構造をとることにより、金属錯体の発光効率、安定性等を向上させることができると考えられる。
前記金属錯体において、前記式(1)又は前記式(1a)におけるR2及びR7の少なくとも一方は前記式(2)で表される基であり、R7が前記式(2)で表される基であることが好ましい。また、前記金属錯体において、R2及びR7がそれぞれ独立に、前記式(2)で表される基である構造も好ましい。R7が前記式(2−1)で表されるものであって前記R2が水素原子であること、R7が前記式(2−7)で表されるものであって前記R2が水素原子であること、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ことがより好ましい。本発明の組成物のPL(フォトルミネッセンス)発光スペクトルのピーク波長の少なくとも一つは、好ましくは550nm〜800nmであり、さらに好ましくは570nm〜750nmであり、より好ましくは570nm〜700nmであり、特に好ましくは600nm〜700nmである。
前記金属錯体の中心金属となる金属原子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る。これらの金属原子は、金属錯体にスピン−軌道相互作用を及ぼし、その結果、一重項状態と三重項状態間の系間交差を起こし得るものである。前記金属原子Mは、好ましくは、オスミウム、イリジウム、白金であり、さらに好ましくは、イリジウム、白金であり、特に好ましくは、イリジウムである。
前記式(1)又は前記式(1a)で表される金属錯体において、前記2座キレート配位子としては、下記式で表されるような構造が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
(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。*は金属原子Mと結合する部位を表す。複数存在するRは、同一であっても異なっていてもよい。)
前記Rで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記Rで表されるアルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。このアルキル基の炭素数は、通常、1〜10である。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ラウリル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられ、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。
前記Rで表されるアルコキシ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。このアルコキシ基の炭素数は、通常、1〜10である。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基等が挙げられ、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が好ましい。
前記Rで表されるアルキルチオ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよい。このアルキルチオ基の炭素数は、通常、1〜10である。アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等が挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基が好ましい。
前記Rで表されるアリール基は、炭素数が、通常、6〜60であり、好ましくは7〜48である。アリール基としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(「C1〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が1〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基(「C1〜C12アルキル」は、アルキル部分の炭素数が1〜12であることを意味する。以下、同様である。)、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好ましい。ここで、アリール基とは、芳香族炭化水素から水素原子1個を除いた原子団である。この芳香族炭化水素としては、縮合環をもつもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものが含まれる。さらに、該アリール基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基等が挙げられる。
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Rで表されるアリールオキシ基は、炭素数が、通常、6〜60であり、好ましくは7〜48である。アリールオキシ基としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましい。
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。
前記Rで表されるアリールチオ基は、炭素数が、通常、6〜60であり、好ましくは7〜48である。アリールチオ基としては、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基が好ましい。
前記Rで表されるアリールアルキル基は、炭素数が、通常、7〜60であり、好ましくは7〜48である。アリールアルキル基としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基が好ましい。
前記Rで表されるアリールアルコキシ基は、炭素数が、通常、7〜60であり、好ましくは7〜48である。アリールアルコキシ基としては、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基、フェニルブトキシ基、フェニルペンチロキシ基、フェニルヘキシロキシ基、フェニルヘプチロキシ基、フェニルオクチロキシ基等のフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基が好ましい。
前記Rで表されるアリールアルキルチオ基は、炭素数が、通常、7〜60であり、好ましくは7〜48である。アリールアルキルチオ基としては、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基が好ましい。
前記Rで表されるアシル基は、炭素数が、通常、2〜20であり、好ましくは2〜18である。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基等が挙げられる。
前記Rで表されるアシルオキシ基は、炭素数が、通常、2〜20であり、好ましくは2〜18である。アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
前記Rで表されるアミド基は、炭素数が、通常、2〜20であり、好ましくは2〜18である。アミド基としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基等が挙げられる。
前記Rで表される酸イミド基とは、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子を1個除いて得られる1価の残基を意味する。この酸イミド基は、炭素数が、通常、2〜60であり、好ましくは2〜48である。酸イミド基としては、以下の構造式で示される基等が挙げられる。
Figure 2010031246
(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。)
前記Rで表されるイミン残基とは、イミン化合物(即ち、分子内に−N=C−を持つ有機化合物である。その例としては、アルジミン、ケチミン、及びこれらの分子中の窒素原子に結合した水素原子が、アルキル基等で置換された化合物等が挙げられる。)から水素原子1個を除いた1価の残基を意味する。このイミン残基は、通常炭素数2〜20であり、好ましくは2〜18である。具体的には、以下の構造式で示される基等が挙げられる。
Figure 2010031246
(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Rで表される置換アミノ基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基及び1価の複素環基からなる群から選ばれる1個又は2個の基で置換されたアミノ基を意味する。該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は、置換基を有していてもよい。置換アミノ基の炭素数は、該置換基の炭素数を含めないで、通常、1〜60であり、好ましくは2〜48である。置換アミノ基としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、i−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、i−ブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基等が挙げられる。
前記Rで表される置換シリル基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基及び1価の複素環基からなる群から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリル基を意味する。置換シリル基の炭素数は、通常、1〜60であり、好ましくは3〜48である。なお、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、ジメチル−i−プロピルシリル基、ジエチル−i−プロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基等が挙げられる。
前記Rで表される置換シリルオキシ基は、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基及び1価の複素環オキシ基からなる群から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルオキシ基を意味する。置換シリルオキシ基の炭素数は、通常、1〜60であり、好ましくは3〜48である。該アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基又は1価の複素環オキシ基は置換基を有していてもよい。置換シリルオキシ基としては、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリプロピルシリルオキシ基、トリ−i−プロピルシリルオキシ基、ジメチル−i−プロピルシリルオキシ基、ジエチル−i−プロピルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、ペンチルジメチルシリルオキシ基、ヘキシルジメチルシリルオキシ基、ヘプチルジメチルシリルオキシ基、オクチルジメチルシリルオキシ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルオキシ基、ノニルジメチルシリルオキシ基、デシルジメチルシリルオキシ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルオキシ基、ラウリルジメチルシリルオキシ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、ジメチルフェニルシリルオキシ基等が挙げられる。
前記Rで表される置換シリルチオ基は、アルキルチオ基、アリールチオ基、アリールアルキルチオ基及び1価の複素環チオ基からなる群から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルチオ基を意味する。置換シリルチオ基の炭素数は、通常、1〜60であり、好ましくは3〜48である。該アルコキシ基、アリールチオ基、アリールアルキルチオ基又は1価の複素環チオ基は置換基を有していてもよい。置換シリルチオ基としては、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリプロピルシリルチオ基、トリ−i−プロピルシリルチオ基、ジメチル−i−プロピルシリルチオ基、ジエチル−i−プロピルシリルチオ基、t−ブチルジメチルシリルチオ基、ペンチルジメチルシリルチオ基、ヘキシルジメチルシリルチオ基、ヘプチルジメチルシリルチオ基、オクチルジメチルシリルチオ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルチオ基、ノニルジメチルシリルチオ基、デシルジメチルシリルチオ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルチオ基、ラウリルジメチルシリルチオ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルチオ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、t−ブチルジフェニルシリルチオ基、ジメチルフェニルシリルチオ基等が挙げられる。
前記Rで表される置換シリルアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アリールアルキルアミノ基及び1価の複素環アミノ基からなる群から選ばれる1、2又は3個の基で置換されたシリルアミノ基を意味する。置換シリルアミノ基の炭素数は、通常、1〜60であり、好ましくは3〜48である。該アルコキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキルアミノ基又は1価の複素環アミノ基は置換基を有していてもよい。置換シリルアミノ基としては、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリプロピルシリルアミノ基、トリ−i−プロピルシリルアミノ基、ジメチル−i−プロピルシリルアミノ基、ジエチル−i−プロピルシリルアミノ基、t−ブチルジメチルシリルアミノ基、ペンチルジメチルシリルアミノ基、ヘキシルジメチルシリルアミノ基、ヘプチルジメチルシリルアミノ基、オクチルジメチルシリルアミノ基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリルアミノ基、ノニルジメチルシリルアミノ基、デシルジメチルシリルアミノ基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリルアミノ基、ラウリルジメチルシリルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルシリルオキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、t−ブチルジフェニルシリルオアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基等が挙げられる。
前記Rで表される1価の複素環基は、複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団を意味する。1価の複素環基の炭素数は、通常、3〜60であり、好ましくは3〜20である。なお、1価の複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。ここで、複素環式化合物とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。1価の複素環基としては、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。また、1価の複素環基は、1価の芳香族複素環基であることが好ましい。
前記Rで表されるヘテロアリールオキシ基は、炭素数が、通常、6〜60のものであり、好ましくは7〜48のものである。ヘテロアリールオキシ基としては、チエニル基、C1〜C12アルコキシチエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジルオキシ基、ピリジルオキシ基、イソキノリルオキシ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
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Rで表されるヘテロアリールチオ基は、炭素数が、通常、6〜60のものであり、好ましくは7〜48のものである。ヘテロアリールチオ基としては、ピリジルチオ基、C1〜C12アルコキシピリジルチオ基、C1〜C12アルキルピリジルチオ基、イソキノリルチオ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシピリジルチオ基、C1〜C12アルキルピリジルチオ基が好ましい。
前記Rで表されるアリールアルケニル基は、炭素数が、通常、8〜60のものであり、好ましくは8〜48のものである。アリールアルケニル基としては、フェニル−C2〜C12アルケニル基(「C2〜C12アルケニル」は、アルケニル部分の炭素数が2〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルケニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルケニル基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C2〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルケニル基が好ましい。
前記Rで表されるアリールアルキニル基は、炭素数が、通常、8〜60のものであり、好ましくは8〜48のものである。アリールアルキニル基としては、フェニル−C2〜C12アルキニル基(「C2〜C12アルキニル」は、アルキニル部分の炭素数が2〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルキニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルキニル基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基が好ましい。
前記Rで表される置換カルボキシル基は、炭素数が、通常、2〜60のものであり、好ましくは2〜48のものであり、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基で置換されたカルボキシル基を意味する。置換カルボキシル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、i−ブトキシカルボニル基、s−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基等が挙げられる。該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は、置換基を有していてもよい。置換カルボキシル基の炭素数には、該置換基の炭素数は含まれない。
前記モノアニオン性の2座配位子としては、前記式(3)におけるRxとRyとを結ぶ円弧の部分は水素原子以外の原子数が3〜30の2価の基であることが好ましく、例えば、以下の構造が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
(式中、*は金属原子Mと結合する部位を示す。)
前記金属錯体としては、以下に示すものが挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
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前記金属錯体M−1〜M−51のうち、代表的な金属錯体のLUMOのエネルギーレベルの絶対値を列挙すると、金属錯体M−1は1.62eV、金属錯体M−3は1.92eV、金属錯体M−7は2.08eV、金属錯体M−16は2.05eV、金属錯体M−51は2.46eVである。
前記金属錯体としては、安定した高効率発光の観点から、禁制遷移を解きやすい三重項励起状態の寿命が短い金属錯体が好ましい。
なお、前記金属錯体は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
次に、前記金属錯体の製造方法を説明する。
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。
錯体化の方法(即ち、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方法)としては、イリジウム錯体の場合、J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6647 ;Inorg. Chem. 1991, 30, 1685;Inorg. Chem. 1994, 33, 545;Inorg. Chem. 2001, 40, 1704;Chem.Lett., 2003, 32, 252等に記載の方法が例示され、白金錯体の場合、Inorg.Chem.,1984, 23, 4249;Chem. Mater. 1999, 11, 3709;Organometallics, 1999, 18, 1801等に記載の方法が挙げられ、パラジウム錯体の場合、J.Org.Chem.,1987, 52, 73等に記載の方法が挙げられる。
錯体化の反応温度は、通常、溶媒の融点から沸点の間で反応させることができ、−78℃〜溶媒の沸点が好ましい。反応時間は、通常、30分間から30時間程度である。但し、錯体化反応においてマイクロウェーブ反応装置を使用する場合、溶媒の沸点以上で反応させることもでき、反応時間は数分から数時間程度である。
前記配位子となる化合物は、例えば、2-フェニルピリジン誘導体とヘテロ環芳香族化合物とのSuzukiカップリング、Grignardカップリング、Stilleカップリング等により合成することができる。必要に応じて有機溶媒に溶解させ、例えば、アルカリ、適切な触媒等を用い、有機溶媒の融点以上沸点以下の温度で反応させることにより合成することができる。この合成には、例えば、“オルガニック シンセシス(Organic Syntheses)”、コレクティブ第6巻(Collective Volume VI)、407-411頁、ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons, Inc.)、1988年;ケミカル レビュー(Chem. Rev.)、第106巻、2651頁(2006年);ケミカル レビュー(Chem. Rev.)、第102巻、1359頁(2002年);ケミカル レビュー(Chem.Rev.)、第95巻、2457頁(1995年);ジャーナル オブ オルガノメタリック ケミストリー(J.Organomet.Chem.)、第576巻、147頁(1999年)等に記載の方法を用いることができる。
前記ヘテロ環芳香族化合物は、“HOUBEN-WEYL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY 4TH EDITION”, 第E9b巻、1頁、GEORG THIEME VERLAG STUTTGART;HOUBEN-WEYL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY 4TH EDITION, 第E9c巻、667頁、GEORG THIEME VERLAG STUTTGART等に記載の方法で合成することができる。
−有機化合物−
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。
前記有機化合物としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、トリアジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピリジン誘導体、及びそれらの残基を有する化合物等が挙げられ、トリアジン誘導体、ピリミジン誘導体が好ましい。
前記有機化合物としては、より一層の駆動電圧の低減の観点から、下記式(A’):
Figure 2010031246
[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):
Figure 2010031246
[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。
前記式(A)中、Arx1及びArx2で表されるアリーレン基としては、フェニレン基(例えば、下式1〜3)、ナフタレンジイル基(例えば、下式4〜13)、アントラセン−ジイル基(例えば、下式14〜19)、ビフェニル−ジイル基(例えば、下式20〜25)、ターフェニル−ジイル基(例えば、下式26〜28)、縮合環化合物基(例えば、下式29〜35)、フルオレン−ジイル基(例えば、下式36〜38)、スチルベン−ジイル基(下式39〜42)、ジスチルベン−ジイル基(例えば、下式43、44)、ベンゾフルオレン−ジイル基(例えば、下式A−1〜A−3)、ジベンゾフルオレン−ジイル基(例えば、下式A−4)等が例示される。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
(式中、Rは、前記と同じ意味を有する。R3は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、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、ニトロ基、シアノ基を表す。複数あるR、R3は、各々、同一であっても異なっていてもよい。)
前記式(A)中、Ary3で表されるアリール基は、前記Rで表されるアリール基の項で説明し例示したものと同じである。
Arx1及びArx2で表される2価の複素環基としては、ピリジン−ジイル基(下式45〜50)、ジアザフェニレン基(下式51〜54)、キノリンジイル基(下式55〜69)、キノキサリンジイル基(下式70〜74)、アクリジンジイル基(下式75〜78)、ビピリジルジイル基(下式79〜81)、フェナントロリンジイル基(下式82〜84)、カルバゾール構造を有する基(下式85〜87)等の、ヘテロ原子として窒素を含む2価の複素環基;ヘテロ原子として酸素、けい素、窒素、硫黄、セレン等を含む5員環複素環基(下式88〜92);ヘテロ原子として酸素、けい素、窒素、セレン等を含む5員環縮合複素環基(下式93〜103);ヘテロ原子として酸素、けい素、窒素、硫黄、セレン等を含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位で結合し2量体やオリゴマーになっている基(下式104〜105);ヘテロ原子として酸素、けい素、窒素、硫黄、セレン等を含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基(下式106〜112);ヘテロ原子として酸素、窒素、硫黄等を含む5員環縮合複素環基にフェニル基やフリル基、チエニル基が置換した基(下式113〜118)等が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
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Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
(式中、Rは、前記と同様である。)
Ary3で表される1価の複素環基は、前記Rで表される1価の複素環基として説明し例示したものと同じである。
前記式(A’)中、Ary1及びAry2で表されるアリール基は、前記Arx1及びArx2で表されるアリーレン基として説明し例示したものにおいて、2本の結合手のうち1本がRに置き換わったものと同様である。
前記式(A’)中、Ary3で表されるアリール基は、前記Rで表されるアリール基として説明し例示したものと同じである。
前記式(A’)中、Ary1及びAry2で表される1価の複素環基は、前記Arx1及びArx2で表される2価の複素環基として説明し例示したものにおいて、2本の結合手のうち1本がRに置き換わったものと同様である。
前記式(A’)中、Ary3で表される1価の複素環基は、前記Rで表される1価の複素環基として説明し例示したものと同じである。
前記式(A)及び(A’)中、Arx1〜Arx3、Ary1〜Ary3で表される基が有してもよい置換基としては、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、シアノ基及びニトロ基が挙げられる。これらの置換基は、前記Rで表される基、原子として説明し例示したものと同じである。
前記式(A)で表される2価の基としては、以下の基が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
前記有機化合物が高分子化合物である場合、薄膜にした時の電荷輸送性、発光素子に用いた時に発光効率や寿命等の素子特性の観点から、共役系高分子が好ましい。ここで、共役系高分子とは、ポリマーの主鎖骨格に沿って非局在π電子対が存在している高分子化合物を意味する。この非局在電子としては、2重結合のかわりに不対電子又は孤立電子対が共鳴に加わる場合もある。
前記有機化合物が高分子化合物である場合、発光特性や電荷輸送特性を損なわない範囲で、非共役の単位で連結されていてもよいし、繰り返し単位にそれらの非共役部分が含まれていてもよい。非共役な結合構造としては、以下に示す式で表される構造、及び以下に示す式で表される構造のうち2個以上を組み合わせた構造が挙げられる。なお、以下に示す式中、Rは、前記と同じ意味を有する。Arは芳香族炭化水素環又は複素環を表す。
Figure 2010031246
前記有機化合物が高分子化合物である場合、ランダム共重合体、ブロック共重合体又はグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えば、ブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。蛍光又はりん光の量子収率の高い高分子発光体を得る観点からは完全なランダム共重合体より、ブロック性を帯びたランダム共重合体、ブロック共重合体、又はグラフト共重合体が好ましい。さらに、前記有機化合物には、主鎖に枝分かれがあり、末端部が3つ以上あるものやデンドリマーも含まれる。
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は、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していてもよい。
前記式(B)中、Ar2で表される置換基を有していてもよいアリーレン基としては、置換基を有していてもよいフェニレン基又は置換基を有していてもよいナフチレン基、下記式(3a)で表される基が挙げられる。
Figure 2010031246
(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。)
前記式(3a)中、P環、Q環、及びY1を含む5員環又は6員環が有していてもよい置換基であるアルキル基、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は、前記Rで表される基、原子として説明し例示したものと同じである。
前記式(3a)中、R11、R12、R14、R15、R16、R17、R32及びR33で表されるアルキル基、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価の複素環基及びハロゲン原子は、前記Rで表される基、原子として説明し例示したものと同じである。
前記式(B)中、Ar2で表される2価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、該基は置換基を有していてもよい。前記複素環式化合物とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、リン原子、ホウ素原子、硫黄原子、セレン原子及びテルル原子からなる群から選ばれる原子を一種以上有するものをいう。また、2価の複素環基は、2価の芳香族複素環基であることが好ましい。2価の複素環基の置換基を除いた部分の炭素数は、通常、3〜60である。2価の複素環基の置換基を含めた全炭素数は、通常、3〜100である。
前記式(B)中、Ar2で表される2価の複素環基としては、下記式(3b):
Figure 2010031246
(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。
前記式中、P’環、Q’環及びY2を含む5員環又は6員環が有してもよい置換基であるアルキル基、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は、前記Rで表される基、原子として説明し例示したものと同じである。
前記式中、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で表されるアルキル基、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価の複素環基及びハロゲン原子は、前記Rで表される基、原子として説明し例示したものと同じである。
前記式(3a)、前記式(3b)で表される基としては、下記式(3−1)、下記式(3−2)又は下記式(3−3):
Figure 2010031246
〔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):
Figure 2010031246
〔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。
前記式中、Yは、−S−、−O−、−C(R11)(R12)−であることが、高発光効率の観点から好ましく、さらに好ましくは−S−、−O−である。ここで、R11、R12は前記と同じ意味を表す。
前記式(3−1)〜(3−5)における芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、フェナントレン環等の芳香族炭化水素環;ピリジン環、ビピリジン環、フェナントロリン環、キノリン環、イソキノリン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環等の複素芳香環が挙げられる。
前記式(3−1)〜(3−5)で表される基が有してもよい置換基としては、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、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が好ましい。
前記式(3−1)〜(3−5)で表される基の中でも、下記式(C):
Figure 2010031246
(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。
前記式(B)で表される繰り返し単位としては、以下の式B−1〜B−8で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 2010031246
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は、さらに、2価の芳香族アミン基を繰り返し単位として有していてもよい。この2価の芳香族アミン基としては、下記式(5):
Figure 2010031246
(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。
前記式(5)中、Ar6、Ar7、Ar8及びAr9で表されるアリーレン基、2価の複素環基は、前記Arで表される2価の複素環基として説明し例示したものと同じである。また、Ar6、Ar7、Ar8で表されるアリーレン基、2価の複素環基における水素原子は、一緒になって環を形成していてもよい。
前記式(5)中、Ar10、Ar11及びAr12で表されるアリール基及び1価の複素環基は、前記Rで表されるアリール基及び1価の複素環基として説明し例示したものと同じである。
前記式(5)中、アリーレン基、2価の複素環基、アリール基及び1価の複素環基が有してもよい置換基としては、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、シアノ基及びニトロ基が挙げられる。これらの置換基は、前記金属錯体を構成する配位子が有してもよい置換基として説明し例示したものと同じである。
前記式(5)で表される繰り返し単位としては、以下の式C−1〜C−11で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 2010031246
上記式中、芳香環上の水素原子は独立に、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で置換されていてもよい。また、2個の置換基が存在する場合、それらが互いに結合して環を形成していてもよい。
フェニルアルキル基としては、炭素原子数が7〜26、好ましくは11〜21、より好ましくは14〜18のものが挙げられ、具体的にはフェニルメチル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基、フェニルオクチル基、フェニルノニル基、フェニルデシル基、フェニルドデシル基等が挙げられる。
フェニルアルコキシ基としては、炭素原子数が7〜26、好ましくは11〜21、より好ましくは14〜18のものが挙げられ、具体的には、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基、フェニルプロピルオキシ基、フェニルブトキシ基、フェニルペンチルオキシ基、フェニルヘキシルオキシ基、フェニルヘプチルオキシ基、フェニルオクチルオキシ基、フェニルノニルオキシ基、フェニルデシルオキシ基、フェニルドデシルオキシ基等が挙げられる。
アルキル基置換フェニル基とは、フェニル基上の1個以上の水素原子が炭素原子数1〜20のアルキル基で置換された基、即ち、モノアルキルフェニル基、ジアルキルフェニル基、トリアルキルフェニル基、テトラアルキルフェニル基、及びペンタアルキルフェニル基をいう。アルキル基置換フェニル基としては、炭素原子数が7〜26、好ましくは11〜21、より好ましくは14〜18のものが挙げられ、具体的には、モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタメチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタエチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタプロピルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタイソプロピルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタブチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタイソブチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ−s−ブチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ−t−ブチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタペンチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタイソアミルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタヘキシルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタヘプチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタオクチルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ(2−エチルヘキシル)フェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタノニルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタデシルフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ(3,7−ジメチルオクチル)フェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタドデシルフェニル基等が挙げられる。
アルコキシ基置換フェニル基とは、フェニル基上の1個以上の水素原子が炭素原子数1〜20のアルコキシ基で置換された基、即ち、モノアルコキシフェニル基、ジアルコキシフェニル基、トリアルコキシフェニル基、テトラアルコキシフェニル基、及びペンタアルコキシフェニル基をいう。アルコキシ基置換フェニル基としては、炭素原子数が7〜26、好ましくは11〜21、より好ましくは14〜18のものが挙げられ、具体的には、モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタメトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタエトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタプロピルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタイソプロピルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタブトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタイソブトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ−s−ブトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ−t−ブトキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタペンチルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタヘキシルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタヘプチルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタオクチルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタノニルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタデシルオキシフェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ(3,7−ジメチルオクチルオキシ)フェニル基;モノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタドデシルオキシフェニル基等が挙げられる。
アルキルカルボニル基としては、炭素原子数が2〜21、好ましくは5〜15、より好ましくは8〜12のものが挙げられ、具体的には、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、2−エチルヘキサノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、3,7−ジメチルオクタノイル基、ドデカノイル基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、炭素原子数が2〜21、好ましくは5〜15、より好ましくは8〜12のものが挙げられ、具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、s−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシルオキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。
上記式(5)で表される繰り返し単位の中で、下記式(6):
Figure 2010031246
(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。
前記式(6)中のR3とR4が、上記の基を表す代わりに、一緒になって、環を形成する場合、その環としては、置換基を有していてもよいC5〜C14の複素環が挙げられる。複素環としては、モルホリン環、チオモルホリン環、ピロール環、ピペリジン環、ピペラジン環等が挙げられる。
このような前記式(6)で示される繰り返し単位としては、下記式(6−1)〜(6−10)で示される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 2010031246
前記式(A’)で表される有機化合物(低分子化合物)としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
前記有機化合物(A'−1)〜(A'−31)のうち、代表的な有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値を、以下の表に示す。
Figure 2010031246
前記有機化合物は、駆動電圧低減の観点から、LUMOのエネルギーレベルの値が、−1.00〜−2.50eVであることが好ましく、−1.30〜−2.40eVであることがより好ましい。
前記有機化合物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
−組み合わせ−
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。
本発明の組成物において、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未満となる金属錯体と有機化合物との組み合わせとしては、例えば、以下の態様が考えられる。
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。
本明細書において、前記LUMOのエネルギーレベルの値は、計算科学的手法にて算出した値である。本明細書において、計算科学的手法とは、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値を算出する。その際、基底関数として中心金属原子にはLANL2DZを、それ以外の原子には6−31g*を用いる。
前記LUMOのエネルギーレベルとは、前記有機化合物が高分子化合物であって繰り返し単位を有する場合、前記有機化合物が有する繰り返し単位について考えられるすべての組み合わせで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を、該有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値(即ち、LUMOのエネルギーレベルの値が負の場合、絶対値とは当該負の符号を取った値を意味する。本明細書において同様である。)と定義する。
前記有機化合物が低分子化合物であるか、高分子化合物であって繰り返し単位を有しない場合、該有機化合物そのものについて上記計算科学的手法を適用し、求められるLUMOのエネルギーレベルの絶対値を、該有機化合物のLUMOのエネルギーレベルの絶対値と定義する。
次に、本発明の組成物において、前記金属錯体と前記有機化合物の好ましい組み合わせをLUMOのエネルギーレベルの絶対値の差と共に、以下の表に示す。
1)有機化合物が低分子化合物である場合
Figure 2010031246
Figure 2010031246
2)有機化合物が高分子化合物である場合
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
*表中、「F8」は下記式:
Figure 2010031246
で表される繰り返し単位、「−」は当該金属錯体、当該繰り返し単位が存在しないことを意味する。
前記表を補足しつつ、前記金属錯体と前記有機化合物との組み合わせの代表例を説明すると、金属錯体がM−6、M−8、M−14、M−18である場合、有機化合物は、例えば、(A'−1)〜(A'−31)であり;金属錯体がM−10、M−11、M−12である場合、有機化合物は、例えば、(A'−1)〜(A'−31)であり;金属錯体がM−20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、下記式:
Figure 2010031246
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。
本発明の組成物は、電荷輸送材料及び/又は発光材料を含んでいてもよい。
前記電荷輸送材料は、正孔輸送材料と電子輸送材料に分類され、有機化合物(低分子有機化合物及び/又は高分子有機化合物)等がある。
前記正孔輸送材料としては、芳香族アミン、カルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体等、有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送材料として公知のものが挙げられる。前記電子輸送材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子に電子輸送材料として公知のもの、例えば、オキサジアゾール誘導体アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体が挙げられる。前記電荷輸送材料の低分子有機化合物とは、低分子有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられるホスト化合物、電荷注入輸送化合物を意味し、具体的には、例えば、「有機ELディスプレイ」(時任静士、安達千波矢、村田英幸共著、オーム社)107頁、月刊ティスプレイ(vol.9、No.9、2003年26−30頁)、特開2004−244400号公報、特開2004−277377号公報等に記載の化合物が挙げられる。これら電荷輸送材料の種類にもよるが、一般的には、金属錯体からの良好な発光を得るためには、これら電荷輸送材料の最低三重項励起エネルギーが、金属錯体の最低三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
前記電荷輸送材料の低分子有機化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
Figure 2010031246
前記電荷輸送材料の高分子有機化合物としては、非共役系高分子、共役系高分子が挙げられる。非共役系高分子としては、ポリビニルカルバゾール等が挙げられる。共役系高分子としては、主鎖に芳香環を含むポリマーが挙げられ、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフルオレン、置換基を有していてもよいジベンゾチオフェン、置換基を有していてもよいジベンゾフラン、置換基を有していてもよいジベンゾシロール等を繰り返し単位として主鎖に含むものや、それらのユニットとの共重合体が好ましい。前記高分子有機化合物としては、置換基を有していてもよいベンゼン環を部分構造として有する高分子化合物や、特開2003−231741号公報、特開2004−059899号公報、特開2004−002654号公報、特開2004−292546号公報、US5708130、WO99/54385、WO00/46321、WO02/077060、「有機ELディスプレイ」(時任静士、安達千波矢、村田英幸 共著、オーム社)111頁、月刊ディスプレイ(vol.9、No.9、2002年)47〜51頁等に記載の高分子も挙げられる。
前記電荷輸送材料の高分子有機化合物としては、その他にも、前記式(3a)又は(3b)で表される繰り返し単位を含む高分子が挙げられ、以下の基(即ち、以下の例示において、括弧を除いたもの)を含む高分子、以下の構造を繰り返し単位として含む高分子が好ましい。
Figure 2010031246
Figure 2010031246
前記電荷輸送材料の低分子有機化合物又は高分子有機化合物の最低三重項励起エネルギー(TH)と、金属錯体の最低三重項励起エネルギー(TM)とが、
TH>TM−0.2(eV)
の関係を満たすことが好ましい。
前記電荷輸送材料の高分子有機化合物を用いる場合、該高分子有機化合物のポリスチレン換算の数平均分子量は、好ましくは1×103〜1×108、さらに好ましくは1×104〜1×106である。また、該高分子のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは1×103〜1×108であり、さらに好ましくは5×104〜5×106である。
前記発光材料としては、公知のものが使用でき、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系等の色素類、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体等の低分子発光材料等が挙げられる。
本発明の組成物において、前記金属錯体の配合量は、組み合わせる有機化合物の種類や、最適化したい特性により異なるが、前記有機化合物の量を100重量部としたとき、通常、0.05〜100重量部であり、好ましくは0.1〜30重量部である。
本発明の組成物は、溶媒又は分散媒を含んでいてもよい。この溶媒、分散媒としては、薄膜の成分を均一に溶解又は分散し安定なものを公知の溶媒から適宜選択して使用できる。この溶媒としては、塩素系溶媒(クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等)、エーテル系溶媒(テトラヒドロフラン、ジオキサン等)、芳香族炭化水素系溶媒(ベンゼン、トルエン、キシレン等)、脂肪族炭化水素系溶媒(シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等)、ケトン系溶媒(アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等)、エステル系溶媒(酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等)、多価アルコール及びその誘導体(エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等)、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等)、スルホキシド系溶媒(ジメチルスルホキシド等)、アミド系溶媒(N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等)等が挙げられる。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
前記溶媒又は分散媒を含む組成物をインクジェット法に適用する場合には、該組成物の吐出性及びその再現性を良好にするために、該組成物は更なる添加剤を含有していてもよい。更なる添加剤としては、ノズルからの蒸発を押さえるために高沸点の溶媒(アニソール、ビシクロヘキシルベンゼン等)等が挙げられる。前記溶媒又は分散媒を含む組成物は、25℃における粘度が1〜100mPa・sであることが好ましい。
<化合物>
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。
本発明の化合物は、好ましくは高分子化合物であり、該高分子化合物としては、
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。
前記有機化合物としては、前記式(1)等で表される構造を有する金属錯体の残基を含み、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×108であり、その側鎖、主鎖若しくは末端又はこれらの2個以上に前記式(1)等で表される構造を有する金属錯体の残基を有するものが挙げられる。
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は、例えば、下記式のいずれかで示される。
Figure 2010031246
〔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。〕
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は、例えば、下記式で示される。
Figure 2010031246
〔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。〕
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は、例えば、式:−Ar’−で示される繰り返し単位を有する。該式中、Ar’は、2価の芳香族基、又は酸素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、リン原子、ホウ素原子、硫黄原子、セレン原子及びテルル原子からなる群から選ばれる原子を1個以上有する2価の複素環基を表し、該Ar’は、−L−Xで示される基を1〜4個有し、Xは金属錯体の1価の残基を表し、Lは、単結合、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−S(=O)−、−S(=O2)−、−Si(R68)(R69)−、N(R70)−、−B(R71)−、−P(R72)−、−P(=O)(R73)−、置換されていてもよいアルキレン基、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価の複素環基を表し、該アルキレン基、該アルケニレン基、該アルキニレン基が−CH2−基を含む場合、該アルキレン基に含まれる−CH2−基の1個以上、該アルケニレン基に含まれる−CH2−基の1個以上、該アルキニレン基に含まれる−CH2−基の1個以上が、それぞれ、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−S(=O)−、−S(=O2)−、−Si(R74)(R75)−、N(R76)−、−B(R77)−、−P(R78)−及び−P(=O)(R79)−からなる群から選ばれる基と置換されていてもよい。R68、R69、R70、R71、R72、R73、R74、R75、R76、R77、R78及びR79は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基及びシアノ基からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、−L−Xで示される基以外に、さらに、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置換基を有していてもよい。Ar’が複数の置換基を有する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
前記式中、R68、R69、R70、R71、R72、R73、R74、R75、R76、R77、R78、R79で表されるアルキル基、アリール基、1価の複素環基及びシアノ基、並びにAr’が有していてもよい置換基であるアルキル基、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は、前記Rで表される置換基として、説明し例示したものと同じである。
前記式中、2価の芳香族基としては、例えば、フェニレン基、ピリジニレン基、ピリミジレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
前記式中、2価の複素環基は、前記Arx1、Arx2で表される2価の複素環基として説明し例示したものと同じである。
本発明の化合物は、キャリア(電子又は正孔)輸送性が優れる共役系高分子であることが好ましい。
本発明の化合物において、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は、以下の(1)〜(3)のとおり定義する。
(1)本発明の化合物が金属錯体の残基を有する繰り返し単位を持つ高分子化合物(共重合体)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。
<素子>
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。
本発明の発光素子は、陽極と陰極からなる一対の電極と、該電極間に少なくとも発光層を有する一層(単層型)又は複数層(多層型)からなる薄膜が挟持されているものである。該薄膜層の少なくとも1層は、本発明の組成物を用いてなるものである。前記薄膜中の前記金属錯体及び前記有機化合物の合計含有量は、発光層全体の重量に対して、通常、0.1〜100重量%であり、0.1〜30重量%であることが好ましく、0.5〜15重量%であることがより好ましく、1〜10重量%であることが特に好ましい。
本発明の発光素子が前記単層型である場合には、前記薄膜が発光層であり、この発光層が前記金属錯体を含有する。また、本発明の発光素子が多層型である場合には、例えば、以下の層構成をとる。
(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
本発明の発光素子の陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等に正孔を供給するものであり、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。陽極の材料には、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物等を用いることができる。具体的には、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの導電性金属酸化物と金属との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質、ポリアニリン類、ポリチオフェン類(PEDOT等)、ポリピロール等の有機導電性材料、これらとITOとの積層物等が挙げられる。
本発明の発光素子の陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層等に電子を供給するものである。陰極の材料としては、金属、合金、金属ハロゲン化物、金属酸化物、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を用いることができる。陰極の材料としては、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム等)並びにそのフッ化物及び酸化物、アルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム、バリウム、セシウム等)並びにそのフッ化物及び酸化物、金、銀、鉛、アルミニウム、合金及び混合金属類(ナトリウム−カリウム合金、ナトリウム−カリウム混合金属、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−アルミニウム混合金属、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−銀混合金属等)、希土類金属(インジウム、イッテルビウム等)等が挙げられる。
本発明の発光素子の正孔注入層及び正孔輸送層は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであればよい。これらの層の材料には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)誘導体、有機シラン誘導体等、これらを含む重合体等が挙げられる。その他にも、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマーが挙げられる。これらの材料は1成分単独であっても複数の成分が併用されていてもよい。また、前記正孔注入層及び前記正孔輸送層は、前記材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明の発光素子の電子注入層及び電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有しているものであればよい。これらの層の材料には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8 − キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体等が挙げられる。また、前記電子注入層及び前記電子輸送層は、前記材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
また、本発明の発光素子において、電子注入層、電子輸送層の材料としては、絶縁体又は半導体の無機化合物も使用することもできる。電子注入層、電子輸送層が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属化合物を使用できる。好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、CaSeが挙げられる。また、電子注入層、電子輸送層を構成する半導体としては、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等が挙げられる。これら酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
陰極と接する薄膜との界面領域に還元性ドーパントが添加されていてもよい。還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体及び希土類金属錯体からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が好ましい。
本発明の発光素子の発光層は、電圧印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能、注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能、電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有するものである。本発明の発光素子の発光層は、少なくとも前記金属錯体及び前記有機化合物を含有することが好ましく、前記金属錯体及び前記有機化合物をゲスト材料とするホスト材料を含有させてもよい。前記ホスト材料としては、例えば、フルオレン骨格を有するもの、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの、アリールシラン骨格を有するもの等が挙げられる。前記ホスト材料のT1(最低三重項励起状態のエネルギーレベル)は、ゲスト材料のそれより大きいことが好ましく、その差が0.2eVよりも大きいことがさらに好ましい。前記ホスト材料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。また、前記ホスト材料と前記金属錯体等の発光材料とを混合して塗布するか、或いは共蒸着等することによって、前記発光材料が前記ホスト材料にドープされた発光層を形成することができる。
本発明の発光素子では、前記各層の形成方法としては、真空蒸着法(抵抗加熱蒸着法、電子ビーム法等)、スパッタリング法、LB法、分子積層法、塗布法(キャスティング法、スピンコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット法等)等が挙げられる。これらの中では、製造プロセスを簡略化できる点で、塗布で成膜することが好ましい。前記塗布法では、前記金属錯体及び前記有機化合物を溶媒に溶解させて塗布液を調製し、該塗布液を所望の層(又は電極)上に、塗布・乾燥することによって形成することができる。該塗布液中には、ホスト材料及び/又はバインダーとして樹脂を含有させてもよく、該樹脂は溶媒に溶解状態とすることも、分散状態とすることもできる。前記樹脂としては、非共役系高分子(例えば、ポリビニルカルバゾール)、共役系高分子(例えば、ポリオレフィン系高分子)を使用することができる。より具体的には、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等から目的に応じて選択できる。溶液は目的に応じて、任意成分として、酸化防止剤、粘度調整剤等を含有してもよい。
本発明の発光素子の各層の好ましい膜厚は、材料の種類や層構成によって異なるが、一般的には膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり発光効率が悪くなるため、通常、数nm〜1μmが好ましい。
本発明の発光素子の用途としては、例えば、面状光源、照明、光源、サイン用光源、バックライト用光源、ディスプレイ装置、プリンターヘッド等が挙げられる。前記ディスプレイ装置としては、公知の駆動技術、駆動回路等を用い、セグメント型、ドットマトリクス型等の構成を選択することができる。
以下、本発明をより詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<合成例1>(金属錯体(MC−1)の合成)
・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。
・金属錯体(complex1,2)の合成
Figure 2010031246
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)
・金属錯体(complex3)の合成
Figure 2010031246
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)
・2,4−ジ(4’−tert-ブチルフェニル)−6−クロロ−1,3,5−トリアジン合成
Figure 2010031246
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)
・金属錯体(MC−1)の合成
Figure 2010031246
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)
高分子化合物(重合体)のポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)により求めた。なお、SECの分析条件として、[分析条件1]又は[分析条件2]に示す方法を用いた。
[分析条件1]
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。
[分析条件2]
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。
LC−MSの測定は、以下の方法で行った。測定試料を約2mg/mLの濃度になるようにクロロホルム又はテトラヒドロフランに溶解させて、LC−MS(アジレント・テクノロジー製、商品名:1100LCMSD)に約1μL注入した。LC−MSの移動層には、約0.1重量%の酢酸を加えたイオン交換水と、約0.1重量%の酢酸を加えたアセトニトリルとを比率を変化させながら用い、0.2mL/分の流量で流した。カラムは、L−column 2 ODS(3μm)(化学物質評価研究機構製、内径2.1mm、長さ100mm、粒径3μm)を用いた。
NMRの測定は、以下の方法で行った。測定試料5〜10mgを約0.5mLの重クロロホルム又は重ジメチルスルホキシドに溶解させて、NMR(バリアン(Varian, Inc.)製、商品名:MERCURY 300)を用いて測定した。
<合成例2>(重合体1の合成)
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。
<合成例3>(重合体2の合成)
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。
<合成例4>(重合体Cの合成(正孔輸送性高分子化合物))
ジムロートを接続したフラスコに、下記式:
Figure 2010031246
で表される化合物A 5.25g(9.9mmol)、下記式:
Figure 2010031246
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:
Figure 2010031246

Figure 2010031246
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。
<合成例5>(重合体3の合成)
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:
Figure 2010031246
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。
<合成例6>(重合体4の合成)
・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
Figure 2010031246
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%)。
H NMR (300MHz, CDCl); 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, CDCl);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]+.
・p−ヘキシルベンズアミジンヒドロクロライド(化合物5)の合成
Figure 2010031246
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.)。
H NMR (300MHz, DMSO−d);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, ArCH−), 2.70 (t, j = 7.5 Hz, 2H, ArCH−), 1.66−1.56 (m, 2H, ArCHCH−), 1.66−1.56 (m, 2H, ArCHCH−), 1.30 (brs, 6H, −CH−), 0.88 (t, j = 6.2 Hz, 3H, −CH).
13C NMR (75 MHz, DMSO−d);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.
・4,6-ビス(4-ブロモフェニル)-2-(4-ヘキシルフェニル)ピリミジン(化合物D)の合成
Figure 2010031246
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%)。
H 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, ArCH−), 1.72−1.62 (m, 2H, ArCH2CH2−), 1.33 (brs, 6H, −CH−), 0.89 (t, j = 9.2 Hz, 3H, −CH),
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].
・重合体4の合成
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1.7×10であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは4.7×10であった。
なお、重合体4は、仕込み原料から、下記式:
Figure 2010031246
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。
<合成例7>(有機化合物Fの合成)
Figure 2010031246
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(PPh34 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)
<実施例1>
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1.0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/m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3>
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/m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4>
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/mを示し、最大発光効率は19.39cd/Aであった。
<実施例5>
・金属錯体(MC−2)の合成
Figure 2010031246
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).
・重合体5の合成
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2.1×10であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは6.3×10であった。
なお、重合体5は、仕込み原料から、下記式:
Figure 2010031246
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。
次いで、実施例1において、組成物1に代えて、キシレン溶媒中に1.8重量%の濃度で溶解させた重合体5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−2)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2.70Vから発光が開始し、6.2Vで1000cd/mを示し、最大発光効率は18.38cd/Aであった。
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。
<比較例1>
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)

  1. 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。
    Figure 2010031246
    [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):
    Figure 2010031246
    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):
    Figure 2010031246
    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。]
  2. 前記有機化合物が、下記式(A’):
    Figure 2010031246
    [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請求項1に記載の組成物。
  3. 前記式(A’)で表される化合物の残基を有する化合物が、下記式(A):
    Figure 2010031246
    [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請求項2に記載の組成物。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 前記式(1)で表される金属錯体が、下記式(1a):
    Figure 2010031246
    [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。]
    で表される金属錯体である請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 前記式(2)で表される基が、下記式(2−1)〜(2−8):
    Figure 2010031246
    (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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
    Figure 2010031246
    [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):
    Figure 2010031246
    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):
    Figure 2010031246
    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。]
  19. 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。
  20. 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。
  21. 前記素子が発光素子である請求項20に記載の素子。
  22. 請求項21に記載の素子を用いた面状光源。
  23. 請求項21に記載の素子を用いた照明。
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