JP2014227405A - Compound having cyclopentaindole ring structure, and organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の表示装置に好適な自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子に適した化合物と該素子に関するものであリ、詳しくはシクロペンタインドール環構造を有する化合物と、該化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。 The present invention relates to a compound suitable for an organic electroluminescence element, which is a self-luminous element suitable for various display devices, and the element, and more specifically, a compound having a cyclopentaindole ring structure and the compound. The present invention relates to an organic electroluminescence element.
有機エレクトロルミネッセンス素子は自己発光性素子であるため、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であるため、活発な研究がなされてきた。 Since organic electroluminescent elements are self-luminous elements, they have been actively researched because they are brighter and more visible than liquid crystal elements and can display clearly.
1987年にイーストマン・コダック社のC.W.Tangらは各種の役割を各材料に分担した積層構造素子を開発することにより有機材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を実用的なものにした。彼らは電子を輸送することのできる蛍光体、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(以後、Alq3と略称する)と正孔を輸送することのできる芳香族アミン化合物とを積層し、両方の電荷を蛍光体の層の中に注入して発光させることにより、10V以下の電圧で1000cd/m2以上の高輝度を得た(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。 In 1987, Eastman Kodak's C.I. W. Tang et al. Have made organic electroluminescence elements using organic materials practical by developing a laminated structure element that shares various roles with each material. They are composed of a phosphor that can transport electrons, tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (hereinafter abbreviated as Alq 3 ) and an aromatic amine compound that can transport holes, Was injected into the phosphor layer to emit light, whereby high luminance of 1000 cd / m 2 or more was obtained at a voltage of 10 V or less (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
現在まで、有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のために多くの改良がなされ、各種の役割をさらに細分化して、基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極を設けた電界発光素子によって高効率と耐久性が達成されている(例えば、非特許文献1参照)。 To date, many improvements have been made for the practical application of organic electroluminescence devices, and various roles have been further subdivided, and sequentially on the substrate, anode, hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron High efficiency and durability are achieved by an electroluminescent device provided with a transport layer, an electron injection layer, and a cathode (see, for example, Non-Patent Document 1).
また発光効率のさらなる向上を目的として三重項励起子の利用が試みられ、燐光発光体の利用が検討されている(例えば、非特許文献2参照)。
そして、熱活性化遅延蛍光(TADF)による発光を利用する素子も開発されている。2011年に九州大学の安達らは、熱活性化遅延蛍光材料を用いた素子によって5.3%の外部量子効率を実現させた。(例えば、非特許文献3参照)
Further, the use of triplet excitons has been attempted for the purpose of further improving the luminous efficiency, and the use of phosphorescent emitters has been studied (for example, see Non-Patent Document 2).
An element utilizing light emission by thermally activated delayed fluorescence (TADF) has also been developed. In 2011, Adachi et al. Of Kyushu University realized an external quantum efficiency of 5.3% with a device using a thermally activated delayed fluorescent material. (For example, see Non-Patent Document 3)
発光層は、一般的にホスト材料と称される電荷輸送性の化合物に、蛍光体や燐光発光体をドープして作製することもできる。上記の講習会予稿集に記載されているように、有機エレクトロルミネッセンス素子における有機材料の選択は、その素子の効率や耐久性など諸特性に大きな影響を与える。 The light-emitting layer can also be produced by doping a charge transporting compound generally called a host material with a phosphor or a phosphorescent material. As described in the above seminar proceedings collection, the selection of an organic material in an organic electroluminescence element greatly affects various characteristics such as efficiency and durability of the element.
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、両電極から注入された電荷が発光層で再結合して発光が得られるが、正孔、電子の両電荷を如何に効率よく発光層に受け渡すかが重要であり、正孔注入性を高め、陰極から注入された電子をブロックする電子阻止性を高めることによって、正孔と電子が再結合する確率を向上させ、さらには発光層内で生成した励起子を閉じ込めることによって、高発光効率を得ることができる。そのため、正孔輸送材料の果たす役割は重要であり、正孔注入性が高く、正孔の移動度が大きく、電子阻止性が高く、さらには電子に対する耐久性が高い正孔輸送材料が求められている。 In an organic electroluminescence device, the light injected from both electrodes recombines in the light emitting layer to obtain light emission. However, it is important how efficiently both holes and electrons are transferred to the light emitting layer. Improve the probability of recombination of holes and electrons by increasing the hole injection property and blocking the electron injected from the cathode, and further confine excitons generated in the light emitting layer Thus, high luminous efficiency can be obtained. Therefore, the role of the hole transport material is important, and there is a demand for a hole transport material that has high hole injectability, high hole mobility, high electron blocking properties, and high durability against electrons. ing.
また、素子の寿命に関しては材料の耐熱性やアモルファス性も重要である。耐熱性が低い材料では、素子駆動時に生じる熱により、低い温度でも熱分解が起こり、材料が劣化する。アモルファス性が低い材料では、短い時間でも薄膜の結晶化が起こり、素子が劣化してしまう。そのため使用する材料には耐熱性が高く、アモルファス性が良好な性質が求められる。 In addition, the heat resistance and amorphousness of the material are also important for the lifetime of the element. In a material having low heat resistance, thermal decomposition occurs even at a low temperature due to heat generated when the element is driven, and the material is deteriorated. In the case of a material having low amorphous property, the thin film is crystallized even in a short time, and the element is deteriorated. For this reason, the material used is required to have high heat resistance and good amorphous properties.
これまで有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられてきた正孔輸送材料としては、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(α−ナフチル)ベンジジン(以後、NPDと略称する)や種々の芳香族アミン誘導体が知られていた(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。NPDは良好な正孔輸送能力を持っているが、耐熱性の指標となるガラス転移点(Tg)が96℃と低く、高温条件下では結晶化による素子特性の低下が起こってしまう(例えば、非特許文献4参照)。また、前記特許文献1や特許文献2に記載の芳香族アミン誘導体の中には、正孔の移動度が10−3cm2/Vs以上と優れた移動度を有する化合物が知られているが、電子阻止性が不十分であるため、電子の一部が発光層を通り抜けてしまい、発光効率の向上が期待できないなど、さらなる高効率化のため、より電子阻止性が高く、薄膜がより安定で耐熱性の高い材料が求められていた。 Examples of hole transport materials that have been used in organic electroluminescence devices so far include N, N′-diphenyl-N, N′-di (α-naphthyl) benzidine (hereinafter abbreviated as NPD) and various aromatics. Amine derivatives have been known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). NPD has a good hole transport capability, but its glass transition point (Tg), which is an index of heat resistance, is as low as 96 ° C., and device characteristics are degraded due to crystallization under high temperature conditions (for example, Non-patent document 4). Further, among the aromatic amine derivatives described in Patent Document 1 and Patent Document 2, compounds having excellent mobility such as hole mobility of 10 −3 cm 2 / Vs or more are known. Because of insufficient electron blocking properties, some of the electrons pass through the light emitting layer and cannot be expected to improve luminous efficiency. For higher efficiency, the electron blocking properties are higher and the thin film is more stable. Therefore, a material having high heat resistance has been demanded.
耐熱性や正孔注入性、電子阻止性などの特性を改良した化合物として、下記の式で表される置換インドール構造を有するアリールアミン化合物(例えば、化合物Aおよび化合物B)が提案されている。(例えば、特許文献3および4参照)。 As compounds having improved properties such as heat resistance, hole injection properties, and electron blocking properties, arylamine compounds having a substituted indole structure represented by the following formula (for example, Compound A and Compound B) have been proposed. (For example, see Patent Documents 3 and 4).
しかしながら、これらの化合物を正孔注入層または正孔輸送層に用いた素子では、アモルファス性や発光効率などの改良はされているものの、未だ十分とはいえず、また、低駆動電圧化も十分とはいえなかった。そのため、さらなる低駆動電圧化や、高発光効率化が求められていた。 However, devices using these compounds in the hole injection layer or the hole transport layer have been improved in amorphous properties and light emission efficiency, but are still not sufficient, and the drive voltage is sufficiently low. That wasn't true. Therefore, further reduction in driving voltage and higher light emission efficiency have been demanded.
本発明の目的は、高効率、高耐久性の有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として、正孔の注入・輸送性能に優れ、電子阻止能力を有し、薄膜状態での安定性が高い有機化合物を提供し、さらにこの化合物を用いて、高効率、高耐久性の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an organic compound having excellent hole injection / transport performance, electron blocking ability, and high stability in a thin film state as a material for a highly efficient and durable organic electroluminescence device. The present invention also provides a highly efficient and highly durable organic electroluminescence device using this compound.
本発明が提供しようとする有機化合物が具備すべき物理的な特性としては、(1)正孔の注入特性がよいこと、(2)正孔の移動度が大きいこと、(3)電子阻止能力に優れること、(4)薄膜状態が安定であること、をあげることができる。また、本発明が提供しようとする有機エレクトロルミネッセンス素子が具備すべき物理的な特性としては、(1)発光効率および電力効率が高いこと、(2)発光開始電圧が低いこと、(3)実用駆動電圧が低いこと、をあげることができる。 The physical characteristics that the organic compound to be provided by the present invention should have include (1) good hole injection characteristics, (2) high hole mobility, and (3) electron blocking ability. And (4) that the thin film state is stable. The physical characteristics of the organic electroluminescent device to be provided by the present invention include (1) high luminous efficiency and power efficiency, (2) low emission start voltage, and (3) practical use. The drive voltage is low.
そこで本発明者らは上記の目的を達成するために、芳香族三級アミン構造が高い正孔注入・輸送能力を有していることと、シクロペンタインドール環構造が有する正孔輸送能力、さらにはこの部分構造が有する耐熱性と薄膜安定性への効果に期待して、シクロペンタインドール環構造を有する化合物を設計して化学合成し、該化合物を用いて種々の有機エレクトロルミネッセンス素子を試作し、素子の特性評価を鋭意行った結果、本発明を完成するに至った。 Therefore, in order to achieve the above object, the inventors of the present invention have a high hole injection / transport capability of the aromatic tertiary amine structure, a hole transport capability of the cyclopentaindole ring structure, In anticipation of the effects of this partial structure on heat resistance and thin film stability, a compound having a cyclopentaindole ring structure was designed and chemically synthesized, and various organic electroluminescence devices were prototyped using the compound. As a result of diligent evaluation of device characteristics, the present invention has been completed.
1)すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物である。 1) That is, the present invention is a compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the following general formula (1).
(式中、Ar1、Ar2、Ar3は相互に同一でも異なってもよく、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Aは単結合、あるいは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基、置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基を表し、Bは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香族複素環または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基を表し、R1〜R9は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表す。ここで、Ar2とAr3あるいはAr3とBが、単結合もしくは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。) (In the formula, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may be the same or different from each other, and are a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed group. Represents a polycyclic aromatic group, and A represents a single bond, a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic ring. B represents an aromatic divalent group, B represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic divalent group, R 1 -R 9 may be the same or different from each other, and are a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent. Or branched alkyl groups, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may have a group, a linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic group Represents a hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group or a substituted or unsubstituted aryloxy group, wherein Ar 2 and Ar 3 or Ar 3 and B may be bonded to each other through a single bond or a substituted or unsubstituted methylene group, oxygen atom or sulfur atom to form a ring.
2)また本発明は、下記一般式(1a)で表される、上記1)記載のシクロペンタインドール環構造を有する化合物である。 2) Moreover, this invention is a compound which has the cyclopenta indole ring structure of said 1) represented by the following general formula (1a).
(式中、Ar1、Ar2、Ar3は相互に同一でも異なってもよく、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Aは単結合、あるいは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基、置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基を表し、Bは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香族複素環または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基を表し、R1〜R9は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表す。ここで、Ar2とAr3あるいはAr3とBが、単結合もしくは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。) (In the formula, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may be the same or different from each other, and are a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed group. Represents a polycyclic aromatic group, and A represents a single bond, a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic ring. B represents an aromatic divalent group, B represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring or a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic divalent group, R 1 -R 9 may be the same or different from each other, and are a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent. Or branched alkyl groups, A cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms which may have a group, a linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkyloxy group having 5 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic group Represents a hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group or a substituted or unsubstituted aryloxy group, wherein Ar 2 and Ar 3 or Ar 3 and B may be bonded to each other through a single bond or a substituted or unsubstituted methylene group, oxygen atom or sulfur atom to form a ring.
3)また本発明は、前記一般式(1)において、Bが置換もしくは無置換のベンゼンから水素原子を2個取り除いてできる2価基で表される、上記1)記載のシクロペンタインドール環構造を有する化合物である。 3) Further, the present invention provides the cyclopentaindole ring structure according to 1) above, wherein in the general formula (1), B is represented by a divalent group formed by removing two hydrogen atoms from substituted or unsubstituted benzene. It is a compound which has this.
4)また本発明は、下記一般式(1a−1)で表される、上記3)記載のシクロペンタインドール環構造を有する化合物である。 4) Moreover, this invention is a compound which has a cyclopenta indole ring structure of said 3) represented by the following general formula (1a-1).
(式中、Ar1、Ar2、Ar3は相互に同一でも異なってもよく、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、R1〜R9は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表す。ここで、Ar2とAr3が、単結合もしくは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。) (In the formula, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may be the same or different from each other, and are a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted condensed group. Represents a polycyclic aromatic group, and R 1 to R 9 may be the same or different from each other, and may have a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a nitro group, or a substituent. A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms, and an optionally substituted carbon atom A linear or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an optionally substituted linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a substituent group. Cycloa having 5 to 10 carbon atoms It represents a killioxy group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group, or a substituted or unsubstituted aryloxy group. Ar 2 and Ar 3 may be bonded to each other via a single bond or a substituted or unsubstituted methylene group, oxygen atom or sulfur atom to form a ring.
5)また本発明は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記1)に記載のシクロペンタインドール環構造を有する化合物が、少なくとも1つの有機層の構成材料として用いられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。 5) Further, the present invention provides an organic electroluminescence device having a pair of electrodes and at least one organic layer sandwiched between them, wherein the compound having a cyclopentaindole ring structure described in 1) above is at least one organic layer. It is an organic electroluminescent element characterized by being used as a constituent material.
6)また、本発明は、前記有機層が正孔輸送層である、上記5)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 6) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of the said 5) description whose said organic layer is a positive hole transport layer.
7)また、本発明は、前記有機層が電子阻止層である、上記5)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 7) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of the said 5) description whose said organic layer is an electron blocking layer.
8)また、本発明は、前記有機層が正孔注入層である、上記5)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 8) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of the said 5) description whose said organic layer is a positive hole injection layer.
9)また、本発明は、前記有機層が発光層である、上記5)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 9) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of the said 5) description whose said organic layer is a light emitting layer.
一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的に、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピリジル基、フラニル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、およびカルボリニル基などをあげることができる。また、これらの基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
ここで、一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」における「芳香族複素環基」としては、チエニル基、ベンゾチエニル基、ベンゾチアゾリル基、ジベンゾチエニル基などの含硫黄芳香族複素環基または、フラニル基、ピロリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾオキサゾリル基、ジベンゾフラニル基などの含酸素芳香族複素環が好ましい。
“Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” or “substituted or unsubstituted” represented by Ar 1 , Ar 2, Ar 3 in the general formula (1) Specific examples of the “aromatic hydrocarbon group”, “aromatic heterocyclic group” or “condensed polycyclic aromatic group” in the condensed polycyclic aromatic group of are as follows: phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, naphthyl Group, anthryl group, phenanthryl group, fluorenyl group, indenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, pyridyl group, furanyl group, pyrrolyl group, thienyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, benzofuranyl group, benzo Thienyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, quinoxalyl group, benzoy Dazoriru group, a pyrazolyl group, and a dibenzofuranyl group, dibenzothienyl group, and carbolinyl group and the like. These groups may be bonded to each other through a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring.
Here, as the “aromatic heterocyclic group” in the “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” represented by Ar 1 , Ar 2, Ar 3 in the general formula (1), a thienyl group, benzothienyl Preferred are sulfur-containing aromatic heterocyclic groups such as a group, benzothiazolyl group and dibenzothienyl group, or oxygen-containing aromatic heterocyclic rings such as a furanyl group, a pyrrolyl group, a benzofuranyl group, a benzoxazolyl group and a dibenzofuranyl group.
一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、シアノ基、ニトロ基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などの炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基などの炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基;アリル基などのアルケニル基;フェニルオキシ基、トリルオキシ基などのアリールオキシ基;ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのアリールアルキルオキシ基;フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基などの芳香族炭化水素基もしくは縮合多環芳香族基;ピリジル基、フラニル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基などの芳香族複素環基;スチリル基、ナフチルビニル基などのアリールビニル基;アセチル基、ベンゾイル基などのアシル基のような基をあげることができ、これらの置換基は、さらに他の置換基によって置換されていてもよい。また、これらの置換基同士もしくはこれらの置換基とAr1、Ar2、Ar3が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。 The “substituent” in the “substituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group” represented by Ar 1 , Ar 2, Ar 3 in the general formula (1) As the “substituent” in the “substituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group”, specifically, a deuterium atom, a cyano group, Nitro group; halogen atom such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom; methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group Linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as isopentyl group, neopentyl group and n-hexyl group; 1 to 6 carbon atoms such as methyloxy group, ethyloxy group and propyloxy group Linear or branched alkyloxy groups; alkenyl groups such as allyl groups; aryloxy groups such as phenyloxy groups and tolyloxy groups; arylalkyloxy groups such as benzyloxy groups and phenethyloxy groups; phenyl groups, biphenylyl groups, Aromatic hydrocarbon groups or condensed polycyclic aromatic groups such as terphenylyl group, naphthyl group, anthracenyl group, phenanthryl group, fluorenyl group, indenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group; pyridyl group, furanyl Group, thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, benzofuranyl group, benzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, quinoxalyl group, benzimidazolyl group, pyrazol Aromatic heterocyclic groups such as ryl, dibenzofuranyl, dibenzothienyl and carbolinyl groups; aryl vinyl groups such as styryl and naphthyl vinyl groups; and groups such as acyl groups such as acetyl and benzoyl groups These substituents may be further substituted with other substituents. In addition, these substituents or these substituents and Ar 1 , Ar 2, Ar 3 are bonded to each other via a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring. May be.
一般式(1)中のA、Bで表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基」における「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族」の「芳香族炭化水素」、「芳香族複素環」または「縮合多環芳香族」としては、具体的に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、テトラキスフェニル、スチレン、ナフタレン、アントラセン、アセナフタレン、フルオレン、フェナントレン、インダン、ピレン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、フラン、ピラン、チオフェン、キノリン、イソキノリン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドリン、カルバゾール、カルボリン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ピラゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフチリジン、フェナントロリン、アクリジニンなどをあげることができる。
そして、一般式(1)中のA、Bで表される「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基」は、上記「芳香族炭化水素」、「芳香族複素環」または「縮合多環芳香族」から水素原子を2個取り除いてできる2価基を表す。
ここで、「置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基」における「芳香族複素環」としては、チオフェン、ベンゾチオフェン、ベンゾチアゾール、ジベンゾチオフェンなどの含硫黄芳香族複素環または、フラン、ピラン、ベンゾフラン、ベンゾオキサゾール、ジベンゾフランなどの含酸素芳香族複素環が好ましい。
一般式(1)中のAとしては、単結合、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基」が好ましく、単結合、ベンゼンから誘導される2価基が好ましい。
一般式(1)中のBとしては、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基」が好ましく、ベンゼンもしくはナフタレンから誘導される2価基が好ましい。
Represented by A and B in the general formula (1), “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon”, “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring” or “substituted or "Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon", "Substituted or unsubstituted aromatic heterocycle" or "Substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic" in "Unsubstituted fused polycyclic aromatic divalent group" Specific examples of the “aromatic hydrocarbon”, “aromatic heterocycle” or “fused polycyclic aromatic” of benzene, biphenyl, terphenyl, tetrakisphenyl, styrene, naphthalene, anthracene, acenaphthalene, fluorene, Phenanthrene, indane, pyrene, pyridine, pyrimidine, triazine, furan, pyran, thiophene, quinoline, isoquinoline, benzofuran, benzothiophene, India Emissions, carbazole, can carboline, benzoxazole, benzothiazole, quinoxaline, benzimidazole, pyrazole, dibenzofuran, dibenzothiophene, naphthyridine, phenanthroline, and the like Akurijinin.
In addition, “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon”, “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle” represented by A or B in the general formula (1), or “substituted” Alternatively, the “unsubstituted fused polycyclic aromatic divalent group” is a divalent group formed by removing two hydrogen atoms from the above “aromatic hydrocarbon”, “aromatic heterocycle” or “fused polycyclic aromatic”. Represents.
Here, the “aromatic heterocycle” in the “divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle” is a sulfur-containing aromatic heterocycle such as thiophene, benzothiophene, benzothiazole, dibenzothiophene, furan, Oxygen-containing aromatic heterocycles such as pyran, benzofuran, benzoxazole and dibenzofuran are preferred.
A in the general formula (1) is preferably a single bond, “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon” or “a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic divalent group”. A bond or a divalent group derived from benzene is preferred.
B in the general formula (1) is preferably “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon” or “a divalent group of a substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic”, and is selected from benzene or naphthalene. Derived divalent groups are preferred.
一般式(1)中のA、Bで表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の2価基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環の2価基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の2価基」における「置換芳香族炭化水素」、「置換芳香族複素環」または「置換縮合多環芳香族」の「置換基」としては、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。 Represented by A and B in the general formula (1), “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon”, “a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring” or “substituted or As the “substituent” of “substituted aromatic hydrocarbon”, “substituted aromatic heterocycle” or “substituted condensed polycyclic aromatic” in “unsubstituted fused polycyclic aromatic divalent group”, the above general formula Regarding “substituent” in “substituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group” represented by Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 in (1) The same thing as what was shown can be mention | raise | lifted and the aspect which can be taken can also mention the same thing.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」または「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」または「炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、などをあげることができる。また、これらの基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。 “A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1), “having a substituent In the “cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms” or “straight or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms which may have a substituent”. Examples of “straight or branched alkyl group of 6”, “cycloalkyl group of 5 to 10 carbon atoms” or “straight chain or branched alkenyl group of 2 to 6 carbon atoms” specifically include , Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, cyclopentyl group, cyclo Hexyl group, 1-adamantyl, 2-adamantyl, vinyl group, allyl group, isopropenyl group include a 2-butenyl group, and the like. These groups may be bonded to each other through a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換基を有する炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、「置換基を有する炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」または「置換基を有する炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「置換基」としては、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。 “A linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having a substituent” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1), “5 to 10 carbon atoms having a substituent” The “substituent” in the “cycloalkyl group of” or “the straight-chain or branched alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms having a substituent” is Ar 1 or Ar 2 in the above general formula (1). , "substituted aromatic hydrocarbon group" represented by Ar 3, be given the same as those shown for the "substituent" in the "substituted aromatic heterocyclic group" or "substituted condensed polycyclic aromatic group" Examples of possible modes are the same.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」または「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」または「炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」としては、具体的に、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、1−アダマンチルオキシ基、2−アダマンチルオキシ基などをあげることができる。また、これらの基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。 “A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1) or “having a substituent. Or a “C1-C6 linear or branched alkyloxy group” or “C5-C10 cycloalkyloxy group”. Specifically, methyloxy group, ethyloxy group, n-propyloxy group, isopropyloxy group, n-butyloxy group, tert-butyloxy group, n-pentyloxy group, n-hexyloxy group, cyclopentyloxy group Cyclohexyloxy group, cycloheptyloxy group, cyclooctyloxy group, 1-adamantyloxy group, 2-adamantyloxy group Etc. can be mentioned. These groups may be bonded to each other through a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換基を有する炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」または「置換基を有する炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」における「置換基」としては、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。 “A linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms having a substituent” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1) or “a carbon atom having 5 to 5 carbon atoms having a substituent” As the “substituent” in the “cycloalkyloxy group of 10”, the “substituted aromatic hydrocarbon group” represented by Ar 1 , Ar 2, Ar 3 in the above general formula (1), “substituted aromatic hetero complex” The same thing as what was shown regarding the "substituent" in a "ring group" or a "substituted condensed polycyclic aromatic group" can be mention | raise | lifted, and the aspect which can be taken can also mention the same thing.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様、好ましい態様も、同様のものをあげることができる。
また、これらの基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
そして、これらの基は置換基を有していてよく、置換基として、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。
“Substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1), or “substituted or unsubstituted condensed poly group” As the “aromatic hydrocarbon group”, “aromatic heterocyclic group” or “fused polycyclic aromatic group” in the “ring aromatic group”, Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 in the above general formula (1) "Aromatic hydrocarbon group" in "substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group", "substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group" or "substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group" represented by ”,“ Aromatic heterocyclic group ”or“ condensed polycyclic aromatic group ”can be exemplified, and the possible and preferred embodiments can also be exemplified.
These groups may be bonded to each other through a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring.
These groups may have a substituent, and as the substituent, a “substituted aromatic hydrocarbon group” represented by Ar 1 , Ar 2, Ar 3 in the above general formula (1), “ The same thing as what was shown regarding the "substituent" in a "substituted aromatic heterocyclic group" or a "substituted condensed polycyclic aromatic group" can be mention | raise | lifted, and the aspect which can be taken can also mention the same thing.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換もしくは無置換のアリールオキシ基」における「アリールオキシ基」としては、具体的に、フェニルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ターフェニリルオキシ基、ナフチルオキシ基、アントリルオキシ基、フェナントリルオキシ基、フルオレニルオキシ基、インデニルオキシ基、ピレニルオキシ基、ペリレニルオキシ基などをあげることができる。また、これらの基同士が単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。 Specific examples of the “aryloxy group” in the “substituted or unsubstituted aryloxy group” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1) include a phenyloxy group, a biphenylyloxy group, a terfeny group. Examples thereof include a tolyloxy group, a naphthyloxy group, an anthryloxy group, a phenanthryloxy group, a fluorenyloxy group, an indenyloxy group, a pyrenyloxy group, and a perylenyloxy group. These groups may be bonded to each other through a single bond, a substituted or unsubstituted methylene group, an oxygen atom or a sulfur atom to form a ring.
一般式(1)中のR1〜R9で表される「置換アリールオキシ基」における「置換基」としては、上記の一般式(1)中のAr1、Ar2、Ar3で表される「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」に関して示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。 The “substituent” in the “substituted aryloxy group” represented by R 1 to R 9 in the general formula (1) is represented by Ar 1 , Ar 2 or Ar 3 in the general formula (1). A possible embodiment can include the same as those shown for the “substituent” in the “substituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group”. The same can be mentioned.
一般式(1)において、Ar2とAr3は単結合もしくは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。
また、Ar3とBは、単結合もしくは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。
In the general formula (1), Ar 2 and Ar 3 may be bonded to each other via a single bond or a substituted or unsubstituted methylene group, oxygen atom or sulfur atom to form a ring.
Ar 3 and B may be bonded to each other via a single bond or a substituted or unsubstituted methylene group, oxygen atom or sulfur atom to form a ring.
本発明の一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物は新規な化合物であり、従来の正孔輸送材料より、優れた正孔注入能力を有し、かつ薄膜状態が安定である。 The compound represented by the general formula (1) of the present invention and having a cyclopentaindole ring structure is a novel compound, has a hole injection ability superior to that of a conventional hole transport material, and has a thin film state. It is stable.
本発明の一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以後、有機EL素子と略称する。)の正孔注入層および/または正孔輸送層の構成材料として使用することができる。従来の材料に比べて正孔の注入性が高く、移動度が大きく、電子阻止性が高く、しかも電子に対する安定性が高い材料を用いることによって、発光層内で生成した励起子を閉じ込めることができ、さらに正孔と電子が再結合する確率を向上させ、高発光効率を得ることができると共に、駆動電圧が低下して、有機EL素子の耐久性が向上するという作用を有する。 The compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention is a hole injection layer and / or a hole transport layer of an organic electroluminescence device (hereinafter abbreviated as an organic EL device). It can be used as a constituent material. By using a material with higher hole injection properties, higher mobility, higher electron blocking properties, and higher electron stability than conventional materials, it is possible to confine excitons generated in the light emitting layer. In addition, the probability of recombination of holes and electrons can be improved, high luminous efficiency can be obtained, the driving voltage is lowered, and the durability of the organic EL element is improved.
本発明の一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物は、有機EL素子の電子阻止層の構成材料としても使用することができる。優れた電子の阻止能力と共に従来の材料に比べて正孔輸送性に優れ、かつ薄膜状態の安定性の高い材料を用いることにより、高い発光効率を有しながら、駆動電圧が低下し、電流耐性が改善されて、有機EL素子の最大発光輝度が向上するという作用を有する。 The compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention can also be used as a constituent material of an electron blocking layer of an organic EL device. By using a material with excellent electron blocking ability and hole transportability compared to conventional materials and high stability in the thin film state, the driving voltage is lowered and current resistance is maintained while having high luminous efficiency. Is improved and the maximum light emission luminance of the organic EL element is improved.
本発明の一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物は、有機EL素子の発光層の構成材料としても使用することができる。従来の材料に比べて正孔輸送性に優れ、かつバンドギャップの広い本発明の材料を発光層のホスト材料として用い、ドーパントと呼ばれている蛍光発光体や燐光発光体を担持させて、発光層として用いることにより、駆動電圧が低下し、発光効率が改善された有機EL素子を実現できるという作用を有する。 The compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention can also be used as a constituent material of a light emitting layer of an organic EL device. The material of the present invention, which has excellent hole transportability compared to conventional materials and has a wide band gap, is used as a host material for the light-emitting layer, and supports a fluorescent or phosphorescent emitter called a dopant to emit light. By using it as a layer, it has the effect | action that a drive voltage falls and can implement | achieve the organic EL element by which luminous efficiency was improved.
本発明の有機EL素子は、従来の正孔輸送材料より高い正孔の輸送能力を有し、優れた電子の阻止能力を有し、かつ薄膜状態が安定な、シクロペンタインドール環構造を有する化合物を用いているため、高効率、高耐久性を実現することが可能となった。 The organic EL device of the present invention is a compound having a cyclopentaindole ring structure, which has a higher hole transport capability than conventional hole transport materials, an excellent electron blocking capability, and a stable thin film state As a result, it became possible to achieve high efficiency and high durability.
本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物は、有機EL素子の正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層あるいは発光層の構成材料として有用であり、優れた電子の阻止能力を有し、薄膜状態が安定で、耐熱性に優れている。本発明の有機EL素子は発光効率および電力効率が高く、このことにより素子の実用駆動電圧を低くさせることができる。発光開始電圧を低くさせ、耐久性を改良することができる。 The compound having a cyclopentaindole ring structure of the present invention is useful as a constituent material of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer or a light emitting layer of an organic EL device, and has an excellent electron blocking ability. The thin film is stable and has excellent heat resistance. The organic EL device of the present invention has high luminous efficiency and high power efficiency, which can reduce the practical driving voltage of the device. The emission start voltage can be lowered and the durability can be improved.
本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物は新規な化合物であり、これらの化合物は例えば、以下のように合成できる。例えば、相当する置換基を有する4−ブロモフェニルヒドラジン塩酸塩とシクロペンタノンとを反応させことによって、7−ブロモシクロペンタインドール誘導体を合成することができる。続いて、この7−ブロモシクロペンタインドール誘導体とヨウ化アリールとのウルマン反応などによるカップリング反応を行うことによって、4位がアリール基で置換された7−ブロモシクロペンタインドール誘導体を合成することができる。続いて、この7−ブロモシクロペンタインドール誘導体と種々のボロン酸またはボロン酸エステル(例えば、非特許文献5参照)とのSuzukiカップリングなどのクロスカップリング反応(例えば、非特許文献6参照)を行うことによって、本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物を合成することができる。
同様に、原料として、ブロモフェニルヒドラジン塩酸塩の異なる位置がブロモ置換されているものを使用して同様の反応を行うことによって、置換位置として7位以外に置換基を導入することができ、置換位置が異なる本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物を合成することができる。
The compound having a cyclopentaindole ring structure of the present invention is a novel compound, and these compounds can be synthesized as follows, for example. For example, a 7-bromocyclopentaindole derivative can be synthesized by reacting 4-bromophenylhydrazine hydrochloride having a corresponding substituent with cyclopentanone. Subsequently, a 7-bromocyclopentaindole derivative in which the 4-position is substituted with an aryl group can be synthesized by performing a coupling reaction such as an Ullmann reaction between the 7-bromocyclopentaindole derivative and aryl iodide. it can. Subsequently, a cross-coupling reaction such as Suzuki coupling between the 7-bromocyclopentaindole derivative and various boronic acids or boronic esters (for example, see Non-Patent Document 5) is performed (for example, see Non-Patent Document 6). By performing, the compound having the cyclopentaindole ring structure of the present invention can be synthesized.
Similarly, by performing the same reaction using a raw material in which different positions of bromophenylhydrazine hydrochloride are substituted with bromo, substituents other than the 7-position can be introduced as substitution positions. Compounds having a cyclopentaindole ring structure of the present invention having different positions can be synthesized.
一般式(1)で表される、シクロペンタインドール環構造を有する化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of preferable compounds among the compounds having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited to these compounds.
これらの化合物の精製はカラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土等による吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行った。化合物の同定は、NMR分析によって行なった。物性値として、ガラス転移点(Tg)と仕事関数の測定を行った。ガラス転移点(Tg)は薄膜状態の安定性の指標となるものであり、仕事関数は正孔輸送性の指標となるものである。 These compounds were purified by column chromatography, adsorption purification using silica gel, activated carbon, activated clay, etc., recrystallization using a solvent, crystallization method, and the like. The compound was identified by NMR analysis. As a physical property value, a glass transition point (Tg) and a work function were measured. The glass transition point (Tg) is an index of stability in a thin film state, and the work function is an index of hole transportability.
ガラス転移点(Tg)は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100S)によって求めた。 The glass transition point (Tg) was determined with a high sensitivity differential scanning calorimeter (manufactured by Bruker AXS, DSC3100S) using powder.
仕事関数は、ITO基板の上に100nmの薄膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社製、PYS−202型)を用いて測定した。 The work function was measured using an ionization potential measuring device (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., PYS-202 type) after forming a 100 nm thin film on the ITO substrate.
本発明の有機EL素子の構造としては、基板上に順次に、陽極、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、電子輸送層、陰極からなるもの、また、陽極と正孔輸送層の間に正孔注入層を有するもの、電子輸送層と陰極の間に電子注入層を有するもの、発光層と電子輸送層の間に正孔阻止層を有するものがあげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することが可能であり、例えば基板上に順次に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を有する構成とすることもできる。 The structure of the organic EL device of the present invention includes an anode, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and a cathode sequentially on the substrate, and between the anode and the hole transport layer. And those having an electron injection layer between the electron transport layer and the cathode, and those having a hole blocking layer between the light emitting layer and the electron transport layer. In these multilayer structures, several organic layers can be omitted. For example, a structure having an anode, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and a cathode sequentially on a substrate can be used. .
本発明の有機EL素子の陽極としては、ITOや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。本発明の有機EL素子の正孔注入層として、本発明の一般式(1)で表されるシクロペンタインドール環構造を有する化合物のほか、銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物、スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体、種々のトリフェニルアミン4量体などの材料、ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複素環化合物や塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As the anode of the organic EL element of the present invention, an electrode material having a large work function such as ITO or gold is used. As the hole injection layer of the organic EL device of the present invention, in addition to the compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, a porphyrin compound typified by copper phthalocyanine, a starburst tri Materials such as phenylamine derivatives and various triphenylamine tetramers, acceptor heterocyclic compounds such as hexacyanoazatriphenylene, and coating-type polymer materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の正孔輸送層として、本発明の一般式(1)で表されるシクロペンタインドール環構造を有する化合物のほか、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)ベンジジン(以後、TPDと略称する)やN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(α−ナフチル)ベンジジン(以後、NPDと略称する)、N,N,N’,N’−テトラビフェニリルベンジジンなどのベンジジン誘導体、1,1−ビス[4−(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(以後、TAPCと略称する)、種々のトリフェニルアミン3量体および4量体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。また、正孔の注入・輸送層として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(以後、PEDOTと略称する)/ポリ(スチレンスルフォネート)(以後、PSSと略称する)などの塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As the hole transport layer of the organic EL device of the present invention, in addition to the compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, N, N′-diphenyl-N, N′-di ( m-tolyl) benzidine (hereinafter abbreviated as TPD), N, N′-diphenyl-N, N′-di (α-naphthyl) benzidine (hereinafter abbreviated as NPD), N, N, N ′, N Benzidine derivatives such as' -tetrabiphenylylbenzidine, 1,1-bis [4- (di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane (hereinafter abbreviated as TAPC), various triphenylamine trimers and tetramers Etc. can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. Further, as a hole injection / transport layer, a coating type such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (hereinafter abbreviated as PEDOT) / poly (styrene sulfonate) (hereinafter abbreviated as PSS) is used. These polymer materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
また、正孔注入層あるいは正孔輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンなどをPドーピングしたものや、TPDの構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。 In addition, in the hole injection layer or the hole transport layer, a material that is usually used for the layer is further P-doped with trisbromophenylamine hexachloroantimony or the like, or a TPD structure having a partial structure. Molecular compounds and the like can be used.
本発明の有機EL素子の電子阻止層として、本発明の一般式(1)で表されるシクロペンタインドール環構造を有する化合物のほか、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(以後、TCTAと略称する)、9,9−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]フルオレン、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(以後、mCPと略称する)、2,2−ビス(4−カルバゾール−9−イルフェニル)アダマンタン(以後、Ad−Czと略称する)などのカルバゾール誘導体、9−[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−9−[4−(トリフェニルシリル)フェニル]−9H−フルオレンに代表されるトリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有する化合物などの電子阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As an electron blocking layer of the organic EL device of the present invention, in addition to the compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, 4,4 ′, 4 ″ -tri (N-carbazolyl) Triphenylamine (hereinafter abbreviated as TCTA), 9,9-bis [4- (carbazol-9-yl) phenyl] fluorene, 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene (hereinafter abbreviated as mCP) ), Carbazole derivatives such as 2,2-bis (4-carbazol-9-ylphenyl) adamantane (hereinafter abbreviated as Ad-Cz), 9- [4- (carbazol-9-yl) phenyl] -9 -[4- (Triphenylsilyl) phenyl] -9H-Fluorene has an electron blocking action such as a compound having a triphenylsilyl group typified by a triarylamine structure. Compounds can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の発光層として、Alq3をはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体の他、各種の金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などを用いることができる。また、発光層をホスト材料とドーパント材料とで構成してもよく、ホスト材料として、本発明の一般式(1)で表されるシクロペンタインドール環構造を有する化合物のほか、前記発光材料に加え、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。またドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、ペリレンおよびそれらの誘導体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、アミノスチリル誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。 As the light emitting layer of the organic EL device of the present invention, various metal complexes, anthracene derivatives, bisstyrylbenzene derivatives, pyrene derivatives, oxazole derivatives, polyparaphenylene vinylene derivatives, etc., in addition to metal complexes of quinolinol derivatives including Alq 3 Can be used. The light emitting layer may be composed of a host material and a dopant material. In addition to the compound having a cyclopentaindole ring structure represented by the general formula (1) of the present invention as the host material, , Thiazole derivatives, benzimidazole derivatives, polydialkylfluorene derivatives, and the like can be used. As the dopant material, quinacridone, coumarin, rubrene, perylene, and derivatives thereof, benzopyran derivatives, rhodamine derivatives, aminostyryl derivatives, and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
また、発光材料として燐光発光材料を使用することも可能である。燐光発光材料としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。Ir(ppy)3などの緑色の燐光発光体、FIrpic、FIr6などの青色の燐光発光体、Btp2Ir(acac)などの赤色の燐光発光体などが用いられ、このときのホスト材料としては正孔注入・輸送性のホスト材料として4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(以後、CBPと略称する)やTCTA、mCPなどのカルバゾール誘導体などに加え、本発明の一般式(1)で表されるシクロペンタインドール環構造を有する化合物を用いることができる。電子輸送性のホスト材料として、p−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(以後、UGH2と略称する)や2,2’,2’’−(1,3,5−フェニレン)−トリス(1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール)(以後、TPBIと略称する)などを用いることができ、高性能の有機EL素子を作製することができる。 In addition, a phosphorescent material can be used as the light emitting material. As the phosphorescent material, a phosphorescent material of a metal complex such as iridium or platinum can be used. Green phosphorescent emitters such as Ir (ppy) 3 , blue phosphorescent emitters such as FIrpic and FIr6, red phosphorescent emitters such as Btp 2 Ir (acac), and the like are used as host materials. In addition to carbazole derivatives such as 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl (hereinafter abbreviated as CBP), TCTA, mCP, etc. as a hole injection / transport host material, A compound having a represented cyclopentaindole ring structure can be used. As an electron transporting host material, p-bis (triphenylsilyl) benzene (hereinafter abbreviated as UGH2) and 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole) (hereinafter abbreviated as TPBI) and the like, and a high-performance organic EL device can be produced.
燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1〜30重量パーセントの範囲で、共蒸着によってドープすることが好ましい。 In order to avoid concentration quenching, the host material of the phosphorescent light emitting material is preferably doped by co-evaporation in the range of 1 to 30 weight percent with respect to the entire light emitting layer.
これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の正孔阻止層として、バソクプロイン(以後、BCPと略称する)などのフェナントロリン誘導体や、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノレート(以後、BAlqと略称する)などのキノリノール誘導体の金属錯体の他、各種の希土類錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体など、正孔阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらの材料は電子輸送層の材料を兼ねてもよい。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As a hole blocking layer of the organic EL device of the present invention, a phenanthroline derivative such as bathocuproine (hereinafter abbreviated as BCP) or aluminum (III) bis (2-methyl-8-quinolinato) -4-phenylphenolate In addition to metal complexes of quinolinol derivatives such as BAlq), various rare earth complexes, triazole derivatives, triazine derivatives, oxadiazole derivatives, and the like can be used. These materials may also serve as the material for the electron transport layer. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の電子輸送層として、Alq3、BAlqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種金属錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、カルボジイミド誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As an electron transport layer of the organic EL device of the present invention, various metal complexes, triazole derivatives, triazine derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, carbodiimide derivatives, quinoxaline, in addition to metal complexes of quinolinol derivatives including Alq 3 and BAlq. Derivatives, phenanthroline derivatives, silole derivatives and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の電子注入層として、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩、フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などを用いることができるが、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、これを省略することができる。 As the electron injection layer of the organic EL device of the present invention, an alkali metal salt such as lithium fluoride and cesium fluoride, an alkaline earth metal salt such as magnesium fluoride, and a metal oxide such as aluminum oxide can be used. In the preferred selection of the electron transport layer and the cathode, this can be omitted.
本発明の有機EL素子の陰極として、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。 As the cathode of the organic EL device of the present invention, an electrode material having a low work function such as aluminum or an alloy having a lower work function such as a magnesium silver alloy, a magnesium indium alloy, or an aluminum magnesium alloy is used as the electrode material.
以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<ビス(ビフェニル−4−イル)−{4−(4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドロ−7−イル)フェニル}アミン(化合物7)の合成>
窒素置換した反応容器に、7−ブロモ−4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドール3.0g、ビス(ビフェニル−4−イル)−{4−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボラン−2−イル)フェニル}アミン5.5g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.6g、2M炭酸カリウム水溶液15ml、トルエン60ml、エタノール15mlを加えて加熱し、攪拌しながら4.5時間還流した。室温まで冷却し、トルエン30ml、水30mlを加えて攪拌した後、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(担体:シリカゲル、溶離液:トルエン/n−ヘキサン)によって精製し、ビス(ビフェニル−4−イル)−{4−(4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドロ−7−イル)フェニル}アミン(化合物7)の白色粉体3.4g(収率56%)を得た。
<Synthesis of bis (biphenyl-4-yl)-{4- (4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydrocyclopenta [b] indolo-7-yl) phenyl} amine (Compound 7)>
In a reaction vessel purged with nitrogen, 3.0 g of 7-bromo-4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydrocyclopenta [b] indole, bis (biphenyl-4-yl)-{4- (4,4 , 5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaboran-2-yl) phenyl} amine 5.5 g, tetrakis (triphenylphosphine) palladium 0.6 g, 2M aqueous potassium carbonate solution 15 ml, toluene 60 ml, ethanol 15 ml The mixture was heated and refluxed for 4.5 hours with stirring. After cooling to room temperature, 30 ml of toluene and 30 ml of water were added and stirred, and then an organic layer was collected by performing a liquid separation operation. The organic layer was dehydrated with anhydrous magnesium sulfate and concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, eluent: toluene / n-hexane) and bis (biphenyl-4-yl)-{4- (4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydro The white powder 3.4g (yield 56%) of cyclopenta [b] indolo-7-yl) phenyl} amine (compound 7) was obtained.
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。1H−NMR測定結果を図1に示した。 The structure of the obtained white powder was identified using NMR. The 1 H-NMR measurement results are shown in FIG.
1H−NMR(THF−d8)で以下の36個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.69(1H)、7.62(6H)、7.57(4H)、7.53(2H)、7.52(2H)、7.46(1H)、7.41−7.32(6H)、7.26(2H)、7.22(6H)、2.94(2H)、2.92(2H)、2.56(2H)。
The following 36 hydrogen signals were detected by 1 H-NMR (THF-d 8 ).
δ (ppm) = 7.69 (1H), 7.62 (6H), 7.57 (4H), 7.53 (2H), 7.52 (2H), 7.46 (1H), 7.41 -7.32 (6H), 7.26 (2H), 7.22 (6H), 2.94 (2H), 2.92 (2H), 2.56 (2H).
<(ビフェニル−4−イル)−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−{4−(4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドロ−7−イル)フェニル}アミン(化合物9)の合成>
窒素置換した反応容器に、7−ブロモ−4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドール3.0g、(ビフェニル−4−イル)−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−{4−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボラン−2−イル)フェニル}アミン6.0g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.6g、2M炭酸カリウム水溶液15ml、トルエン60ml、エタノール15mlを加えて加熱し、攪拌しながら10時間還流した。室温まで冷却し、水30mlを加えて攪拌した後、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(担体:シリカゲル、溶離液:溶離液:トルエン/n−ヘキサン)によって精製し、(ビフェニル−4−イル)−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−{4−(4−フェニル−1,2,3,4−テトラヒドロシクロペンタ[b]インドロ−7−イル)フェニル}アミン(化合物9)の白色粉体3.8g(収率59%)を得た。
<(Biphenyl-4-yl)-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-{4- (4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydrocyclopenta [b] indolo-7 Synthesis of -yl) phenyl} amine (Compound 9)>
Into a reaction vessel purged with nitrogen, 3.0 g of 7-bromo-4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydrocyclopenta [b] indole, (biphenyl-4-yl)-(9,9-dimethyl-9H) -Fluoren-2-yl)-{4- (4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaboran-2-yl) phenyl} amine 6.0 g, tetrakis (triphenylphosphine) palladium 0.6 g, 2 M aqueous potassium carbonate solution (15 ml), toluene (60 ml) and ethanol (15 ml) were added, heated, and refluxed for 10 hours with stirring. After cooling to room temperature, adding 30 ml of water and stirring, an organic layer was collected by performing a liquid separation operation. The organic layer was dehydrated with anhydrous magnesium sulfate and concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography (carrier: silica gel, eluent: eluent: toluene / n-hexane) and (biphenyl-4-yl)-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -3.8 g (yield 59%) of white powder of {4- (4-phenyl-1,2,3,4-tetrahydrocyclopenta [b] indolo-7-yl) phenyl} amine (Compound 9) Obtained.
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。1H−NMR測定結果を図2に示した。 The structure of the obtained white powder was identified using NMR. The results of 1 H-NMR measurement are shown in FIG.
1H−NMR(THF−d8)で以下の40個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.69(1H)、7.67(1H)、7.65(1H)、7.62(4H)、7.56(2H)、7.53−7.50(4H)、7.45(1H)、7.42−7.35(5H)、7.33(1H)、7.26(2H)、7.23−7.17(5H)、7.09(1H)、2.93(4H)、2.58−2.53(2H)、1.43(6H)。
The following 40 hydrogen signals were detected by 1 H-NMR (THF-d 8 ).
δ (ppm) = 7.69 (1H), 7.67 (1H), 7.65 (1H), 7.62 (4H), 7.56 (2H), 7.53-7.50 (4H) 7.45 (1H), 7.42-7.35 (5H), 7.33 (1H), 7.26 (2H), 7.23-7.17 (5H), 7.09 (1H) 2.93 (4H), 2.58-2.53 (2H), 1.43 (6H).
本発明の化合物について、高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100S)によってガラス転移点を求めた。
ガラス転移点
本発明実施例1の化合物 109℃
本発明実施例2の化合物 121℃
About the compound of this invention, the glass transition point was calculated | required with the high sensitivity differential scanning calorimeter (The product made by Bruker AXS, DSC3100S).
Glass transition point
Inventive Example 1 Compound 109 ° C.
Inventive Example 2 Compound 121 ° C.
本発明の化合物は100℃以上のガラス転移点を有しており、本発明の化合物において薄膜状態が安定であることを示すものである。 The compound of the present invention has a glass transition point of 100 ° C. or higher, which indicates that the thin film state is stable in the compound of the present invention.
本発明の化合物を用いて、ITO基板の上に膜厚100nmの蒸着膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社製、PYS−202型)で仕事関数を測定した。
仕事関数
本発明実施例1の化合物 5.59eV
本発明実施例2の化合物 5.50eV
NPD 5.54eV
Using the compound of the present invention, a deposited film having a film thickness of 100 nm was prepared on an ITO substrate, and the work function was measured with an ionization potential measuring device (PYS-202 type, manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.).
Work Function Compound of Invention Example 1 5.59 eV
Inventive Example 2 Compound 5.50 eV
NPD 5.54eV
このように本発明の化合物はNPD、TPDなどの一般的な正孔輸送材料がもつ仕事関数5.5eVと比較して、好適なエネルギー準位を示しており、良好な正孔輸送能力を有していることが分かる。 As described above, the compound of the present invention exhibits a suitable energy level as compared with the work function of 5.5 eV which is possessed by general hole transport materials such as NPD and TPD, and has a good hole transport capability. You can see that
有機EL素子は、図3に示すような、ガラス基板1上に透明陽極2としてITO電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極(アルミニウム電極)8の順に蒸着して作製した。 The organic EL element has a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer on a glass substrate 1 on which an ITO electrode is previously formed as a transparent anode 2 as shown in FIG. 6, an electron injection layer 7 and a cathode (aluminum electrode) 8 were deposited in this order.
具体的には、膜厚150nmのITOを成膜したガラス基板1を有機溶媒で洗浄した後に、酸素プラズマ処理にて表面を洗浄した。その後、このITO電極付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け0.001Pa以下まで減圧した。続いて、透明電極2を覆うように正孔注入層3として、下記構造式の化合物53を膜厚20nmとなるように形成した。この正孔注入層3の上に、正孔輸送層4として本発明実施例1の化合物(化合物7)を膜厚40nmとなるように形成した。この正孔輸送層4の上に、発光層5として下記構造式の化合物54と下記構造式の化合物55を、蒸着速度比が化合物54:化合物55=5:95となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚30nmとなるように形成した。この発光層5の上に、電子輸送層6としてAlq3を膜厚30nmとなるように形成した。この電子輸送層6の上に、電子注入層7としてフッ化リチウムを膜厚0.5nmとなるように形成した。最後に、アルミニウムを膜厚150nmとなるように蒸着して陰極8を形成した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。 Specifically, the glass substrate 1 on which ITO having a thickness of 150 nm was formed was washed with an organic solvent, and then the surface was washed by oxygen plasma treatment. Then, this glass substrate with an ITO electrode was mounted in a vacuum vapor deposition machine and the pressure was reduced to 0.001 Pa or less. Subsequently, a compound 53 having the following structural formula was formed to a thickness of 20 nm as the hole injection layer 3 so as to cover the transparent electrode 2. On this hole injection layer 3, the compound (compound 7) of Example 1 of the present invention was formed as a hole transport layer 4 so as to have a film thickness of 40 nm. On the hole transport layer 4, a compound 54 having the following structural formula and a compound 55 having the following structural formula are deposited as the light emitting layer 5 in a binary manner at a deposition rate where the deposition rate ratio is compound 54: compound 55 = 5: 95. To form a film thickness of 30 nm. On this emitting layer 5 was formed to have the Alq 3 film thickness 30nm as an electron transport layer 6. On the electron transport layer 6, lithium fluoride was formed as the electron injection layer 7 so as to have a film thickness of 0.5 nm. Finally, aluminum was deposited to a thickness of 150 nm to form the cathode 8. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere.
本発明の実施例1の化合物(化合物7)を使用して作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。 Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the organic EL device produced using the compound of Example 1 (Compound 7) of the present invention.
実施例5において、正孔輸送層4の材料として本発明実施例1の化合物(化合物7)に代えて本発明実施例2の化合物(化合物9)を膜厚40nmとなるように形成した以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。 In Example 5, the compound (Compound 9) of Example 2 of the present invention was formed so as to have a film thickness of 40 nm instead of the compound (Compound 7) of Example 1 of the present invention as the material for the hole transport layer 4. An organic EL element was produced under the same conditions. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
[比較例1]
比較のために、実施例5において、正孔輸送層4の材料として本発明実施例1の化合物(化合物7)に代えてα−NPDを膜厚40nmとなるように形成した以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Example 1]
For comparison, in Example 5, except that α-NPD was formed so as to have a film thickness of 40 nm instead of the compound of Example 1 of the present invention (Compound 7) as the material of the hole transport layer 4, the same as in Example 5 An organic EL element was produced under the conditions. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
[比較例2]
比較のために、実施例5において、正孔輸送層4の材料として本発明実施例1の化合物(化合物7)に代えて下記構造式の化合物56を膜厚40nmとなるように形成した以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Example 2]
For comparison, in Example 5, except that the compound of the following structural formula was formed to a film thickness of 40 nm instead of the compound of Example 1 of the present invention (Compound 7) as the material of the hole transport layer 4. An organic EL element was produced under the same conditions. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
表1に示す様に、電流密度10mA/cm2の電流を流したときの駆動電圧は、α−NPDを用いた比較例1の有機EL素子の5.36V、化合物56を用いた比較例2の有機EL素子の5.09Vに対して本発明の実施例1の化合物(化合物7)を用いた実施例5の有機EL素子では、4.88V、本発明の実施例2の化合物(化合物9)を用いた実施例6の有機EL素子では、4.65Vといずれも低電圧化した。また、電力効率においてもα−NPDを用いた比較例1の有機EL素子の4.64lm/W、化合物56を用いた比較例2の有機EL素子の5.02lm/Wに対して本発明の実施例1の化合物(化合物7)を用いた実施例5の有機EL素子では5.40lm/W、本発明の実施例2の化合物(化合物9)を用いた実施例6の有機EL素子では、5.65lm/Wといずれも向上した。 As shown in Table 1, the driving voltage when a current density of 10 mA / cm 2 was passed was 5.36 V of the organic EL element of Comparative Example 1 using α-NPD, and Comparative Example 2 using Compound 56 In the organic EL device of Example 5 using the compound of Example 1 of the present invention (Compound 7) versus 5.09 V of the organic EL device of 4.88 V, the compound of Example 2 of the present invention (Compound 9) In the organic EL element of Example 6 using), the voltage was lowered to 4.65V. Further, in terms of power efficiency, the organic EL element of Comparative Example 1 using α-NPD was 4.64 lm / W, and the organic EL element of Comparative Example 2 using Compound 56 was 5.02 lm / W. In the organic EL device of Example 5 using the compound of Example 1 (Compound 7), 5.40 lm / W, in the organic EL device of Example 6 using the compound of Compound 2 (Compound 9) of the present invention, Both improved to 5.65 lm / W.
以上の結果から明らかなように、本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物を用いた有機EL素子はα−NPD、または化合物56を用いた有機EL素子と比較しても、電力効率の向上や、実用駆動電圧の低下を達成できることがわかった。 As is apparent from the above results, the organic EL device using the compound having a cyclopentaindole ring structure of the present invention improves the power efficiency even when compared with the organic EL device using α-NPD or compound 56. It was also found that a decrease in practical driving voltage can be achieved.
発光開始電圧を測定した結果を以下に示した。
有機EL素子 化合物 発光開始電圧[V]
実施例5 化合物7 2.7
実施例6 化合物9 2.7
比較例1 α−NPD 2.9
比較例2 化合物56 2.8
その結果、前記構造式のα−NPDを使用した比較例1の有機EL素子、前記構造式の化合物56を使用した比較例2の有機EL素子に対し、実施例5の有機EL素子、実施例6の有機EL素子では発光開始電圧を低電圧化していることが分かる。
The results of measuring the light emission starting voltage are shown below.
Organic EL device Compound Luminescence start voltage [V]
Example 5 Compound 7 2.7
Example 6 Compound 9 2.7
Comparative Example 1 α-NPD 2.9
Comparative Example 2 Compound 56 2.8
As a result, the organic EL element of Example 5 was compared to the organic EL element of Comparative Example 1 using α-NPD of the structural formula, and the organic EL element of Comparative Example 2 using Compound 56 of the structural formula. It can be seen that in the organic EL element No. 6, the emission start voltage is lowered.
このように本発明の有機EL素子は、一般的な正孔輸送材料として用いられているα−NPD、化合物56を用いた素子と比較して、電力効率に優れており、さらに実用駆動電圧の低下が達成できることがわかった。 As described above, the organic EL device of the present invention is superior in power efficiency as compared with a device using α-NPD and compound 56 used as a general hole transport material, and further has a practical driving voltage. It has been found that a reduction can be achieved.
本発明のシクロペンタインドール環構造を有する化合物は、正孔輸送能力が高く、電子阻止能力に優れており、薄膜状態が安定であるため、有機EL素子用の化合物として優れている。該化合物を用いて有機EL素子を作製することにより、高い発光効率および電力効率を得ることができると共に、実用駆動電圧を低下させることができ、耐久性を改善させることができる。例えば、家庭電化製品や照明の用途への展開が可能となった。 The compound having a cyclopentaindole ring structure of the present invention is excellent as a compound for an organic EL device because it has a high hole transport capability, an excellent electron blocking capability, and a stable thin film state. By producing an organic EL device using the compound, high luminous efficiency and power efficiency can be obtained, practical driving voltage can be lowered, and durability can be improved. For example, it has become possible to develop home appliances and lighting.
1 ガラス基板
2 透明陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Transparent anode 3 Hole injection layer 4 Hole transport layer 5 Light emitting layer 6 Electron transport layer 7 Electron injection layer 8 Cathode
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013110532A JP2014227405A (en) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Compound having cyclopentaindole ring structure, and organic electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2014227405A true JP2014227405A (en) | 2014-12-08 |
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ID=52127589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2013110532A Pending JP2014227405A (en) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Compound having cyclopentaindole ring structure, and organic electroluminescent element |
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2013
- 2013-05-27 JP JP2013110532A patent/JP2014227405A/en active Pending
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