JP2010059160A - フルオレン化合物及びこれを利用した有機電界発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】優秀な電気的特性及び電荷輸送能を持っていて、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光と燐光素子に適した正孔注入材料、正孔輸送材料及び/または発光材料として有用なフルオレン化合物であり、これを利用して高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機電界発光装置を製作できる。
【選択図】図1
Description
下記反応式1の反応経路を経て化合物1を合成した。
1−ブロモナフタレン20.7g(100mmol)を300mlのジクロロメタンに溶かした後、−30℃に冷却した。臭素2.56g(50mmol)を30mlのジクロロメタンに溶かした溶液を−30℃に冷却した後、前記反応溶液に徐々に添加した。添加が完了した後、光を遮断して−30℃の冷凍庫に72時間放置した。次いで、前記反応溶液に10%チオ硫酸ナトリウム水溶液を添加した後、有機層を抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥して溶媒を蒸発して、得られた残留物をジエチルエーテルとノルマルヘキサンとで再結晶して、白色固体の中間体Aを24.3g(収率85%)得た。ここで、反応式中のMCは、methylene chloride;メチレンクロライド=ジクロロメタンの略である。
中間体A 14.3g(50mmol)をジエチルエーテル150mlに溶かした後、−78℃でノルマルブチルリチウム(20ml、2.5M ヘキサン中)を添加した。30分後、徐々に常温に昇温した。30分後、ホウ酸トリイソプロピル23ml(100mmol)をジエチルエーテル50mlに溶かした溶液を−78℃に維持し、これに前記の溶液を徐々に添加した。得られた反応溶液を室温で5時間さらに攪拌した後、1N HCl溶液を添加してジエチルエーテル(200ml)で3回抽出した。ジエチルエーテル層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥させた後、減圧乾燥して得た粗生成物をノルマルヘキサンで再結晶して、白色固体の中間体Bを9.6g(収率77%)得た。ここで、ホウ酸トリイソプロピルは、反応式中では、B(iOPr)3で表記している。
中間体B 7.53g(30mmol)、4−ヨードニトロベンゼン15g(60mmol)、Pd(PPh3)4 1.7g(1.5mmol)及びK2CO3 20g(150mmol)を100mlのTHF/H2O(2:1)混合溶液に溶かして80℃で5時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテル200mlで3回抽出した後、有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥して溶媒を蒸発して得られた残留物をジクロロメタンとノルマルヘキサンとで再結晶して中間体C7.68g(収率78%)を得た。ここで、反応式中のPd(PPh3)4は、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウムの略号である。反応式中のTHFは、テトラヒドロフランの略号である。
中間体C 5g(15.2mmol)、1−ナフチルフェニルアミン4g(18.2mmol)、t−BuONa 2.2g(23mmol)、Pd2(dba)3 0.28g(0.3mmol)及びP(t−Bu)3 0.061g(0.3mmol)をトルエン500mlに溶かした後、90℃で3時間攪拌した。反応が完結した後、反応溶液を常温に冷やし、これを蒸溜水とジエチルエーテル50mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、中間体D 4.6g(収率65%)を得た。ここで、反応式中のt−BuONaは、ナトリウム−tert−ブトキシドの略号である。反応式中のPd2(dba)3は、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)の略号である。反応式中のP(t−Bu)3は、トリtert−ブチルホスフィンの略号である。
中間体D 4.6g(10mmol)を酢酸20ml及びメタノール10mlに溶かした溶液に、SnCl2 189mg(1mmol)と少量のHClとを添加して80℃で5時間攪拌した。反応が完結した後、反応溶液を常温に冷やし、これを蒸溜水とジエチルエーテル50mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して中間体E 3.88g(収率89%)を得た。
中間体E 4.4g(10mmol)、ブロモベンゼン1.05ml(10mmol)、t−BuONa 1.4g(15mmol)、Pd2(dba)3 0.18g(0.2mmol)及びP(t−Bu)3 0.04g(0.2mmol)をトルエン40mlに溶かした後、90℃で3時間攪拌した。反応が完結した後、反応溶液を常温に冷やし、蒸溜水とジエチルエーテル40mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、中間体F 3.07g(収率60%)を得た。
中間体F 5.1g(10mmol)、2−ブロモ−9,9−ジメチル−フルオレン3.0g(11mmol)、t−BuONa 1.4g(15mmol)、Pd2(dba)3 0.18g(0.2mmol)及びP(t−Bu)3 0.04g(0.2mmol)をトルエン40mlに溶かした後、90℃で3時間攪拌した。反応が完結した後、反応溶液を常温に冷やし、これを蒸溜水とジエチルエーテル40mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、化合物1 6.2g(収率88%)を得た。
下記反応式2の反応経路を経て化合物8を合成した。
1−ナフチルフェニルアミンの代わりにビスビフェニル−4−アミンを使用したことを除いて、前記中間体Dの合成と同じ方法で中間体Gを62%の収率で合成した。
中間体Dの代わりに中間体Gを使用したことを除いて、前記中間体Eの合成と同じ方法で、中間体Hを90%の収率で合成した。
中間体Eの代わりに中間体Hを使用したことを除いて、前記中間体Fの合成と同じ方法で中間体Iを63%の収率で合成した。
中間体Fの代わりに中間体Iを使用したことを除いて、前記化合物1の合成と同じ方法で、化合物8を60%の収率で合成した。
下記反応式3の反応経路を経て化合物17を合成した。
ブロモベンゼンの代わりに1−ブロモナフタレンを使用したことを除いて、前記中間体Iの合成と同じ方法で中間体Jを58%の収率で合成した。
中間体Iの代わりに中間体Jを使用したことを除いて、前記化合物8の合成と同じ方法で、化合物17を53%の収率で合成した。
下記反応式4の反応経路を経て化合物35を合成した。
1,5−ジブロモナフタレン14.3g(50mmol)をジエチルエーテル150mlに溶かした後、−78℃でノルマルブチルリチウム(20ml、2.5Mヘキサン溶液)を添加した。30分後、温度を徐々に常温に昇温させた。30分後、ホウ酸トリイソプロピル23ml(100mmol)をジエチルエーテル50mlに溶かした溶液を−78℃に維持しつつ、これに前記混合溶液を徐々に添加した。室温で5時間攪拌した後、1N HCl溶液を添加してジエチルエーテル(200ml)で3回洗浄した。洗浄されたジエチルエーテル層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、減圧乾燥して生成物を得て、ノルマルヘキサンで再結晶して白色固体の中間体Kを9.15g(収率73%)得た。
中間体K7.53g(30mmol)、4−ヨードニトロベンゼン15g(60mmol)、Pd(PPh3)4 1.7g(1.5mmol)及びK2CO3 20g(150mmol)を、THF/H2O(2:1)の混合溶媒100mlに溶かして80℃で5時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテル200mlで3回抽出した後、有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をジクロロメタンとノルマルヘキサンとで再結晶して、中間体L7.09g(収率72%)を得た。
中間体Cの代わりに中間体Lを使用したことを除いて、前記中間体Gの合成と同じ方法で、中間体Mを58%の収率で合成した。
中間体Gの代わりに中間体Mを使用したことを除いて、前記中間体Hの合成と同じ方法で、中間体Nを92%の収率で合成した。
中間体Hの代わりに中間体Nを使用したことを除いて、前記中間体Jの合成と同じ方法で、中間体Oを60%の収率で合成した。
中間体Fの代わりに中間体Oを使用したことを除いて、前記化合物1の合成と同じ方法で、化合物35を64%の収率で合成した。
下記反応式5の反応経路を経て化合物44を合成した。
10−ブロモアントラセン−9−ボロン酸9.03g(30mmol)、4−ヨードニトロベンゼン15g(60mmol)、Pd(PPh3)4 1.7g(1.5mmol)及びK2CO3 20g(150mmol)を、100mlのTHF/H2O(2:1)混合溶液に溶かして80℃で5時間攪拌した。前記反応溶液をジエチルエーテル200mlで3回抽出した後、有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をジクロロメタンとノルマルヘキサンとで再結晶して、中間体P7.15g(収率63%)を得た。
中間体Cの代わりに中間体Pを使用したことを除いて、前記中間体Gの合成と同じ方法で、中間体Qを60%の収率で合成した。
中間体Gの代わりに中間体Qを使用したことを除いて、前記中間体Hの合成と同じ方法で反応させて、中間体Rを90%の収率で合成した。
中間体Hの代わりに中間体Rを使用したことを除いて、前記中間体Jの合成と同じ方法で反応させて、中間体Sを55%の収率で合成した。
中間体Fの代わりに中間体Sを使用したことを除いて、前記化合物1の合成と同じ方法で、化合物44を61%の収率で合成した。
下記反応式6の反応経路を経て化合物125を合成した。
2−ブロモ−9,9−ジメチルフルオレン8.2g(30mmol)、1−アミノナフタレン6.44g(45mmol)、t−BuONa 4.3g(45mmol)、Pd2(dba)3 0.55g(0.6mmol)、P(t−Bu)3 0.12g(0.6mmol)をトルエン100mlに溶かした後、90℃で3時間攪拌した。前記反応が完結した後、常温に冷やし、蒸溜水とジエチルエーテル100mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して、中間体Tを8.55g(収率85%)得た。
前記中間体Gの合成と類似した方法で、中間体Cと中間体Tとを反応させて中間体Uを63%の収率で合成した。
中間体Gの代わりに中間体Uを使用したことを除いて、前記中間体Hの合成と同じ方法で、中間体Vを92%の収率で合成した。
中間体V 6.04g(10mmol)、4−ブロモビフェニル5.13g(22mmol)、t−BuONa(上記反応式ではNaOtBuと表記した) 2.8g(30mmol)、Pd2(dba)3 0.36g(0.4mmol)及びP(t−Bu)3 0.08g(0.4mmol)をトルエン50mlに溶かした後、90℃で3時間攪拌した。反応が完結した後、反応溶液を常温に冷やし、蒸溜水とジエチルエーテル50mlとで3回抽出した。有機層を集めて硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発して得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して化合物125 5.57g(収率65%)を得た。
下記反応式7の反応経路を経て化合物152を合成した。
1−アミノナフタレンの代わりにアニリンを使用したことを除いて、前記中間体Tの合成と同じ方法で、中間体Wを90%の収率で合成した。
前記中間体Uの合成と類似した方法で中間体Pと中間体Wを反応させて、中間体Xを60%の収率で合成した。
中間体Uの代わりに中間体Xを使用したことを除いて、前記中間体Vの合成と同じ方法で、中間体Yを87%の収率で合成した。
中間体Vの代わりに中間体Yを使用したことを除いて、前記化合物125の合成と同じ方法で、化合物152を55%の収率で合成した。
アノードとしてコーニング社製の15Ω/cm2(1200Å)ITOガラス基板を50mm×50mm×0.7mmサイズに切って、イソプロピルアルコールと純水とを利用して各5分間超音波洗浄した後、30分間紫外線で照射してオゾンに露出させて洗浄した後、真空蒸着装置に前記ガラス基板を設置した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物8を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物17を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物35を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物44を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物125を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、化合物1の代わりに化合物152を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
正孔輸送層の形成時に、前記化合物1の代わりに公知の物質である4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(以下、NPB)を利用したことを除いては、実施例1と同一にして有機EL装置を製作した。
Claims (14)
- 下記化学式1または化学式2で表示されるフルオレン化合物:
Xは、C6−C20の置換または非置換アリール基、C4−C15の置換または非置換のヘテロアリール基またはC4−C20の置換または非置換の縮合多環基であり、
R1及びR2は、それぞれ独立的に、C1−C10の置換または非置換のアルキル基、C6−C20のアリール基、C1−C10の置換または非置換のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはアミノ基である。 - 前記Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立的に、フェニル基、ナフチル基またはビフェニル基から選択されるアリール基またはこれらの芳香族環にC1−C4のアルキル基、C1−C5のアルコキシ基、シアノ基、アミノ基、フェノキシ基、フェニル基またはハロゲン原子1ないし3個が置換されたアリール基であることを特徴とする請求項1に記載のフルオレン化合物。
- 前記Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立的に、フェニル基、メチルフェニル基、ナフチル基またはビフェニル基から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載のフルオレン化合物。
- 前記Xは、下記構造から選択されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフルオレン化合物:
- 前記Xは、下記構造から選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のフルオレン化合物:
- 前記R1及びR2は、それぞれ独立的に、C1−C10のアルキル基またはC6−C20のアリール基であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフルオレン化合物。
- 前記化学式1または化学式2で表示されるフルオレン化合物が、下記構造式で表示される化合物のうちの一つであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のフルオレン化合物:
- 第1電極、第2電極、及び前記第1電極と第2電極との間に介された有機膜を備えた有機電界発光装置であって、前記有機膜が請求項1ないし請求項7のうちいずれか1項に記載のフルオレン化合物を含むことを特徴とする有機電界発光装置。
- 前記有機膜は、正孔注入層または正孔輸送層であることを特徴とする請求項8に記載の有機電界発光装置。
- 前記有機膜は、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に持つ単一膜であることを特徴とする請求項8または9に記載の有機電界発光装置。
- 前記有機膜は、発光層であることを特徴とする請求項8〜10いずれか1項に記載の有機電界発光装置。
- 前記有機膜は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに含むことを特徴とする請求項8〜11いずれか1項に記載の有機電界発光装置。
- 前記装置は、第1電極/正孔注入層/発光層/第2電極、第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/第2電極または第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極の構造を持つことを特徴とする請求項12に記載の有機電界発光装置。
- 請求項8ないし請求項13のうちいずれか1項に記載の有機電界発光装置を備え、前記有機電界発光装置の第1電極は、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結されたことを特徴とする平板表示装置。
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