JP2011508732A - カルバゾールをベースとする正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料および/またはホストポリマー材料 - Google Patents

カルバゾールをベースとする正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料および/またはホストポリマー材料 Download PDF

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Abstract

本発明は、一般的には、機能化カルバゾール側鎖を含み、望ましい溶液加工性およびホスト特性を有する、式(Ia)および(Ib)で表されるノルボルネン−モノマー、それらのポリ(ノルボルネン)ホモポリマー、およびポリ(ノルボルネン)コポリマー化合物に関する。本発明はさらに、正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料、ならびにそれらの化合物を含む、有機ルミネセンス層のための有機ホスト材料、OLEDデバイス、および物質組成物にも関する。

Description

連邦政府支援研究開発についての陳述
本発明は、米国海軍研究所(the Office of Naval Research)、認可番号第68A−1060806号の認可の政府支援を用いてなされたものである。米国政府は、本発明に関して、しかるべき権利を有している。
関連出願
本出願は、米国特許仮出願番号第61,015,641号(2007年12月20日出願)の優先権を主張する。先行出願の開示のすべてを、引用することにより、本明細書に援用したものとする。
本発明は、一般的には、官能基化カルバゾール側鎖を含むノルボルネンモノマー、ポリ(ノルボルネン)ホモポリマー、およびポリ(ノルボルネン)コポリマー化合物、ならびに、それらの化合物を含む、正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料、および有機ルミネセンス層のための有機ホスト材料、有機電子デバイス、および物質組成物に関する。
有機発光ダイオード(OLED)についての初期の研究は蛍光発光に焦点が当てられていたが、このタイプの発光は、三重項励起状態からのエネルギーを捕捉することができないために、限度があった。したがって、最近における研究は、電気燐光(EP)デバイスに向けられるようになってきており、これは、原理的には、一重項励起および三重項励起の両方を取り入れることによって最高で100%の内部発光効率を達成することが可能であり、一重項励起のみによってしか放射経路が得られない純粋な蛍光デバイスよりは、より効率の高いアプローチである。電気燐光を達成する一つの方法としては、有機ホスト材料の中に重金属錯体(たとえば、IrおよびPt錯体)をドーピングして多層有機発光ダイオードとすることが挙げられる。これらの重金属錯体は、典型的にはそれらの一重項状態から三重項励起状態への効率的な系間交差を示し、その後その三重項状態は、燐光を介して緩和することができる。EPデバイスは、フルカラーディスプレイ用途のための有望候補とされてきた。広帯域の白色発光を示すデバイスもまた開発されてきた。ルミネセント種の発生においてエネルギー移動が主たるメカニズムであるゲスト−ホスト系においては、ホスト材料の上では電荷キャリアの再結合が主として起こり、発生したエネルギーが、そのホストの一重項または三重項状態から、燐光ゲストの一重項または三重項励起状態へと移動する。効果的なゲスト−ホスト系を開発するためには、そのホスト材料が、効果的な電荷注入のためのデバイスに隣接する層とのエネルギーレベルのマッチングを満たし、そして一重項および三重項励起の効率的なエネルギー移動のため(特に、そのホストの一重項および三重項エネルギーが、ゲストのそれらよりもエネルギー的に高い必要がある)、およびゲストにおける効率的な三重項の閉じ込めのため(励起状態からホストへのエネルギーの戻りを避けるためには、そのホストの三重項エネルギーが、ゲストのそれよりも高い必要がある)に、燐光ゲスト材料とエネルギーレベルのマッチングを満たしていなければならない。
白色ポリマー発光デバイスの開発は、それらの液晶ディスプレイの低コストバックライト用途、フルカラーディスプレイ用途、およびいくつかの用途における白熱電球および蛍光ランプに代わると予想される次世代の光源としての可能性を目的としてきた。ポリマー発光ダイオードにおける白色発光は、単一のポリマーにより達成することは通常困難であり、多機能発光成分と組み合わせたポリマーブレンド系で探索することが可能とされてきた。ゲスト−ホスト理論でのアプローチ方法では、単一ドーパント白色発光ダイオード(WOLED)は、小分子系では達成されていた。
Furstner,A.Angew.Chem.,Int.Ed.2000,39,3013 T.M.Trnka,T.M.;Grubbs,R.H.Acc.Chem.Res.2001,34,18 『Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization』(第2版、Ivin,J.,Mol,I.C.編、Academic,New York,1996) 『Handbook of Metathesis、第3巻、Application in Polymer Synthesis』Grubbs,R.H.編、Wiley−VCH,Weinheim,2003 Kulkarni AP,Tonzola CJ,Babel Aら、Chem.Mater 16 Issue:23 Pages:4556〜4573、2004
そのホストおよびゲストが小分子であるデバイスのために、広く使用されている高真空蒸着法よりも、より高効率で、より費用効率の高いOLED製造法を確立することが、現在必要とされている。
本発明は、溶液加工が可能な、官能基化カルバゾール側鎖を含む、ノルボルネンモノマー、ポリ(ノルボルネン)またはポリ(ノルボルネン)コポリマー化合物を提供し、これらは、正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料として、有機ルミネセンス層、有機電子デバイス、およびそれらの化合物を含む物質組成物のための有機ホスト材料として有用である。
これらの新規な側鎖カルバゾール官能基化ホスト材料は、本明細書で説明する、低コストな製造技術、たとえばスピンコーティング法や印刷法を用いて、加工することができる。目標とするポリマーは、「ノルボルネン−カルバゾール」モノマー構造をベースとするもので、それは各種公知の金属錯体を使用した開環メタセシス重合(ROMP)によって容易に重合させることができる。非共役ポリノルボルネニルポリマー主鎖に対して官能基を側鎖として結合させることは、結晶質のエレクトロルミネセントモノマー材料を、長寿命の非晶質ポリマー性誘導体へと転換させるのに有利である。そのホスホルゲストは、小分子とすることもできるし、あるいはそのホストモノマーと共重合される他のノルボルネンモノマーとすることもできる。
本発明の目的に従えば、本明細書において具体化し広く説明しているように、いくつかの態様においては、これらの発明は式(I)
Figure 2011508732
[式中、
XおよびZは、カルバゾール基を含み;
Yは、環式または多環式の芳香族またはヘテロ芳香族基であり;
X−Y−Z単位はまとまって、M−M−M結合基によってノルボルネンモノマーに結合されており、ここでM、M、およびM基の素性については、以下においてさらに説明する]
の範囲に含まれる化合物に関する。
別の態様においては、本発明は、式(II)
Figure 2011508732
[式中、X、Y、Z、M、M、およびMは本明細書に記載のものである]
の範囲に入るモノマー単位を含むポリマーまたはコポリマーに関する。
関連する態様において、本発明は、有機電子デバイスにおいて使用するための、式(II)のポリマーおよびコポリマーを含む、正孔輸送材料および/または電子ブロッキング材料、および有機ホスト材料を提供する。
関連する態様において、本発明は、燐光ドーパントと組み合わせた、式(I)のモノマーまたは式(II)のポリマーもしくはコポリマーからなる、有機ルミネセンス層のための有機ホスト材料を提供する。
有機電子デバイスにおける層構成の例である。 正孔輸送層としてYZ−I−135、CZ−I−41、YZ−I−57、またはYZ−I−63のいずれかを使用した、実施例22のデバイスについての輝度および外部量子効率(EQE)の曲線である。 発光層におけるホストとして、YZ−I−133、YZ−I−135またはYZ−I−57のいずれかを使用した、実施例23のデバイスについての輝度および外部量子効率(EQE)の曲線である。 発光層におけるホストとして、YZ−I−135、YZ−I−63、CZ−I−25またはCZ−I−41を使用した実施例24のデバイスについての輝度および外部量子効率(EQE)の曲線である。 CZ−I−25およびYZ−I−133ポリマーホストを試験するためのW(OLED)のW(OLED)デバイス構成である(実施例25参照)。ここで、Alはアルミニウム陰極であり、LiFはフッ化リチウム電子注入層であり、BCPは正孔ブロッキング層であり、架橋性ポリ−TPD−fは正孔輸送層であり、ITOはインジウムスズ酸化物陽極である。 F−Pt発光体を用いてドープしたCZ−I−25またはYZ−I−133いずれかのポリマーホスト材料を使用したデバイスにおける、電流密度−電圧対印加電圧である(実施例25参照)。 ポリマーホストおよびFPt発光体としてCZ−I−25またはYZ−I−133のいずれかを使用したデバイスにおける輝度−電圧−外部量子効率のグラフである(実施例25参照)。 ホストポリマーとしてCZ−I−25またはYZ−I−133のいずれかを使用したW(OLED)デバイスのエレクトロルミネセンススペクトルである(実施例25参照)。 ポリ−CBP(CZ−I−154)またはポリ−CBP:PBDホストを使用した緑色OLEDのデバイス構造である(実施例26参照)。 ポリ−CBP(CZ−I−154)およびポリ−CBP−フルオレンホストを使用した緑色OLEDにおける電流密度−電圧(J−V)曲線である(実施例26参照)。 ポリ−CBP(CZ−I−154)およびポリ−CBP−フルオレンポリマーホストを使用したOLEDにおける輝度−外部量子効率(EQE)曲線である(実施例26参照)。 発光層中に電子輸送PBDを含む場合および含まない場合の、ポリ−CBPホストをベースとするOLEDの電流密度(J−V)特性を比較した図である(実施例26参照)。 発光層中に電子輸送PBDを含む場合および含まない場合の、ポリ−CBPホストをベースとするOLEDの、印加電圧の関数としての輝度およびEQE曲線を比較した図である(実施例26参照)。
低コストな製造技術、たとえば溶液からのスピンコーティング法を使用して加工することが可能な有機ポリマー性ホスト材料を創出するために、本発明者らは、新規な側鎖カルバゾール官能基化モノマーおよび側鎖として正孔輸送性のカルバゾール基を含むポリマー系を合成した。目標とするポリマーは、「ノルボルネン−カルバゾール」官能基化モノマー構造をベースとするもので、それは各種の金属触媒錯体を使用した開環メタセシス重合(ROMP)によって容易に重合させることができる。非共役ポリマーに側鎖として官能基を結合させることによって、結晶質の小分子材料を、改良された正孔輸送性と加工特性とを有する長寿命の非晶質ポリマー誘導体に変化させる。
カルバゾール官能基化非晶質ポリマーは、ホスホルの間での相互作用を最小に抑えながらも、ホスホルゲストの高い担持量をもたらすことが可能なホストとして機能することができる。そのホスホルゲストは、小分子またはそのホストモノマーと共重合される他のノルボルネンモノマーとすることができる。正孔輸送ホストの電気光学的性質は、分子構造を修飾することおよび共重合することによって調節することが可能であるので、エレクトロルミネセントデバイスのためのテーラーメードのホスト材料は、この新規なアプローチ手段によって得ることができる。
本明細書に開示されたカルバゾール材料は正孔輸送性材料であって、それらの最高被占軌道(HOMO)エネルギー、さらにはそれらのモルホロジー特性は、カルバゾール基の上に適切な基を置換させることによって、調整することができる。調整が可能であるということは、ホストのエネルギー準位を、ゲストと、またはデバイスの電極もしくはその他の層と整合させて、デバイス効率を向上させるための最適化を可能とする、望ましい特色である。さらに、本明細書に記載のカルバゾールは、高い一重項および三重項励起状態エネルギーを示し、三重項エネルギーは3eVにまで達する。これらのエネルギーによって、一重項状態または三重項状態からのフォルスター(Forster)またはデクスター(Dexter)いずれかのエネルギー移動によって、燐光ゲストを効果的に励起させることが可能となる。
以下の本発明の好ましい実施態様についての詳しい説明およびそこに含まれる実施例を参照することによって、本発明をより容易に理解することができるであろう。
本発明の化合物、組成物、物品、デバイス、および/または方法を開示し、説明するより前に、本明細書において使用される用語は、特定の実施態様を記述することだけを目的としており、限定的にしようとする意図はないということを理解しておかれたい。
定義
本明細書および添付の特許請求項において使用する場合、単数形の冠詞の「a」、「an」および「the」には、明確にそうではないと判る文脈以外では、複数のものも含むということに注目されたい。したがって、たとえば、「環式化合物」には、複数の芳香族化合物の混合物も含まれる。
以下の明細書および特許請求項においては、定義されるべきいくつかの用語は以下のような意味合いを有している。
アスタリスク()が、本明細書における化学式の中にしばしば使用されているが、これは、化学式に示されている化学構造が、より大きい分子の化学構造の他の部分に結合する場所を表している。
本明細書においては、「約」特定の数値から、および/または「約」特定の数値までとして、範囲を表していることが多い。そのような範囲の表記をした場合、他の実施態様には、一つの特定の数値から、および/または他の特定の数値までが含まれる。同様にして、数値が、先行詞「約」を使用することによって、近似値を表している場合には、その特定の数値が、他の実施態様を形成していると理解されたい。
「アルコキシ」という用語は、直鎖状、分岐状、または環式のC1〜20アルキル−Oを指しているが、ここでそのアルキル基は、場合によって置換されていてもよい。
「アルキル」という用語は、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する分岐状または直鎖状の飽和炭化水素基を指しており、たとえば、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、オクチル、デシル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。置換される場合には、アルキル基は、CN、NO、S、NH、OH、COO−、およびハロゲンからなる群から選択される少なくとも一つのメンバーを用いて、いずれかの可能な結合位置で置換されていてもよい。アルキル基が、アルキルで置換されているという場合、これは、「分岐状の」アルキル基という用語と区別なく使用される。
「アリール」という用語は、置換基として使用される芳香族環、たとえば、フェニル、置換フェニルなど、さらには縮合された環、たとえば、ナフチル、フェナントレニルなどを指す。したがって、アリール基には、少なくとも6個の原子を有する少なくとも1つの環が含まれる。アリール基の上の置換基は、いずれかの位置、すなわち、オルト、メタまたはパラ位に存在してもよいし、あるいは芳香族環に縮合されてもよい。より詳しくは、アリール基は、非置換または置換の芳香族またはヘテロ芳香族基であり、その芳香族またはヘテロ芳香族基は、各種のアリール基、アルキル基、ハロゲン、フルオロアルキル基、アルコキシ基、およびアミノ基からなる群から独立して選択される置換基で置換されていてもよい。「環式」という用語は、アリール基または、環式アルキル基、たとえばシクロヘキシル置換基のいずれを指すことも可能である。
「ヘテロ芳香族」という用語は、少なくとも1個のヘテロ原子、O、S、またはNを含む、5または6個の原子を有する共役単環式芳香族炭化水素基、8〜10個の原子を有する共役2環式芳香族基、または少なくとも12個の原子を有する共役多環式芳香族基を指しており、そこでは、CまたはN原子が結合位置であり、そこでは1個または2個のさらなる炭素原子が場合によって、OまたはSから選択されるヘテロ原子によって置換されていてもよく、そしてそこでは、1〜3個のさらなる炭素原子が、場合によって窒素ヘテロ原子によって置換されていてもよく、前記ヘテロ芳香族基は、場合によって、本明細書に記載のように置換されていてもよい。このタイプの例は、ピロール、オキサゾール、チアゾール、およびオキサジンである。第一の窒素および酸素または硫黄と共にさらなる窒素原子が存在して、たとえばチアジアゾールなどであってもよい。好適なヘテロ芳香族化合物は、カルバゾール、プリン、インドール、ピリジン、ピリミジン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、フラン、チオフェン、トリアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、ピラジン、ピリダジン、およびトリアジンである。「ヘテロ環式」という用語では、上述のヘテロアリール種と、飽和ヘテロ環式基の両方を指すことができる。
「ジイル(diyl)」という用語は、二つの場所で、二つの他の異なった原子のグループに結合している原子の群を指す。
「アルカンジイル(alkanediylまたはalkane diyl)」という用語は、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖または環式のアルファ,オメガ−アルカンジイルを指し、たとえばメタンジイル、エタンジイル、プロパンジイルなどである。
「アルケンジイル(alkenediylまたはalkene diyl)」という用語は、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖または環式のアルファ,オメガ−アルケンジイルを指し、たとえばエテンジイル、プロペンジイル、ブタンジイルなどである。
「アルキンジイル(alkynediylまたはalkyne diyl)」という用語は、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖または環式のアルファ,オメガ−アルキンジイルを指し、たとえばエチンジイル、プロピンジイル、ブチンジイルなどである。
「アレーンジイル」という用語は、1〜20個の炭素原子の鎖長を有し、2個の水素原子が除去された位置で基が置換できるように、2個の水素原子が除去された、芳香族またはヘテロ芳香族アリール基を指している。
本明細書で使用するとき、「カルバゾール」という用語は、以下に示し、番号を付けたカルバゾリル環サブ構造を含む、場合によって置換されていてもよい部分を記述することを意味しており、ここで、R’、R”およびxについては、本明細書においてさらに記載されるであろう。
Figure 2011508732
モノマー性カルバゾール
本発明の多くの実施態様は、式(I)
Figure 2011508732
[式中、
XおよびZはそれぞれ、カルバゾールであって、場合によって置換されていてもよく;
Yは、共役環式または多環式の芳香族またはヘテロ芳香族であり;
X−Y−Z単位は、まとまって、結合M−M−Mによってノルボルネンモノマーに結合されているが、ここでその結合は、Yまたは、XもしくはZのうちの一つに結合されており;
およびMは独立して、存在しないか、または次式で表され、
Figure 2011508732
かつエステル上の炭素もしくは酸素原子を介するか、またはエーテルの酸素原子を介してX−Y−Z単位に結合され、かつMはRであり;
およびRは、独立して、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、およびアレーンジイルからなる群から選択されるが、それらはそれぞれ、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式であり;かつ
は、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイルを表すが、それらはそれぞれ、C1〜20の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式である]
で表される化合物に関する。
たとえば、カルバゾールモノマーは、式IaおよびIbで表すことができる。
Figure 2011508732
式I、IaおよびIbにおいては、Yは、C1〜20単環式芳香族または単環式もしくは多環式ヘテロ芳香族環とすることができるが、それらは、場合によって、一つまたは複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基によって置換されていてもよい。たとえば、Yは、以下の置換または非置換の環のいずれかとすることができる:カルバゾール、プリン、インドール、インドリン、カルボリン、ナフタレン、アズレン、アントラセン、フェナントレン、ベンゼン、フェニル、ピリジン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、ピロール、イミダゾール、フラン、チオフェン、トリアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、ピラジン、ピリダジン、またはトリアジン環。いくつかの実施態様においては、化合物IbのY基をフッ素またはビフェニルとすることができる。
Yは好ましくは、以下に示すような、カルバゾール、ピリジン、ビフェニル、またはベンゼンとすることもできる。
Figure 2011508732
Figure 2011508732
Yはさらに、カルバゾールの好ましくは3位および6位の位置で、アルキル基たとえばt−ブチルで置換されたカルバゾールとすることもできる。
式IaおよびIbにおいては、それぞれのxは、独立して選択され、0、1、2、3または4の整数とすることができる。それぞれのR’、R’’、R’’’、またはR’’’’基は、独立して選択することができ、カルバゾール環のいずれかの位置に結合された一つまたは複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基とすることができる。また別の関連する実施態様においては、R’、R’’、R’’’、およびR’’’’は、独立して選択されたC1〜6アルキルまたはアルコキシ基、たとえばメチル、エチル、プロピル、ブチル、iso−プロピル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、iso−プロポキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシまたはブトキシ基とすることができる。いくつかの実施態様においては、R’、R’’、R’’’、およびR’’’’が全部tert−ブチルである。
式I、Ia、およびIbにおいては、X、Y、およびZの正孔輸送カルバゾール部分の組合せを、以下の官能基によって表すことができ、ここでそれらは、いずれかの位置においてもよい結合基を介して結合させることが可能であり、その芳香族またはヘテロ芳香族環は、先に説明したように、場合によって、置換されていてもよい。
Figure 2011508732
Figure 2011508732
およびMは、存在しないか、または次式
Figure 2011508732
[式中、RおよびRは、独立して、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、およびアレーンジイルからなる群から選択され、それらはそれぞれ、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式とすることができる]
で表されるものとすることができる。
式Iにおいては、MはRとすることができる。Rは、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイルを表し、それらはそれぞれ、C1〜20の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式とすることができる。
式I、IaおよびIbにおいては、MおよびMは任意選択であるか、または独立して以下のもの
Figure 2011508732
[式中、MおよびMは、で示した位置で、ノルボルネン、Y、またはカルバゾール基に結合させることができる]
から選択することができる。
およびRは任意選択の基であり、独立して、C1〜20アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基から選択することができる。また別の関連する実施態様においては、RおよびRは、一般式−(CH−のC1〜11アルカンジイル、たとえば、メチレンジイル、エチレンジイル、プロピレンジイル、ブチレンジイル、ペンチレンジイル、ヘキシレンジイル、ヘプチレンジイル、オクチレンジイル、ノニレンジイル、デシレンジイル、またはドデシレンジイルとすることができる。
は任意選択であるか、先に定義されたような、C1〜20アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基とすることができる。また別の関連する実施態様においては、Mは存在しないか、またはC1〜11アルカンジイル、たとえば、メチレンジイル、エチレンジイル、プロピレンジイル、ブチレンジイル、ペンチレンジイル、ヘキシレンジイル、ヘプチレンジイル、オクチレンジイル、ノニレンジイル、デシレンジイル、またはドデシレンジイルとすることができる。
多くの実施態様においては、M−M−Mの結合基は、次式
Figure 2011508732
[式中、zおよびz’は、独立して0〜約12から選択された整数である]
で共に表すことができる。
関連する実施態様においては、本発明は、次式の新規な置換ノルボルネニルモノマー性化合物に関する。
Figure 2011508732
ポリマー性カルバゾール
本明細書に記載された発明はさらに、場合によって式(II)
Figure 2011508732
[式中、
XおよびZはそれぞれカルバゾールであり、非置換であるか、または1種または複数の直鎖または分岐状のC1〜20アルキル基をで置換されており;
Yは、共役環式または多環式の芳香族またはヘテロ芳香族であり;
X−Y−Z単位は、まとまって、結合M−M−Mによってノルボルネンポリマーに結合されており、ここでその結合は、Yまたは、XもしくはZのうちの一つに結合されており;
およびMは独立して、存在しないか、または次式で表され、
Figure 2011508732
かつエステル上の炭素もしくは酸素原子を介するか、またはエーテルの酸素原子を介してX−Y−Z単位に結合され、かつMはRであり;
およびRは、独立して、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、およびアレーンジイルからなる群から選択され、それらはそれぞれ、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式であり;
は存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイルを表し、それらのそれぞれは、直鎖、分岐鎖または環式であり、C1〜20の炭素鎖長を有し、かつnは、約1〜約2,000の整数である]
によって表すことが可能な他のノルボルネニルモノマーの存在下で、モノマーI、Ia、またはIbを重合させることによって得ることが可能なポリマーまたはコポリマーもまた提供する。
関連する態様において、本発明は、次式
Figure 2011508732
[式中、R’、R’’、R’’’、R’’’’、X、Y、M、M、M、R、およびRは、先にモノマーI、IaおよびIbについて定義され、説明されたものである]
で表されるポリマーを提供する。
ポリマーII、IIaおよびIIbにおいて、nは約1〜約2000の整数とすることができる。添字の「n」は、ポリマー中における繰り返し単位の数を表している。本発明におけるポリマーに関しては、「n」は、約1〜約2,000の繰り返し単位である。より好ましくは、「n」は、約5〜約2000、または700〜約1,500の繰り返し単位である。最も好ましくは、「n」は、約20〜約500の繰り返し単位である。
関連する実施態様においては、本発明は、次式の新規なホモポリマーに関する。
Figure 2011508732
本発明の関連する実施態様では、ポリマーまたはコポリマーを調製するためのプロセスを必要とし、そこでは、1種または複数のモノマー性化合物I、IaまたはIbを、開環メタセシス触媒および場合によって1種または複数のさらなるノルボルネニルモノマーと混合し、次いで重合させて、ポリノルボルネンII、IIaもしくはIIbを形成させるか、または式II、IIa、もしくはIIbに示される繰り返し単位を含むコポリマーを形成させる。
また別の関連する実施態様においては、本発明は、モノマーI、IaまたはIbの少なくとも1種と、場合によって他の適切なモノマーとの混合物を、開環メタセシス触媒の存在下で重合または共重合させることにより製造される、ポリマーまたはコポリマー生成物に関する。
また別の関連する実施態様においては、その重合プロセスを、そのモノマー混合物の中に別の任意選択のモノマーを混合し、次いで適切なROMP触媒を用いてその混合物を共重合させて、カルバゾール官能基化ポリ(ノルボルネン)とすることにより実施することができる。
ポリ(ノルボルネン)は、開環メタセシス重合(ROMP)を介して重合させることができ、このリビング重合法では、制御された分子量と低多分散性を有するポリマーが得られ、さらに、ブロックコポリマーを容易に形成させることもできる。たとえば以下の文献を参照されたい:Furstner,A.Angew.Chem.,Int.Ed.2000,39,3013;T.M.Trnka,T.M.;Grubbs,R.H.Acc.Chem.Res.2001,34,18;『Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization』(第2版、Ivin,J.,Mol,I.C.編、Academic,New York,1996);および『Handbook of Metathesis、第3巻、Application in Polymer Synthesis』Grubbs,R.H.編、Wiley−VCH,Weinheim,2003(これらそれぞれを、ROMP重合のための方法および触媒に関する教示のために参照することにより、本明細書に援用したものとする)。当業者により通常使用されている触媒としては、Grubbsのルテニウム触媒が挙げられる(下記参照)。
Figure 2011508732
ROMP重合は、たとえば次の文献に記載されているようなモリブデン触媒またはタングステン触媒を用いて実施することも可能である:Schrock,『Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization』(第2版;Ivin,J.,Mol,I.C.編、Academic:New York)(この文献を、ROMP重合におけるモリブデン触媒またはタングステン触媒に関する教示のために参照することにより、それぞれ本明細書に援用したものとする)。さらに、ルテニウムをベースとするROMP重合開始剤は、官能基に対する耐性が高いので、蛍光および燐光金属錯体を含むノルボルネンモノマーの重合を可能とする。
本明細書に開示されたコポリマーは、場合によって置換されてもよい歪みのある環状オレフィンから誘導される共重合サブユニットを含むこともできるが、そのようなものとしては、たとえばジシクロペンタジエニル、ノルボルネニル、シクロオクテニル、およびシクロブテニルモノマーが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。そのようなモノマーは、適切な金属触媒を使用する開環メタセシス重合によって、式I、Ia、またはIbの化合物と共重合させることができるが、これは当業者にとっては自明のことである。
化合物I、Ia、Ib、II、IIa、およびIIbはそれぞれ、有機電子デバイスの正孔輸送ホスト成分として使用することができる。有機電子デバイスとしては以下のようなものを挙げることができる(これらに限定される訳ではない):能動電子部品、受動電子部品、エレクトロルミネセント(EL)デバイス(たとえば、有機発光デバイス(OLED))、光電池、発光ダイオード、電界効果トランジスタ、フォトトランジスタ、無線周波数IDタグ、半導体デバイス、光導電ダイオード、金属−半導体接合(たとえば、ショットキーバリアダイオード)、p−n接合ダイオード、p−n−p−nスイッチングデバイス、光検出器、光学センサー、光トランスデューサー、バイポーラ接合型トランジスタ(BJT)、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、スイッチングトランジスタ、電荷転送デバイス、薄膜トランジスタ、有機放射線検出器、赤外線発光体、出力波長可変同調マイクロキャビティ、遠距離通信デバイスおよび用途、光コンピューティングデバイス、光学記憶デバイス、化学検出器、それらの組合せなど。
本明細書に開示された電荷輸送分子およびポリマー材料は、その中で電界の影響を受けて電荷が移行することが可能な半導性材料である。それらの電荷は、酸化剤または還元剤を用いたドーピングの結果として存在していて、それにより、ポリマー繰り返し単位の輸送分子の一部がラジカルカチオンまたはアニオンとして存在していてもよい。より一般的には、電荷は、電界の影響下に他の材料から注入されることにより導入される。電荷輸送材料は、正孔輸送材料と電子輸送材料とに分類することができる。正孔輸送材料においては、ドーピングまたは注入のいずれかによって、軌道の充填マニホールドから電子が抜き出されて、正に荷電した分子またはポリマー繰り返し単位が得られる。分子またはポリマー繰り返し単位とそれに相当するラジカルカチオンとの間の電子移動によって、輸送が起き、このことは、この電子の移動とは反対の方向への正の電荷(正孔)の移動とみなすことができる。式I、Ia、Ibのモノマー性化合物、さらにはII、IIa、およびIIbのポリマー材料、または同様のコポリマーが、正孔輸送材料である。
電子輸送材料においては、ドーピングまたは注入のいずれかによって、余分な電子が加わり、ここで、その輸送過程には、分子またはポリマーの繰り返し単位のラジカルアニオンから、対応する中性の種への電子の移動が含まれる。
本明細書に記載の有機電子デバイスには、次の層を含むことができる:透明基板、その基板の上に載せられた透明導電性陽極、その陽極の上の正孔輸送層および/または電子ブロッキング層、発光層、電子輸送および/または正孔ブロッキング層、ならびに陰極層(図1参照)。
電荷輸送材料の複数の層は、約0.01〜1000μm、0.05〜100μm、0.05〜10μmの厚みを有することが可能な電荷輸送層を形成するように製造することができる。電荷輸送層の長さと幅は、その用途に依存して変化させることができるが、一般的には、その長さが約0.01μm〜1000cm、幅が約0.01μm〜1000cmとすることができる。本明細書に記載したもの、さらにはその他のものを含むその他の電子輸送材料との混合物として本発明を使用することも可能であることに注目されたい。同様にして、その電荷輸送材料は、デバイスに他の機能を加えるために、他の正孔輸送材料、増感剤、発光体、発色団などと組み合わせて使用することも可能である。
本発明のいくつかの実施態様においては、その有機電子デバイスの透明基板は、ガラスであっても、あるいは可撓性のあるプラスチックであってもよい。
透明な導電性陽極は、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化亜鉛、およびインジウム亜鉛酸化物などの高仕事関数金属酸化物であってもよい。
有機電子デバイスにおいては、モノマーI、Ia、もしくはIbのいずれか、またはポリマーII、IIaもしくはIIbのいずれかを、そのデバイスの一つまたは複数の層における正孔輸送ホスト材料として使用することができる。正孔輸送層は、ポリマーII、IIa、またはIIb溶液のスピンコート法によって、好ましくは最適の厚みで形成させることができる。本発明のいくつかの実施態様においては、その正孔輸送層が、CZ−I−25、YZ−I−135、CZ−I−141、YZ−I−63、およびYZ−I−57のいずれかを含んでいてもよい。本発明の化合物を他の層たとえば発光層に使用するような、本明細書に記載のデバイスの他の実施態様においては、その正孔輸送層を、架橋されたポリ−TPD−F膜とすることができ、ここでポリ−TPD−fは、下に示す構造を有する光架橋性のアクリレートコポリマーとして知られている。
Figure 2011508732
正孔輸送層は、ポリ−TPD−Fを溶液から透明な陽極の上にスピンコーティングさせ、広帯域UV光源を使用してその膜を架橋させることによって形成させることができる。
発光層と陽極層との間に、任意選択の正孔輸送層を存在させることも可能である。別な方法として、発光層と陰極層との間に、任意選択の電子輸送層および/または正孔ブロッキング層を存在させることも可能である。本発明のデバイスの関連する実施態様においては、そのデバイスの発光層には、ポリマーII、IIa、またはIIbで表すことが可能なポリ(ノルボルネン)ホモポリマー、またはポリ(ノルボルネン)コポリマー化合物を含むことができる。いくつかの態様においては、カルバゾールポリマーホストとゲスト発光体との混合物を使用して、本発明の発光層を形成させることができる。そのポリマーカルバゾール正孔は、CZ−I−25、YZ−I−135、CZ−I−141、YZ−I−57、またはYZ−I−63とすることができる。ゲスト発光体は、1種または複数の燐光金属錯体とすることができるが、これについては後に詳しく説明する。
本発明のノルボルネンモノマー、ポリマーおよびコポリマーは、ゲストとしての燐光金属錯体を用いてドープさせても、あるいは重合可能なノルボルネニル基を含む金属燐光錯体と共重合させてもよい。その燐光ドーパントが、Ir、Rd、Pd、Pt、OsおよびReなどからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む金属錯体であるのが好ましい。燐光ドーパントのより具体的な例としては以下のような金属錯体が挙げられる(これらに限定される訳ではない):トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)ルテニウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C)白金、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン、イリジウム(III)ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2’]ピコリネート(Firpic)、トリス−(2−フェニルピリジナト−N,C)イリジウム(Ir(ppy))、緑色材料のビス−(2−フェニルピリジナト−N,C)イリジウム(アセチルアセトネート)(Ir(ppy)(acac))、ならびに赤色材料の2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,,23H−ホルフィン白金(II)(PtOEP)、さらには、その他の当業者公知のOLEDおよび金属有機化合物。一つの好ましい実施態様においては、そのゲスト発光体がIr(ppy)である。
発光層は、溶媒、1種または複数の式I、Ia、Ib、II、IIa、またはIIbを有するモノマー性またはポリマー性化合物、および1種または複数の架橋された正孔輸送層の最初に説明した燐光金属錯体を含む溶液から、スピンコーティングすることができる。別の方法として、加熱共蒸着によって発光層を形成させることもまた可能である。
一つの実施態様においては、発光層の上には、蒸着させた正孔ブロッキング層および/または電子注入層が存在しうる。多くの実施態様においては、その正孔ブロッキング層を、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)(BCP)(下図)とすることができる。
Figure 2011508732
10−6cm−1−1を超える電荷キャリア移動度と、BCPと同程度の電子親和力(約3.2eV)と、高イオン化ポテンシャル(約6.5〜6.7eV)とを有するその他の材料を使用することも可能である(Kulkarni AP,Tonzola CJ,Babel Aら、Chem.Mater 16 Issue:23 Pages:4556〜4573、2004の総説参照、この文献を参照することにより、本明細書に援用したものとする)。正孔ブロッキング層の上に電子注入層を配することができる。電子注入層は、アルカリ金属フッ化物または金属酸化物とすることができる。いくつかの実施態様においては、その電子注入層が、LiF、CsO、MnO、またはMoOのいずれかである。その電子注入層の上を、金属陰極で覆うことができる。一つの実施態様においては、その金属陰極をAlとすることができる。
ポリマー発光ダイオード(PLED)は、その有機成分が有機ポリマー性材料である、有機発光ダイオードである。その中でホスホルゲストに対してポリマーがホストとして機能することが可能である、式II、IIa、またはIIbのポリマーを含むPLEDは、小分子系に比較していくつかのメリットを与えるが、そのようなメリットのいくつかとしては、電荷輸送特性の調整が可能であること、デバイスの安定性および効率が向上すること、ならびにスピンコート法のような溶液加工法により簡単に析出させ得ることなどが挙げられる。
関連する実施態様においては、本発明は、以下の新規な化合物に関し、それらの合成については以下の実施例に記述する。これらの化合物は、本明細書に記載のモノマーおよびポリマーを調製する目的で、所望のX−Y−Z基をノルボルネニル/M/M/M基に結合させるための合成中間体として以下の実施例において使用される。
Figure 2011508732
Figure 2011508732
当業者にとっては、以下の実施例において記載されたのと類似の合成手順により、別の置換を行った芳香族出発物質を採用するだけで、これら同一の化合物の各種の別な置換されたものをどのように調製するかは、明白であろう。
以下の実施例は、本明細書において特許請求された化合物、組成物、物品、デバイスおよび/または方法をいかに製造し評価するかを、当業者に対して完全に開示し、説明するための提示であり、これらは、本発明の単純な例示を意図しているものであって、本発明者らが発明と認識していることの範囲を本発明者らが限定することを意図したものではない。数値(たとえば、量、温度など)に関しては正確であるように努めたが、幾分かの誤差や偏差は許されたい。特に断らない限り、部は重量部であり、温度は℃であり、周囲(ambient)温度および圧力は、大気または大気近傍のものである。
調製実施例1
−3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(YZ−I−1)の合成:
Figure 2011508732
カルバゾール(6.6g、39.5mmol)および塩化亜鉛(II)(16.2g、118.8mmol)のニトロメタン(100.0mL)中溶液に、2−クロロ−2−メチルプロパン(11.1g、120.0mmol)を窒素雰囲気下、撹拌しながら滴下により添加した。2−クロロ−2−メチルプロパンの添加は、15分の時間をかけて実施した。室温で24時間その混合物を撹拌した。次いで、水(100.0mL)を添加した。ジクロロメタン(3×60.0mL)を用いてその生成物を抽出した。水(3×100.0mL)を用いてその有機層を洗浄してから、MgSOを用いて乾燥させ、真空下でジクロロメタンを蒸発させた。熱ヘキサンからの再結晶によりその生成物を精製すると、白色の生成物の結晶が5.0g得られた(収率45.0%)。
H NMR(CDCl):δ8.06(d,2HCz,J=1.6Hz)、7.83(s,br,1H,NH)、7.45(dd,2HCz,J=8.8Hz,J=1.6Hz)、7.30(d,2HCz,J=8.8Hz)、1.45(s,18H,9×CH)。
13C NMR(CDCl):δ142.04、137.84、123.38、123.18、116.06、109.88、24.78、32.13。
調製実施例2
3,6−ジ−tert−ブチル−9−(2−ヒドロキシエチル)カルバゾール(YZ−I−69)の合成:
Figure 2011508732
9−(2−ヒドロキシエチル)カルバゾール(1.65g、7.81mmol)の2−クロロ−2−メチルプロパン(25.0mL)中の溶液に、三塩化アルミニウム(0.54g、4.05mmol)を、室温で窒素雰囲気下、撹拌しながら添加した。AlClを添加してから1分後には、不溶性の9−(2−ヒドロキシエチル)カルバゾールが見えなくなった。その反応を室温で25分間実施し、水(20.0mL)を添加した。酢酸エチル(3×20.0mL)を用いて、その生成物を抽出した。水(3×60.0mL)を用いてその有機層を洗浄してから、真空下で酢酸エチルを蒸発させた。その生成物をシリカゲルカラム[酢酸エチル/ヘキサン(3.5:6.5)]にかけ、ジクロロメタン/ヘキサンからの再結晶をさせると、2.1g(84.0%)の白色固形物が得られた。
H NMR(CDCl):δ8.09(d,2HCz,J=2.4Hz)、7.50(dd,2HCz,J=8.4Hz,J=2.4Hz)、7.35(d,2HCz,J=8.4Hz)、4.42(t,2H,OCH,J=5.6Hz)、4.03(t,2H,NCH,J=5.6Hz)。
13C NMR(CDCl):δ141.87、139.02、123.38、122.76、116.22、108.04、61.74、45.65、34.77、32.14。
元素分析計算値(C2229NO):C、81.69;H、9.04;N、4.33。実測値:C、81.55;H、9.15;N、4.30。
調製実施例3
1,3−ビス(3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)ベンゼン(YZ−I−73)の合成:
Figure 2011508732
1,3−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゼン(1.0g、2.45mmol)の2−クロロ−2−メチルプロパン(10.0mL)中溶液に、三塩化アルミニウム(0.32g、2.40mmol)を室温で窒素雰囲気下、撹拌しながら添加した。AlClを添加した後数分の間に、不溶性の1,3−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゼンが見えなくなった。室温で5分間反応させると、緑色の固形物が現れた。室温でさらに10分間、反応を実施した。TLCから、反応が終了したことが判った。その後、水(20.0mL)を添加すると、緑色の固形物が白色となった。その固形の生成物を濾過により集め、メタノールを用いて洗浄した。アセトン/THF/メタノールからの再結晶によってその生成物を精製すると、白色の固形物が1.23gの量(79.4%)で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.13(s,4HCz)、7.77(m,2H,HBz)、7.63(dd,2HBz,J=8.0Hz,J=2.0Hz)、7.50(m,8HCz)、1.45(s,36H,12×CH)。
13C NMR(CDCl):δ143.01、139.51、138.76、130.77、124.74、124.27、123.63、123.42、116.23、109.08、34.84、32.10。
元素分析計算値(C4652):C、87.29;H、8.28;N、4.43。実測値:C、87.03;H、8.25;N、4.41。
調製実施例4
9−(4−(ビシクル[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(YZ−I−79)の合成:
Figure 2011508732
3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(1.0g、3.58mmol)および5−(4−ブロモブチル)ビシクル[2,2,1]ヘプト−2−エン(0.82g、3.58mmol)のDMF(16.0mL)中の溶液に、NaH(0.24g、10.00mmol)を、室温でN下に、撹拌しながら徐々に添加した。室温で35分間、反応を実施した。その後で、水(50.0mL)を添加した。ジクロロメタン(3×40.0mL)を用いてその水溶液を抽出した。水(4×50.0mL)を用いてそのジクロロメタン溶液を洗浄した。溶媒を除去してから、その粗製生成物を、溶出液としてヘキサン/酢酸エチル(9.5:0.5)を使用したシリカゲルカラムにより精製した。その生成物の画分をロータリーエバポレーターにかけると、粘稠な淡黄色の油状物が得られた。その油状物を、真空下で一晩乾燥させると、黄褐色の結晶質の生成物が得られ、次いで水を用いた真空濾過によりそれを単離し、真空下で一晩乾燥させた。乾燥生成物は、灰白色の結晶質固形物として、1.25g(81.7%)の収量で得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.10〜8.17(m,2H)、7.49〜7.57(dd,J=6.58、2.03Hz,2H)、7.29〜7.37(m,2H)、5.87〜6.17(m,2H)、4.23(t,J=7.28Hz,2H)、2.71〜2.83(m,2H)、0.44〜2.04(m,29H)。
調製実施例5
ポリ[9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](YZ−I−63)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:2,6−ジ(カルバゾル−9−イル)ピリジン(YZ−I−27):
カルバゾール(97.0g、0.58mol)および2,6−ジクロロピリジン(41.0g、0.28mol)の脱水DMF(200.0mL)中の溶液に、NaH(20.0g、0.83mol)を、室温で窒素雰囲気下、撹拌しながら徐々に添加した。NaHの添加には60分間かけた。NaHを添加した後、その混合物を160℃にまで加熱し、この温度で12時間保った。冷却してから、その反応混合物の中に水(300.0mL)を添加した。その生成物を褐色の固形物として、濾過により集めた。その粗製生成物を、アセトン/水からの再結晶を用いて精製すると、92.2g(81.3g)の生成物が得られた。
H NMR(CDCl):δ8.13(m,4HCz,1HPy)、8.02(d,4HCz,J=8.4Hz)、7.64(d,2HPy,J=7.6Hz)、7.42(td,4HCz,J=8.4Hz,J=0.8Hz)、7.30(td,4HCz,J=8.4Hz,J=0.8Hz)、1.45(s,18H,9×CH)。
13C NMR(CDCl):δ151.34、140.21、139.30、126.21、124.41、121.11、120.02、114.82、111.84。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C2919):409.2;実測値、409.2。
ステップ2:9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾール−3−カルブアルデヒド(YZ−I−31):
先のステップ1において調製された2,6−ジ(カルバゾル−9−イル)ピリジン(10.0g、24.4mmol)の1,2−ジクロロエタン(80.0mL)中の溶液に、POCl/DMF(32.0g/16.0g)を徐々に添加した。0℃、室温で、窒素雰囲気下、撹拌しながらDMFの中へPOClを添加することによって、POCl/DMFを作成した。POCl/DMFを添加した後、その反応混合物を加熱して110℃とし、その温度で72時間保った。冷却してから、その反応混合物を、氷浴で冷却したKOH水溶液(500.0mLの水+100gのKOH)の中に徐々に添加した。添加した後、その反応混合物を60分間撹拌した。酢酸エチル(3×100mL)を用いてその水溶液を抽出した。抽出した有機溶液を、水を用いて、pH=7になるまで洗浄した。溶媒を除去し、溶媒混合物としてジクロロメタン:ヘキサン:酢酸エチル(5:4.5:0.5)を用い、シリカゲルカラムによって、粗製生成物を精製した。溶媒混合物を除去した後、その生成物をTHF/水から再結晶させると、4.3g(40.3%)の純品の生成物が得られた。
H NMR(CDCl):δ10.11(s,1H,CHO)、8.65(d,1HCz,J=1.6Hz)、8.20(m,3HCz,1HPy)、8.00(m,5HCz)、7.73(d,1HPy,J=8.0Hz)、7.61(d,1HPy,J=8.0Hz)、7.48(m,1HCz)、7.41(m,3HCz)、7.33(m,2HCz)。
13C NMR(CDCl):δ191.45、151.74、150.34、143.05、140.60、140.19、139.17、130.23、127.84、127.21、126.30、124.55、122.99、122.09、121.38、120.52、120.12、117.90、115.88、115.34、112.05、111.92、111.74。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3019O):437.2;実測値、437.2。
ステップ3:9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メタノール(YZ−I−33):
先のステップ2において調製された9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾール−3−カルブアルデヒド(4.0g、9.14mmol)のTHF(150.0mL)中の溶液に、室温で窒素雰囲気下、撹拌しながら、NaBH(1.7g、44.94mmol、水(4.0mL)中)を徐々に添加した。この温度で30分間、その反応液を保った。次いで水(150mL)を添加した。酢酸エチル(3×50mL)を用いて、その生成物を抽出した。酢酸エチルを除去してから、溶媒混合物としてジクロロメタン/酢酸エチル(9.5:0.5)を使用したシリカゲルカラムにより、その粗製生成物を精製した。溶媒混合物を除去してから、THF/ヘキサンからその生成物を再結晶させると、3.6g(89.6%)の純品の生成物が得られた。
H NMR(CDCl):δ8.12(m,4HCz,1HPy)、8.01(m,4HCz)、7.62(m,2HPy)、7.40(m,4HCz)、7.34(m,3HCz)。
13C NMR(CDCl):δ151.33、151.22、140.25、139.60、139.27、138.92、126.36、126.21、125.73、124.59、124.41、124.28、121.23、121.14、120.08、120.03、118.85、114.85、114.69、112.05、111.88、111.81、65.81。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3021O):439.2;実測値、439.2。
ステップ4:9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(YZ−I−39)
先のステップ3で調製された9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メタノール(1.5g、3.41mmol)、DCC(1.1g、5.33mmol)および5−ノルボルネン−2−カルボン酸(1.0g、7.24mmol)のTHF(20.0mL)中の溶液に、室温で窒素雰囲気下、撹拌しながらDMAP(0.1g、0.82mmol)を添加した。その反応は、この温度で20時間かけて実施した。DCCからの白色の固形物を濾別し、THFを用いてその固形物を洗浄した。THF溶液を合わせ、THFを除去してから、ガラス状の固形生成物にメタノール/水(9:1、容積比)を加え、その混合物を一晩撹拌した。濾過により、白色の固形生成物が得られた。その生成物を、溶媒としてトルエンを使用したシリカゲルカラムにより精製した。exo−モノマー(0.37g)、endo−モノマー(1.08g)、およびendo−exo混合モノマー(0.06g)が得られた。合計収率は79.0%であった。
H NMR(CDCl)(exo−モノマー):δ8.12(m,4HCz,1HPy)、8.01(m,4HCz)、7.62(m,2HPy)、7.40(m,4HCz)、7.34(m,3HCz)、6.12(m,1H,C=C−H)、6.08(m,1H,C=C−H)、5.30(s,2H,OCH)、3.07(s,br,1H)、2.91(s,br,1H)、2.29(m,1H)、1.95(m,1H)、1.57(m,1H)、1.37(m,2H)。
13C NMR(CDCl)(exo−モノマー):δ175.94、151.37、151.16、140.27、139.62、139.27、139.16、137.89、135.59、129.02、126.90、126.44、126.21、124.51、124.42、124.18、121.27、121.15、120.39、120.14、120.04、114.94、114.74、111.99、111.87、111.81、66.80、46.71、46.42、43.29、41.72、30.49。
H NMR(CDCl)(endo−モノマー):δ8.12(m,4HCz,1HPy)、8.01(m,4HCz)、7.62(m,2HPy)、7.40(m,4HCz)、7.34(m,3HCz)、6.18(m,1H,C=C−H)、5.89(m,1H,C=C−H)、5.25(q,2H,OCH)、3.24(s,br,1H)、2.91〜3.01(m,1H)、2.90(s,br,1H)、1.91(m,1H)、1.48(m,1H)、1.42(m,1H)、1.26(m,1H)。
13C NMR(CDCl)(endo−モノマー):δ174.45、151.34、151.16、140.25、139.60、139.25、139.09、137.59、132.20、129.13、126.85、126.40、126.21、124.45、124.41、124.19、121.25、121.14、120.28、120.11、120.03、114.90、114.72、111.91、111.87、111.80、66.52、49.67、45.87、43.46、42.64、29.37。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3829):559.2;実測値、559.3。
元素分析計算値(C3829):C、81.55;H、5.22;N、7.51。実測値:C、81.30;H、5.30;N、7.50。
ステップ5:ポリ[9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](YZ−I−63):
先のステップ4において調製された9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メチル−ビシクロ−[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(0.515g、0.920mmol)のジクロロメタン(6.0mL)中の溶液に、グローブボックス中、室温で撹拌しながら、第一世代のグラブス触媒(7.5mg、0.0092mmol、CHCl(3.0mL)中)を添加した。室温で24時間、反応を実施した。グローブボックスからその反応バイアルを取り出した。エチルビニルエーテル(2mL)をその反応混合物に添加した。その反応混合物を、30分間撹拌した。ポリマーのジクロロメタン溶液をメタノール(100.0mL)に添加すると、白色のポリマー固形物が得られた。その白色の固形生成物を濾過により集めた。次いで、ジクロロメタン/メタノール中での再沈殿操作を5回繰り返した。濾過し、真空中で乾燥させると、最終生成物が、白色の固形物として、0.46g(89.3%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.00(m,br,9H)、7.24(m,br,9HCz)、5.07(m,br,4H)、3.00〜1.00(m,br,7H)。
元素分析計算値(C3829):C、81.55;H、5.22;N、7.51。実測値:C、81.38;H、5.20;N、7.51。
GPC(THF):M=48000、M=35000、PDI=1.4。
調製実施例6
ポリ[(9−(3−(カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](YZ−I−57)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:1,3−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゼン(YZ−I−35):
1,3−ジヨードベンゼン(50.0g、0.152mol)、カルバゾール(55.0g、0.329mol)、Cu(40.0g、0.630mol)および18−クラウン−6(0.5g)の、1,2−ジクロロベンゼン(200.0mL)の溶液に、窒素下、撹拌しながら炭酸カリウム(150.0g、1.085mol)を添加した。その反応を、190℃で12時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。THFを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。次いで、濾過溶液を合わせて、THFおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。アセトン/メタノールからの再結晶により、その粗製生成物を精製すると、47.0g(75.7%)の収量が得られた。
H NMR(CDCl):δ8.15(d,4HCz,J=7.2Hz)、7.83(,2HBz)、7.70(m,2HBz)、7.54(d,4HCz,J=7.2Hz)、7.45(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.6Hz)、7.30(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.6Hz)。
13C NMR(CDCl):δ140.41、139.18、131.04、126.01、125.70、125.18、123.45、120.32、120.20、109.58。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3020):408.2;実測値、408.1。
ステップ2:9−(3−カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾール−3−カルブアルデヒド(YZ−I−41)
先のステップ1で調製した1,3−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゼン(12.0g、29.38mmol)の1,2−ジクロロエタン(40.0mL)中の溶液に、POCl(4.5g、29.38mmol)およびDMF(2.2g、29.38mmol)から調製されたPOCl/DMFを、窒素下室温で撹拌しながら添加した。その反応液を加熱して90℃とし、この温度で12時間、反応を実施した。冷却後、その反応混合物を、氷水(300.0mL)の中に加えた。酢酸エチル(2×100mL)を用いて、その生成物を抽出した。溶媒を除去してから、溶出液としてトルエン/酢酸エチル(9.5:0.5)を使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、その生成物を精製した。乾燥させると、最終的な純品の生成物が、5.0g(39.2%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ10.12(s,1H,CHO)、8.67(m,1HCz)、8.22(m,1HBz)、8.14(m,1HBz)、7.97(dd,1HCz,J=8.8Hz,J=1.6Hz)、7.88(t,1HBz,J=7.6Hz)7.78(m,1HBz,1HCz)、7.68(m,1HCz)、7.58〜7.30(m,11HCz)。
13C NMR(CDCl):δ191.68、144.18、141.54、140.44、139.63、138.30、131.50、129.71、128.21、127.67、126.70、126.20、125.85、125.37、123.85、123.80、123.64、123.38、121.54、120.82、120.51、120.48、110.27、110.02、109.52。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3120O):436.2;実測値、436.1。
ステップ3:(9−(3−カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾル−3−イル)メタノール(YZ−I−43);
先のステップ2で調製した9−(3−カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾール−3−カルブアルデヒド(4.0g、9.16mmol)のTHF(40.0mL)中の溶液に、窒素下室温で撹拌しながらNaBH(1.0g、26.43mmol、水(5.0mL)中)を添加した。室温で30分間、反応を実施した。次いで、その反応混合物の中に水(150.0mL)を添加した。酢酸エチル(3×50mL)を用いて、得られた生成物を抽出した。溶媒を除去してから、トルエン/ヘキサンからの再結晶により、その生成物を精製した。乾燥させると、最終的な純品の生成物が、4.0g(100%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.15(m,3HCz)、7.80(m,2HBz)、7.68(m,2HBz)、7.50(t,4HCz,J=8.4Hz)、7.44(m,4HCz)、7.30(m,4HCz)、4.87(s,2H,OCH)、2.35(s,1H,OH)。
13C NMR(CDCl):δ140.77、140.38、140.07、139.21、139.10、132.92、131.09、128.89、128.09、126.17、126.02、125.75、125.67、125.60、125.09、123.60、123.46、123.31、120.34、120.22、119.29、109.69、109.56、65.92。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3122O):438.2;実測値、438.2。
ステップ4:(9−(3−カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクル[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(YZ−I−45):
先のステップ3で調製した(9−(3−カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾル−3−イル)メタノール(2.0g、4.56mmol)、5−ノルボレン−2−カルボン酸(1.0g、7.24mmol)およびDMAP(0.1g)のTHF(20.0mL)中の溶液に、窒素下室温で撹拌しながらDCC(1.5g、7.27mmol)を添加した。室温で2時間、反応を実施した。DCCから白色の固形物を濾別し、THFを用いて洗浄した。THFを除去し、その固形の生成物にメタノールを添加した。その白色の固形生成物を濾過により集めた。その生成物を、溶媒としてトルエンを使用したシリカゲルカラムにより精製した。exo−モノマー(0.29g)、endo−モノマー(0.85g)およびendo−exo混合モノマー(0.69g)が得られた。全収率は71.3%であった。
H NMR(CDCl)(exo−モノマー):δ8.14(m,4HCz)、7.82(m,2HBz)、7.69(m,2HBz)、7.51(m,4HCz)、7.42(m,4HCz)、7.30(m,3HCz)、6.12(m,1H,C=C−H)、6.08(m,1H,C=C−H)、5.31(s,2H,OCH)、3.05(s,br,1H)、2.90(s,br,1H)、2.27(m,1H)、1.95(m,1H)、1.54(m,1H)、1.36(m,2H)。
13C NMR(CDCl)(exo−モノマー):δ175.98、140.78、140.38、140.28、139.01、137.91、135.60、131.12、128.12、126.88、126.28、126.03、125.85、125.63、125.12、123.54、123.47、123.24、120.89、120.40、120.35、120.23、109.72、109.55、66.96、46.72、46.44、43.31、41.73、30.51。
H NMR(CDCl)(endo−モノマー):δ8.12(m,4HCz)、7.82(m,2HBz)、7.69(m,2HBz)、7.51(m,4HCz)、7.37(m,4HCz)、7.31(m,3HCz)、6.18(m,1H,C=C−H)、5.89(m,1H,C=C−H)、5.25(q,2H,OCH)、3.22(s,br,1H)、2.99(m,1H)、2.90(s,br,1H)、1.91(m,1H)、1.48(m,1H)、1.42(m,1H)、1.26(m,1H)。
13C NMR(CDCl)(endo−モノマー):δ174.49、140.76、140.38、140.21、139.22、139.02、137.61、132.20、131.10、128.23、126.82、126.24、126.02、125.82、125.62、125.11、123.45、123.25、120.79、120.42、120.38、120.34、120.23、109.70、109.61、109.54、66.67、49.67、45.87、43.50、42.64、29.38。
MS−EI(m/z):[M]計算値(C3829):558.2;実測値、558.2。
元素分析計算値(C3930):C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、84.12;H、5.38;N、5.05。
ステップ5:ポリ[(9−(3−(カルバゾル−9−イル)フェニル)カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](YZ−I−57):
先のステップ4で調製した9−(6−(カルバゾル−9−イル)ピリジン−2−イル)カルバゾル−3−イル)メチル−ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(0.515g、0.920mmol)のジクロロメタン(6.0mL)中の溶液に、グローブボックス中、室温で撹拌しながら、グラブス触媒第一世代(7.5mg、0.0092mmol、CHCl(3.0mL)中)を添加した。室温で24時間、反応を実施した。グローブボックスからその反応バイアルを取り出した。エチルビニルエーテル(2mL)をその反応混合物に添加した。その反応混合物を、30分間撹拌した。その後で、ポリマーのジクロロメタン溶液をメタノール(100.0mL)に添加すると、白色のポリマー固形物が得られた。その白色の固形生成物を濾過により集めた。次いで、ジクロロメタン/メタノール中での再沈殿操作を5回繰り返した。濾過し、真空中で乾燥させると、最終生成物が、白色の固形物として、0.46g(89.3%)得られた。
H NMR(CDCl):δ8.09(m,br,4H)、7.41(m,br,15H)、5.13(m,br,4H)、3.20〜0.8(m,br,7H)。
元素分析計算値(C3829):C3930:C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、83.71;H、5.22;N、5.03。
GPC(THF):M=46000、M=35000、PDI=1.3。
調製実施例7
化合物ポリ[11−(6−(9H−カルバゾル−9−イル)−9H−3,9’−ビカルバゾル−9−イル)ウンデシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−25)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:11−(3,6−ジヨード−9H−カルバゾル−9−イル)ウンデカン−1−オール:
3,6−ジヨードカルバゾール(10.0g、23.87mmol)および11−ブロモ−1−ウンデカノール(7.0g、27.87mmol)のDMF(100.0mL)中の溶液に、KCO(32.0g、231.33mmol)を添加した。室温で24時間、反応を実施した。水(300mL)を添加した。その沈殿物を濾過した。溶媒としてヘキサン/酢酸エチル(7:3)を使用したシリカゲルカラムにより、その粗製生成物を精製した。12.4g(87.9%)の純品の生成物が、白色の固形物として得られた。
H−NMR(CDCl、TMS、500MHz):δ=8.32(d,2Harom,J=1.5Hz)、7.71(dd,2Harom,J=1.5Hz,J=8.5Hz)、7.16(dd,2Harom,J=1.5Hz,J=8.5Hz)、4.21(t,2H,NCH)、3.64(m,2H,OCH)、3.41(t,1H,OH)、1.81(m,4H,2×CH)、1.54(m,4H,2×CH)、1.30(m,10H,5×CH)ppm。
ステップ2:11−(6−(9H−カルバゾル−9−イル)−9H−3,9’−ビカルバゾル−9−イル)ウンデカン−1−オール:
11−(3,6−ジヨード−9H−カルバゾル−9−イル)ウンデカン−1−オール(8.0g、13.6mmol)、カルバゾール(6.8g、40.7mmol)のDMSO(50.0mL)中の溶液に、Cu(10.0g、157.38mmol)およびNaCO(30.0g、283.05mmol)を添加した。その反応液を、180℃で12時間撹拌した。濾過により、不溶性の無機塩を除去し、THFを用いて洗浄した。THFを除去してから、水(250.0mL)を添加した。濾過により沈殿物を集め、溶媒としてトルエン/酢酸エチル(7:3)を使用したシリカゲルカラムにより精製した。8.1g(91.0%)の生成物が、白色の固形物として得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.13〜8.24(m,5H)、7.63〜7.71(m,4H)、7.22〜7.43(m,13H)、4.49(t,J=6.98Hz,2H)、3.62(t,J=6.34Hz,2H)、2.05(p,J=7.28Hz,2H)、1.23〜1.77(m,18H)、1.18(s,1H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ142.09、140.42、129.54、126.19、126.08、123.62、123.35、123.33、120.51、120.07、119.85、110.34、109.97、63.31、43.94、33.02、29.82、29.79、29.71、29.66、29.43、27.66、25.98。
EI−MS(m/z):M計算値(C4745O)、667.36;実測値、667.4。
元素分析計算値(C4745O):C、84.52;H、6.79;N、6.29。実測値:C、84.37;H、6.74;N、6.29。
ステップ3:11−(6−(9H−カルバゾル−9−イル)−9H−3,9’−ビカルバゾル−9−イル)ウンデシルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−11):
ステップ2で調製、精製した生成物(0.501g、0.75mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.235g、1.70mmol)、および10mLの脱水THFを、丸底フラスコ中で(撹拌しながら)組み合わせ、氷浴中で20分間冷却させた。DCC(0.17g、0.82mmol)およびDMAP(0.02g、0.16mmol)を(秤量紙上で)秤量し、その反応フラスコに加えた。次いでそのフラスコを氷浴から取り出し、放置して室温にまで温めた。その反応を、一晩(18時間)かけて、進行させた。翌日になっても、TLCでは出発物質の存在が認められたので、さらなるDCC(0.10g、0.48mmol)をその反応フラスコに加えた。約4時間後、TLCでは依然として出発物質の存在が認められた。追加の5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.02g、0.14mmol)およびDCC(0.04g、0.19mmol)をフラスコに加え、一晩(18時間)かけてその反応を進行させた。翌日になっても、TLCからは依然として出発物質の存在が認められたが、反応を停止させた。その反応混合物を濾過して、不溶性のDCC副生成物を除去し、その濾液をロータリーエバポレーターにかけると白色の沈殿物が得られた。メタノール添加アセトンからその沈殿物を再結晶(2回)させたが、出発物質の不純物が残っていた(TLCによる観察)。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン:酢酸エチル=8:2)を使用し、次いでメタノール添加アセトンからの再結晶により、その生成物を精製し、一晩真空乾燥させた。(H NMRで観察すると)溶媒の混入があったので、メタノール添加ジクロロメタンからのさらなる再結晶が必要であった。精製した生成物を真空濾過により集め、真空オーブン中一晩(16時間)60℃で乾燥させると、白色の粉状物(0.42g、71.2%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ1.22〜1.69(m,18H)、1.83〜1.96(m,1H)、2.05(p,J=7.4Hz,2H)、2.17〜2.25(m,1H)、2.86〜2.98(m,1H)、3.03(s,1H)、3.19(s,1H)、5.88〜5.94(m,1H)、6.07〜6.22(m,1H)、7.16〜7.50(m,13H)、7.66(m,4H)、8.13〜8.24(m,5H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ175.11、142.10、138.29、137.99、132.59、129.53、126.20、126.08、126.06、123.35、123.33、120.54、120.52、119.85、110.34、109.94、64.55、49.86、45.96、43.60、42.77、29.80、29.76、29.74、29.48、29.46、29.44、29.40、28.91、27.69、26.19。
EI−MS(m/z):M計算値(C5553)、787.41;実測値、787.4。
元素分析計算値(C5553):C、83.83;H、6.78;N、5.33。実測値:C、83.70;H、6.72;N、5.28。
ステップ4:CZ−I−25:
先のステップ2で調製した精製CZ−I−11モノマー、(0.4001g、0.51mmol)をビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0046g、5.5×10−3mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。モノマーCZ−I−11の入っているビンに、撹拌しながら3mLの量の脱水CHClを加えてから、蓋をした。次いで、グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでその溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。一晩(16時間)かけて重合を進行させた。(グローブボックスの外で)3mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、次いで30mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClに再溶解させ、1mLのエチルビニルエーテルを添加した。次いで、この溶液を(滴下により)30mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。ポリマーの単離、溶解、および真空濾過の工程をさらに3回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下で乾燥させると、白色/灰白色の粉状物(0.21g、52.5%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.13〜8.24(m,5H)、7.66(m,4H)、7.16〜7.50(m,13H)、6.07〜6.22(m,1H)、5.88〜5.94(m,1H)、3.19(s,1H)、3.03(s,1H)、2.86〜2.98(m,1H)、2.17〜2.25(m,1H)、2.05(p,J=7.4Hz,2H)、1.83〜1.96(m,1H)、1.22〜1.69(m,18H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ175.11、142.10、138.29、137.99、132.59、129.53、126.20、126.08、126.06、123.35、123.33、120.54、120.52、119.85、110.34、109.94、64.55、49.86、45.96、43.60、42.77、29.80、29.76、29.74、29.48、29.46、29.44、29.40、28.91、27.69、26.19。
EI−MS(m/z):M計算値(C5553)、787.41;実測値、787.4。
元素分析計算値(C5553):C、83.83;H、6.78;N、5.33。実測値:C、83.70;H、6.72;N、5.28。
調製実施例8
化合物ポリ[(1R,4R)−(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−41)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メタノール(YZ−I−145)の合成:
(2,6−ジブロモピリジン−4−イル)メタノール(1.0g、3.75mmol)、3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(2.3g、8.23mmol)、Cu(2.0g、31.47mmol)および18−クラウン−6(32mg、0.12mmol)の1,2−ジクロロベンゼン(10.0mL)の中の溶液に、窒素下、撹拌しながら炭酸カリウム(4.0g、28.94mmol)を添加した。その反応を、180℃で10時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。THFを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。次いで、濾過溶液を合わせて、THFおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。その生成物を、溶出剤としてトルエンを使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。アセトン/メタノール/水からの再結晶によって、純品の生成物(黄色の固形物)が1.7g(68.0%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.12(d,4HCz,J=1.2Hz)、7.95(d,4HCz,J=8.8Hz)、7.56(s,2HPy)、7.44(dd,4HCz,J=8.8Hz,J=1.2Hz)、4.94(s,2H,OCH)、1.46(s,36H,12×CH)。
13C NMR(CDCl):δ154.35、151.82、143.94、137.71、124.45、123.84、115.91、111.68、110.75、63.76、34.84、32.02。
EI−MS(m/z):M計算値(C4653O)、663.4;実測値、663.7。
元素分析計算値(C4653O):C、83.22;H、8.05;N、6.33。実測値:C、82.77;H、8.07;N、6.31。
ステップ2:(1R,4R)−(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−20)の合成:
先のステップ1から得られた、精製されたYZ−I−145(0.500g、0.75mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.235g、1.70mmol)、および10mLの脱水THFを、丸底フラスコ中で(撹拌しながら)組み合わせ、氷浴中で20分間冷却させた。DCC(0.21g、1.01mmol)およびDMAP(0.02g、0.16mmol)を(秤量紙の上で)秤量し、その反応フラスコに加えた。次いでそのフラスコを氷浴から取り出し、放置して室温にまで温めた。一晩(18時間)かけてその反応を進行させた。TLCから、反応が完結したことが認められた。その反応混合物を真空濾過して、不溶性のDCC副生成物を除去し、その濾液を、ロータリーエバポレーターを用いて処理した。ロータリーエバポレーターにかけたフラスコにメタノールを加えて生成物を沈殿させ、その固形物を真空濾過により単離した。メタノール添加CHClからその生成物を再結晶させ、単離し、真空下(60℃で)一晩(16時間)乾燥させた。得られた生成物は白色の粉状物(0.50g、84.7%)であった。
H(300MHz、CDCl):δ8.04〜8.20(m,4H)、7.85〜8.03(m,4H)、7.35〜7.57(m,6H)、6.12〜6.21(m,1H)、5.92〜5.97(m,1H)、5.19〜5.42(m,2H)、3.31(s,1H)、3.07〜3.19(m,1H)、2.94(brs,1H)、2.36〜2.42(m,1H)、1.96〜2.06(m,2H)、1.67(s,1H)、1.20〜1.62(m,38H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ175.64,162.61、159.03、152.32、144.52、138.41、138.06、124.92、124.26、116.29、112.06、111.66、64.44、49.97、46.04、42.78、35.00、32.15、29.70。
EI−MS(m/z):M計算値(C5461)、783.48;実測値、783.6。
元素分析計算値(C5461):C、82.72;H、7.84;N、5.36。実測値:C、82.51;H、7.85;N、5.35。
ステップ3:(1R,4R)−(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−41)の合成:
先のステップ2で得られたCZ−I−20モノマー(0.404g、0.52mmol)をビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.005g、6.1×10−3mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。次いで、モノマーCZ−I−11の入っているビンに、撹拌しながら3mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。一晩(16時間)かけて重合を進行させた。(グローブボックスの外で)3mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、次いで30mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、1mLのエチルビニルエーテルを添加した。次いで、この溶液を(滴下により)30mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。ポリマーの単離、溶解、(メタノールからの)再結晶、および真空濾過の工程をさらに4回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下で乾燥させると、白色/灰白色の粉状物(0.21g、52.5%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ7.97〜8.22(brm,4H)、7.69〜7.97(brm,4H)、7.27〜7.62(brm,6H)、4.44〜5.61(brm,4H)、1.41〜3.22(brm,7H)、1.35(s,36H)。
元素分析計算値(C5461):C、82.72;H、7.84;N、5.36。実測値:C、82.35;H、7.81;N、5.33。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=44,000;M=22,000;PDI=1.976。
調製実施例9
ポリ[9−(4−((1S,2R,4S)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾール](CZ−I−47)の合成
Figure 2011508732
ポリ[9−(4−((1S,2R,4S)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)ブチル)−3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾール](CZ−I−47)の合成:
先のステップ1で得られたYZ−I−79モノマー(0.5019g、1.17mmol)を、ビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0112g、1.4×10−2mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。モノマーYZ−I−79の入っているビンに、撹拌しながら10mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。一晩(16時間)かけて重合を進行させた。(グローブボックスの外で)5mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、ロータリーエバポレーターを用いた処理をしてそのポリマー溶液を濃縮し、次いで50mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、1mLのエチルビニルエーテルを添加した。次いで、この溶液を(滴下により)50mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。ポリマーの単離、溶解、(メタノールからの)再結晶、および真空濾過の工程をさらに5回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下で乾燥させると、白色/灰白色の粉状物(0.219g、43.8%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.02〜8.14(brm,2H)、7.31〜7.53(brm,2H)、6.97〜7.25(brm,2H)、5.00〜5.45(brm,2H)、3.91〜4.29(brm,2H)、2.59〜2.99(brm,1H)、2.16〜2.59(brm,2H),1.58〜2.11(brm,4H)、1.42(s,18H)、0.76〜1.35(brm,6H)。
元素分析計算値(C3141N):C、87.06;H、9.66;N、3.28。実測値:C、86.12:H、9.76:N、3.15。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=25,000;M=9,000;PDI=2.898。
調製実施例10
化合物ポリ[(1S,4S)−2−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−カルボキシレート](CZ−I−56)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:(1S,4S)−2−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−52):
YZ−I−69(調製実施例2参照)(1.462g、4.51mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(1.231g、8.91mmol)および10mLの脱水THFを、(撹拌しながら)丸底フラスコの中で合わせ、氷浴中で20分間冷却した。DCC(1.398g、6.78mmol)およびDMAP(0.054g、0.44mmol)を(秤量紙の上で)秤量し、その反応フラスコに加えた。次いでそのフラスコを氷浴から取り出し、放置して室温にまで温めた。その反応を、一晩(18時間)かけて、進行させた。TLCによって、反応をチェックした。その反応混合物を濾過して、不溶性のDCC副生成物を除去し、その濾液を真空下で除去すると白色の沈殿物が得られた。真空濾過により沈殿物を単離するためにメタノールを使用した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン:酢酸エチル=9:1)を実施して、その生成物を精製した。精製した生成物を真空濾過により単離し、真空下で一晩(18時間)乾燥させると、白色の粉状物(0.738g、36.9%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.09(d,2H)、7.48〜7.56(m,2H)、7.32〜7.39(m,2H)、5.98〜6.10(m,1H exo)、5.57〜5.63(m,1H endo)、4.42〜4.58(m,2H)、4.38(m,2H)、2.99(s,1H)、2.76〜2.87(m,2H)、1.72〜1.85(m,1H)、1.45(s,18H)、1.16〜1.37(m,3H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ175.04、142.24、139.16、137.96、132.48、123.64、123.12、116.53、108.34、62.34、49.81、45.74、43.45、42.69、41.90、34.91、32.29、32.28、29.40。
EI−MS(m/z):M計算値(C3037NO)、443.28;実測値、443.3。
元素分析計算値(C3037NO):C、81.22;H、8.41;N、3.16。実測値:C、81.20;H、8.50;N、3.16。
ステップ2:CZ−I−56:
先のステップ1で調製したCZ−I−52モノマー(0.9002g、2.03mmol)を、ビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0172g、2.1×10−2mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。次いで、モノマーCZ−I−11の入っているビンに、撹拌しながら18mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を入れたビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。一晩(16時間)かけて重合を進行させた。(グローブボックスの外で)5mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、ロータリーエバポレーター処理をしてそのポリマー溶液を濃縮し、次いで75mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、2mLのエチルビニルエーテルを添加した。次いで、この溶液を(滴下により)75mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。ポリマーの単離、溶解、(メタノールからの)再結晶、および真空濾過の工程をさらに4回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下で乾燥させると、クリーム色の粉状物(0.408g、45.3%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.06(s,2H)、7.35〜7.52(brm,2H)、7.26〜7.35(brm,2H)、4.59〜5.46(brm,2H)、3.91〜4.57(brm,2H)、2.18〜3.13(brm,3H)、1.69〜2.03(brm,2H)、1.41(s,18H),0.79〜1.23(brm,2H)。
元素分析計算値(C3037NO):C、81.22;H、8.41;N、3.16。実測値:C、80.44;H、8.38;N、3.19。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=46,000;M=21,000;PDI=2.138。
調製実施例11
化合物ポリ[(1S,4S)−3,5−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−107)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:(3,5−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)フェニル)メタノール(CZ−I−66):
調製実施例16のステップ3に従って、精製YZ−I−109を合成した。YZ−I−109(1.002g、2.15mmol)を(不活性N雰囲気下で)フラスコに加え、約30mLのTHF(脱水)を加えて、出発物質を完全に溶解させた。LiAlH(0.438g、11.54mmol)を、別のバイアルに量り入れた。LiAlHを少量ずつ何回かに分けて、反応フラスコに添加した。LiAlHを完全に添加した後、その反応フラスコを、75℃で一晩加熱還流させた。TLCによって、反応の完結をチェックした。次いで、フラスコに脱イオン水を(滴下により)極めてゆっくりと、反応溶液のバブリングが止まるまで加えることにより反応を停止させた。反応混合物の停止反応を行ってから、真空濾過をして、不溶性のAl(OH)を除去した。ロータリーエバポレーターを用いて(加熱しながら)濾液を乾燥させると、白色結晶質の粗製生成物が得られた。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン:酢酸エチル=7:3)を実施して、粗製生成物を精製した。その生成物の画分を真空下で乾燥させると、透明な油状物が得られ、そのものは高真空下で結晶化した。脱イオン水を用いた真空濾過によりその結晶質の生成物を単離し、高真空下で乾燥させると白色の粉状物(0.667g、71.0%)が得られた。H NMRには、残存している溶媒不純物が認められた。
H(300MHz、CDCl):δ8.16(d,J=7.7Hz,4H)、7.50〜7.58(m,3H)、7.45(m,4H)、7.32(m,4H)、4.96(d,J=3.7Hz,2H)、1.97(t,J=4.5Hz,1H)。
ステップ2:(1S,4S)−3,5−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−80):
CZ−I−66(0.551g、1.26mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.351g、2.54mmol)および10mLの脱水THFを、(撹拌しながら)丸底フラスコの中で合わせ、氷浴中で20分間冷却した。DCC(0.399g、1.93mmol)およびDMAP(0.056g、0.46mmol)を(秤量紙の上で)秤量し、その反応フラスコに加えた。次いでそのフラスコを氷浴から取り出し、放置して室温にまで温めた。約5時間、反応を進めさせた。次いで、TLCによって、反応をチェックした。反応混合物を濾過して、不溶性なDCC副生成物を除去し、ロータリーエバポレーターを用いてその濾液を乾燥させると、粘稠な濁りのある液状物が得られた。メタノールを加えて、生成物を沈殿させた。真空濾過およびメタノール:水(75:25)を使用してのアセトンからのからの再結晶により、白色の生成物が単離された。(真空濾過により)単離させてから、その生成物を高真空下、オーブン(40℃)中で16時間かけて乾燥させると、白色の粉状物(0.502g、71.6%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.15(m,4H)、7.78(m,1H)、7.68(m,2H)、7.54(m,4H)、7.45(m,4H)、7.32(m,4H)、6.08〜6.18(m,1H exo)、5.90(m,1H endo)、5.26〜5.38(m,2H)、3.23〜3.30(m,1H)、3.03〜3.14(m,1H)、2.89〜2.98(m,1H)、1.91〜2.04(m,1H)、1.35〜1.53(m,2H)、1.23〜1.33(m,1H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ174.76、140.68、140.54、139.77、138.40、138.30、132.50、126.44、124.87、123.88、120.72、120.68、109.90、65.22、49.93、46.06、43.67、42.80、29.64。
EI−MS(m/z):M計算値(C3930)、558.23;実測値、557.3。
元素分析計算値(C3930):C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、83.59;H、5.49;N、5.11。
ステップ3:ポリ[(1S,4S)−3,5−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−107):
CZ−I−80モノマー(0.4003g、0.72mmol)をビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0065g、7.90×10−3mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。モノマーCZ−I−80の入っているビンに、撹拌しながら5mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。18時間かけてその重合を進行させた。(グローブボックスの外で)2.5mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、ロータリーエバポレーターを用いた処理をしてそのポリマー溶液を濃縮し、次いで30mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、2mLのエチルビニルエーテルを添加した。次いで、この溶液を(滴下により)30mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。単離、溶解、再結晶(メタノールから)、およびポリマーの真空濾過をさらに2回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下(47℃)16時間乾燥させると、クリーム色の粉状物(0.240g、60.0%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ7.90〜8.17(brm,4H)、7.05〜7.78(brm,15H)、4.73〜5.46(brm,4H)、0.38〜3.15(brm,9H)。
元素分析計算値(C3930):C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、83.55;H、5.42;N、4.97。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=40,000;M=22,000;PDI=1.829。
調製実施例12
化合物ポリ[(1S,4S)−(2,6−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−114)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:CZ−I−72:
調製実施例19に従って、精製YZ−I−137を合成した。YZ−Cab−36(1.002g、2.15mmol)を(不活性N雰囲気下で)フラスコに加え、約50mLのTHF(脱水)を加えて、出発物質を完全に溶解させた。別のバイアルの中に、NaBH(0.485g、12.82mmol)を量り入れた。NaBHを少量ずつ何回かに分けて、反応フラスコに添加した。NaBHの添加が完了してから、反応フラスコを加熱して70℃とした。メタノール(8mL)を15分かけて(滴下により)フラスコに加えた。1時間後に、TLCにより反応をチェックした。出発物質が観察された場合には、追加の5mLのメタノールを添加して、反応を続けさせた。完了したら、飽和NHCl(10mL)を加えて、反応を停止させた。次いでその反応溶液を真空濾過して、1種または複数の不溶性沈殿物を除去し、次いでその濾液にNaSOを加えて、溶液を乾燥させた。ロータリーエバポレーターを用いて処理してその溶液を乾燥させると、黄色の粗製生成物が得られた。黄色の粗製生成物がトルエンへの受容可能な溶解性を有していたので、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、トルエン:酢酸エチル=8:2)を実施して粗製生成物を精製した。ロータリーエバポレーターにかけた後では、生成物画分からは透明な油状物が得られたが、そのものは静置しておく間に結晶化した。精製された生成物を高真空下で乾燥させ、脱イオン水を使用した真空濾過により単離した。単離した生成物を高真空下で乾燥させると、白色の粉状物(0.575g、61.0%)が得られた。H NMRには、残存している溶媒不純物が認められた。
H(300MHz、DMSO):δ8.25(m,2H)、7.93(m,3H)、7.76(m,4H)、7.42(m,4H)、7.32(m,4H)、5.77(t,J=5.9Hz,1H)、4.89(d,J=6.0Hz,2H)。
ステップ2:(1S,4S)−(2,6−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−88):
CZ−I−72(0.402g、0.91mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.252g、1.82mmol)および10mLの脱水THFを、(撹拌しながら)丸底フラスコの中で合わせ、氷浴中で20分間冷却した。DCC(0.297g、1.44mmol)およびDMAP(0.061g、0.50mmol)を(秤量紙の上で)秤量し、その反応フラスコに加えた。次いでそのフラスコを氷浴から取り出し、放置して室温にまで温めた。その反応を、18時間かけて、進行させた。TLCにより反応をチェックしたが、出発物質が完全に消失するより前に、反応が停止した。反応混合物を濾過して、不溶性のDCC副生成物を除去し、ロータリーエバポレーターを用いて濾液を乾燥させると、濁りのある白色の油状物が得られたが、そのものは静置している間に結晶化した。溶解性の問題があるので、加熱したTHFおよびトルエンの混合物の中にその粗製生成物を溶解させ、シリカゲルの上に吸着させた。生成物を精製するために、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン:酢酸エチル=8:2)を実施した。ロータリーエバポレーターを用いて生成物の画分を乾燥させると、白色の結晶質の固形物が得られたので、メタノールを用いた真空濾過によりそれを単離した。単離された生成物を、真空オーブン(40℃)中で16時間乾燥させると、白色の粉状物(0.402g、78.5%)が得られた。
H(300MHz、DMSO):δ8.26(m,4H)、7.94(m,4H)、7.77(m,2H)、7.43(m,4H)、7.33(m,4H)、6.03〜6.21(m,1H exo)、5.88〜5.95(m,1H endo)、5.35〜5.54(m,2H)、3.07〜3.26(m,2H)、2.80〜2.96(m,1H)、1.88〜2.01(m,1H)、1.24〜1.52(m,3H)。
13C{H}(75MHz、DMSO):δ175.11、142.10、138.29、137.99、132.59、129.53、126.20、126.08、126.06、123.35、123.33、120.54、120.52、119.85、110.34、109.94、64.55、49.86、45.96、43.60、42.77、29.80、29.76、29.74、29.48、29.46、29.44、29.40、28.91、27.69、26.19。
EI−MS(m/z):M計算値(C3829)、559.23;実測値、559.4。
元素分析計算値(C3829):C、81.55;H、5.22;N、7.51。実測値:C、81.40;H、5.41;N、7.44。
ステップ3:CZ−I−114:
CZ−I−88モノマー(0.3192g、0.57mmol)をビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0058g、7.04×10−3mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。モノマーCZ−I−88の入っているビンに、撹拌しながら4mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。18時間かけてその重合を進行させた。(グローブボックスの外で)2.5mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、ロータリーエバポレーターを用いて乾燥させてそのポリマー溶液を濃縮し、次いで30mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、1mLのエチルビニルエーテルを添加した。溶液で沈殿が起こり、溶液を溶解させるためにジクロロメタンの追加が必要であった。次いで、この溶液を(滴下により)30mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。単離、溶解、再結晶(メタノールから)、およびポリマーの真空濾過をさらに2回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下(47℃)16時間乾燥させると、白色の粉状物(0.177g、55.3%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ7.74〜8.04(brm,6H)、7.09〜7.37(brm,12H)、4.49〜5.46(brm,4H)、0.39〜3.17(brm,9H)。
元素分析計算値(C3829):C、81.55;H、5.22;N、7.51。実測値:C、81.28;H、5.25;N、7.39。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=27,000;M=16,000;PDI=1.689。
調製実施例13
化合物ポリ[(1S,4S)−(9−(4’−(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル−4−イル)−9H−カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート](CZ−I−154)の合成
Figure 2011508732
Figure 2011508732
ステップ1:4,4’−ジ(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル(CZ−I−83):
4,4’−ジヨードビフェニル(10.001g、24.63mmol)、カルバゾール(9.078g、54.29mmol)、KCO(20.087g、145.34mmol)、18−クラウン−6(0.100g、0.34mmol)、および銅粉(10.051g、158.16mmol)を、反応フラスコの中で合わせた。そのフラスコに、o−ジクロロベンゼン(50mL)を加えた。その反応を、不活性N雰囲気下、180℃で一晩加熱した。TLCからは、二置換生成物が少ないことが判ったので、反応フラスコにKCO(4.994g、36.13mmol)およびCu粉(5.223g、82.19mmol)を追加して、二置換を促進させる必要があった。一晩かけて、反応を進めさせた。追加した反応剤が反応に対して顕著な効果を示さなかったので、反応を停止させた。真空濾過により不溶性物質を除去し、THFで数回洗浄した。静置すると、濾液から結晶質の生成物が析出した。大量のメタノールを添加することによって、さらなる結晶化を促した。沈殿物を真空濾過して、単離した。TLC(ヘキサン:DCM=8:2)から、沈殿物は、不純物の少ない生成物であることが確認された。加熱沸騰THF中にその沈殿物を溶解させ、次いで濾過をして精製を行うと、緑色の不溶性不純物が得られた。静置、冷却させると、生成物の沈殿が始まった。濾液/生成物の混合物を真空下で乾燥させると、生成物が溶液から析出しはじめるので、メタノールを添加して、完全な沈殿が起きるようにした。真空濾過によりその生成物を単離し、風乾させた(24時間)。クリーム色のフレーク状の生成物が得られた(7.660g、64.2%)。
H(300MHz、DMSO):δ8.27(d,J=7.7Hz,4H)、8.04〜8.16(m,4H)、7.74〜7.83(m,4H)、7.33(d,J=2.0Hz,1H)、7.31(t,J=1.7Hz,2H)、7.29(d,J=1.8Hz,1H)。
ステップ2:9−(4’−(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル−4−イル)−9H−カルバゾール−3−カルブアルデヒド(CZ−I−96):
氷浴中、窒素気流下に、丸底フラスコをセットした。そのフラスコに、撹拌しながらDMF(7.2mL、93.39mmol)を加えた。そのフラスコにPOCl(8.5mL、92.86mmol)を徐々に加えると、白色のフィルスマイヤー−ハーク(Vilsmeier−Haack)試薬が固形物として得られたので、それを氷の上に置いておいた。別の、窒素気流下の、還流のためにセットしたフラスコの中に、CZ−I−83(7.60g、15.68mmol)を量り入れた。この第二のフラスコにジクロロエタン(約180mL)を添加し、フラスコを加熱(80℃)すると、褐黄色の溶液が得られた。その第二のフラスコに、フィルスマイヤー−ハーク試薬を加え、還流下で反応を進行させた。TLCによって、反応をモニターした。混合物の少量のサンプルを抜き出し、バイアルに加えた。そのバイアルに脱イオン水と酢酸エチルとを加え、激しく振盪させた。その有機層を出発物質に対してスポットし、展開させた(トルエン:ジクロロメタン=1:1)。数日後でも、その反応液には依然として少量の出発物質が存在していたが、反応を停止させた。半分氷を充填したビーカーの中にその反応混合物を徐々に加えると、暗緑色の液の中で沈殿物が得られた。氷水、次いでジクロロメタンを用いて、そのフラスコを洗浄して、有機成分を完全に抽出して、ビーカーに加えた。溶融させてから、ロータリーエバポレーターを用いてビーカーからの溶液を乾燥させ、有機溶媒を除去した(水は残存)。固形物の真空濾過を試みたが、フィルターの目詰まりのために、濾過は不可能であった。代わる方法として、分液ロートを使用し、ジクロロメタン(3×)を用いてその反応混合物を抽出し、すべての画分を合わせた。次いで、加熱しながら高真空下で有機溶媒を除去して、少量の溶液だけが残るようにした。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ジクロロメタン:トルエン=3:2)によりこの溶液を精製したが、溶解性の問題から、一置換された生成物からの出発物質の分離が不十分な結果となった。生成物を精製するには、第二のカラムが必要であった。第一のカラムから単離した粗製生成物を加熱したジクロロメタンおよびトルエンの中に溶解させ、ロータリーエバポレーターを用いて処理して、加熱しながら最小量の溶媒で良好な溶解性が確保できるようにした。ロータリーエバポレーター上で、その生成物の画分を乾燥させた。洗浄のために脱イオン水を使用した真空濾過により、(一置換された)生成物を単離し、風乾(24時間)させると、黄色の粉状物(2.078g、27.44%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ10.15(s,1H)、8.71(d,J=1.1Hz,1H)、8.12〜8.29(m,3H)、7.86〜8.05(m,5H)、7.72(t,J=8.8Hz,4H)、7.11〜7.60(m,11H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ192.03、144.69、142.05、141.00、140.52、139.20、136.40、129.29、128.83、127.78、127.35、124.18、123.97、123.76、123.59、121.61、121.01、120.66、120.39、110.72、110.44、110.04。
ステップ3:(9−(4’−(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル−4−イル)−9H−カルバゾル−3−イル)メタノール(CZ−I−111):
撹拌棒を入れたフラスコの中に、CZ−I−96(2.071g、4.04mmol)を加えた。そのフラスコを窒素気流下に置き、テトラヒドロフラン(約175mL)を添加して、CZ−I−96を溶解させると、半透明の溶液が得られた。別のビンの中にNaBH(0.903g、23.87mmol)を量り入れ、その同一のビンに脱イオン水(約2mL)を加えた。そのフラスコにNaBH溶液を滴下により加え、追加の1mLの脱イオン水を使用して、NaBHビンを洗浄した。TLC(100%ジクロロメタン)により反応をモニターした。反応が完結してから、ロータリーエバポレーターを用いて反応混合物を処理して、最小量の溶媒とし、次いで、過剰の脱イオン水を添加すると、白色の沈殿物が得られた。その沈殿物を真空濾過すると、沈殿物のTLCでは、微少量の不純物が見出された(精製不要)。沈殿物を16時間かけて真空乾燥(47℃)させると、白色の粉状物(1.914g、95.3%)が得られた。
H(300MHz、DMSO):8.15〜8.30(m,4H)、8.01〜8.13(m,4H)、7.67〜7.81(m,4H)、7.37〜7.53(m,8H)、7.24〜7.35(m,3H)、5.23(t,J=5.6Hz,1H)、4.68(d,J=5.6Hz,2H)。
13C{H}(75MHz、DMSO):140.95、140.74、13989、139.03、129.20、129.17、127.88、127.04、123.63、123.55、121.31、120.90、110.50、110.46、64.05。
ステップ4:(1S,4S)−(9−(4’−(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル−4−イル)−9H−カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−127):
CZ−I−111(0.382g、0.74mmol)、5−ノルボルネン−2−カルボン酸(0.395g、2.86mmol)、および35mLの脱水THFを、(撹拌しながら)丸底フラスコで合わせた。DCC(0.385g、1.87mmol)およびDMAP(0.114g、0.93mmol)を(秤量紙の上で)秤量し、その反応フラスコに徐々に加えた。その反応を、一晩(18時間)かけて、進行させた。TLC(ヘキサン:酢酸エチル=8:2)によって、出発物質が完全に消失するまで、その反応をチェックした。反応混合物を濾過して、不溶性のDCC副生成物を除去し、ロータリーエバポレーター上でその濾液を乾燥させた。そのフラスコにメタノールを加えると、白色の沈殿物が得られたので、真空濾過によりそれを単離した。微少量の不純物のために、純品の生成物を得るためには、その粗製生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン:酢酸エチル=8:2)にかける必要があった。生成物画分を真空下で乾燥させてから、メタノールを用いて沈殿させ、次いで真空濾過により生成物を単離した。単離された生成物を、真空オーブン(60℃)中で16時間乾燥させると、白色の粉状物(0.324g、69.2%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ8.18(d,J=7.9Hz,4H)、7.93(d,J=8.2Hz,4H)、7.66〜7.76(m,4H)、7.39〜7.56(m,8H)、7.27〜7.39(m,4H)、6.07〜6.23(m,1H exo)、5.88〜5.94(m,1H endo)、5.22〜5.39(m,2H)、3.25(s,1H)、2.99〜3.12(m,1H)、2.92(s,1H)、2.27〜2.35(m,1H)、1.88〜2.02(m,1H)、1.34〜1.53(m,2H)。
13C{H}(75MHz、CDCl):δ174.85、141.03、140.87、139.46、138.34、138.04、137.53、136.02、132.61、128.81、128.77、128.34、127.74、127.68、127.12、126.27、123.73、120.33、110.06、67.01、49.89、46.63、46.09、46.08、43.70、43.51、42.84、29.54。
EI−MS(m/z):M計算値(C4534)、634.7;実測値、634.5。
元素分析計算値(C4534):C、85.15;H、5.40;N、4.41。実測値:C、84.93;H、5.35;N、4.40。
ステップ5:(1S,4S)−(9−(4’−(9H−カルバゾル−9−イル)ビフェニル−4−イル)−9H−カルバゾル−3−イル)メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート(CZ−I−154):
CZ−I−127モノマー(0.407g、0.64mmol)をビンの中に量り入れた。グラブスの第一世代触媒(0.0058g、7.04×10−3mmol)を、別のバイアルの中に量り入れた。そのビンとバイアルをグローブボックスの中に置いた。モノマーCZ−I−88の入っているビンに、撹拌しながら5mLの脱水CHClを加えてから、蓋をした。グラブスの第一世代触媒の入っているバイアルに、1mLの脱水CHClを加え、激しく振盪させた。次いで、そのグラブス触媒の溶液を、モノマー溶液を含むビンに(撹拌しながら)素早く移してから、蓋をした。さらなる1mLのCHClを(洗浄のために)グラブス触媒バイアルに加え、振盪した。次いでそのグラブス溶液を(撹拌しながら)モノマーのビンに移してから、蓋をした。一晩(18時間)かけてその重合を進行させた。(グローブボックスの外で)3mLのエチルビニルエーテルを用いてその反応を停止させ、ロータリーエバポレーターを用いた処理をしてそのポリマー溶液を濃縮し、次いで30mLのメタノールの中に(滴下により)移して、ポリマーを沈殿させた。次いでそのポリマーを真空濾過し、最小限の(<3mL)CHClの中に再溶解させ、1mLのエチルビニルエーテルを添加した。溶液で沈殿が起こり、溶液を溶解させるためにジクロロメタンの追加が必要であった。次いで、この溶液を(滴下により)30mLのメタノールに加えて、ポリマーを沈殿させた。単離、溶解、再結晶(メタノールから)、およびポリマーの真空濾過をさらに2回繰り返して、グラブス触媒を除去した。最終生成物を真空下(47℃)16時間乾燥させると、白色の粉状物(0.179g、44.8%)が得られた。
H(300MHz、CDCl):δ7.94〜8.23(brm,4H)、7.09〜7.88(brm,20H)、4.94〜5.46(brm,4H)、1.02〜3.07(brm,9H)。
元素分析計算値(C4534):C,85.15;H、5.40;N、4.41。実測値:C、84.62;H、5.38;N、4.53。
ゲル浸透クロマトグラフィー(THF):M=39,000;M=24,000;PDI=1.632。
調製実施例14
ポリ(5−(ビシクロ[2,21]ヘプト−5−エン−2−イル)ペンチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート)(YZ−I−133)の合成
Figure 2011508732
ステップ1:3,5−ジヨード安息香酸(YZ−I−89):
水(30.0mL)と混合した濃硫酸(60.0mL)中の3,5−ジアミノ安息香酸(6.0g、39.5mmol)の氷冷した懸濁液に、撹拌しながら、亜硝酸ナトリウム(6.5g、94.00mmol)を徐々に添加した。元々赤色であった懸濁液の色がオレンジ色に変化した。2時間後に、尿素(6.0g、100.00mmol)を添加し、次いでその溶液を、水(40.0mL)中のヨウ化カリウム(40.0g)の冷却した溶液に徐々に加えた。3時間後に、室温で、水(300.0mL)を加え、濾過により黒褐色の固形物を集めた。その固形物を酢酸エチル中に溶解させ、NaS水溶液を用いて、Iが消失するまでその溶液を洗浄した。酢酸エチルを除去すると、褐色の固形物が7.1gの量で得られた。さらなる精製をすることなく、この生成物を次のステップに使用した。
ステップ2:メチル3,5−ジヨードベンゾエート(YZ−I−93):
3,5−ジヨード安息香酸(6.8g、18.18mmol)のメタノール(200.0mL)中の溶液に、CHSOH(0.5mL)を添加した。その反応混合物を加熱して、還流させた。7.5時間還流させてから、メタノールの大部分を除去した。次いで、水(200.0mL)を添加し、濾過により暗褐色の固形物を集めた。その生成物を、溶出液としてヘキサン/酢酸エチル(8:2)を使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製した。メタノール/水から再結晶させることによって、最終的な純品の白色の生成物が4.2g(59.2%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.29(d,2HBz,J=1.6Hz)、8.20(t,1HBz,J=1.6Hz)、3.90(s,3H,OCH)。
13C NMR(CDCl):δ163.97、148.99、137.56、133.08、94.32、52.73。
ステップ3:メチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート(YZ−I−109):
メチル3,5−ジヨードベンゾエート(3.0g、7.73mmol)、カルバゾール(3.0g、17.94mmol)、Cu(6.4g、100.71mmol)および18−クラウン−6(65mg、0.25mmol)の1,2−ジクロロベンゼン(30.0mL)中の溶液に、窒素下、撹拌しながら炭酸カリウム(12.6g、91.17mmol)を添加した。その反応を、180℃で10.5時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。次いで、THFを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。濾過溶液を合わせて、THFおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。その生成物を、溶出剤としてトルエンを使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。アセトン/メタノールからの再結晶により、最終的な純品の白色の生成物が、2.6g(71.7%)得られた。
H NMR(CDCl):δ8.37(d,1HBz,J=1.6Hz)、8.15(dd,4HCz,J=7.2Hz,J=0.8Hz)、8.02(t,1HBz,J=1.6Hz)、7.52(dd,4HCz,J=7.2Hz,J=0.8Hz)、7.45(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.6Hz)、7.32(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、3.99(s,3H,OCH)。
13C NMR(CDCl):δ165.39、140.18、139.54、133.63、129.09、126.45、126.20、123.62、120.55、120.43、109.42、52.82。
MS(EI)m/z(%):466.0(100%)[M]。
元素分析計算値(C3222):C、82.38;H、4.75;N、6.00。実測値:C、82.34;H、4.66;N、6.03。
ステップ4:3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)安息香酸(YZ−I−119):
メチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート(1.0g、2.14mmol)のTHF/メタノール(25.0mL、15:10)中の溶液に、水(2.0mL)中のKOH(0.6g、10.69mmol)を室温で、撹拌しながら添加した。室温で4.5時間、反応を実施した。THFを蒸発させた。次いで、メタノール(20.0mL)を加えてから、HCl水溶液(80.0mL;65.0mLの水中に15.0mLの36〜38%HCl)を添加した。その混合物を1時間撹拌し、濾過により淡黄色の固形生成物が得られた。その生成物を、アセトン/水からの再結晶により精製した:0.95g(97.9%)。
H NMR(CDCl):δ8.37(d,2HBz,J=2.4Hz)、8.21(dt,4HCz,J=7.2Hz,J=0.8Hz)、8.19(t,1HBz,J=2.4Hz)、7.63(dd,4HCz,J=7.2Hz,J=0.8Hz)、7.47(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、7.30(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)。
13C NMR(CDCl):δ166.04、141.19、140.34、135.14、130.08、127.31、127.11、124.38、121.32、121.17、110.42。
MS(EI)m/z(%):452.1(100%)[M]。
ステップ5:5−(ビシクロ[2,21]ヘプト−5−エン−2−イル)ペンチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート(YZ−I−123):
3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)安息香酸(0.5g、1.10mmol)および5−(5−ブロモペンチル)ビシクル[2,2,1]ヘプト−2−エン(0.32g、1.32mmol)のDMF(6.0mL)中の溶液に、KCO(4.0g、28.94mmol)を室温で、撹拌しながら添加した。室温で26.5時間、反応を実施した。次いで、水(50.0mL)を加え、濾過により白色の固形の生成物を得た。その生成物を、溶出剤としてトルエン/ヘキサン(6:4)を使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。溶媒を除去した後、ガラス状の固形物をアセトン(3.0mL)に溶解させた。そのアセトン溶液をメタノール/水(20.0mL、75:25)の中に滴下すると、白色の粉状固形物が得られた。その生成物を濾過、乾燥させると、白色の固形物が0.64g(94.3%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.37(d,2HBz,J=1.6Hz)、8.16(dd,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、8.02(t,1HBz,J=1.6Hz)、7.53(dd,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、7.46(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、7.33(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、6.03(dd,1H,C=C−H,J=5.6Hz,J=3.2Hz,EX)、5.96(dd,1H,C=C−H,J=5.6Hz,J=2.8Hz,EX)、4.40(t,2H,OCH,J=7.2Hz)、2.73(s,br,1H)、2.46(m,1H)、1.78(m,2H)、1.44〜1.21(m,10H)、1.04(m,1H)。
13C NMR(CDCl):δ164.95、140.19、139.49、136.67、136.01、134.03、129.03、126.43、126.20、123.61、120.54、120.43、109.42、65.99、46.37、45.25、41.90、38,72、36.50、33.10、28.78、28.57、26.37。
MS(EI)m/z(%):614.2(100%)[M]。
元素分析計算値(C4338):C、84.01;H、6.23;N、4.56。実測値:C、84.03;H、6.17;N、4.45。
ステップ6:ポリ(5−(ビシクロ[2,21]ヘプト−5−エン−2−イル)ペンチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート)(YZ−I−133):
グローブボックス中で、5−(ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イル)ペンチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)−ベンゾエート(0.5g、0.813mmol)のジクロロメタン(6.0mL)の中の溶液に、ジクロロメタン(2.0mL)中のグラブス触媒第一世代(6.67mg、0.00813mmol)を、室温で、撹拌しながら添加した。室温で15時間、重合を実施した。次いで、エチルビニルエーテル(2.0mL)を添加した。55分間撹拌してから、ポリマーとジクロロメタンの溶液を、メタノール(60.0mL)の中に滴下すると、白色のポリマー固形物が得られた。その後、その白色の固形生成物を濾過により集めた。次いで、ジクロロメタン/メタノール中での再沈殿操作を5回繰り返した。濾過し、真空中で乾燥させると、最終生成物の白色の固形物が、0.41g(82.0%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.31(s,br,2HBz)、8.06(s,br,4HCz)、7.93(s,br,1HBz)、7.45(s,br,4HCz)、7.37(s,br,4HCz)、7.25(s,br,4HCz)、5.19(s,br,1H,C=C−H)、5.08(s,br,1H,C=C−H)、4.28(s,br,2H,OCH)、2.30(m,br,1H)、1.72(s,br,4H)、1.30(s,br,8H)、0.88(s,br,2H)。
元素分析計算値(C4338):C、84.01;H、6.23;N、4.56。実測値:C、83.72;H、6.17;N、4.53。
GPC(THF):M=49000、M=13600、PDI=3.58。
調製実施例15
化合物YZ−I−135:ポリ(ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエートの合成
Figure 2011508732
ステップ1:ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート)(YZ−I−121):
先の合成スキーム7のステップ1〜4で採用したのと同じ方法で、YZ−I−121を調製した。3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)安息香酸(0.5g、1.1mmol)および5−(ブロモメチル)ビシクル[2,2,1]ヘプト−2−エン(0.3g、1.6mmol)のDMF(6.0mL)中の溶液に、KCO(4.0g、28.94mmol)を室温で、撹拌しながら添加した。その反応を、60℃で26時間実施した。室温に冷却後、水(40.0mL)を添加した。濾過をすると、白色の固形生成物が得られた。その生成物を、溶出剤としてトルエン/ヘキサン(6:4)を使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。溶媒を除去した後で、ガラス状の固形物をアセトン(2.0mL)に溶解させた。そのアセトン溶液をメタノール/水(20.0mL、8:2)の中に滴下すると、白色の粉状固形物が得られた。濾過、乾燥させると、白色の固形物としての生成物が0.48g(77.8%)得られた。
H NMR(CDCl):δ8.38(m,2HBz,EX:EN)、8.16(d,4HCz,J=7.2Hz)、8.19(m,1HBz,EX:EN)、7.53(d,4HCz,J=7.2Hz)、7.46(t,4HCz,J=7.2Hz)、7.33(t,4HCz,J=7.2Hz)、6.19(dd,0.63H,C=C−H,J=5.6Hz,J=2.4Hz,EX)、6.09(m,0.66H,2×C=C−H,EN)、6.00(dd,0.63H,C=C−H,J=5.6Hz,J=1.4Hz,EX)、4.49(dd,0.35H,OCH,J=10.4Hz,J=6.8Hz,EN)、4.33(dd,0.35H,OCH,J=9.2Hz,J=9.2Hz,EN)、4.18(dd,0.71H,OCH,J=10.4Hz,J=6.8Hz,EX)、4.00(dd,0.71H,OCH,J=10.8Hz,J=9.2Hz,EX)、2.87(m,2H)、2.53(m,1H)、1.88(m,1H)、1.45(m,2H)、0.67(m,1H)。
13C NMR(CDCl):δ164.77、140.19、139.50,137.69、136.85、135.99、134.06、131.95、129.00、126.43、126.20、123.61、120.54、120.44、109.42、69.85、69.21、49.49、45.08、44.04、43.76、42.27、41.68、38.11、37.90、29.70、29.07。
MS(EI)m/z(%):558.2(100%)[M]。
元素分析計算値(C3930):C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、83.89;H、5.35;N、4.98。
ステップ2:ポリ(ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート)(YZ−I−135):
グローブボックス中で、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル3,5−ジ(カルバゾル−9−イル)ベンゾエート(0.4g、0.716mmol)のジクロロメタン(5.0mL)の中の溶液に、ジクロロメタン(2.0mL)の中の第一世代のグラブス触媒(4.00mg、0.00716mmol)を、室温で、撹拌しながら添加した。室温で15時間、重合を実施した。次いで、エチルビニルエーテル(2.0mL)を添加した。30分間撹拌してから、そのポリマーのジクロロメタン溶液をメタノール(50mL)に添加すると、白色のポリマー固形物が得られた。その白色の固形生成物を濾過により集めた。次いで、ジクロロメタン/メタノール中での再沈殿操作を5回繰り返した。濾過し、真空中で乾燥すると、最終生成物が白色の固形物として0.34g(85.0%)得られた。
H NMR(CDCl):δ8.24(s,br,2HBz)、8.01(s,br,4HCz)、7.89(s,br,1HBz)、7.42(s,br,4HCz)、7.31(s,br,4HCz)、7.20(s,br,4HCz)、5.11(s,br,2H,C=C−H)、4.06(s,br,2H,OCH)、2.17〜1.01(m,7H)。
元素分析計算値(C3930):C、83.85;H、5.41;N、5.01。実測値:C、83.62;H、5.35;N、4.94。
GPC(THF):M=47000、M=17000、PDI=2.78。
調製実施例16
化合物YZ−I−131:メチル2,6−ジブロモイソニコチネートの合成
Figure 2011508732
メチル2,6−ジブロモイソニコチネート(YZ−I−131)の合成:
化合物PBr(21.8mL、0.232mol)を、室温の水浴で冷却し窒素気流下の250mL三口フラスコの中に仕込んだ。次いで、Br(11.9mL、0.231mol)をPBrに撹拌しながら滴下により加えると、黄色の固形物(PBr)が得られた。Brの添加に30分間かけた。次いでP(12.0g、0.083mol)を添加し、窒素気流下で、スパチュラを用いて、その固形物の混合物を十分に混合した。還流コンデンサーを取付け、水を充填したバブラーに接続して、発生するHBrをトラップさせた。混合物を98℃で2時間加熱してから、冷却して室温とした。次いでシトラジン酸(20.0g、0.128mol)を加え、窒素気流下、スパチュラを用いて固形物を十分に混合した。その混合物を185℃で8時間加熱した。混合物を冷却して室温に戻した。メタノール(150mL)を徐々に添加した(メタノールとの反応は発熱反応であり、溶液を還流させる)。メタノールを添加したあと、その混合物を室温になるまで撹拌した。固形のNaHCOを、バブリングが起こらなくなるまで、徐々に添加した。その後で、水(300mL)を加え、次いで、バブリングが起こらなくなるまで、さらにNaHCOを添加した。濾過により、褐色の固形の生成物を集めた。水を用いてその固形物を洗浄し、室温で風乾させた。溶媒としてヘキサン/酢酸エチル(9:1)を使用したシリカゲルカラムにより、その生成物を精製した。メタノール/水からの再結晶によって、最終的な純品の白色の生成物が得られた:19.02g(50.0%)。
H NMR(CDCl):δ8.00(s,2H)、3.97(s,3H)。
13C NMR(CDCl):δ162.74、141.35、141.25、126.56、53.38。
MS(EI)m/z(%):294.8(100%)[M]。
調製実施例17
化合物YZ−I−137:メチル2,6−ジ(カルバゾル−9−イル)イソニコチネートの合成
Figure 2011508732
メチル2,6−ジ(カルバゾル−9−イル)イソニコチネート(YZ−I−137)の合成:
メチル2,6−ジブロモ−イソニコチネート(5.0g、16.95mmol)(YZ_I−131)、カルバゾール(6.0g、35.88mmol)、Cu(15.0g、236.04mmol)および18−クラウン−6(0.1g、0.38mmol)の1,2−ジクロロベンゼン(50.0mL)の中の溶液に、炭酸カリウム(20.0g、144.71mmol)を窒素下、撹拌しながら添加した。その反応を、180℃で9時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。次いで、ジクロロメタンを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。濾過溶液を合わせて、ジクロロメタンおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。その後で、暗褐色の固形物にメタノール(100.0mL)を加えた。30分間撹拌してから、濾過により黄色の固形の生成物を集めた。アセトン/メタノールからの再結晶により、純品の生成物が6.4g(81.4%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.17(s,2HPy)、8.13(dd,4HCz,J=7.2Hz)、8.06(dd,4HCz,J=7.2Hz)、7.42(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、7.35(td,4HCz,J=7.2Hz,J=1.2Hz)、4.04(s,3H,OCH)。
13C NMR(CDCl):δ164.67、152.06、141.89、139.06、126.44、124.66、121.55、120.07、113.47、111.99、53.24。
MS(EI)m/z(%):467.2(100%)[M]。
調製実施例18
化合物YZ−I−139:メチル2,6−ビス(3,6−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)イソニコチネートの合成
Figure 2011508732
2,6−ビス(3,6−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)イソニコチン酸メチル(YZ−I−139)の合成:
メチル2,6−ジブロモ−イソニコチネート(2.0g、6.78mmol)(YZ_I−131)、3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(4.0g、14.32mmol)、Cu(6.0g、94.42mmol)および18−クラウン−6(0.05g、0.19mmol)の1,2−ジクロロベンゼン(30.0mL)の中の溶液に、炭酸カリウム(8.0g、57.88mmol)を窒素下、撹拌しながら添加した。その反応を、180℃で8時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。次いで、ジクロロメタンを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。濾過溶液を合わせて、ジクロロメタンおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。その暗褐色の固形物にメタノール(100.0mL)を加えた。30分間撹拌してから、濾過により黄色の固形の生成物を集めた。その生成物を、溶出剤としてトルエン/ヘキサン(6:4)を使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。アセトン/メタノールからの再結晶により、純品の生成物が黄色の固形物として、3.5g(74.4%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ8.12(d,4HCz,J=1.2Hz)、8.10(s,2HPy)、8.00(dd,4HCz,J=8.8Hz,J=0.8Hz)、7.45(dd,4HCz,J=8.8Hz,J=1.2Hz)、4.03(s,3H,OCH)、1.46(s,36H,12×CH)。
13C NMR(CDCl):δ164.95、152.29、144.43、141.55、137.48、124.72、124.04、116.00、112.20、111.75、53.11、34.87、32.00。
MS(EI)m/z(%):691.4(100%)[M]。
調製実施例19
化合物YZ−I−141:(2,6−ジブロモピリジン−4−イル)メタノールの合成
Figure 2011508732
(2,6−ジブロモピリジン−4−イル)メタノール(YZ−I−141)の合成:
メチル2,6−ジブロモイソニコチネート(10.0g、33.91mmol)のエタノール(200.0mL)の中の溶液に、NaBH(6.4g、169.18mmol)を室温で、撹拌しながら徐々に添加した。その反応液を加熱して還流させ、2時間還流状態に保った。その反応溶液を冷却して室温とし、バブリングが起きなくなるまで、2MのHCl(35.0mL)を撹拌しながら徐々に添加した。ロータリーエバポレーターを用いてエタノールを除去した。撹拌しながら固形のNaOHを添加して、溶液を塩基性とした。溶液の撹拌を続けると、撹拌している間に生成物が沈殿した。白色の固形生成物を濾過により集めた。乾燥させると、生成物が5.0g(55.6%)の量で得られた。
H NMR(CDCl):δ7.44(s,2H,HPy)、4.70(s,2H,OCH)。
13C NMR(CDCl):δ155.05、140.70、124.15、62.22。
MS(EI)m/z(%):266.8(100%)[M]。
調製実施例20
YZ−I−145:(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メタノールの合成
Figure 2011508732
(2,6−ビス(3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾル−9−イル)ピリジン−4−イル)メタノール(YZ−I−145)の合成:
(2,6−ジブロモピリジン−4−イル)メタノール(1.0g、3.75mmol)、3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール(2.3g、8.23mmol)、Cu(2.0g、31.47mmol)および18−クラウン−6(32mg、0.12mmol)の1,2−ジクロロベンゼン(10.0mL)の中の溶液に、窒素下、撹拌しながら炭酸カリウム(4.0g、28.94mmol)を添加した。その反応を、180℃で10時間実施した。冷却後、その反応混合物を濾過した。THFを用いて、固形の残渣を丁寧に洗浄した。次いで、濾過溶液を合わせて、THFおよび1,2−ジクロロベンゼンを蒸発させた。その生成物を、溶出剤としてトルエンを使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。アセトン/メタノール/水からの再結晶によって、純品の生成物が、黄色の固形物として、1.7g(68.0%)得られた。
H NMR(CDCl):δ8.12(d,4HCz,J=1.2Hz)、7.95(d,4HCz,J=8.8Hz)、7.56(s,2HPy)、7.44(dd,4HCz,J=8.8Hz,J=1.2Hz)、4.94(s,2H,OCH)、1.46(s,36H,12×CH)。
13C NMR(CDCl):δ154.35、151.82、143.94、137.71、124.45、123.84、115.91、111.68、110.75、63.76、34.84、32.02。
デバイス実施例21
この実施例では、正孔輸送層としてポリマーCZ−I−25(実施例7)を使用したOLEDデバイスの製作を説明する。
不活性雰囲気下で、10mgのCZ−I−25を、1mLの蒸留、脱気したクロロベンゼンの中に溶解させ、一晩撹拌した。最適な厚みである30nm厚のCZ−I−25の膜を、クロロベンゼン溶液から、空気プラズマ処理(2分間)したインジウムスズ酸化物(ITO)コーティングしたガラス基板(20Ω/□、Colorado Concept Coatings,L.L.C.)の上に、スピンコート法(60s(1500rpm)、加速度10,000)により製造した。次いで、20nm厚の4,4’−ジ(カルバゾル−9−イル)−ビフェニル(CBP)の膜を、6重量%facトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]と共に1Å/sの速度で加熱共蒸発させた。正孔ブロッキング層のためには、40nm厚のバソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、BCP)の膜を、発光層の上に0.4Å/sの速度で加熱蒸発させた。蒸発させる小分子はすべて、グラジエントゾーン昇華法を使用して予め精製しておいた。有機物質は、1×10−7Torr未満の圧力で加熱蒸発させた。
最後に、電子注入層としての2.5nmのフッ化リチウム(LiF)および200nm厚のアルミニウム陰極を、1×10−6Torr未満の圧力、それぞれ0.1Å/sおよび2Å/sの速度で真空蒸着させた。一つの基板あたり0.1cmの面積を有する5個のデバイスを形成させるために、金属の蒸発にはシャドーマスクを使用した。製造の際には、デバイスを大気条件に暴露させることは決してなかった。そのデバイスの構成は次の通りである:ITO/CZ−I−25(30nm)/CPB:Ir(ppy)(20nm)/BCP(40nm)/LiF(2.5nm):Al(200nm)。試験は、金属陰極を蒸着させた直後に、不活性雰囲気中でデバイスを空気に暴露させることなく実施した。
上述のデバイスの性能を次の表1に示す。
Figure 2011508732
デバイス実施例22
この実施例では、正孔輸送層として次のそれぞれのカルバゾール化合物の一つを使用したOLEDデバイスの製作を説明する:YZ−I−135(実施例15)、CZ−I−41(実施例8)、YZ−I−57(実施例6)、YZ−I−63(実施例5)。
不活性雰囲気下で、それぞれのカルバゾールポリマーの個別の4種の溶液を、1mLの蒸留、脱気したトルエン(YZ−I−63の場合にはクロロベンゼン)の中に10mgのカルバゾールポリマーを、撹拌しながら一晩かけて溶解させることにより、調製した。それらの溶液の30nm厚の膜を、20Ω/(平方)のシート抵抗を有する、空気プラズマ処理したインジウムスズ酸化物(ITO)コーティングしたガラス基板(Colorado Concept Coatings,L.L.C.)の上に、それらのクロロベンゼン溶液からスピンコーティング(60s(1500rpm)、加速度10,000)した。次いで、20nm厚の4,4’−ジ(カルバゾル−9−イル)−ビフェニル(CBP)の膜を、6重量%facトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]と共に1Å/sの速度で加熱共蒸発させた。正孔ブロッキング層のためには、40nm厚のバソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、BCP)の膜を、発光層の上に0.4Å/sの速度で加熱蒸発させた。蒸発させる小分子はすべて、グラジエントゾーン昇華法を使用して予め精製しておいた。有機物質は、1×10−7Torr未満の圧力で加熱蒸発させた。
最後に、電子注入層としての2.5nmのフッ化リチウム(LiF)および200nm厚のアルミニウム陰極を、1×10−6Torr未満の圧力、それぞれ0.1Å/sおよび2Å/sの速度で真空蒸着させた。一つの基板あたり0.1cmの面積を有する5個のデバイスを形成させるために、金属の蒸発にはシャドーマスクを使用した。製造の際には、デバイスを大気条件に暴露させることは決してなかった。試験は、金属陰極を蒸着させた直後に、不活性雰囲気中でデバイスを空気に暴露させることなく実施した。
そのデバイスは次の通りである:ITO/カルバゾール化合物(YZ−I−135、CZ−I−41、YZ−I−57、またはYZ−I−63)(30nm)/CBP:Ir(ppy)(20nm)/BCP(40nm)/LiF(2.5nm):Al(200nm)。図2に、それらのデバイスにおける、輝度および外部量子効率(EQE)曲線を示す。上述の化合物の性能を次の表2に示す。
Figure 2011508732
デバイス実施例23
この実施例では、発光層におけるホストとして次のそれぞれのカルバゾール化合物の一つを使用したOLEDデバイスの製作を説明する:YZ−I−133(実施例14)、YZ−I−135(実施例15)、およびYZ−I−57(実施例6)。そのデバイスの構成は次の通りである:ITO/ポリ−TPD−f(35nm)/カルバゾールホスト:Ir(ppy)(30nm)/BCP(40nm)/LiF(2.5nm):Al(200nm)。
ここでポリ−TPD−fは次式のものである:
Figure 2011508732
正孔輸送層のためには、10mgのポリ−TPD−Fを、1mLの蒸留、脱気したトルエンの中に溶解させた。発光層のためには、YZ−I−133およびYZ−I−135のいずれかの溶液を、1mLの蒸留、脱気したクロロベンゼンの中に、9.5mgのカルバゾールポリマーおよび0.6mgのfacトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]を溶解させることにより調製した。別の方法として、4.5mgのYZ−I−57および0.3mgのfacトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]を、1mLの蒸留、脱気したクロロホルムの中に溶解させた。溶液はすべて不活性雰囲気下で作り、一晩撹拌した。
正孔輸送ポリ−TPD−Fの35nm厚の膜を、20Ω/平方のシート抵抗を有する、空気プラズマ処理したインジウムスズ酸化物(ITO)コーティングしたガラス基板(Colorado Concept Coatings,L.L.C.)の上に、スピンコーティングした(60s(1500rpm)、加速度10,000)。膜は、0.7mW/cmの出力密度を有する標準的な広帯域UV光を1分間使用して、架橋させた。次いで、カルバゾールポリマーホストの一つおよびIr(ppy)を含む溶液からの30nmの発光層の膜を、その架橋された正孔輸送層の上にスピンコーティングした(60s(1500rpm)、加速度10,000)。次いで、正孔ブロッキング層のためには、グラジエントゾーン昇華法を使用して精製した、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、BCP)を、発光層の上に、0.4Å/sの速度と、1×10−7Torr未満の圧力で加熱蒸発させた。
最後に、電子注入層としての2.5nmのフッ化リチウム(LiF)および200nm厚のアルミニウム陰極を、1×10−6Torr未満の圧力、それぞれ0.1Å/sおよび2Å/sの速度で真空蒸着させた。一つの基板あたり0.1cmの面積を有する5個のデバイスを形成させるために、金属の蒸発にはシャドーマスクを使用した。製造の際には、デバイスを大気条件に暴露させることは決してなかった。試験は、金属陰極を蒸着させた直後に、不活性雰囲気中でデバイスを空気に暴露させることなく実施した。
図3に、それらのデバイスにおける、輝度および外部量子効率(EQE)曲線を示す。上述の化合物の性能を次の表3に示す。
Figure 2011508732
デバイス実施例24
この実施例では発光層におけるホストとして以下のカルバゾール化合物を使用したOLEDデバイスの製作を説明する:YZ−I−135(実施例15)、YZ−I−63(実施例5)、CZ−I−25(実施例7)およびCZ−I−41(実施例8)。
正孔輸送層のためには、10mgのポリ−TPD−Fを、1mLの蒸留、脱気したトルエンの中に溶解させた。発光層のためには、CZ−I−25またはCZ−I−41のいずれかの溶液を、1mLの蒸留、脱気したクロロベンゼンの中に、9.5mgのカルバゾールポリマーおよび0.6mgのfacトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]を溶解させることにより調製した。別の方法として、4.5mgのYZ−I−63および0.3mgのfacトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム[Ir(ppy)]を、1mLの蒸留、脱気したクロロホルムの中に溶解させた。溶液はすべて不活性雰囲気下で作り、一晩撹拌した。
正孔輸送材料の35nm厚の膜を、20Ω/□のシート抵抗を有する、空気プラズマ処理したインジウムスズ酸化物(ITO)コーティングしたガラス基板(Colorado Concept Coatings,L.L.C.)の上に、スピンコーティング(60s(1500rpm)、加速度10,000)した。膜は、0.7mW/cmの出力密度を有する標準的な広帯域UV光を1分間使用して、架橋させた。次いで、30nmの発光層の膜を、架橋された正孔輸送層の上に3種のカルバゾールポリマーのうちの一つ:Ir(ppy)溶液からスピンコーティングした(60s(1500rpm)、加速度10,000)。正孔ブロッキング層のためには、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、BCP)を、グラジエントゾーン昇華法を使用してまず精製し、次いで40nmの膜を発光層の上に、0.4Å/sの速度と1×10−7Torr未満の圧力で加熱蒸発させた。
最後に、電子注入層としての2.5nmのフッ化リチウム(LiF)および200nm厚のアルミニウム陰極を、1×10−6Torr未満の圧力、それぞれ0.1Å/sおよび2Å/sの速度で真空蒸着させた。一つの基板あたり0.1cmの面積を有する5個のデバイスを形成させるために、金属の蒸発にはシャドーマスクを使用した。製造の際には、デバイスを大気条件に暴露させることは決してなかった。試験は、金属陰極を蒸着させた直後に、不活性雰囲気中でデバイスを空気に暴露させることなく実施した。そのデバイスの構成は次の通りである:ITO/ポリ−TPD−F/(35nm)/カルバゾールホスト:Ir(ppy)(30nm)/BCP(40)/LiF(2.5nm):Al(200nm)。
図4に、それらのデバイスにおける、輝度および外部量子効率(EQE)曲線を示す。上述の化合物の性能を次の表4に示す。
Figure 2011508732
デバイス実施例25
この実施例では、ポリマーホストとしてCZ−I−25(実施例7)またはYZ−I−133(実施例14)のいずれかと、FPt発光体とを使用したOLEDデバイスの製造と特性について説明する。ここでFPtは、次式のものである:
Figure 2011508732
CZ−I−25およびYZ−I−133ポリマーホストを試験するためのW(OLED)のデバイス構成を図5に示す。最初に、架橋性ポリ−TPD−Fの正孔輸送層を、(トルエン中10mg/mLで)空気プラズマ処理(2分間)インジウムスズ酸化物(ITO)ガラス基板(20Ω/□、Colorado Concept Coatings,L.L.C.)の上に、1500RPM(60s)でスピンコーティングした。次いで、そのポリ−TPD−f膜を、0.7mW/cmの広帯域UV光源下で1分間かけて、架橋させた。次いで、その正孔輸送層の上に、30nmの発光層を、CZ−I−25またはYZ−I−133のポリマーホストとFPt発光体との混合物からスピンコーティング(1000RPM、60s)したが、それぞれ、CZ−I−25では18重量%、YZ−I−133では15重量%の濃度のクロロベンゼン溶液(10mg/mL)を使用した。次いで発光層の上に、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、BCP)の正孔ブロッキング層(40nm)を、0.4Å/sの速度、1×10−7Torr未満の圧力で加熱蒸発させた。最後に、電子注入層としての2.5nmのフッ化リチウム(LiF)および200nm厚のアルミニウム陰極を、1×10−6Torr未満の圧力、それぞれ0.1Å/sおよび2Å/sの速度で真空蒸着させた。一つの基板あたり0.1cmの面積を有する5個のデバイスを形成させるために、金属の蒸発にはシャドーマスクを使用した。製造ステップはすべて、窒素を充満させたグローブボックスの中で実施した。試験は、金属陰極を蒸着させた直後に、デバイスを空気に暴露させることなく実施した。
図6に、FPt発光体を用いてドープした、CZ−I−25およびYZ−I−133ポリマーホスト材料を使用した2種のデバイスの電流密度−電圧(J−V)特性を示す。それぞれのデバイスの輝度および外部量子効率(EQE)曲線を図7に示す。CZ−I−25(18重量%F−Ptドープ)ベースのWOLEDと比較して、YZ−I−133(15重量%F−Ptドープ)では、より高い輝度およびEQEが観察されるのを見ることができる。CZ−I−25およびYZ−I−133ホストそれぞれで、2.3±0.2%(5±1cd/A)、および1.5±0.1%(3±1cd/A)の外部量子効率が観察された。さらに、これらのWOLEDデバイスのエレクトロルミネセンス(EL)スペクトルを測定して、国際照明委員会(Commission Internationale de l’Eclairage)(CIE)座標および演色評価指数(CRI)を引き出し、W(OLED)用途におけるこれらのデバイスの有望性を調べた。CZ−I−25およびYZ−I−133ホストをベースとしたデバイスのELスペクトルを図8で比較した。これらのスペクトルから引き出したCIEおよびCRIの値を表5にまとめた。18重量%のF−Pt発光体でドープしたCZ−I−25ホストを使用したWOLEDデバイスにおいては、白色点に近いCIE座標(0.34、0.35)が実現されたのを見ることができる。しかしながら、15重量%FPt発光体でドープしたYZ−I−133ホストをベースとするWOLEDでは、オレンジ色〜赤色が強い発光となった。これらの先の結果は、新規に合成されたポリマーホストが、溶液加工が可能なWOLEDのための有力なホストとなりうることを示している。
Figure 2011508732
デバイス実施例26
この実施例では、緑色OLEDにおけるポリマーホストのCZ−I−154およびポリ−CBP−フルオレンを説明する。
Figure 2011508732
緑色発光体Ir(ppy)のためのポリマーホストCZ−I−154およびポリ−CBP−フルオレンを試験するためのOLEDデバイスの構造を図9に示す。架橋性ポリ−TPD−Fの正孔輸送層、BCPの正孔ブロッキング層、注入層LiF、およびAl陰極を、WOLEDのための実施例23で先に説明したようにして、蒸着させた。発光層のために、ホストCZ−I−154および緑色発光体Ir(ppy)(6重量%)を、クロロベンゼン(10mg/mL)中に溶解させ、一晩撹拌した。その発光層は、正孔輸送層の上に、1000RPMでスピンコーティングし、30nmの層を形成させた。
図10に、ポリマーホストCZ−I−154またはポリ−CBP−フルオレンのいずれかを使用したOLEDの電流密度−電圧(J−V)特性を示す。それぞれの輝度および外部量子効率(EQE)曲線を図11に示す。CZ−I−154とポリ−CBP−フルオレンホストでは同程度の効率が観察された。観察されたEQEは、ポリ−CBP−フルオレンベースおよびCZ−I−154ベースのOLEDそれぞれで、2.1±0.1%(電流発光効率、7±1cd/A)および2.2±0.3%(電流発光効率、7±1cd/A)であった。
CZ−I−154デバイスは、小分子の電子輸送材料を組み入れることでメリットが得られることが見出された。したがって、PBD小分子をその発光層に混合したが、ここでPBDは次式のものである:
Figure 2011508732
その性能を、PBDを含まない対照のデバイスの性能と比較した。そのために、発光層を、CZ−I−154:PBD:Ir(ppy)の混合物(比率、7:2.4:0.6mg/mL)(全部で10mg/mL)からスピンコーティングした。
PBD電子輸送分子を含む場合および含まない場合の、CZ−I−154ホストを使用したOLEDデバイスの電流密度−電圧(J−V)特性を図12で比較した。それぞれのデバイスについての、印加電圧の関数としての輝度およびEQE曲線を、図13に示す。PBDを添加したCZ−I−154を使用するOLEDにおいては、PBDを添加しなかったOLEDに比較して、輝度およびEQEが高いという結果が得られたことが判る。CZ−I−154のみの対照OLEDデバイス(EQE=2.1±0.1%(電流発光効率、7±1cd/A)に比較して、EQEが倍増して、その効率が4.2±0.8%(電流発光効率、14±3cd/A)となることが観察された。
これらの結果から、正孔キャリアとしてCZ−I−154を含む発光層のルミネセンス効率は、電荷平衡(charge balancing)電子キャリアを添加することによって改良することができると推察される。
現時点において、最も実際的で好ましい実施態様と考えられるものの観点から本発明を説明してきたが、開示された実施態様に本発明が限定される必要はないということは理解されたい。それとは逆に、添付の特許請求項の精神と範囲に含まれる、各種の修正および類似の配列をカバーすることが意図されており、特許請求項は、そのような修正および類似の構造のすべてを包含するような最も広い解釈を与えられるべきである。したがって、ここまでの記述および説明は、添付の特許請求項で定義される本発明の範囲を限定すると受け取るべきではない。

Claims (59)

  1. 次式
    Figure 2011508732
    [式中、
    それぞれの任意のR’、R’’、R’’’、またはR’’’’基は独立して、1種または複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基から選択され、
    それぞれのxは独立して、整数0、1、2、3または4から選択され、
    Yは、場合によっては1種または複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基で置換されていてもよい、C1〜20単環式芳香族または単環式もしくは多環式ヘテロ芳香族環を含み、
    式中、
    およびMは任意の基であるか、または独立して下記の基から選択され、
    Figure 2011508732
    かつ、印によって示した位置でノルボルネン、Y、またはカルバゾール基に結合され;
    およびRは任意で、独立して、C1〜20アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基から選択され;
    かつ任意の基Mが、C1〜20アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基である]
    で表される化合物。
  2. 以下の構造
    Figure 2011508732
    を有する、請求項1に記載の化合物。
  3. 以下の構造
    Figure 2011508732
    を有する、請求項1に記載の化合物。
  4. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が同一である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  5. およびRが、C1〜11アルカンジイルである、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  6. およびRが、メチレンジイル、エチレンジイル、プロピレンジイル、ブチレンジイル、ペンチレンジイル、ヘキシレンジイル、ヘプチレンジイル、オクチレンジイル、ノニレンジイル、デシレンジイル、またはドデシレンジイルである、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  7. が存在しないか、またはC1〜11アルカンジイルである、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  8. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が、独立して選択されたC1〜6アルキルまたはアルコキシ基である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  9. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が、独立して選択されたメチル、エチル、プロピル、ブチル、iso−プロピル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、iso−プロポキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、またはブトキシ基である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  10. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’がtert−ブチル基である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  11. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  12. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzおよびz’が、独立して選択された整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  13. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  14. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  15. Yが、カルバゾール、プリン、インドール、インドリン、およびカルボリン環を含む、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  16. Yがカルバゾールである、請求項15に記載の化合物。
  17. 次式の構造
    Figure 2011508732
    [式中、Yはビフェニルである]
    を有する化合物。
  18. Yが、ベンゼン、フェニル、ピリジン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、オキサジン、ピロール、イミダゾール、フラン、チオフェン、トリアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、ピラジン、ピリダジン、およびトリアジン環を含む、請求項1、2、または3に記載の化合物。
  19. 前記Yがピリジンである、請求項18に記載の化合物。
  20. 前記Yがベンゼンである、請求項18に記載の化合物。
  21. 請求項1から20のいずれか一項に記載の少なくとも1種の化合物を含む、有機ルミネセンスデバイス。
  22. ポリマーまたはコポリマーを調製するための方法であって、
    a)請求項1から20のいずれか一項に記載の少なくとも1種のモノマー性化合物を開環メタセシス触媒と混合する工程、および
    b)前記混合物を重合させて、少なくともいくつかの、次式の構造
    Figure 2011508732
    を有するポリノルボルネニル繰り返し単位を含むポリマーを形成させる工程、
    を含む方法。
  23. 前記混合物が、場合によっては置換されていてもよい1種または複数のさらなるノルボルネニルコモノマーを含む、請求項22に記載の方法。
  24. 請求項22または23に記載の方法により製造されるポリマーまたはコポリマー生成物。
  25. 次式
    Figure 2011508732
    [式中、
    それぞれの任意のR’、R’’、R’’’、またはR’’’’基は独立して、1種または複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基から選択され、
    それぞれのxは、独立して選択された整数の0、1、2、3または4であり、
    nは、1〜2000の整数であり、
    Yは、場合によっては1種または複数のC1〜20アルキル、アリール、またはアルコキシ基で置換されていてもよい、C1〜20単環式芳香族または単環式もしくは多環式ヘテロ芳香族環を含み、
    式中、
    およびMは任意の基であるか、または独立して下記の基から選択され、
    Figure 2011508732
    かつ、印によって示した位置でノルボルネン、Y、またはカルバゾール基に結合され、
    およびRは、アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基からなる群からの、任意の独立して選択されたC1〜20であり;かつ
    任意の基Mが、C1〜20アルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイル基である]
    で表されるポリマー。
  26. 次式の構造
    Figure 2011508732
    を有する、請求項25に記載のポリマー。
  27. 次式の構造
    Figure 2011508732
    を有する、請求項25に記載のポリマー。
  28. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が同一である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  29. およびRが、C1〜11アルカンジイルである、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  30. およびRが、メチレンジイル、エチレンジイル、プロピレンジイル、ブチレンジイル、ペンチレンジイル、ヘキシレンジイル、ヘプチレンジイル、オクチレンジイル、ノニレンジイル、デシレンジイル、またはドデシレンジイルである、請求項29に記載のポリマー。
  31. が存在しないか、またはC1〜11アルカンジイルである、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  32. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が、独立して選択されたC1〜6アルキルまたはアルコキシ基である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  33. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’が、独立して選択されたメチル、エチル、プロピル、ブチル、iso−プロピル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、iso−プロポキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、またはブトキシ基である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  34. ’、R’’、R’’’、およびR’’’’がtert−ブチル基である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  35. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  36. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzおよびz’が、独立して選択された整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  37. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  38. −M−Mが、
    Figure 2011508732
    であり、ここでzが、独立して選択された整数の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12である、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  39. Yが、カルバゾール、プリン、インドール、インドリン、およびカルボリン環を含む、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  40. Yがカルバゾールである、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  41. 次式の構造
    Figure 2011508732
    [式中、Yはビフェニルである]
    を有するポリマー。
  42. Yが、ベンゼン、フェニル、ピリジン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、オキサジン、ピロール、イミダゾール、フラン、チオフェン、トリアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、ピラジン、ピリダジン、およびトリアジンを含む、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  43. Yがピリジンである、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  44. Yがベンゼンである、請求項25、26、または27に記載のポリマー。
  45. 請求項25、26、27、または41に記載のポリマーを含む、有機エレクトロルミネセントデバイス。
  46. 燐光ドーパントをさらに含む、請求項25、26、27、または41に記載のポリマーからなる、物質組成物。
  47. 前記燐光ドーパントが、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)ルテニウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C)白金、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン、イリジウム(III)ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2’]ピコリネート(Firpic)、トリス−(2−フェニルピリジナト−N,C)(イリジウムIr(ppy))、ビス−(2−フェニルピリジナト−N,C)イリジウム(アセチルアセトネート)(Ir(ppy)(acac))、および2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ホルフィン白金(II)(PtOEP)からなる群から選択される、請求項46に記載の組成物。
  48. 発光層が、ポリ(ノルボルネン)ホモポリマー、または請求項25、26、または27に記載のポリマーのポリ(ノルボルネン)コポリマー化合物からなる、有機エレクトロルミネセントデバイス。
  49. 透明基板、
    前記基板の上にある透明な導電性陽極、
    前記陽極の上の、正孔輸送層および/または電子ブロッキング層、
    発光層、
    電子輸送および/または正孔ブロッキング層、ならびに
    陰極層、
    を含む、請求項48に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
  50. 前記正孔輸送層が、以下のもの
    Figure 2011508732
    からなる群から選択される、請求項49に記載の有機エレクトロルミネセントデバイス。
  51. 式(I)
    Figure 2011508732
    [式中、
    XおよびZはそれぞれカルバゾールであり、場合によっては1種または複数の直鎖または分岐状のC1〜20アルキル基で置換されていてもよく;
    Yは、共役単環式芳香族または単環式もしくは多環式ヘテロ芳香族を含み;
    前記X−Y−Z単位はまとまって、結合M−M−Mによってノルボルネンモノマーに結合されており、ここで前記結合は、Yまたは、XもしくはZのうちの一つに結合されており;
    およびMは独立して、存在しないか、または次式で表され、
    Figure 2011508732
    前記エステル上の炭素もしくは酸素原子を介するか、または前記エーテルの酸素原子を介してX−Y−Z単位に結合され、かつMはRであり;
    およびRは、独立して、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、およびアレーンジイルからなる群から選択され、それらはそれぞれ、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式であり;かつ
    は、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイルを表し、それらはそれぞれ、C1〜20の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式である]
    で表される化合物。
  52. 次式(II)
    Figure 2011508732
    [式中、
    XおよびZはそれぞれカルバゾールであり、非置換であるか、または1種または複数の直鎖または分岐状のC1〜20アルキル基で置換されており;
    Yは、共役環式芳香族または環式もしくは多環式ヘテロ芳香族を含み;
    前記X−Y−Z単位は、まとまって、結合M−M−Mによってノルボルネンポリマーに結合されており、ここで前記結合は、Yまたは、XもしくはZのうちの一つに結合されており;
    およびMは独立して、存在しないか、または次式で表され、
    Figure 2011508732
    かつ、前記エステル上の炭素もしくは酸素原子を介するか、または前記エーテルの酸素原子を介してX−Y−Z単位に結合され、かつMはRであり;
    およびRは、独立して、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、およびアレーンジイルからなる群から選択され、それらはそれぞれ、1〜20個の炭素原子の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式であり;
    は、存在しないか、またはアルカンジイル、アルケンジイル、アルキンジイル、またはアレーンジイルを表し、それらはそれぞれ、C1〜20の炭素鎖長を有する直鎖、分岐鎖、または環式であり、かつ
    nは、約1〜約2,000の整数である]
    によって表される化合物。
  53. 請求項51または52に記載の少なくとも1種の化合物を含む、有機エレクトロルミネセントデバイス。
  54. 燐光ドーパントと組み合わせた、請求項53に記載のデバイス。
  55. 次式
    Figure 2011508732
    で表される化合物。
  56. 次式
    Figure 2011508732
    で表される化合物、およびそれらの混合物。
  57. 次式
    Figure 2011508732
    で表される化合物。
  58. 次式
    Figure 2011508732
    で表される化合物。
  59. 次式
    Figure 2011508732
    で表される化合物。
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