JP2015021073A - アリールアミンポリマー、その製造方法及びその用途 - Google Patents

アリールアミンポリマー、その製造方法及びその用途 Download PDF

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Abstract

【課題】従来公知のものより励起三重項準位が高いアリールアミンポリマー、その製造方法及びそれを含有してなる有機電界発光素子を提供する。【解決手段】下記一般式(1)で表される繰返し構造を少なくとも2つ以上連結した骨格を有するアリールアミンポリマー。(Ar1は炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基、Ar2及びAr3は、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基、R1、R2及びR3は、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。nは0または1を表す。)【選択図】なし

Description

本発明は、アリールアミンポリマー、その製造方法及びその用途に関する。
有機EL素子は近年、携帯のディスプレイ及び照明器具等様々な用途での利用が始まっている。有機EL素子は、通常複数からなる有機薄膜を1対の電極で挟んだ構造をしている。当該有機薄膜層に用いる材料としては低分子系の化合物が現在の主流であるが、当該低分子系化合物の有機薄膜層形成には真空蒸着が不可欠なため有機EL素子製造コストが高いという課題があった。そのため、製造コストの安価な塗布製造可能な高分子系の材料の開発が求められている。
また、有機EL素子においては、発光効率に優れる燐光発光材料を用いることが産業上強く望まれている。このような燐光有機EL素子においては、励起三重項準位(T)の高い周辺材料(正孔輸送材料及び電子輸送材料)を用いる必要があることが一般的に知られている。
高分子系の正孔注入材料、正孔輸送材料、及び発光ホスト材料としては、例えば、PEDOT−PSS、ポリ−(N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン)等に代表されるアリールアミンポリマー(例えば、特許文献1〜6参照)等が提案されているが、これら従来公知の材料については、Tが十分高くない。このため、燐光発光素子に適した、Tが十分に高いアリールアミンポリマーの開発が望まれている。
特開平11−292829号公報 特開平13−98023号公報 特開2004−292782号公報 特表2001−527102号公報 特開昭56−135448号公報 特開昭59−046249号公報
本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来公知のものより励起三重項準位が高いアリールアミンポリマー、その製造方法及びそれを含有してなる有機電界発光素子を提供するものである。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、下記一般式(1)で表される繰返し構造が少なくとも2つ以上連結した骨格を有するアリールアミンポリマーを見出だし、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表される繰返し構造が少なくとも2つ以上連結した骨格を有するアリールアミンポリマー(以下、適宜「アリールアミンポリマー(1)」と称する)、その製造方法及び用途、その製造中間物の製造方法、並びにアリールアミンポリマー(1)を用いた有機電界発光素子に関する。
Figure 2015021073
(式中、
Arは炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、及び炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
Ar及びArは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。
nは0または1を表す。)
本発明のアリールアミンポリマー(1)は、従来公知の高分子系化合物に比べて、励起三重項準位が高い。このため、本発明のアリールアミンポリマー(1)を用いた有機EL素子は発光効率、電流効率、耐久性に優れることが期待される。
本発明のアリールアミンポリマー(1)は上記一般式(1)で表される繰返し構造が少なくとも2つ以上連結した骨格を有するものである。
アリールアミンポリマー(1)において、Arは炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニレン基(o−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基)、ビフェニリレン基、ナフタレンジル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、ターフェニレン基、フェナントラセンジイル基、ペリレンジイル基又はトリフェニレンジイル基等を挙げることが出来る。
炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、フラジル基、ベンゾフランジイル基、ジベンゾフランジイル基、チエニレン基、ベンゾチエニレン基、ジベンゾチエニレン基、ピリジレン基、ピリミジンジイル基、ピラジンジイル基、キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、アクリジンジイル基、ベンゾチアゾリンジイル基、キナゾリンジイル基、キノキサリンジイル基、1,6−ナフチリジンジイル基、1,8−ナフチリジンジイル基等を挙げることが出来る。
炭素数1〜18のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘキサジエニル基、オクチル基、トリフルオロメチル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
炭素数1〜18のアルコキシ基としては、特に限定するものではないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘキサジエニルオキシ基、オクチルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基としては、特に限定するものではないが、例えば、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、o−エチルフェニル基、m−エチルフェニル基、p−エチルフェニル基、o−tert−ブチルフェニル基、m−tert−ブチルフェニル基、p−tert−ブチルフェニル基等が挙げられる。
炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基としては、特に限定するものではないが、例えば、o−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、o−エトキシフェニル基、m−エトキシフェニル基、p−エトキシフェニル基、o−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブトキシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基等が挙げられる。
ハロゲン化フェニル基としては、特に限定するものではないが、例えば、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、クロロフェニル基、ジクロロフェニル基、トリクロロフェニル基等が挙げられる。
炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基としては、特に限定するものではないが、例えば、ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基、ジブチルアミノフェニル基、ジヘキシルアミノフェニル基、メチルエチルアミノフェニル基、メチルブチルアミノフェニル基、メチルヘキシルアミノフェニル基等が挙げられる。
Arは励起三重項準位が高い点で、m−フェニレン基、p−フェニレン基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)であることが好ましく、m−フェニレン基、p−フェニレン基(各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基を有していてもよい)であることがより好ましい。
本発明のアリールアミンポリマー(1)において、Ar及びArは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
Ar及びArで示される下記置換基については、Arで示した置換基と同じ置換基を例示することができる。
・炭素数1〜18のアルキル基
・炭素数1〜18のアルコキシ基
Ar及びArにおける炭素数6〜60の芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ナフタレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニレニル基、フェナントラセニル基、ペリレニル基又はトリフェニレニル基等を挙げられる。
Ar及びArにおける炭素数4〜20のヘテロ芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、チエニレニル基、ベンゾチエニレニル基、ジベンゾチエニレニル基、ピリジレニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、アクリジニル基、ベンゾチアゾリル基、キナゾリル基、キノキサリル基、1,6−ナフチリジニル基、1,8−ナフチリジニル基等を挙げられる。
なお、「炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる置換基」については、本願発明の効果を損なわない範囲で、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基に複数結合していてもよい。このうち、「炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜24の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる置換基」の数としては、1〜3個の範囲が好ましく、置換基の種類は同一であっても異なっていてもよい。
Ar及びArとしては、正孔輸送特性に優れる点で、各々独立して、フェニル基、ビフェニリル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニルフェニル基、又はN−ジベンゾチエニルカルバゾリル基(これらは、各々独立して、炭素数1〜8のアルキル基を置換基として有してもよい)であることがより好ましく、各々独立して、4−メチルフェニル基、4−n−ブチルフェニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニルフェニル基、又はN−ジベンゾチエニルカルバゾリル基であることがさらに好ましい。
本発明のアリールアミンポリマー(1)において、Ar及びArは、それぞれ、同一であっても、異なっていてもよい。ただし、合成の容易さを勘案すると、Ar及びArは同一であることが好ましい。
、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。
、R及びRで示される下記置換基については、Arで示した置換基と同じ置換基を例示することができる。
・炭素数1〜18のアルキル基
・炭素数1〜18のアルコキシ基
・炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基
・炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基
・炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基
、R及びRは、ポリマーの製造効率に優れる点で、各々独立して、水素原子、メチル基、tert−ブチル基、フェニル基、トリル基、メトキシフェニル基であることが好ましく、各々独立して、水素原子、メチル基、tert−ブチル基、フェニル基であることがより好ましい。
また、アリールアミンポリマー(1)については、発光特性、耐久性の点から、末端が下記一般式(2)で表される置換基であることが好ましい。
Figure 2015021073
(式中、Arは炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す)
Arで示される下記置換基については、Ar及びAr又はArで示した置換基と同じ置換基を例示することができる。
・炭素数6〜60の芳香族炭化水素基(Ar又はArで示した例示と同じ)
・炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(Ar又はArで示した例示と同じ)
・炭素数1〜18のアルキル基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数1〜18のアルコキシ基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基(Arで示した例示と同じ)
・ハロゲン化フェニル基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基(Arで示した例示と同じ)
Arについては、製造効率に優れる点で、各々独立して、フェニル基(当該フェニル基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)であることが好ましく、各々独立して、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、又はフェニル基であることがより好ましい。
すなわち、アリールアミンポリマー(1)は、下記一般式(3)で表されるアリールアミンポリマーであることが好ましい。
Figure 2015021073
(式中、Ar、Ar、Ar、R、R、R及びnは、各々独立して、前述の一般式(1)と同じ定義を示す。Arは、各々独立して、前記一般式(2)と同じ定義を表す。mは2以上の整数を表す。)
なお、一般式(3)におけるAr、Ar、Ar、R、R、R、及びArの好ましい範囲については、前述のとおりである。
本発明のアリールアミンポリマー(1)としては、前述の定義に該当すれば特に限定するものではないが、有機電界発光素子の発光効率及び寿命等の物性の点で、下記一般式(4)〜(11)のいずれかに表されるものであることが好ましい。
Figure 2015021073
Figure 2015021073
(上記一般式(4)〜(11)中、
、R及びRは、前記一般式(1)と同じ定義である。
及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基を表す。
、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。
mは2以上の整数を表す。)
及びRで示される下記置換基については、Ar及びAr又はArで示した置換基と同じ置換基を例示することができる。
・炭素数1〜8のアルキル基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数1〜8のアルコキシ基(Arで示した例示と同じ)
・炭素数6〜60の芳香族炭化水素基(Ar又はArで示した例示と同じ)
・炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(Ar又はArで示した例示と同じ)
なお、R及びRは、ポリマーの製造効率に優れる点で、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、各々独立して、水素原子又はメチル基であることがより好ましい。
、R及びRで示される下記置換基については、Arで示した置換基と同じ置換基を例示することができる。
・炭素数1〜8のアルキル基
・炭素数1〜8のアルコキシ基
・炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基
・炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基
・ハロゲン化フェニル基
・炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基
なお、R、R及びRは、ポリマーの製造効率に優れる点で、各々独立して、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
なお、アリールアミンポリマー(1)は、その励起三重項準位(T)が2.50eV以上3.25eV以下であることが、燐光有機ELの発光効率に優れる点で好ましい。
次に本発明のアリールアミンポリマー(1)の製造方法について説明する。
本発明のアリールアミンポリマー(1)は特に限定するものではないが、下記反応式で示されるように種々のアリーレンジハライドとアリーレンアミンまたはアリーレンジハライドとアリーレンジアミンを、トリアルキルホスフィン及び/又はパラジウム化合物からなる触媒並びに塩基の存在下、重合させることによって合成できる。
Figure 2015021073
(反応式1〜3において、Ar、Ar、Ar、R、R及びRは上記一般式(1)におけるAr、Ar、Ar、R、R及びRと同じ定義を表す。X、X、X及びXは各々独立して、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のハロゲン原子を表す。mは2以上の整数を表す。)
重合工程より得られる一般式(12a)又は一般式(12b)で表される構造を有する化合物は、通常、末端が二級アミノ基又はハロゲン基、又は二級アミノ基とハロゲン基の両方である。
保護化工程は、パラジウム触媒及び塩基の存在下、重合工程で得られた一般式(12a)又は一般式(12b)で表される構造を有する化合物と下記一般式(13)で表される芳香族ハロゲン化合物又は下記一般式(14)で表される芳香族アミン化合物、又はその両方との反応によって行われる。
Figure 2015021073
(式中、Arは、上記一般式(2)におけるArと同じ定義である。Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を表す。)
Figure 2015021073
(式中、Arは、各々独立して、上記一般式(2)におけるArと同じ定義である。)
保護化工程の生成物として、下記一般式(3)で表される、反応末端を保護したアリールアミンポリマー(1)を得ることが出来る。
Figure 2015021073
(式中、Ar、Ar、Ar、R、R及びRは、各々独立して、前述の一般式(1)と同じ定義を示す。Arは、各々独立して、前記一般式(2)と同じ定義を表す。)
なお、保護化工程は、重合工程に引き続きワンポットで行なってもよいし、一旦、重合工程の生成物である一般式(12a)又は一般式(12b)のアリールアミンポリマーを単離した後、別途、パラジウム触媒及び塩基の存在下行なってもよい。
保護化工程において、一般式(13)で表される芳香族ハロゲン化合物と一般式(14)で表される芳香族アミン化合物を同時に用いて反応を行うことも可能であるが、保護化工程の反応効率の点においては、芳香族ハロゲン化合物による反応と、芳香族アミン化合物による反応は、それぞれ別々に行うことが好ましい。また、別々に反応を行う場合、芳香族ハロゲン化合物を用いる反応と芳香族アミン化合物を用いる反応はどちらを先に行ってもよい。
なお、保護化工程において、芳香族ハロゲン化合物を用いる反応と芳香族アミン化合物を用いる反応は、ワンポットで連続的に行うこともできるし、一方の反応後、反応施生物を単離して別バッチで他方の反応を行うこともできる。
一般式(13)で表される芳香族ハロゲン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有してもよいブロモベンゼン類[具体的には、ブロモベンゼン、2−ブロモトルエン、3−ブロモトルエン、4−ブロモトルエン、2−ブロモ−m−キシレン、2−ブロモ−p−キシレン、3−ブロモ−o−キシレン、4−ブロモ−o−キシレン、4−ブロモ−m−キシレン、5−ブロモ−m−キシレン、1−ブロモ−2−エチルベンゼン、1−ブロモ−4−エチルベンゼン、1−ブロモ−4−プロピルベンゼン、1−ブロモ−4−n−ブチルベンゼン、1−ブロモ−4−tert−ブチルベンゼン、1−ブロモ−5−(トリフルオロメトキシ)ベンゼン、2−ブロモアニソール、3−ブロモアニソール、4−ブロモアニソール、1−ブロモナフタレン、2−ブロモナフタレン、2−ブロモビフェニル、3−ブロモビフェニル、4−ブロモビフェニル、9−ブロモアントラセン、9−ブロモフェナンスレン、N−メチル−3−ブロモカルバゾール、N−エチル−3−ブロモカルバゾール、N−プロピル−3−ブロモカルバゾール、N−ブチル−3−ブロモカルバゾール、2−ブロモフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジメチルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジエチルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジイソプロピルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジ−n−ブチルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジ−tert−ブチルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジ−sec−ブチルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジ−n−ヘキシルフルオレン、2−ブロモ−9,9−ジ−n−オクチルフルオレン、2−ブロモジベンゾチオフェン、2−ブロモジベンゾフラン等]、置換基を有してもよいクロロベンゼン類[具体的には、クロロベンゼン、2−クロロトルエン、3−クロロトルエン、4−クロロトルエン、2−クロロ−m−キシレン、2−クロロ−p−キシレン、3−クロロ−o−キシレン、4−クロロ−o−キシレン、4−クロロ−m−キシレン、5−クロロ−m−キシレン、1−クロロ−2−エチルベンゼン、1−クロロ−4−エチルベンゼン、1−クロロ−4−プロピルベンゼン、1−クロロ−4−n−ブチルベンゼン、1−クロロ−4−tert−ブチルベンゼン、1−クロロ−5−(トリフルオロメトキシ)ベンゼン、2−クロロアニソール、3−クロロアニソール、4−クロロアニソール、1−クロロナフタレン、2−クロロナフタレン、2−クロロビフェニル、3−クロロビフェニル、4−クロロビフェニル、9−クロロアントラセン、9−クロロフェナンスレン、N−メチル−3−クロロカルバゾール、N−エチル−3−クロロカルバゾール、N−プロピル−3−クロロカルバゾール、N−ブチル−3−クロロカルバゾール、2−クロロフルオレン、2−クロロ−9,9−ジメチルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジエチルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジイソプロピルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジ−n−ブチルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジ−tert−ブチルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジ−sec−ブチルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジ−n−ヘキシルフルオレン、2−クロロ−9,9−ジ−n−オクチルフルオレン、2−クロロジベンゾチオフェン、2−クロロジベンゾフラン等]、及び、置換基を有してもよいヨードベンゼン類[具体的には、ヨードベンゼン、2−ヨードトルエン、3−ヨードトルエン、4−ヨードトルエン、2−ヨード−m−キシレン、2−ヨード−p−キシレン、3−ヨード−o−キシレン、4−ヨード−o−キシレン、4−ヨード−m−キシレン、5−ヨード−m−キシレン、1−ヨード−2−エチルベンゼン、1−ヨード−4−エチルベンゼン、1−ヨード−4−プロピルベンゼン、1−ヨード−4−n−ブチルベンゼン、1−ヨード−4−tert−ブチルベンゼン、1−ヨード−5−(トリフルオロメトキシ)ベンゼン、2−ヨードアニソール、3−ヨードアニソール、4−ヨードアニソール、1−ヨードナフタレン、2−ヨードナフタレン、2−ヨードビフェニル、3−ヨードビフェニル、4−ヨードビフェニル、9−ヨードアントラセン、9−ヨードフェナンスレン、N−メチル−3−ヨードカルバゾール、N−エチル−3−ヨードカルバゾール、N−プロピル−3−ヨードカルバゾール、N−ブチル−3−ヨードカルバゾール、2−ヨードフルオレン、2−ヨード−9,9−ジメチルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジエチルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジイソプロピルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジ−n−ブチルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジ−tert−ブチルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジ−sec−ブチルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジ−n−ヘキシルフルオレン、2−ヨード−9,9−ジ−n−オクチルフルオレン、2−ヨードジベンゾチオフェン、2−ヨードジベンゾフラン等]が挙げられる。
上記一般式(14)で表される芳香族アミン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、ジフェニルアミン、ジ−p−トリルアミン、N−フェニル−1−ナフチルアミン、N−フェニル−2−ナフチルアミン等が挙げられる。
重合工程及び保護化工程は、いずれも、パラジウム触媒及び塩基存在下に行われることを特徴とし、それらの反応条件については、特に限定するものではないが、いずれも以下に示すものを用いることができる。なお、パラジウム触媒は、通常、パラジウム化合物及び配位子を含んでなる。
パラジウム触媒の構成成分であるパラジウム化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、4価のパラジウム化合物類[具体的には、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸ナトリウム四水和物、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸カリウム等)、2価のパラジウム化合物類(例えば、塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、酢酸パラジウム(II)、パラジウム(II)アセチルアセトナート、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロテトラアンミンパラジウム(II)、ジクロロ(シクロオクタ−1,5−ジエン)パラジウム(II)、パラジウム(II)トリフルオロアセテート等]、及び0価のパラジウム化合物類[具体的には、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)クロロホルム錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等]が挙げられる。
パラジウム触媒の構成成分である配位子としては、特に限定するものではないが、パラジウムに配位可能なものであればよく、例えば、トリアルキルホスフィン類、アリールホスフィン類、カルベン系配位子等が挙げられる。
トリアルキルホスフィン類としては、特に限定するものではないが、例えば、トリエチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリイソブチルホスフィン、トリ−sec−ブチルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン等が挙げられる。これらのうち触媒として特に高い反応活性を有することから、トリ−tert−ブチルホスフィンを使用することが好ましい。
アリールホスフィン類としては、特に限定するものではないが、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(m−トリル)ホスフィン、トリ(p−トリル)ホスフィン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(BINAP)、トリメシチルホスフィン、ジフェニルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノプロパン、ジフェニルホスフィノフェロセン等が挙げられる。
カルベン系配位子としては、例えば、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾール−2−イリデン塩酸塩等が挙げられる。
パラジウム触媒における配位子の使用量は、特に限定するものではないが、パラジウム化合物中のパラジウム原子1モルに対して通常0.01〜10000倍モルの範囲で使用すればよく、高価なトリアルキルホスフィン類、アリールホスフィン類、カルベン系配位子を使用することから、パラジウム化合物中のパラジウム原子1モルに対して0.1〜10倍モルの範囲が好ましい。
重合工程におけるパラジウム触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、反応式(1)で表されるアリーレンジハライドとアリールアミンとの反応、反応式(2)で表されるアリーレンジハライドとアリーレンジアミンとの反応、反応式(3)で表されるアリーレンジハライドとアリーレンジアミンとの反応において、原料のアリーレンジハライドのハロゲン原子1モルに対し、パラジウム原子換算で通常0.0000001〜0.20倍モルの範囲であることが好ましい。このうち、触媒活性の点、及び高価なパラジウム化合物を使用する点から、通常0.00001〜0.05倍モルの範囲であることがより好ましい。
保護化工程におけるパラジウム触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、一般式(13)で表される芳香族ハロゲン化合物、又は一般式(12a)又は一般式(12b)で表される重合物のハロゲン原子1モルに対し、パラジウム原子換算で通常0.0000001〜0.20倍モルの範囲であることが好ましい。このうち、触媒活性の点、及び高価なパラジウム化合物を使用する点から、通常0.00001〜0.10倍モルの範囲であることがより好ましい。
重合工程及び保護化工程におけるパラジウム触媒の添加方法としては、特に限定するものではないが、重合工程又は保護化工程の反応系にパラジウム化合物及び配位子、並びにその他成分をそれぞれ単独に加えても良いし、予めこれら触媒構成成分を混合してパラジウム錯体の形態に調製したものを添加してもよい。
重合工程及び保護化工程に用いる塩基としては、特に限定するものではないが、例えば、アルカリ金属(具体的には、ナトリウム、カリウム等)の水酸化物、炭酸塩、アルコキシド等の無機塩基、又は3級アミン等の有機塩基が挙げられる。これらのうち、好ましくはナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、リチウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシドであり、それらは反応系にそのまま加えることもできるし、アルカリ金属、水素化アルカリ金属又は水酸化アルカリ金属とアルコールを反応系に供して、その場で調製することもできる。より好ましくは、リチウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド等のアルカリ金属3級アルコキシドを反応系にそのまま加える方法である。
重合工程における塩基の使用量は、特に限定するものではないが、特に限定されるものではないが、例えば、反応式(1)で表されるアリーレンジハライドとアリールアミンとの反応、反応式(2)で表されるアリーレンジハライドとアリーレンジアミンとの反応、反応式(3)で表されるアリーレンジハライドとアリーレンジアミンとの反応において、原料のアリーレンジハライドのハロゲン原子1モルに対して1〜1000倍モルの範囲から選ばれる。このうち、反応終了後の後処理操作を考慮すれば、1〜20倍モルの範囲がより好ましい。
保護化工程における塩基の使用量は、特に限定するものではないが、通常、一般式(13)で表される芳香族ハロゲン化合物のハロゲン原子1モルに対して1〜1000倍モルの範囲、好ましくは1〜20倍モルの範囲、又は一般式(12a)及び一般式(12b)で表される構造を有する重合物のハロゲン原子1モルに対して1〜100000倍モルの範囲、好ましくは1〜1000倍モルの範囲から選ばれる。
重合工程及び保護化工程は、いずれも通常は不活性溶媒存在下で実施することが好ましい。使用する溶媒としては、本反応を著しく阻害しない溶媒であればよく、特に限定するものではないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル溶媒、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホトリアミド等を挙げることができる。これらのうち、好ましくはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒である。
重合工程及び保護化工程は、いずれも好ましくは常圧下、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で実施するが、例え加圧条件であっても実施することは可能である。
重合工程及び保護化工程における反応温度は、いずれも経済的に許容できる速度で反応が進行する温度であれば特に限定するものではないが、通常20〜300℃、好ましくは50〜200℃、より好ましくは100〜150℃の範囲である。
重合工程及び保護化工程における反応時間は、いずれも製造するアリールアミンポリマー、パラジウム触媒、反応温度等により一定ではないため特に限定するものではないが、多くの場合、数分〜72時間の範囲から選択すればよい。好ましくは24時間未満である。
重合工程及び保護化工程によって製造されたアリールアミンポリマー(1)は、再沈殿等により未反応の低分子量化合物等から分離し、精製することができる。また、パラジウム触媒等の不純物の除去のためにシリカゲルや活性アルミナ等による吸着処理を行うことも可能である。
本発明のアリールアミンポリマー(1)の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリスチレン換算で1,000〜100,000の範囲であり、より好ましくは1,500〜50,000の範囲である。
本発明のアリールアミンポリマー(1)は、電界効果トランジスタ、光機能素子、色素増感太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス素子等の電子素子における導電性高分子材料として使用される。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送材料、発光材料及びバッファー材料として極めて有用である。
本発明の有機EL素子は、本発明のアリールアミンポリマー(1)を含有する有機層を備えていれば、素子構造は特に限定されない。
本発明のアリールアミンポイリマー(1)は、溶解性に優れることから、例えば、これら材料の溶液、混合液、または溶融液を使用して、スピンコーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法等の従来公知の塗布方法によって、前記素子を簡便に作製することが出来る。また、インクジェット法、ラングミュアーブロジェット法等によっても容易に作製することが出来る。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
ポリマー分子量:THF系GPC[HLC−8220(東ソー社製)。カラムはTSKgel−SuperH3000、TSKgel−SuperH2000、及びTSKgel−SuperH1000(いずれも東ソー社製)を連結した。]にて、合成したポリマーの分子量測定を行った。分子量は標準ポリスチレン換算で示した。
ガラス転位温度:DSC200F3(ネッチ社製)を用いて測定した。
HOMO準位:大気中光電子分光装置測定装置AC−3(理研計器株式会社製)を用いて測定した。
LUMO準位:UV−vis吸収スペクトルの吸収端からエネルギーギャップ(Eg)を算出し、HOMOから差し引くことで求めた。
元素分析:全自動元素分析装置2400II(パーキンエルマー社製)を用いて分析した。
実施例1
冷却管、温度計を装着した2L四つ口丸底フラスコに、室温下、窒素雰囲気下で3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾール 5.22g(18.7mmol)、及び酢酸 750mLを混合した。その後、温度を90℃まで加温したところへ、臭素 6.27g(39.2mmol)と酢酸 50mLの混合液を0.5時間かけて滴下した。3時間後、この反応混合物を室温まで冷却した。得られた反応混合物を減圧蒸留により酢酸を留去した後、水 200g及びトルエン 500mLを加えて抽出した。抽出で得られた有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通液後、減圧蒸留によりトルエンを留去し、残渣を得た。トルエンを溶媒とした再結晶操作により前記残渣を精製し、8.0gの化合物(16−a)を取得した。
Figure 2015021073
温度計を装着した200mL四つ口丸底フラスコに、室温下、窒素雰囲気下で化合物(16−a) 5.00g(11.4mmol)、ヨードメタン 3.25g(22.9mmol)、粉状の水酸化ナトリウム 1.83g(45.7mmol)及びジメチルホルムアミド 50mLを混合した。その後、40℃で17時間加熱した。その後、この反応混合物を室温まで冷却した。得られた反応混合物に水 100g及びトルエン 200mLを加えて抽出した。抽出で得られた有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通液後、減圧蒸留によりトルエンを留去し、残渣を得た。トルエンを溶媒とした再結晶操作により前記残渣を精製し、2.3gの化合物(16−b)を取得した。
Figure 2015021073
冷却管、温度計を装着した100mL四つ口丸底フラスコに、室温下、窒素雰囲気下で化合物(16−b) 2.00g(4.43mmol)、4−n−ブチルアニリン 0.68g(4.43mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド 3.41g(35.5mmol)及びo−キシレン 23.0gを混合した。反応容器内部に窒素を約20分間流通させた後、この混合液に予め窒素雰囲気下で調製したトリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウムクロロホルム錯体 40.6mg(44.3μmol)及びP(tert−ブチル) 28.7mg(0.355mmol)のo−キシレン(3.0mL)溶液を追加した。次いで、温度120℃で3時間攪拌した。次いで、ブロモベンゼン 0.168g(1.07mmol)を添加し、120℃で更に3時間攪拌した。その後、更にジフェニルアミン 0.362g(2.14mmol)を添加し、120℃更に3時間攪拌した。反応終了後この反応混合物を約60℃まで冷却した後、水 5gを反応器に添加し、1時間攪拌した。次いで、90%アセトン水溶液(300mL)の攪拌溶液へゆっくり加えた。ろ過により固体をろ別回収し、アセトン、水、アセトンの順番で洗浄した後、減圧乾燥し淡黄色粉末状のアリールアミンポリマー(16) 0.57gを得た(29%)。
Figure 2015021073
得られたアリールアミンポリマー(16)は、ポリスチレン換算で重量平均分子量4,000及び数平均分子量3,300(分散度1.2)であった。
ガラス転移温度は121℃であった。
HOMO準位は5.52eV、LUMO準位は2.37eVであった。
元素分析の測定結果を表1に示す。
理論値は、理論的にすべての原料が反応して得られるポリマー構造に基づいて算出した。
Figure 2015021073
実施例2
冷却管、温度計を装着した500mL四つ口丸底フラスコに、室温下、p−ジブロモベンゼン 10.0g(42.4mmol)、p−トルイジン 11.4g(106mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド 9.80g(102mmol)及びo−キシレン 120gを仕込んだ。
この混合液に、予め窒素雰囲気下で調製した酢酸パラジウム(II) 0.19g(0.85mmol)及びトリ−tert−ブチルホスフィン 0.69g(3.40mmol)のo−キシレン(2.75g)溶液を添加した。その後、窒素雰囲気下、120℃で4時間加熱撹拌した。
反応終了後、放冷により80℃以下になったところで、反応液に純水 100gを加えた後、攪拌しながら室温まで放冷した。得られた反応混合物にトルエン 200mL、テトラヒドロフラン 50mLを加えて抽出した。有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通液後、減圧蒸留によりトルエンを留去し、残渣を得た。トルエンを溶媒とした再結晶操作により精製し、8.97gの化合物(17−a)を取得した。
Figure 2015021073
実施例1において、4−n−ブチルアニリンの代わりに、化合物(17−a) 1.28g(4.43mmol)を使用した以外は同様の操作を行ない、アリールアミンポリマー(17)の淡黄色固体を得た(収率52%)。
Figure 2015021073
得られたアリールアミンポリマー(17)は、ポリスチレン換算で重量平均分子量5,200及び数平均分子量3,000(分散度1.4)であった。
ガラス転移温度は115℃であった。
HOMO準位は5.41eV、LUMO準位は2.21eVであった。
元素分析の測定結果を表2に示す。
理論値は、理論的にすべての原料が反応して得られるポリマー構造に基づいて算出した。
Figure 2015021073
実施例3
実施例1において3,6−ジ−tert−ブチルカルバゾールの代わりに3,6−ジメチルカルバゾール 3.65g(18.7mmol)を使用した以外は同様の操作を行ない4.35gの化合物(18−a)を得た。
Figure 2015021073
実施例1において化合物(16−a)の変わりに化合物(18−a) 4.02g(11.4mmol)を使用した以外は同様の操作を行ない1.7gの化合物(18−b)を得た。
Figure 2015021073
実施例1において化合物(16−b)の変わりに化合物(18−b) 1.6g(4.43mmol)を使用した以外は同様の操作を行ない1.5gの化合物(18)を得た。
Figure 2015021073
得られたアリールアミンポリマー(18)は、ポリスチレン換算で重量平均分子量4,800及び数平均分子量2,500(分散度1.8)であった。
ガラス転移温度は123℃であった。
HOMO準位は5.31eV、LUMO準位は2.10eVであった。
元素分析の測定結果を表3に示す。
理論値は、理論的にすべての原料が反応して得られるポリマー構造に基づいて算出した。
Figure 2015021073
実施例4
実施例1において化合物(16−a)の変わりに1,8−ジクロロカルバゾール 2.69g(11.4mmol)を使用した以外は同様の操作を行ない2.0gの化合物(19−a)を得た。
Figure 2015021073
冷却管、温度計を装着した200mL四つ口丸底フラスコに、室温下、化合物(19−a) 1.50g(6.00mmol)、p−トルイジン 1.61g(15.0mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド 1.38g(14.4mmol)及びo−キシレン 30gを仕込んだ。
この混合液に、予め窒素雰囲気下で調製した酢酸パラジウム(II) 26.8mg(0.12mmol)及びトリ−tert−ブチルホスフィン 97.4mg(0.48mmol)のo−キシレン(0.38g)溶液を添加した。その後、窒素雰囲気下、温度120℃で10時間加熱攪拌した。
反応終了後、80℃以下に放冷したところで、反応液に純水 50gを加えた後、攪拌しながら室温まで放冷した。得られた反応混合物にトルエン 50mLを加えて抽出した。抽出で得られた有機層をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに通液後、減圧蒸留によりトルエンを留去し、残渣を得た。トルエンを溶媒とした再結晶操作により前記残渣を精製し、1.3gの化合物(19−b)を取得した。
Figure 2015021073
冷却管、温度計を装着した100ml四つ口丸底フラスコに、室温下、窒素雰囲気下で化合物(19−b) 0.87g(2.22mmol)、1,4−ジブロモベンゼン 0.52g(2.22mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド 1.71g(17.7mmol)及びo−キシレン 11.5gを混合した。反応容器内部に窒素を約20分間流通させた後、この混合液に予め窒素雰囲気下で調製したトリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム 20.3mg(22.2μmol)及びP(tert−ブチル) 35.6mg(0.177mmol)のo−キシレン(1.5mL)溶液を追加した。その後、温度120℃で3時間攪拌した。次いで、ブロモベンゼン 84mg(0.53mmol)を添加し、更に3時間攪拌した。その後、ジフェニルアミン 0.181g(1.07mmol)を添加し、更に3時間攪拌した。反応終了後この反応混合物を約60℃まで冷却した後、水 5gを反応器に添加し、1時間攪拌した。その後、90vol%アセトン水溶液(200mL)の攪拌溶液へゆっくり加えた。ろ過により固体をろ別回収し、アセトン、水、アセトンの順番で洗浄した後、減圧乾燥し淡黄色粉末状のアリールアミンポリマー(19)を得た(23%)。
Figure 2015021073
得られたアリールアミンポリマー(19)は、ポリスチレン換算で重量平均分子量5,400及び数平均分子量3,200(分散度1.7)であった。
ガラス転移温度は125℃であった。
HOMO準位は5.26eV、LUMO準位は2.10eVであった。
元素分析の測定結果を表4に示す。
理論値は、理論的にすべての原料が反応して得られるポリマー構造に基づいて算出した。
Figure 2015021073
実施例5 アリールアミンポリマー(16)の励起三重項準位の測定
UV−Visスペクトル測定用サンプルチューブ内でアリールアミンポリマー(16) 1mgと2−メチルテトラヒドロフラン 1mLとをよく混合し、均一な溶液を調製した。この溶液を窒素ガスで10分間バブリングすることによって脱気した後、このサンプルチューブを密栓し、燐光スペクトルを測定した。燐光スペクトルから算出されたアリールアミンポリマー(16)の励起三重項準位は、2.62eVであった。
実施例6 アリールアミンポリマー(17)の励起三重項準位の測定
実施例5においてアリールアミンポリマー(16)の代わりに、アリールアミンポリマー(17)を用いた以外は実施例5と同様の操作を行なって燐光スペクトルを測定したところ、アリールアミンポリマー(17)の励起三重項準位は、2.60eVであった。
実施例7 アリールアミンポリマー(18)の励起三重項準位の測定
実施例5においてアリールアミンポリマー(16)の代わりに、アリールアミンポリマー(18)を用いた以外は実施例5と同様の操作を行なって燐光スペクトルを測定したところ、アリールアミンポリマー(18)の励起三重項準位は、2.64eVであった。
実施例8 アリールアミンポリマー(19)の励起三重項準位の測定
実施例5においてアリールアミンポリマー(16)の代わりに、アリールアミンポリマー(19)を用いた以外は実施例5と同様の操作を行なって燐光スペクトルを測定したところ、アリールアミンポリマー(19)の励起三重項準位は、2.62eVであった。
比較例1 ポリ−(N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン)(ADS254BE:アメリカン・ダイ・ソース社製)の励起三重項準位の測定
実施例5においてアリールアミンポリマー(16)の代わりに、市販のポリ−(N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン)を用いた以外は実施例5と同様の操作を行なって燐光スペクトルを測定したところ、ポリ−(N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン)の励起三重項準位は、2.35eVであった。
実施例9(有機電解発光素子の作製と評価)
厚さ200nmのITO透明電極を有するガラス基板をアセトン、イソプロピルアルコールで順次超音波洗浄し、次いで、イソプロピルアルコールで煮沸洗浄した後、乾燥した。更に、UV/オゾン処理した。
この基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、Baytron P CH8000)の懸濁液を、スピンコート法により80nmの厚みで成膜(正孔注入層)した後、200℃にて1時間乾燥した。
次に、アリールアミンポリマー(16)の0.5wt%クロロベンゼン溶液をスピンコート法で塗布し、160℃で3時間乾燥することにより、20nmの厚みのアリールアミンポリマー(16)からなる正孔輸送層を成膜した。
次に、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq)を蒸着し、50nmの発光層を成膜した。
次に、フッ化リチウム(0.8nm)、及びアルミニウム(150nm)をこの順に蒸着し、電子輸送層兼負極とした。
更に、窒素雰囲気下、保護用ガラス基板を重ね、有機EL用シール剤を用いて接着、封止した(80℃、3時間)。
なお、上記の蒸着については、いずれも、真空度1.0×10−4Pa、成膜速度0.3nm/秒の条件で行った。
以上の様にして作製した素子に、ITO透明電極を正極、フッ化リチウム−アルミニウムの電子輸送層兼負極を負極にして、20mA/cmの定電流密度条件下で駆動させた。その際の駆動電圧、発光効率、及び電流効率を表5に示した。
実施例10
実施例9において、アリールアミンポリマー(16)の0.5wt%クロロベンゼン溶液の代わりに、アリールアミンポリマー(17)の0.5wt%クロロベンゼン溶液を使用した他は、実施例9と同様に素子を作製し、実施例9と同様に素子の駆動電圧、発光効率、及び電流効率を調べた。発光特性を表5に示した。
実施例11
実施例9において、アリールアミンポリマー(16)の0.5wt%クロロベンゼン溶液の代わりに、アリールアミンポリマー(18)の0.5wt%クロロベンゼン溶液を使用した他は、実施例9と同様に素子を作製し、実施例9と同様に素子の駆動電圧、発光効率、及び電流効率を調べた。発光特性を表5に示した。
実施例12
実施例9において、アリールアミンポリマー(16)の0.5wt%クロロベンゼン溶液の代わりに、アリールアミンポリマー(19)の0.5wt%クロロベンゼン溶液を使用した他は、実施例9と同様に素子を作製し、実施例9と同様に素子の駆動電圧、発光効率、及び電流効率を調べた。発光特性を表5に示した。
比較例2
実施例9において、アリールアミンポリマー(16)の0.5wt%クロロベンゼン溶液の代わりに、市販のポリ−(N,N′−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N′−ビス(フェニル)ベンジジン)(ADS254BE:アメリカン・ダイ・ソース社製)の0.5wt%クロロベンゼン溶液を使用した他は、実施例9と同様に素子を作製し、実施例9と同様に素子の駆動電圧、発光効率、及び電流効率を調べた。発光特性を表5に示した。
なお表5には、実施例9〜実施例12の結果を、比較例1の駆動電圧、発光効率、及び電流効率の測定値を100とした相対値で示した。
Figure 2015021073
本発明のアリールアミンポリマー(1)は、従来公知の高分子系化合物に比べて、励起三重項準位が高く、また構造上の耐久性が高い。このため、本発明のアリールアミンポリマー(1)を用いれば、発光効率、電流効率及び耐久性に優れる有機電界発光素子を提供することが可能となる。

Claims (9)

  1. 下記一般式(1)で表される繰返し構造が少なくとも2つ以上連結した骨格を有するアリールアミンポリマー。
    Figure 2015021073
    (式中、
    Arは炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基(これらの置換基は、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、及び炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    Ar及びArは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。
    nは0または1を表す。)
  2. 末端が下記一般式(2)
    Figure 2015021073
    (式中、Arは、炭素数6〜60の芳香族基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を有してもよい)を表す。)
    で表される芳香族基であることを特徴とする、請求項1に記載のアリールアミンポリマー。
  3. 下記一般式(3)で表されることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のアリールアミンポリマー。
    Figure 2015021073
    (式中、
    Arは炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、及び炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    Ar及びArは、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。なお、ArとArは同じ置換基であっても、互いに異なる置換基であっても良い。
    Arは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を有してもよい)を表す。
    nは0または1を表す。
    mは2以上の整数を表す。)
  4. Ar及びArが、各々独立して、フェニル基、ビフェニリル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニルフェニル基、又はN−ジベンゾチエニルカルバゾリル基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜8のアルキル基を置換基として有してもよい。)であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれ一項に記載のアリールアミンポリマー。
  5. Arが、m−フェニレン基、p−フェニレン基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、及び炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれ一項に記載のアリールアミンポリマー。
  6. 下記一般式(1)で表される繰返し構造が少なくとも2つ以上連結した骨格を有し、且つ末端が二級アミノ基、ハロゲン原子、または二級アミノ基とハロゲン原子の両方であるアリールアミンポリマーに対し、パラジウム触媒及び塩基の存在下に、下記一般式(13)で表されるアリールハライド、下記一般式(14)で表されるアリールアミン、又は一般式(13)で表されるアリールハライドと一般式(14)で表されるアリールアミンの両方を反応させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれ一項に記載のアリールアミンポリマーの製造方法。
    Figure 2015021073
    (式中、
    Arは炭素数6〜60の二価芳香族炭化水素基または炭素数4〜20の二価ヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、及び炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    Ar及びArは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、炭素数6〜60の芳香族炭化水素基、及び炭素数4〜20のヘテロ芳香族基からなる群より選ばれる1種以上の置換基を有していてもよい)を表す。
    、R及びRは、各々独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を表す。
    nは0または1を表す。)
    Figure 2015021073
    (式中、
    Arは、炭素数6〜60の芳香族基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を有してもよい)を表す。
    は、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を表す。)
    Figure 2015021073
    (式中、Arは、各々独立して、炭素数6〜60の芳香族基又は炭素数4〜20のヘテロ芳香族基(これらの置換基は、各々独立して、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のアルコキシ基、フェニル基、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェニル基、炭素数1〜18のアルコキシ基を有するフェニル基、ハロゲン化フェニル基、または炭素数1〜6の異なっていてもよいアルキル基からなるジアルキルアミノ基を有するフェニル基を有してもよい)を表す。)
  7. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のアリールアミンポリマーを含むことを特徴とする電子素子。
  8. 電子素子が、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項7に記載の電子素子。
  9. アリールアミンポリマーを発光層、正孔輸送層または正孔注入層に含むことを特徴とする請求項8に記載の電子素子。
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