JP2011516465A - 供与受容フルオレン骨格、それの方法及び使用 - Google Patents
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Abstract
Description
A、B、Dは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された一つの炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
A、B、D単位中、場合により一つの単位が存在するか、または場合により二つの単位が存在するか、または場合により全ての三つの単位が存在し、
BまたはD単位は無くともよく、芳香族Y−Zベンゼン環が直接結合しており、
B、D単位、及びZ環は存在しなくともよく;
E、F、G、H、I、Jは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライドからなる群から選択されるが、但しこれらに限定されず;
FE、GHまたはIJは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であってもよい。
最近、長く延びたπ共役系を有する多くの誂えられたポリフルオレン類またはフルオレン類が、高い量子効率を有する青色OLEDの製造のためのそれらの高い潜在能力について証明された10。それらの商業化の範囲は、使用中に、青色の純度を台無しにする、500〜600nmの広範囲を含む追加的な望ましくない低エネルギー“緑色発光”バンドが出現することが不利となる11。
フルオレン類は、メチレン部分の存在によって同一平面上の配列に固定された剛性ビフェニル構造を含む。一般的に、様々なフルオレン、スピロフルオレン類及び関連する骨格を製造するためには、パラジウムで触媒されたスズキ−ミヤウラカップリングプロトコルが使用されてきた12−14。ポリフルオレン類の合成のためのカップリング反応に触媒としてニッケルを使用することも報告されている15。これらの金属補助クロスカップリング反応は幅広い合成ポテンシャルを有するが、これらは、高価な有機金属試薬/触媒を必要とすること、反応条件が過酷なこと、及び望ましくない副生成物が生ずるという不利な点がある。加えて、工業目的のためのこれらのフルオレン類の大量生産は、有機金属廃棄物の処分、痕跡量の金属不純物の精製、及び/または最終反応混合物からの副生成物の除去により多くの投資を必要とする。これらの制限の故に、レポートの多くでは、オリゴ−及びポリフルオレン類を製造するために重大な前駆体として商業的に入手可能なフルオレンまたは2,7−ジハロフルオレンを使用して、それらの分子骨格中に供与受容置換基を導入する柔軟性の無さと妥協している16。それ故、フルオレン及びフルオレノン構造のための簡単で、高速でそして汎用の合成経路の開発は、これらの剛性の系の応用範囲の更なる拡大にとって非常に重要なことである。
フルオレンから9−フルオレノンへの直接酸化のための文献方法は、特化した均一系もしくは不均一系触媒または過酷な反応条件を必要とする17。本発明は、置換されていないかもしくは置換されたフルオレン類を、触媒を使用せずに、塩基、例えば金属水素化物またはアルカリ土類金属水素化物の存在下に、及び適当な溶剤、例えばTHF中で、−30℃〜25℃の温度範囲で空気酸化することによって対応するフルオレノン類に酸化するための非常に迅速な新規方法にも関する。
選択された文献:
表1は、本発明の化合物の光物理的な性質を示す。
式中、A、B、Dは、一つの炭素または二つの炭素からなる単位、場合により置換された一つの炭素単位または場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子から選択され;
式中、A、B、D単位においては、場合により一つの単位が存在するか、場合により二つの単位が存在するか、または場合により全ての三つの単位が存在し;
式中、BまたはD単位は存在しないことができ、そして芳香族Y−Zベンゼン環が直接結合しており;
式中、B、D単位、及びZ環は、存在しなくともよく;
式中、E、F、G、H,I、Jは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択される。
本発明の一つの態様では、一般式Iを有する特に好ましい化合物は、より具体的には、テンプレートT−1〜T−3によって表され、但し、これらの骨格上には、少なくとも一つの供与基、例えば置換されたもしくは置換されていないアミノ、及び少なくとも一つの受容基、例えばニトリル、エステル官能基が存在する。
テンプレートT−1において、Aは、場合により置換されたもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
テンプレートT−1において、E及び/またはFは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され、
テンプレートT−1において、EFは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合より置換されたメチレン基に直接結合した二重結合でもよく;
テンプレートT−2において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−2において、A及びBは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された一つの炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され、
テンプレートT−2において、E、F、G、Hは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され、
テンプレートT−2において、EF及び/またはGHは、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合でもよく、
テンプレートT−3において、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−3において、A及びDは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された一つの炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され、
テンプレートT−3において、E、F、I、Jは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−3において、EF及び/またはIJは、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができる。
1) 1−フェニル−3−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
2) 1−フェニル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
3) 1−ナフタレン−1−イル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
4) 1−ナフタレン−2−イル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
5) 3−ピペリジン−1−イル−1−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
6) 3,5−ジメチル−フラン−2−イル)−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
7) 1−(4−フルオロ−フェニル)−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
8) 3−ピペリジン−1−イル−1−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
9) 4−フラン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
10) 4−フェニル−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
11) 4−フェニル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
12) 4−ナフタレン−1−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
13) 4−ナフタレン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
14) 2−ピペリジン−1−イル−4−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
15) 4−(4−メトキシ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
16) 2−ピペリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
17) 4−(4−クロロ−フェニル)−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
18) 2−ピロリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
19) 2−ピペリジン−1−イル−4−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
20) 2−ピペリジン−1−イル−4−(4−ピロール−1−イル−フェニル)−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
21) 4−(4−アセチル−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
22) 4−(4−フルオロ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
23) 4−(4−ブロモ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
24) 6−ピペリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
25) 6−ピロリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
26) 3−メトキシ−6−ピペリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
27) 7−ピペリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
28) 7−ピロリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
29) (4−メチル−ピペリジン−1−イル)−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
30) 11−メトキシ−7−ピペリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
31) 7−ピペリジン−1−イル−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
32) 7−ピロリジン−1−イル−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
33) 7−(4−メチル−ピペリジン−1−イル)−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
34) 9−オキソ−4−フェニル−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
35) 9−オキソ−4−フェニル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
36) 4−ナフタレン−1−イル−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
37) 4−ナフタレン−2−イル−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
38) 9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
39) 9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
40) 4−フラン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
41) 4−(4−メトキシ−フェニル)−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
42) 4−(4−フルオロ−フェニル)−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
43) 9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
44) 9−オキソ−2−ピロリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
45) 9−オキソ−1−フェニル−3−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
46) 9−オキソ−1−フェニル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
47) 1−ナフタレン−1−イル−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
48) 1−ナフタレン−2−イル−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
49) 9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−1−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
50) 9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−1−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
51) 1−(4−フルオロ−フェニル)−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
ここで、本発明は、明細書に添付の図面に示すように一般式T−1を有する新規化合物の製造方法を提供し、前記図面は、テンプレートT−1からのこれらの化合物のためのこの方法の好ましい態様を示す:
ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
Aは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
E及び/またはFは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であってもよく;
b) 段階a)において、反応は、通常の有機溶剤、特にDMF、THF(但しこれらに限定されない)中で、塩基、特にKOH、NaH、KH(但しこれらに限定されない)の存在下に、−78℃〜100℃の範囲の温度で、<1分間〜24時間の期間、進めることができ、
c) 段階aで得られた反応混合物から一般式T−1の化合物を単離し、そしてクロマトグラフィ技術で精製し;
d) 一般式S−1及びS−2の出発材料は既知であり、一般式S−1の化合物は、従前報告された手順[(a)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.;Kobayashi,G.Chem.Pharm.Bull.1984,32,3384.(b)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.J.HeterCycl.Chem.1987,24,1557.(c)Farhanullah;Agarwal, N.;Goel,A.;Ram,V.J.J.Org.Chem.2003,68, 2983]に従い、メチル2−シアノ/メトキシカルボニル−3,3−ジ(メチルスルファニル)アクリレートと置換されたアセトフェノン類とを、アルカリ性条件下に、無水DMSO中で高い収量で製造される。
A、Bは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され、
E、F、G及び/またはHは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFまたはGHは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であってもよく;
f) 段階e)において、反応は、通常の有機溶剤、特にDMF、THF(但しこれらに限られない)中で、塩基、特にKOH、NaH、KH(但しこれらに限られない)の存在下に、−78℃〜100℃の範囲の温度で、<1分間〜24時間の期間、進めることができ、
g) 段階e)で得られた反応混合物から一般式T−2の化合物を単離し、そしてクロマトグラフィ技術で精製し;
h) 一般式S−4の出発材料は既知であり、そして一般式S−3の化合物は、従前開示された手順[(a)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.;Kobayashi,G.Chem.Pharm.Bull.1984,32,3384.(b)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.J.HeterCycl.Chem.1987,24,1557.(c)Farhanullah;Agarwal,N.;Goel,A.;Ram,V.J.J.Org.Chem.2003,68,2983]に従い、メチル2−シアノ/メトキシカルボニル−3,3−ジ(メチルスルファニル)アクリレートを一般式S−4の置換された環状ケトンとアルカリ性条件下に無水DMSO中で反応させることによって高い収量で製造される。
A、Dは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
E、F、I及び/またはJは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFまたはIJは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であってもよく;
i) 段階iにおいて、反応は、通常の有機溶剤、特にDMF、THF(但しこれらに限られない)中で、塩基、特にKOH、NaH、KH(但しこれらに限られない)の存在下に、−78℃〜100℃の範囲の温度で<1分間〜24時間の期間進めることができ、
j) 段階iで得られた反応混合物から一般式T−3の化合物を単離し、そしてクロマトグラフィ技術で精製し;
k) 一般式S−5の出発材料は既知であり、そして一般式S−3の化合物は、従前報告された手順[(a)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.;Kobayashi,G.Chem.Pharm.Bull.1984,32,3384.(b)Tominaga,Y.;Ushirogouchi,A.;Matsuda,Y.J.HeterCycl.Chem.1987,24,1557.(c)Farhanullah;Agarwal,N.;Goel,A.;Ram,V.J.J.Org.Chem.2003,68,2983]に従い、メチル2−シアノ/メトキシカルボニル−3,3−ジ(メチルスルファニル)アクリレートと一般式S−5の置換された環状ケトンとをアルカリ性条件下に無水DMSO中で反応させることによって高い収量で製造される。
全ての合成された化合物1−5、10−14、45−49及び34−38の光物理的性質を、UV−vis及び蛍光技術によって検査した(図5及び図6)。表1は、吸光係数と共にそれらのUV及び蛍光スペクトルデータのλmax、並びにストークスシフトを示した。これらの化合物は、フルオレン骨格上に結合した電子供与受容置換基及び発色団の性質と位置に依存して、異なる発光色を生じた。
様々な発色団基(π基)で1位で置換された全てのフルオレン(1−5)は青色領域に発色を示したが(表1)、それらの対応するフルオレノン(45〜49)は、緑帯びた黄色領域に発色を示した。このことは、フルオレノンが、2,7−フルオレンに基づくOLEDにおける“緑色発光デフェクト”の原因であることを表した。一連のフルオレン(10〜14)の場合のようにこれらの許容受容及び発色団基の位置を変えると、全てのフルオレンが、青色領域に発色を示し、そしてそれらの対応するフルオレノンは、フルオレノン骨格上の4位に結合した発色団に依存して、青色蛍光を示すか(36、38)または蛍光を示さなかった(34、35、37)。このことは、フルオレン骨格上の置換パターンを配列し直すことによって、緑帯び黄色発色フルオレノン(47、49)を、青色発光フルオレノン(36、38)に転化できることを意味する。言い換えれば、フルオレン14及びフルオレノン38の双方が青色領域に発色を示す(図8)4−ピレニル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル14のような調製分子(preparing molecules)は、青色純度を保持でき、そしてフルオレンに基づくOLEDデバイスにおける追加の緑色のバンドの問題を解消する。このOLEDデバイスは、PL(溶液)のλmaxが、余分な緑色のバンドは生じないELスペクトル(図10)と良く合致することを示す。この実験は、緑色発光デフェクトを、フルオレン骨格上の供与受容基の適当な官能化によって除去できることを示唆している。
更に、この分子の発光機序の検査のために、ナノセコンド時間減衰測定を行った。400nm〜600nmの間の積分した発光の寿命時間減衰トレースを、図9に示すように固体の状態で測定した。化合物の時間分解PL(TRPL)減衰は、τ1=1.3、τ2=3.7及びτ3=7.4の時間定数を有する3指数関数的減衰モデルにフィットする。3指数関数的減衰成分は、図9に示される半経験的計算から明白なように、主に、ピレン、フルオレン及びCN部分から生ずる。
本発明の化合物は、エレクトロルミネセンスデバイスに使用することができる。このようなデバイスの基本的な構造は、アノード/有機発光層/カソードを含む。前記の基本構造に適宜加えられた正孔注入及び輸送層または電子注入層を有する構造は既知である。このような構造の例には、アノード/正孔注入及び輸送層/有機発光層/カソードの構造、及びアノード/正孔注入及び輸送層/有機発光層/電子注入/層カソードの構造などが挙げられる。それ故、本発明は、二つの接触層の間に配置された少なくとも一つの光活性層及び/または電子活性層を含む電子デバイスであって、該デバイスの電子活性層または光活性層のうちの少なくとも一つが、本発明のフルオレン化合物を含む、前記デバイスにも関する。典型的なデバイスは、アノード層及びカソード層及び電子活性層、及びアノード及びカソードの間の任意付加的な層を有する。アノードの隣には、正孔注入及び輸送層がある。カソードの隣には、電子注入/輸送材料を含む任意付加層がある。正孔注入/輸送層とカソード(または任意付加的な電子輸送層)との間には、光活性層がある。本発明のフルオレン類は、正孔注入/輸送層及び/または光活性層及び/または任意付加的な電子注入/付加層に有用であり得る。
青色発光材料(5、14)の性能を検証するために多層デバイスを作製した。以下の層構造、すなわちITO/PEDOT:PSS/TPD(30nm)/5または14(60nm)/BCP(8nm)/LiF(0.5nm)/Al(160 nm)を作製し、そして試験した。正孔輸送目的にTPDを使用する一方で、電子輸送層としてはBCPを選択した。PEDOT:PSSは、ITOとTPD層との間にシャープな境界面を得るためのアクティブバッファとして働く。
Claims (14)
- 以下の一般式Iを有する新規の供与受容フルオレン類、フルオレノン類及びそれらのπ共役骨格、並びにこれらの誘導体。
A、B、Dは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された一つの炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
A、B、D単位には、場合により一つの単位が存在するか、または場合により二つの単位が存在するか、または場合により三つの全ての単位が存在し、
BまたはD単位は、無くともよく、芳香族Y−Zベンゼン環が直接結合しており;
B、D単位及びZ環は存在していなくともよく;
E、F、G、H、I、Jは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EF、GHまたはIJは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができる。] - 一般式Iを有する特に好ましい化合物が、より具体的には、テンプレートT−1〜T−3で表され、但しこの際、少なくとも一つの供与基、例えば置換されたもしくは置換されていないアミノ、及び少なくとも一つの受容基、例えばニトリル、エステル官能基がこれらの骨格上に存在する、請求項1の化合物。
テンプレートT−1中、Aは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
テンプレートT−1中、E及び/またはFは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−1中、EFは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができ;
テンプレートT−2中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−2中、A及びBは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された一つの炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
テンプレートT−2中、E、F、G、Hは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−2中、EF及び/またはGHは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができ;
テンプレートT−3中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−3中、A及びDは、一つの炭素もしくは二つの炭素、場合により置換された炭素単位もしくは場合により置換された二つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
テンプレートT−3中、E、F、I、Jは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
テンプレートT−3中、EF及び/またはIJは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができる] - 供与基が、限定はされないが、アミン、例えば、ピロリジン、ピペリジン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジメチルアミンからなる群から選択される、請求項1の化合物。
- 受容基が、限定はされないがニトリル、エステルからなる群から選択される、請求項1の化合物。
- 代表的な化合物が、限定はされないが、以下に示す例を含む、請求項1の新規化合物。
1)1−フェニル−3−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
2)1−フェニル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
3)1−ナフタレン−1−イル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
4)1−ナフタレン−2−イル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
5)3−ピペリジン−1−イル−1−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
6)3,5−ジメチル−フラン−2−イル)−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
7)1−(4−フルオロ−フェニル)−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
8)3−ピペリジン−1−イル−1−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
9)4−フラン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
10)4−フェニル−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
11)4−フェニル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
12)4−ナフタレン−1−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
13)4−ナフタレン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
14)2−ピペリジン−1−イル−4−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
15)4−(4−メトキシ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
16)2−ピペリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
17)4−(4−クロロ−フェニル)−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
18)2−ピロリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
19)2−ピペリジン−1−イル−4−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
20)2−ピペリジン−1−イル−4−(4−ピロール−1−イル−フェニル)−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
21)4−(4−アセチル−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
22)4−(4−フルオロ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
23)4−(4−ブロモ−フェニル)−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
24)6−ピペリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
25)6−ピロリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
26)3−メトキシ−6−ピペリジン−1−イル−7,12−ジヒドロ−インデノ[1,2−a]フルオレン−5−カルボニトリル
27)7−ピペリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
28)7−ピロリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
29)(4−メチル−ピペリジン−1−イル)−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
30)11−メトキシ−7−ピペリジン−1−イル−5,8−ジヒドロ−インデノ[2,1−c]フルオレン−6−カルボニトリル
31)7−ピペリジン−1−イル−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
32)7−ピロリジン−1−イル−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
33)7−(4−メチル−ピペリジン−1−イル)−5,9−ジヒドロ−6H−インデノ[2,1−c]フェナントレン−8−カルボニトリル
34)9−オキソ−4−フェニル−2−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
35)9−オキソ−4−フェニル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
36)4−ナフタレン−1−イル−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
37)4−ナフタレン−2−イル−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
38)9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
39)9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
40)4−フラン−2−イル−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
41)4−(4−メトキシ−フェニル)−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
42)4−(4−フルオロ−フェニル)−9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
43)9−オキソ−2−ピペリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
44)9−オキソ−2−ピロリジン−1−イル−4−p−トリル−9H−フルオレン−1−カルボニトリル
45)9−オキソ−1−フェニル−3−ピロリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
46)9−オキソ−1−フェニル−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
47)1−ナフタレン−1−イル−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
48)1−ナフタレン−2−イル−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
49)9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−1−ピレン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
50)9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−1−チオフェン−2−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル
51)1−(4−フルオロ−フェニル)−9−オキソ−3−ピペリジン−1−イル−9H−フルオレン−4−カルボニトリル。 - 請求項1及び2に記載のテンプレートT−1またはテンプレートT−2またはテンプレートT−3の製造プロセスを含む、一般式Iの新規の供与受容フルオレン類、フルオレノン類の製造方法であって、プロセスステップが、
a.DMF、THFからなる群(但しこれらに限定されない)から選択される有機溶媒中で、塩基、特にKOH、NaH、KH、t−BuOK(但しこれらに限定されない)の存在下に、−78℃〜100℃の範囲の温度で、<1分間〜24時間の範囲の期間、
一般式S−1を有する化合物を、一般式S−2を有する化合物と反応させて、一般式T−1を有する化合物を供し、この際、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8は、独立して、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
Aは、場合により置換されたもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され、
E及び/またはFは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができ;
A、Bは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合によりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子からなる単位から選択され;
E、F、G及び/またはHは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFまたはGHは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができ;
A、Bは、場合により置換されているかもしくは置換されていない一つの炭素単位、場合よりケトン基、場合により置換されたアルケン、酸素原子、硫黄原子または窒素原子からなる単位から選択され;
E、F、G及び/またはHは、水素、場合により置換されたアルキル、場合により置換されたアルケニル、場合により置換されたアルコキシル、場合により置換されたアリール、場合により置換されたヘテロアリール、場合により置換されたアルキルチオ、場合により置換されたアミノ、場合により置換されたアシルアミノ、場合により置換されたアリールアミノ、場合により置換されたアシルチオ、場合により置換されたアシル、場合により置換されたアロイル、場合により置換されたアシルオキシ、場合により置換されたチオアミド、ハロゲン、エステル、ヒドロキシ、メルカプト、カルボントリフルオライド、ニトロからなる群から選択され;
EFまたはGHは、一緒になって、酸素原子またはメチレン基または場合により置換されたメチレン基に直接結合した二重結合であることができ;
b.一般式T−1、T−2、T−3の化合物を、段階aで得られた反応混合物からそれぞれ単離し、そしてクロマトグラフィ技術で精製し;
c.フルオレンテンプレートT−1、T−2、T−3乃至対応する新規のカルボニル化合物を、フルオレンまたは関連するジアリールメタン化合物を、酸化剤(好ましくは空気)と、アルカリ金属水素化物(例えばNaH、KHなど)またはアルカリ土類金属水素化物の存在下に、適当な通常の有機溶剤、好ましくはDMF、THFから選択される有機溶媒(但しこれらに限定されない)中で、フルオレンまたは関連するジアリールメタン化合物をフルオレノンまたはジアリールカルボニル化合物に転化するのに十分な時間(好ましくは<1分間)及び−78℃〜100℃の範囲の温度で処理することによって、対応するフルオレノンもしくはジアリールカルボニル化合物に酸化する;
ことを含む、前記方法。 - 高い明度及び効率をもって、エレクトロルミネセンスデバイス、例えば有機発光ダイオード、光検出器及び光起電デバイス及び他の有用な電子デバイスの製造に有用である、請求項1の化合物。
- 単独で、または白色光も含めて色の要求に従いフルカラースペクトルから任意の望ましい有色光を生じさせるために他の既知の剤、フィルター、ポリマーと組み合わせて使用できる、請求項1の化合物。
- 二つの電気接触層の間に配置された一つもしくは複数の層を含み、これらの層のうちの少なくとも一つが、請求項1に記載の、一般式Iを有するフルオレン類及びそれらのπ共役骨格、または一般式Iを有するフルオレノン類及びそれらのπ−共役骨格、あるいはこれらの誘導体を含む、電子デバイス。
- 前記電子接触層の間に配置された光活性層を少なくとも含み、該光活性層が、請求項1に記載の、一般式Iを有するフルオレン類及びそれらのπ共役骨格、一般式Iのフルオレノン及びそれらのπ共役骨格、あるいはそれらの誘導体を含む、請求項9のデバイス。
- 上記電気接触層の間に配置された電子活性層を少なくとも含み、該電子活性層が、請求項1に記載の、一般式Iのフルオレン類及びこれらのπ共役骨格、一般式Iを有するフルオレノン及びこれらのπ共役骨格、あるいはこれらの誘導体を含む、請求項9のデバイス。
- 前記電気接触層の間に正孔注入及び/または輸送層を少なくとも含み、該正孔注入層及び/または輸送層が、請求項1に記載の、一般式Iを有するフルオレン類及びそれらのπ共役骨格、または一般式Iを有するフルオレノン及びこれらのπ共役骨格、あるいはこれらの誘導体を含む、請求項9のデバイス。
- 前記電子接触層の間に配置された電子注入及び/または輸送層を少なくとも含み、該電子注入及び/または輸送層が、請求項1に記載の、一般式Iを有するフルオレン類及びこれらのπ共役骨格、または一般式Iを有するフルオレノン及びこれらのπ共役骨格、あるいはこれらの誘導体を含む、請求項9のデバイス。
- 実施例及び本明細書に添付の図面に関して実質的に本明細書に記載された、一般式Iを有する新規供与受容フルオレン類、フルオレノン類及びこれらのπ共役骨格、これらの誘導体、及びこれらの製造方法及び使用。
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