JP2016027040A - 環状アジン化合物、その製造方法、及びその用途 - Google Patents

環状アジン化合物、その製造方法、及びその用途 Download PDF

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Abstract

【課題】従来の環状アジン化合物に比べ、有機電界発光素子の性能が高い新規環状アジン化合物の提供。【解決手段】式(1)で表される環状アジン化合物。[Ar1は、アルキル基、F、フェニル基、ピリジル基で置換されていてもよいC6〜10の芳香族炭素水素基;Ar2は、アルキル基、Fで置換されていてもよいC10〜17の縮環芳香族炭化水素基;Ar3は、アルキル基、Fで置換されていてもよいC6〜17の芳香族炭化水素基、アルキル基、Fで置換されていてもよいC4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基;Xは、アルキル基、Fで置換されていてもよいフェニレン基等;Yは、CH、N;pは、1〜3の整数;qは、0〜3の整数)【選択図】なし

Description

本発明は、有機電界発光素子の構成成分として有用な環状アジン化合物、その製造方法、及びその用途に関するものである。更に詳しくは、分子内に縮合環基で置換されたフェニレン基を有する事を特徴とする環状アジン化合物、その製造方法、及びその用途に関するものである。
有機電界発光素子は、発光材料を含有する発光層を、正孔輸送層と電子輸送層で挟み、さらにその外側に陽極と陰極を取付け、発光層に注入された正孔及び電子の再結合により生ずる励起子が失活する際の光の放出(蛍光又はりん光)を利用する素子であり、小型のディスプレイだけでなく大型テレビや照明等へ応用されている。なお、正孔輸送層は正孔輸送層と正孔注入層に、発光層は、電子ブロック層と発光層と正孔ブロック層に、電子輸送層は電子輸送層と電子注入層に分割して構成される場合もある。また、有機電界発光素子のキャリア輸送層(電子輸送層又は正孔輸送層)として、金属、有機金属化合物又はその他有機化合物をドープした共蒸着膜を用いる場合もある。
従来の有機電界発光素子は、無機発光ダイオードに比べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低く、素子寿命も著しく低く、幅広い分野での実用化には至っていなかった。最近の有機電界発光素子は前記欠点が徐々に改良されているものの、発光効率特性、駆動電圧特性、長寿命特性の更なる改善を目的として、優れた材料が求められている。その中でも、素子寿命の改善が幅広い分野での普及に急務となっており、そのための材料開発が求められている。
有機電界発光素子用の長寿命性に優れる電子輸送材料として、特許文献1で開示されたトリアジン化合物が挙げられる。しかしながら、有機電界発光素子の寿命、電圧及び発光効率の点で更なる改良が求められていた。
特開2011−063584号公報
本発明は、従来公知の環状アジン化合物に比べて、有機電界発光素子の性能向上を達成する特定の環状アジン化合物を提供することをその目的とする。
本発明者らは、先の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、下記一般式(1)で表される環状アジン化合物(アジン環骨格とArで表される縮環芳香族炭化水素基の間にビフェニレン基、ターフェニレン基、又はクアテルフェニレン基を備えることを特徴とする)を電子輸送材料として用いた有機電界発光素子が、従来公知の材料を用いたときに比べて、長寿命化、低電圧化又は高発光効率化を示すことを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される環状アジン化合物(以下、アジン化合物(1)とも称する)、アジン化合物(1)の製造方法及びその用途に関するものである。
Figure 2016027040
(一般式(1)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜17の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Xは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよいフェニレン基、アザフェニレン基、又はジアザフェニレン基を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。qは、0〜3の整数を表す。)
本発明の環状アジン化合物は、従来公知の環状アジン化合物に比べて、寿命、電圧又は発光効率が優れる有機電界発光素子を提供する事ができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のアジン化合物(1)は、下記一般式(1)で表される。
Figure 2016027040
(一般式(1)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜18の縮環芳香族炭化水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜18の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Xは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよいフェニレン基、アザフェニレン基、又はジアザフェニレン基を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。qは、0〜3の整数を表す。)
なお、一般式(1)の各置換基については、有機EL素子の素子寿命の点で、下記の場合が好ましい。
(一般式(1)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜17の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Xは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよいフェニレン基、アザフェニレン基、又はジアザフェニレン基を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。qは、0〜3の整数を表す。)
以下、一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)中、2つのArは同一の置換基を表す。
Arにおける炭素数1〜4のアルキル基、フッ素、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10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、m−ビフェニル基、p−ビフェニル基、o−ビフェニル基、p−トリル基、m−トリル基、o−トリル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−フェニル−1−ナフチル基、3−フェニル−1−ナフチル基、4−フェニル−1−ナフチル基、5−フェニル−1−ナフチル基、6−フェニル−1−ナフチル基、7−フェニル−1−ナフチル基、7−フェニル−1−ナフチル基、8−フェニル−1−ナフチル基、1−フェニル−2−ナフチル基、3−フェニル−2−ナフチル基、4−フェニル−2−ナフチル基、5−フェニル−2−ナフチル基、6−フェニル−2−ナフチル基、7−フェニル−2−ナフチル基、7−フェニル−2−ナフチル基、8−フェニル−2−ナフチル基、2−(2−ピリジル)フェニル基、2−(3−ピリジル)フェニル基、2−(4−ピリジル)フェニル基、3−(2−ピリジル)フェニル基、3−(3−ピリジル)フェニル基、3−(4−ピリジル)フェニル基、4−(2−ピリジル)フェニル基、4−(3−ピリジル)フェニル基、4−(4−ピリジル)フェニル基、2−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、3−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、4−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、5−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、6−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、8−(2−ピリジル)−1−ナフチル基、1−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、3−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、4−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、5−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、6−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、8−(2−ピリジル)−2−ナフチル基、2−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、3−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、4−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、5−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、6−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、8−(3−ピリジル)−1−ナフチル基、1−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、3−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、4−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、5−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、6−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、8−(3−ピリジル)−2−ナフチル基、2−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、3−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、4−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、5−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、6−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、7−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、8−(4−ピリジル)−1−ナフチル基、1−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、3−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、4−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、5−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、6−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、7−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、8−(4−ピリジル)−2−ナフチル基、2,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、メシチル基、2−エチルフェニル基、3−エチルフェニル基、4−エチルフェニル基、2,4−ジエチルフェニル基、3,5−ジエチルフェニル基、2−プロピルフェニル基、3−プロピルフェニル基、4−プロピルフェニル基、2,4−ジプロピルフェニル基、3,5−ジプロピルフェニル基、2−イソプロピルフェニル基、3−イソプロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、2,4−ジイソプロピルフェニル基、3,5−ジイソプロピルフェニル基、2−ブチルフェニル基、3−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、2,4−ジブチルフェニル基、3,5−ジブチルフェニル基、2−tert−ブチルフェニル基、3−tert−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル基、3,5−ジ−tert−ブチルフェニル基、ビフェニル−2−イル基、ビフェニル−3−イル基、ビフェニル−4−イル基、3−メチルビフェニル−4−イル基、2’−メチルビフェニル−4−イル基、4’−メチルビフェニル−4−イル基、2,2’−ジメチルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリメチルビフェニル−4−イル基、6−メチルビフェニル−3−イル基、5−メチルビフェニル−3−イル基、2’−メチルビフェニル−3−イル基、4’−メチルビフェニル−3−イル基、6,2’−ジメチルビフェニル−3−イル基、2’,4’,6’−トリメチルビフェニル−3−イル基、5−メチルビフェニル−2−イル基、6−メチルビフェニル−2−イル基、2’−メチルビフェニル−2−イル基、4’−メチルビフェニル−2−イル基、6,2’−ジメチルビフェニル−2−イル基、2’,4’,6’−トリメチルビフェニル−2−イル基、3−エチルビフェニル−4−イル基、4’−エチルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリエチルビフェニル−4−イル基、6−エチルビフェニル−3−イル基、4’−エチルビフェニル−3−イル基、5−エチルビフェニル−2−イル基、4’−エチルビフェニル−2−イル基、2’,4’,6’−トリエチルビフェニル−2−イル基、3−プロピルビフェニル−4−イル基、4’−プロピルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリプロピルビフェニル−4−イル基、6−プロピルビフェニル−3−イル基、4’−プロピルビフェニル−3−イル基、5−プロピルビフェニル−2−イル基、4’−プロピルビフェニル−2−イル基、2’,4’,6’−トリプロピルビフェニル−2−イル基、3−イソプロピルビフェニル−4−イル基、4’−イソプロピルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル−4−イル基、6−イソプロピルビフェニル−3−イル基、4’−イソプロピルビフェニル−3−イル基、5−イソプロピルビフェニル−2−イル基、4’−イソプロピルビフェニル−2−イル基、2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル−2−イル基、3−ブチルビフェニル−4−イル基、4’−ブチルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリブチルビフェニル−4−イル基、6−ブチルビフェニル−3−イル基、4’−ブチルビフェニル−3−イル基、5−ブチルビフェニル−2−イル基、4’−ブチルビフェニル−2−イル基、2’,4’,6’−トリブチルビフェニル−2−イル基、3−tert−ブチルビフェニル−4−イル基、4’−tert−ブチルビフェニル−4−イル基、2’,4’,6’−トリtert−ブチルビフェニル−4−イル基、6−tert−ブチルビフェニル−3−イル基、4’−tert−ブチルビフェニル−3−イル基、5−tert−ブチルビフェニル−2−イル基、4’−tert−ブチルビフェニル−2−イル基、又は2’,4’,6’−トリtert−ブチルビフェニル−2−イル基等が挙げられる。
これらのうち、有機電界発光素子の寿命が長い点で、フェニル基、m−トリル基、p−トリル基、p−ビフェニル、m−ビフェニル基、1−ナフチル基、又は2−ナフチル基が好ましい。
さらに、合成が容易な点で、フェニル基、p−ビフェニル基、又はm−ビフェニル基がより好ましい。
Arにおける炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜18の縮環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、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基又はフルオランテニル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)を例示することができ、より具体的には、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−フェナントレニル基、2−フェナントレニル基、3−フェナントレニル基、4−フェナントレニル基、9−フェナントレニル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、4−ピレニル基、1−トリフェニレニル基、又は3−フルオランテニル基等が挙げられる。
なお、Arについては、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基であることが好ましく、特に限定するものではないが、例えば、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、又はフルオランテニル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)を例示することができ、より具体的には、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−フェナントレニル基、2−フェナントレニル基、3−フェナントレニル基、4−フェナントレニル基、9−フェナントレニル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、4−ピレニル基、又は3−フルオランテニル基等が挙げられる。
これらのうち、有機電界発光素子の寿命、又は効率が良い点で、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、又はフェナントレニル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)が好ましく、より具体的には、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、又は9−フェナントレニル基が好ましく、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、又は9−フェナントレニル基がより好ましい。
さらに、合成が容易な点で、9−フェナントレニル基がより好ましい。
Arにおける炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜18の縮環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、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、又はフルオランテニル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)を例示することでき、より具体的には、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−フェナントレニル基、2−フェナントレニル基、3−フェナントレニル基、4−フェナントレニル基、9−フェナントレニル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、4−ピレニル基、1−トリフェニレニル基、又は3−フルオランテニル基等が挙げられる。
なお、Arについては、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基であることが好ましく、特に限定するものではないが、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、又はフルオランテニル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)を例示することでき、より具体的には、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−フェナントレニル基、2−フェナントレニル基、3−フェナントレニル基、4−フェナントレニル基、9−フェナントレニル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、4−ピレニル基、又は3−フルオランテニル基等が挙げられる。
これらのうち、有機電界発光素子の寿命、又は効率が良い点で、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、9−フェナントレニル基、1−トリフェニレニル基、又は3−フルオランテニル基が好ましく、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、9−フェナントレニル基、又は3−フルオランテニル基がより好ましい。
さらに、合成が容易な点で、9−フェナントレニル基がより好ましい。
Arで表される炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の複素芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、キノリル基、又はイソキノリル基(これらの基は、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい)を例示することでき、より具体的には、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジル基、4−ピリミジル基、5−ピリミジル基、2−ピラジル基、2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、又は8−イソキノリル基等が挙げられる。
このように、Arについては、有機電界発光素子の寿命、又は効率が良い点で、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、フルオランテニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、キノリル基、又はイソキノリル基であることが好ましく、これらの例示基としては、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、3,5−ジメチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、9−フェナントレニル基、フルオランテニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−キノリル基、3−イソキノリル基、又は4−イソキノリル基等が挙げられる。
さらに、Arについては、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、ピリジル基、ピリミジル基、又はピラジル基であることが好ましく、これらの例示基としては、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、3,5−ジメチルフェニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、又は4−ピリジル基等が挙げられる。
さらに、合成が容易な点で、フェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、9−フェナントリル基、2−ピリジル基、又は3−ピリジル基がより好ましい。
Xで表される炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよいフェニレン基としては、特に限定するものではないが、例えば、1,2−フェニレン基、1,3―フェニレン基、又は1,4−フェニレン基等が挙げられる。このうち、有機電界発光素子の寿命、又は効率が良い点で、1,3−フェニレン基、又は1,4−フェニレン基が好ましい。
Xで表される炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよいアザフェニレン基としては、特に限定するものではないが、例えば、2,3−ピリジレン基、2,4−ピリジレン基、2,5−ピリジレン基、2,6−ピリジレン基、3,4−ピリジレン基、又は3,5−ピリジレン基等が挙げられる。
Xで表される炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよいジアザフェニレン基としては、特に限定するものではないが、例えば、2,4−ピリミジレン基、2,5−ピリミジレン基、4,5−ピリミジレン基、4,6−ピリミジレン基、2,3−ピラジレン基、2,5−ピラジレン基、又は2,6−ピラジレン基等が挙げられる。
Yは、CH、又は窒素原子を表し、有機電界発光素子の寿命が良い点で、窒素原子が好ましい。
pは、1、2、又は3であり、qは、0、1、2、又は3である。
有機電界発光素子の寿命が良い点で、pは1、又は2、qは、0、1、又は2が好ましい。さらに、合成が容易な点で、pは1、qは0、又は1がより好ましい。
本発明のアジン化合物(1)としては、特に限定するものではないが、例えば、以下のA−1〜A−542等が挙げられる。
Figure 2016027040
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次に、本発明のアジン化合物(1)の製造方法について説明する。
Figure 2016027040
(式中、Ar、Ar、Ar、X、Y、p、及びqは、一般式(1)と同じ定義である。Zは、脱離基を表し、Mは、ボロン酸化合物、又は金属含有基を表す。)
反応式(1)〜(4)中、Zは、脱離基を表し、特に限定するものではないが、例えば、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニル基(トリフラート基)、又はヨウ素原子が挙げられる。このうち、反応収率がよい点で、臭素原子、又は塩素原子が好ましく、選択性が良い点で、塩素原子がより好ましい。
反応式(1)〜(4)中、Mは、ボロン酸化合物、又は金属含有基を表し、特に限定するものではないが、例えば、Li、Na、MgCl、MgBr、MgI、CuCl、CuBr、CuI、AlCl、AlBr、Al(Me)、Al(Et)、Al(Bu)、Sn(Me)、Sn(Bu)、SnF、ZnCl、ZnBr、BFK、B(OR、B(OR、又はSi(R等を挙げることができる。
B(ORとしては、特に限定するものではないが、例えば、B(OH)、B(OMe)、B(OPr)、B(OBu)、又はB(OPh)等を挙げることができる。又、2つのRが一体となって酸素原子及びホウ素原子を含んで環を形成した場合のB(ORの例としては、以下に示す置換基を挙げることができる。
Figure 2016027040
これらの置換基のうち、反応の選択性がよい点で(II)、又は(VII)で示されるものが好ましく、反応収率が良い点で、(II)がより好ましい。
B(ORとしては、以下に示す置換基を挙げることができる。
Figure 2016027040
Si(Rとしては、特に限定するものではないが、例えば、SiMe、SiPh、SiMePh、SiCl、SiF、Si(OMe)、Si(OEt)、Si(OMe)OH等を挙げることができる。
反応式(1)〜(4)に示すように、アジン化合物(1)は、パラジウム触媒及び塩基の存在下で、それぞれの反応式に記載したようにカップリング反応を行うことで合成することが出来る。
反応式(1)〜(4)の反応に用いることのできるパラジウム触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、又は硝酸パラジウム等の塩を挙げることができる。さらに、π−アリルパラジウムクロリドダイマー、パラジウムアセチルアセトナト、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、トリ(tert−ブチル)ホスフィンパラジウム、又はジクロロ(1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン)パラジウム等を挙げることができる。中でも、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、又はトリ(tert−ブチル)ホスフィンパラジウム等の第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体は収率がよい点で好ましく、入手容易である点で、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、又はトリ(tert−ブチル)ホスフィンパラジウムがさらに好ましい。なお、上記の第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体は、パラジウム塩、又は錯化合物に第三級ホスフィンを添加し、反応系中で調製することもできる。
第三級ホスフィンとしては、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、トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、tert−ブチルジフェニルホスフィン、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、2−(ジフェニルホスフィノ)−2’−(N,N−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)ビフェニル、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)ビフェニル、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリ(2−フリル)ホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリス(2,5−キシリル)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、又は2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル等を例示することができる。このうち、入手容易であり、収率がよい点で、トリフェニルホスフィン、(tert−ブチル)ホスフィン、又は2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニルが好ましい。
パラジウム塩、又は錯化合物に第三級ホスフィンを添加する場合、第三級ホスフィンの添加量は、パラジウム塩、又は錯化合物の1モル(パラジウム原子換算)に対して0.1〜10倍モルであることが好ましく、収率がよい点で0.3〜5倍モルであることがさらに好ましい。
反応式(1)〜(4)において、用いることのできる塩基としては、特に限定するものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、又はフッ化セシウム等を例示することができる。このうち、収率がよい点で、炭酸カリウム、リン酸カリウム、又は水酸化ナトリウムが好ましい。
反応式(1)〜(4)の反応は、溶媒中で実施することが好ましい。溶媒としては、特に制限はないが、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、エタノール、ブタノール、又はキシレン等を例示することができ、これらを適宜組み合わせて用いてもよい。このうち、収率がよい点で、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、又はトルエン−ブタノール混合溶媒が好ましい。
反応式(1)〜(4)の反応は、0℃から150℃から適宜選ばれた温度で実施することができ、収率がよい点で50℃から100℃で行うことがさらに望ましい。
アジン化合物(1)は、反応式(1)〜(4)の終了後に通常の処理をすることで得られる。必要に応じて、再結晶、カラムクロマトグラフィー、又は昇華等で精製してもよい。
以下、反応式(1)について説明する。
化合物(2)は、例えば、山中宏著、「新編 ヘテロ環化合物 基礎編」,講談社,2004年、山中宏著、「新編 ヘテロ環化合物 応用編」,講談社,2004年、The Journal of Organic Chemistry,1951年,16巻,461−465、Macromolecules,2001年,6巻,477−480、又は科学技術研究所報告、81巻、441、1986年に開示されている方法等を用いて製造することができる。
化合物(2)は、以下に示す反応式(1’)で製造することもできる。
Figure 2016027040
(式中のAr、Ar,p、M、又はZは、前述したAr、Ar,p、M、又はZと同義である。Z’は、Zと同義である。ZとZ’は、同一でもよいが、選択性が良い点で、異なる方が好ましい。)
反応式(1’)の反応に使用できるパラジウム触媒、ホスフィン配位子、塩基、又は溶媒は、前述した反応式(1)〜(4)と同様のものが挙げられる。
反応式(1’)で用いるパラジウム触媒の量は、いわゆる触媒量であれば特に制限はないが、収率がよい点で、化合物(10)の1モルに対して、0.1〜0.01倍モル(パラジウム原子換算)であることが好ましい。
反応式(1’)で用いる化合物(10)、又は化合物(3)とのモル比に特に制限はないが、化合物(10)の1モルに対して、化合物(10)が0.2〜5倍モルであることが好ましい。
塩基の使用量としては、特に制限はないが、化合物(10)の1モルに対して、0.5〜10倍モルが好ましく、収率がよい点で1〜5倍モルがさらに好ましい。
反応式(1’)で得られた化合物(2)は、単離した後に精製を行っても、単離をせずに次工程に進んでもよい。化合物(2)は、反応式(1’)の終了後に通常の処理をすることで得られる。必要に応じて、再結晶、カラムクロマトグラフィー、又は昇華等で精製してもよい。
化合物(2)として、特に限定するものではないが、例えば、以下に示す2−1〜2−75等を挙げることができる。
Figure 2016027040
Figure 2016027040
Figure 2016027040
Figure 2016027040
Figure 2016027040
(式中、Rは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、又はフッ素原子を表し、Zは、前述したZと同義である。)
化合物(3)は、例えば、特開2008−280330号公報[0061]〜[0076]又は特開2001−335516号公報[0047]〜[0082]に開示されている方法を用いて製造することができる。
化合物(3)として、特に限定するものではないが、例えば、以下に示す3−1〜3−56等を挙げることができる。
Figure 2016027040
Figure 2016027040
Figure 2016027040
(式中、Mは前記と同じ定義を表わす。)
反応式(1)で用いるパラジウム触媒の量は、いわゆる触媒量であれば特に制限はないが、収率がよい点で、化合物(2)の1モルに対して、0.1〜0.01倍モル(パラジウム原子換算)であることが好ましい。
反応式(1)で用いる化合物(2)、又は化合物(3)とのモル比に特に制限はないが、化合物(2)の1モルに対して、化合物(2)が0.2〜5倍モルであることが好ましい。
塩基の使用量としては、特に制限はないが、化合物(2)の1モルに対して、0.5〜10倍モルが好ましく、収率がよい点で1〜5倍モルがさらに好ましい。
以下、反応式(2)について説明する。
化合物(4)は、例えば、山中宏著、「新編 ヘテロ環化合物 基礎編」,講談社,2004年、山中宏著、「新編 ヘテロ環化合物 応用編」,講談社,2004年、又はChem.Rev.,95巻,2457−2483,1995年に開示されている方法等を用いて製造することができる。
化合物(4)は、前述した化合物(2)を原料として使用してもよい。
化合物(4)として、特に限定するものではないが、例えば、前述した化合物(2)のZをMに置き換えた骨格を例示することができる。
化合物(5)は、例えば、The Journal of Organic Chemistry,2001,66,4333−4339、又はChem.Rev.,95巻,2457−2483,1995年に開示されている方法を用いて製造することができる。
化合物(5)として、特に限定するものではないが、例えば、前述した化合物(3)のMをZに置き換えた骨格を例示することができる。
反応式(2)で用いるパラジウム触媒の量は、いわゆる触媒量であれば特に制限はないが、収率がよい点で、化合物(4)の1モルに対して、0.1〜0.01倍モル(パラジウム原子換算)であることが好ましい。
反応式(2)で用いる化合物(4)、又は化合物(5)とのモル比に特に制限はないが、化合物(4)の1モルに対して、化合物(5)が0.2〜5倍モルであることが好ましい。
塩基の使用量としては、特に制限はないが、化合物(4)の1モルに対して、0.5〜10倍モルが好ましく、収率がよい点で1〜5倍モルがさらに好ましい。
以下、反応式(3)について説明する。
化合物(6)は、上述した化合物(2)と同様の方法で製造することができる。
化合物(6)は、以下に示す反応式(3’)で製造することもできる。
Figure 2016027040
(式中のAr、Ar,p、M、又はZは、前述したAr、Ar,p、M、又はZと同義である。Z’は、Zと同義である。ZとZ’は、同一でもよいが、選択性が良い点で、異なる方が好ましい。)
反応式(3’)で得られた化合物(6)は、単離した後に精製を行っても、単離をせずに次工程に進んでもよい。化合物(6)は、反応式(3’)の終了後に通常の処理をすることで得られる。必要に応じて、再結晶、カラムクロマトグラフィー、又は昇華等で精製してもよい。
化合物(6)として、特に限定するものではないが、前述した2−1〜2−75等を挙げることができる。また、化合物(6)として、特に限定するものではないが、例えば、以下に示す6−1〜6−20等を挙げることができる。
Figure 2016027040
化合物(7)は、上述した化合物(3)と同様の方法で製造することができる。
化合物(7)として、特に限定するものではないが、前述した3−34〜3−36、3−38〜3−40、3−42〜3−44、3−46〜3−48、3−50〜3−52、又は3−54〜3−56等を挙げることができる。
反応式(3)で用いるパラジウム触媒の量は、いわゆる触媒量であれば特に制限はないが、収率がよい点で、化合物(6)の1モルに対して、0.1〜0.01倍モル(パラジウム原子換算)であることが好ましい。
反応式(3)で用いる化合物(6)、又は化合物(7)とのモル比に特に制限はないが、化合物(6)の1モルに対して、化合物(7)が0.2〜5倍モルであることが好ましい。
塩基の使用量としては、特に制限はないが、化合物(6)の1モルに対して、0.5〜10倍モルが好ましく、収率がよい点で1〜5倍モルがさらに好ましい。
以下、反応式(4)について説明する。
化合物(8)は、上述した化合物(4)と同様の方法で製造することができる。
化合物(8)として、特に限定するものではないが、例えば、前述した化合物(6)のZをMに置き換えた骨格を例示することができる。
化合物(9)は、上述した化合物(5)と同様の方法で製造することができる。
化合物(9)として、特に限定するものではないが、例えば、前述した化合物(7)のMをZに置き換えた骨格を例示することができる。
反応式(4)で用いるパラジウム触媒の量は、いわゆる触媒量であれば特に制限はないが、収率がよい点で、化合物(8)の1モルに対して、0.1〜0.01倍モル(パラジウム原子換算)であることが好ましい。
反応式(4)で用いる化合物(8)、又は化合物(9)とのモル比に特に制限はないが、化合物(8)の1モルに対して、化合物(9)が0.2〜5倍モルであることが好ましい。
塩基の使用量としては、特に制限はないが、化合物(8)の1モルに対して、0.5〜10倍モルが好ましく、収率がよい点で1〜5倍モルがさらに好ましい。
本発明の環状アジン化合物(1)は、有機電界発光素子用材料として好適に用いられるものである。
さらに、本発明の環状アジン化合物(1)は、有機電界発光素子用の電子輸送材料又は電子注入材料として好適に用いられるものである。
以下、本発明の有機電界発光素子について説明する。
有機電界発光素子における発光層は、広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指す。具体的には、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する蛍光性化合物を含有する層のことを指す。通常、有機電界発光素子は一対の電極の間に発光層を挟持した構造をとる。
本発明の有機電界発光素子は、必要に応じ発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層及び陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。具体的には以下に示される構造が挙げられる。
(i)陽極/発光層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(iii)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
本発明の有機電界発光素子における発光層には、従来公知の発光材料を用いることができる。発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の方法により薄膜を形成する方法がある。
又、この発光層は、樹脂などの結着材と共に発光材料を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は5nm〜5μmの範囲である。
次に正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等、発光層と組み合わせて有機電界発光素子を構成するその他の層について説明する。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入される。
また、陰極から注入され、電子注入層及び/又は電子輸送層より発光層に輸送された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、正孔注入層もしくは正孔輸送層に漏れることなく発光層内の界面に累積され、発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性の何れかを有するものであり、有機物、無機物の何れであってもよい。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、又、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4’−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾール、4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、4,4’,4’’−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)などがあげられる。
又、p型−Si、p型−SiCなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度である。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
本発明の有機電界発光素子において、電子輸送層は上記一般式(1)で表されるトリアジン化合物を含むものである。
当該電子輸送層は、上記一般式(1)で表されるトリアジン化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲で選ばれる。また、この電子輸送層は、一般式(1)で表されるトリアジン化合物を含み、かつ従来公知の電子輸送材料を含んでいてもよく、一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、或いは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
又、本発明においては、発光材料は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、又は電子輸送層に1種含有させてもよく、それにより更に有機電界発光素子の発光効率を高めることができる。
本発明の有機電界発光素子に好ましく用いられる基板は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、又、透明のものであれば特に制限はない。本発明の有機電界発光素子に好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。
本発明の有機電界発光素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機電界発光素子の作製法について説明する。
まず適当な基板上に、所望の電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層/電子注入層からなる薄膜を形成させる。
なお、陽極と発光層又は正孔注入層の間、及び、陰極と発光層又は電子注入層との間にはバッファー層(電極界面層)を存在させてもよい。
更に上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば正孔ブロック層、電子ブロック層などのような機能層を有していてもよい。
次に、本発明の有機電界発光素子の電極について説明する。有機電界発光素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAuなどの金属、CuI、酸化インジウム−スズ(ITO)、SnO、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。
上記陽極は蒸着やスパッタリングなどの方法によりこれらの電極物質の薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、或いは蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
前記の様に、適当な基板上に所望の電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層/電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陰極を設け、所望の有機電界発光素子が得られる。
本発明の有機電界発光素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。又、異なる発光色を有する本発明の有機電界発光素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
実施例で作製する有機電界発光素子の断面模式図である。
1.ITO透明電極付きガラス基板
2.正孔注入層
3.電荷発生層
4.正孔輸送層
5.発光層
6.電子輸送層
7.電子注入層
8.陰極層
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定して解釈されるものではない。
H−NMR測定は、Gemini200(バリアン社製)を用いて行った。
有機電界発光素子の発光特性は、室温下、作製した素子に直流電流を印加し、LUMINANCEMETER(BM−9)(TOPCON社製)の輝度計を用いて評価した。
合成参考例―1
Figure 2016027040
アルゴン気流下、2−(3−ブロモ−5−クロロフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(30.0g,71mmol)、4−(2−ピリジル)フェニルボロン酸(21.2g,110mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(4.10g,3.6mmol)を、トルエン(710mL)に懸濁し、1.0M−炭酸ナトリウム水溶液(210mL)を滴下し、85℃で時間撹拌した。放冷後、メタノールと水を加え、析出した固体を濾別し、水、メタノール、ヘキサンで固体を洗浄した。さらに再結晶(トルエン)で精製することで目的の2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量21.0g,収率60%)を得た。
合成参考例−2
Figure 2016027040
アルゴン気流下、9−ブロモフェナントレン(10.0g,39mmol)、4−クロロフェニルボロン酸(6.08g,39mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.899g,0.78mmol)をトルエン(390mL)に懸濁し、2.0M−炭酸ナトリウム水溶液(58mL)を滴下し、85℃で24時間撹拌した。放冷後、反応液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=1:0〜1:1)で精製することで目的の9−(4−クロロフェニル)フェナントレンの白色固体(収量8.71g,収率78%)を得た。
合成参考例−3
Figure 2016027040
アルゴン気流下、9−(4−クロロフェニル)フェナントレン(2.71g,9.4mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ−1,3,2−ジオキサボロラン(3.57g,14mmol)、酢酸パラジウム(63.2mg,0.28mmol)、酢酸カリウム(2.76g,28mmol)を1,4−ジオキサン(47mL)に懸濁し、100℃で14時間撹拌した。放冷後、反応液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=4:1〜1:1)で精製することで目的の9−[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]フェナントレンの白色固体(収量8.71g,収率78%)を得た。
合成参考例−4
Figure 2016027040
合成参考例−2において、9−ブロモフェナントレンの代わりに1−ブロモ−3−クロロベンゼンを、4−クロロフェニルボロン酸の代わりに9−アントラセンボロン酸を用いた以外は、合成参考例−2と同じ方法で反応を行い、目的の9−(3−クロロフェニル)アントラセンを得た。
合成参考例−5
Figure 2016027040
合成参考例−2において、4−クロロフェニルボロン酸の代わりに3−クロロフェニルボロン酸を、9−ブロモフェナントレンの代わりに1−ブロモピレンを用いた以外は、合成参考例−2と同じ方法で反応を行い、目的の1−(3−クロロフェニル)ピレンを得た。
合成参考例−6
Figure 2016027040
合成参考例−2において、4−クロロフェニルボロン酸の代わりに2−クロロフェニルボロン酸を、9−ブロモフェナントレンの代わりに2−ブロモナフタレンを用いた以外は、合成参考例−2と同じ方法で反応を行い、目的の2−(2−クロロフェニル)ナフタレンを得た。
合成参考例−7
Figure 2016027040
合成参考例−3において、9−(4−クロロフェニル)フェナントレンの代わりに(3−クロロ−3’,5’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−5−イル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成参考例−3と同じ方法で反応を行い、目的の[3’,5’−ジメチル−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボラン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−5−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを得た。
合成実施例−1
Figure 2016027040
アルゴン気流下、合成例−1で得られた2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(1.00g,2.0mmol)、9−[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]フェナントレン(1.15g,3.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(36.9mg,0.040mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(76.7mg,0.16mmol)を、1,4−ジオキサン(40mL)に懸濁し、2.0M−リン酸三カリウム水溶液(20mL)を滴下し、95℃で16時間撹拌した。放冷後、メタノールと水を加え、析出した固体を濾別し、水、メタノール、ヘキサンで固体を洗浄した。さらに再結晶(トルエン)で精製することで目的の4,6−ジフェニル−2−[4’’−(9−フェナントレニル)−4−(2−ピリジル)−1,1’;3’,1’’−テルフェニル−5’−イル]−1,3,5−トリアジン(化合物A−10)の白色固体(収量1.12g,収率78%)を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):7.31(t,J=5.8Hz,1H),7.59−7.67(m,8H),7.69−7.74(m,2H),7.76(d,J=8.2Hz,2H),7.80(s,1H),7.84−7.88(m,2H),7.96(d,J=8.2Hz,1H),7.98(d,J=7.8Hz,4H),8.06(d,J=8.2Hz,1H),8.20−8.25(m,3H),8.76−8.86(m,7H),9.09(t,J=1.6Hz,1H),9.12(t,J=1.6Hz,1H)
素子評価に用いた化合物の構造式及びその略称を以下に示す。
合成実施例−2
Figure 2016027040
合成実施例−1において、2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−[3−クロロ−5−(3−ピリジル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成実施例−1と同じ方法で反応を行い、目的の4,6−ジフェニル−2−[4’−(9−フェナントレニル)−3−(3−ピリジル)ビフェニル−5−イル]−1,3,5−トリアジン(化合物A−3)の白色固体を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):7.52−7.86(m,14H),7.96−8.04(m,3H),8.09(d,J=7.5Hz,1H),8.19(brs,2H),8.76(d,J=4.5Hz,1H),8.80(d,J=7.8Hz,1H),8.87(m,5H),9.07(s,1H),9.16(s,1H),9.20(s,1H)
合成実施例−3
Figure 2016027040
合成実施例−1において、2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−[5−クロロ−4’−(3−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成実施例−1と同じ方法で反応を行い、目的の4,6−ジフェニル−2−[4’’−(9−フェナントレニル)−4−(3−ピリジル)−1,1’;3’,1’’−テルフェニル−5’−イル]−1,3,5−トリアジン(化合物A−7)を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):7.46(dd,J=4.8,7.8Hz,1H),7.57−8.17(m,24H),8.68(d,J=4.5Hz,1H),8.77−8.91(m,5H),9.01(s,1H),9.09(s,1H),9.13(s,1H)
合成実施例−4
Figure 2016027040
合成実施例−1において、2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに9−(3−クロロフェニル)アントラセンを、9−[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]フェナントレンの代わりに4,6−ジフェニル−2−[5−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボラン−2−イル)ビフェニル−3−イル]−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成実施例−1と同じ方法で反応を行い、目的化合物(化合物A−488)を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):7.39−7.74(m,13H),7.78−7.95(m,6H),8.01−8.09(m,2H),8.13(d,J=8.4Hz,2H),8.57(d,J=9.6Hz,1H),8.79−8.89(m,5H),9.03(s,1H),9.12(s,1H)
合成実験例−5
Figure 2016027040
合成実施例−1において、2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに1−(3−クロロフェニル)ピレンを、9−[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]フェナントレンの代わりに4,6−ジフェニル−2−[3−(9−フェナントレニル)−5−(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]−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成実施例−1と同じ方法で反応を行い、目的の4,6−ジフェニル−2−(9’−ピレニル−1,1’;3’,1’’−テルフェニル−5’−イル)−1,3,5−トリアジン(化合物A−504)を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):7.45−8.40(m,24H),8.71−8.90(m,5H),9.03(s,1H),9.12(s,1H)
合成実施例−6
Figure 2016027040
合成実施例−1において、2−[5−クロロ−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−(2−クロロフェニル)ナフタレンを、9−[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]フェナントレンの代わりに[3’,5’−ジメチル−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボラン−2−イル)−1,1’−ビフェニル−5−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた以外は、合成実施例−1と同じ方法で反応を行い、目的化合物(化合物A−486)を得た。
H−NMR(CDCl)δ(ppm):2.63(s,6H),7.45−8.40(m,20H),8.65−8.73(m,5H),9.01(s,1H),9.07(s,1H)
Figure 2016027040
素子実施例−1
基板には、2mm幅の酸化インジウム−スズ(ITO)膜がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用いた。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。洗浄後の基板に、真空蒸着法で各層の真空蒸着を行い、断面図を図1に示すような発光面積4mm有機電界発光素子を作製した。
まず、真空蒸着槽内に前記ガラス基板を導入し、1.0×10−4Paまで減圧した。その後、図1の1で示すITO透明電極付きガラス基板上に有機化合物層として、正孔注入層2、電荷発生層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、及び電子注入層7を順次成膜し、その後陰極層8を成膜した。正孔注入層2としては、昇華精製したHILを20nmの膜厚で真空蒸着した。電荷発生層3としては、昇華精製したHATを5nmの膜厚で真空蒸着した。正孔輸送層4としては、HTLを25nmの膜厚で真空蒸着した。発光層5としては、EML−1とEML−2を97:3(重量比)の割合で35nmの膜厚で真空蒸着した。電子輸送層6としては、本発明の合成実施例−1で合成した4,6−ジフェニル−2−[4’’−(9−フェナントレニル)−4−(2−ピリジル)−1,1’;3’,1”−テルフェニル−5’−イル]−1,3,5−トリアジン(化合物A−10)を45nmの膜厚で真空蒸着した。電子注入層7としては、昇華精製したLiqを1.0nmの膜厚で真空蒸着した。なお、各有機材料は抵抗加熱方式により成膜し、加熱した化合物を0.3〜0.5nm/秒の成膜速度で真空蒸着した。最後に、ITOストライプと直行するようにメタルマスクを配し、陰極層8を成膜する。陰極層8は、銀マグネシウムと銀をそれぞれ80nmと20nmの膜厚で真空蒸着し、2層構造とした。それぞれの膜厚は、触針式膜厚測定計(DEKTAK)で測定した。さらに、この素子を酸素及び水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと前記成膜基板エポキシ型紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いた。
素子参考例−1
素子実施例−1において、化合物A−10の代わりに2−[5−(9−フェナントリル)−4’−(2−ピリジル)ビフェニル−3−イル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(ETL−1)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界発光素子に直流電流を印加し、TOPCON社製のLUMINANCE METER(BM−9)の輝度計を用いて発光特性を評価した。発光特性として、電流密度10mA/cmを流した時の電圧(V)、電流効率(cd/A)を測定し、連続点灯時の輝度半減時間を測定した。また、初期輝度を1200cd/mで駆動したときの連続点灯時の輝度減衰時間を測定した。輝度(cd/m)が50%減じた時の時間を素子寿命として、以下表1に示す。
Figure 2016027040
表1より、参考例に比べて、本発明のアジン化合物(1)を用いた有機電界発光素子は、素子寿命において優れることが見出された。また、本発明のアジン化合物(1)は、参考例にくらべて有機電界発光素子の駆動電圧及び電流効率においても上回る特性を示す事が見出された。
素子実施例−2
素子実施例−1において、HILを65nm、HTLを10nm、EML−1とEML−2を95:5(重量比)の割合で20nm、化合物A−10の代わりに本発明の合成実施例−2で合成した4,6−ジフェニル−2−[4’−(9−フェナントレニル)−3−(3−ピリジル)ビフェニル−5−イル]−1,3,5−トリアジン(化合物A−3)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子参考例−2
素子実施例−2において、化合物A−3の代わりにETL−2を用いた以外は、素子実施例−2と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子参考例−3
素子実施例−2において、化合物A−3の代わりにETL−3を用いた以外は、素子実施例−2と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
初期輝度を1000cd/mで駆動したときの連続点灯時の輝度減衰時間を測定した。輝度(cd/m)が95%減じた時の時間を素子寿命として、以下表2に示す。
Figure 2016027040
本発明は、有機電界発光素子の電子輸送層として用いることで素子の低電圧駆動、高効率化及び長寿命化を可能にする新規構造を有する環状アジン化合物を提供するものである。

Claims (10)

  1. 一般式(1)で表される環状アジン化合物。
    Figure 2016027040
    (一般式(1)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜17の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Xは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよいフェニレン基、アザフェニレン基、又はジアザフェニレン基を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。qは、0〜3の整数を表す。)
  2. Arが、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、p−ビフェニル基、m−ビフェニル基、1−ナフチル基、又は2−ナフチル基である請求項1に記載の環状アジン化合物。
  3. Arが、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、又はフルオランテニル基である請求項1又は請求項2に記載の環状アジン化合物。
  4. Arが、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、又はフェナントレニル基である請求項1又は請求項2に記載の環状アジン化合物。
  5. Arが、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、フェナントレニル基、フルオランテニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、キノリル基、又はイソキノリル基である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の環状アジン化合物。
  6. Xが、フェニレン基である請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の環状アジン化合物。
  7. Yが窒素原子である請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の環状アジン化合物。
  8. 一般式(1)で表される環状アジン化合物が、以下の化合物のいずれかである請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の環状アジン化合物。
    Figure 2016027040
  9. 一般式(2)
    Figure 2016027040
    (一般式(2)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基を表す。Zは、ハロゲン原子を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。)
    で表される化合物と、一般式(3)
    Figure 2016027040
    (一般式(3)中、Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜17の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9の6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Xは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよいフェニレン基、アザフェニレン基、又はジアザフェニレン基を表す。qは、0〜3の整数を表す。Mは、脱離基を表す。)
    で表される化合物とを、塩基及びパラジウム触媒の存在下、又は塩基、パラジウム触媒、及びアルカリ金属塩の存在下でカップリング反応させることを特徴とする、請求項1に記載の一般式(1)
    Figure 2016027040
    (一般式(1)中、Ar、Ar、Ar、X、Y、p、及びqは、前記と同じ。)
    で表される環状アジン化合物の製造方法。
  10. 一般式(4)
    Figure 2016027040
    (一般式(2)中、Arは、お互い同じであって、炭素数1〜4のアルキル基、フッ素、フェニル基、又はピリジル基で置換されていてもよい炭素数6〜10の芳香族炭素水素基を表す。Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数10〜17の縮環芳香族炭化水素基を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。pは、1〜3の整数を表す。Mは、脱離基を表す。)
    で表される化合物と、一般式(5)
    Figure 2016027040
    (一般式(3)中、Arは、炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素で置換されていてもよい炭素数6〜17の芳香族炭化水素基、又は炭素数1〜4のアルキル基、又はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数4〜9からなる6環のみで構成される複素芳香族基を表す。Zは、ハロゲン原子を表す。Yは、CH、又は窒素原子を表す。qは、0〜3の整数を表す。)
    で表される化合物とを、塩基及びパラジウム触媒の存在下、又は塩基、パラジウム触媒、及びアルカリ金属塩の存在下でカップリング反応させることを特徴とする、請求項1に記載の一般式(1)
    Figure 2016027040
    (一般式(1)中、Ar、Ar、Ar、X、Y、p、及びqは、前記と同じ。)
    で表される環状アジン化合物の製造方法。
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