JP2016523869A - 有機エレクトロルミネッセンス素子のためのスピロ縮合ラクタム化合物 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子のためのスピロ縮合ラクタム化合物 Download PDF

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Abstract

本発明は、電子素子での使用のための材料としてのポリ縮合ラクタム化合物と前記材料を含む電子素子、特に、有機エレクトロルミッセンス素子に関する。

Description

本発明は、電子素子、特別には、有機エレクトロルミッセンス素子での使用のための材料と、これらの材料を含む電子素子、特に、有機エレクトロルミッセンス素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)で使用される発光材料は、蛍光発光ではなく燐光発光を呈する有機金属錯体に次第に代わってきている。量子力学的理由により、4倍までのエネルギー効率およびパワー効率が、燐光発光エミッターとして有機金属化合物を使用して可能である。しかしながら、概して、OLED、特に、三重項発光(燐光発光)を示すOLEDにおいて、たとえば、効率、駆動電圧および寿命に関して、改善に対する必要性が未だ存在する。これは、特別には、短波長領域、たとえば、緑色で発光するOLEDにあてはまる。
燐光発光OLEDの特性は、用いられる三重項エミッターによってのみ決定されるのではない。ここで、特別には、マトリックス材料、正孔ブロック材料、電子輸送材料、正孔輸送材料および電子もしくは励起子ブロック材料等に使用されるその他の材料も、また、特に重要である。このように、これら材料の場合における改善が、OLED特性での顕著な改善をもたらすこともできる。蛍光発光OLEDに対してもまた、これらの材料における改善に対する必要性が未だ存在する。
先行技術によれば、ラクタム(たとえば、WO 2011/116865もしくはWO 2011/137951による)が、燐光発光エミッターのために使用されるマトリックス材料の一種である。しかしながら、これらのマトリックス材料の使用の場合に、同様に他のマトリックス材料の使用の場合にも、特別には、素子の効率と寿命に関して、改善に対する必要性が未だ存在する。
本発明の目的は、たとえば、マトリックス材料として、もしくは正孔輸送/電子ブロック材料または励起子ブロック材料として、蛍光発光もしくは燐光発光OLED、特別には、燐光発光OLEDでの使用のために適する材料を提供することである。本発明の特別な目的は、その正確な構造により、緑色-、黄色-および赤色-燐光発光OLEDのために、また、青色-燐光発光OLEDのために適するマトリックス材料を提供することである。
驚くべきことに、以下に詳細に説明される特定の化合物が、この目的を達成し、有機エレクトロルミネッセンス素子の、特別には、寿命と駆動電圧に関する極めて良好な特性をもたらすことが見出された。これは、特に、本発明の化合物がマトリックス材料として使用されると、赤色-、黄色-および緑色燐光発光エレクトロルミネッセンス素子にあてはまる。材料は、追加的に、溶液での高い酸化安定性と高温安定性を示す。したがって、本発明は、これらの材料とこのような材料を含む電子素子、特別には、有機エレクトロルミッセンス素子を提供する。
したがって、本発明は、次の式(1)の化合物を提供し、
Figure 2016523869
式中、使用される記号と添え字は以下のとおりである;
Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または環中の丁度2個の隣接するX基は、NR、OおよびSから選ばれ、一緒に5員環を形成し;
Yは、Arが、6員アリールもしくはヘテロアリール基の場合は、Cであるか、またはArが、5員ヘテロアリール基の場合は、CもしくはNであり;
Eは、NR、CR、O、S、C=O、SiR、SOまたはSOであり;
Arは、Y基と明示された炭素原子と一緒になって、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;
Ar、Arは、出現毎に同一であるか異なり、明示された炭素原子と一緒になって、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;
Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、P(=O)(R)、SO、SO、NR、O、SもしくはCONRで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜80個の、好ましくは、5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または、これらの構造の組み合わせから選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成することが随意に可能であり;
は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、P(=O)(R)、SO、SO、NR、O、SもしくはCONRで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または、これらの構造の組み合わせから選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成することが随意に可能であり;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上の非芳香族R基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;同時に、同じ窒素原子もしくは燐原子に結合する2個のAr基は、単結合または、N(R)、C(R)およびOから選ばれるブリッジにより互いにブリッジされてよく、
は、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、IもしくはCNで置き代えられてよく、ここで、2個以上の隣接するR置換基は、一緒になって、単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよい。
アリール基は、本発明の文脈では、6〜60個の炭素原子を含有し、ヘテロアリール基は、本発明の文脈では、2〜60個の炭素原子および少なくとも1つのヘテロ原子を含有し、ただし炭素原子およびヘテロ原子の合計は、少なくとも5個である。ヘテロ原子は、好ましくは、N、Oおよび/またはSから選択される。ここで、アリール基またはヘテロアリール基は、簡単な芳香族環、すなわち、ベンゼン、または簡単な複素環式芳香族環、たとえば、ピリジン、ピリミジン、チオフェン等、または縮合(縮合環化)アリールもしくはヘテロアリール基、たとえば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノリン、イソキノリン等のいずれかの意味で使用される。たとえば、ビフェニル等の単結合により互いに結合した芳香族構造は、逆に、アリールもしくはヘテロアリール基ではなく、芳香族環構造と称される。
芳香族環構造は、本発明の文脈では、環構造中に6〜80個の炭素原子を含有する。複素環式芳香族環構造は、本発明の文脈では、環構造中に2〜60個の炭素原子および少なくとも1つのヘテロ原子を含有し、ただし炭素原子およびヘテロ原子の合計は、少なくとも5個である。ヘテロ原子は、好ましくは、N、Oおよび/またはSから選択される。芳香族または複素環式芳香族環構造は、本発明の文脈では、必ずしもアリールまたはヘテロアリール基だけを含有するとは限らない構造であって、複数のアリールまたはヘテロアリール基が、非芳香族単位、たとえばC、NもしくはO原子などによって結合されていてもよい構造を意味すると理解される。たとえば、フルオレン、9,9’-スピロビフルオレン、9,9-ジアリールフルオレン、トリアリールアミン、ジアリールエーテル、スチルベン等の構造も、2つ以上のアリール基が、たとえば短いアルキル基によって結合されている構造と同様に、本発明の文脈ではやはり芳香族環構造とみなされる。
本発明の文脈では、1〜40個の炭素原子を含んでよく、個々の水素原子またはCH基が、前述の基により置換されていてもよい脂肪族ヒドロカルビル基もしくはアルキル基もしくはアルケニル基もしくはアルキニル基は、好ましくは、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、ネオヘキシル、シクロヘキシル、n-ヘプチル、シクロヘプチル、n-オクチル、シクロオクチル、2-エチルヘキシル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2,2,2-トリフルオロエチル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニル、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニルまたはオクチニルの意味と理解される。1〜40個の炭素原子を有するアルコキシ基は、好ましくは、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、n-ペントキシ、s-ペントキシ、2-メチルブトキシ、n-ヘキソキシ、シクロヘキシルオキシ、n-ヘプトキシ、シクロヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、シクロオクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、ペンタフルオロエトキシおよび2,2,2-トリフルオロエトキシの意味と理解される。1〜40個の炭素原子を有するチオアルキル基は、特別には、メチルチオ、エチルチオ、n-プロピルチオ、i-プロピルチオ、n-ブチルチオ、i-ブチルチオ、s-ブチルチオ、t-ブチルチオ、n-ペンチルチオ、s-ペンチルチオ、n-ヘキシルチオ、シクロヘキシルチオ、n-ヘプチチオル、シクロヘプチルチオ、n-オクチルチオ、シクロオクチルチオ、2-エチルヘキシルチオ、トリフルオロメチルチオ、ペンタフルオロエチルチオ、2,2,2-トリフルオロエチルチオ、エテニルチオ、プロペニルチオ、ブテニルチオル、ペンテニルチオ、シクロペンテニルチオ、ヘキセニルチオ、シクロヘキセニルチオ、ヘプテニルチオ、シクロヘプテニルチオ、オクテニルチオ、シクロオクテニルチオ、エチニルチオ、プロピニルチオ、ブチニルチオ、ペンチニルチオ、ヘキシニルチオ、ヘプチニルチオまたはオクチニルチオの意味と理解される。一般に、本発明のアルキル、アルコキシまたはチオアルキル基は、直鎖状、分枝または環状であってよく、1以上の隣接していないCH基は上記基によって置きかえられていてもよく、さらに、1以上の水素原子も、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNO、好ましくは、F、ClもしくはCN、さらに好ましくは、FもしくはCN、特別に、好ましくは、CNによって置きかえられていてもよい。
各場合に、前述のR基もしくはヒドロカルビル基により置換されていてもよく、任意の所望の位置を介して芳香族または複素環式芳香族環構造に結合してよい5〜80個の芳香族環原子を有する芳香族または複素環式芳香族環構造は、特別には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンズアントラセン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、ビフェニル、ビフェニレン、テルフェニル、トリフェニレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレン、ジヒドロピレン、テトラヒドロピレン、cis-もしくはtrans-インデノフルオレン、cis-もしくはtrans-インデノカルバゾール、cis-もしくはtrans-インドロカルバゾール、トルキセン、イソトルキセン、スピロトルキセン、スピロイソトルキセン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナンスリイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ヘキサアザトリフェニレン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、1,5-ジアザアントラセン、2,7-ジアザピレン、2,3-ジアザピレン、1,6-ジアザピレン、1,8-ジアザピレン、4,5-ジアザピレン、4,5,9,10-テトラアザペリレン、ピラジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノチアジン、フルオルビン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,5-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,2,3-トリアジン、テトラゾール、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジンおよびベンゾチアジアゾールまたはこれら構造の組み合わせから得られる基の意味と理解される。
本発明の好ましい1態様では、Xは、CRもしくはNであり、ここで、環毎の1個を超えないXは、Nである。最も、好ましくは、Xは、CRである。
本発明のさらに好ましい1態様では、Eは、NRであり、ここでRは、HもしくはDではなく、CR、O、SもしくはC=Oである。より好ましくは、Eは、NRであり、ここでRは、HもしくはDではなく、CRもしくはOである。
本発明のさらに好ましい1態様では、Arは、式(2)、(3)、(4)、(5)または(6)の基であり、
Figure 2016523869
式中、点線の結合は、ラクタムのカルボニル基への結合を示し、*は、Arへの結合位置を示し、およびさらに、
Wは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または二個の隣接するW基は、次の式(7)もしくは(8)の基であり、
Figure 2016523869
式中、Eは、上記定義されるとおりであり、Zは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであり、および、^は、式(2)〜(6)中で対応する隣接するW基を示し、
Vは、NR、OまたはSである。
本発明のさらに好ましい1態様では、Ar基は、次の式(9)、(10)および(11)の一つの基であり、
Figure 2016523869
式中、点線の結合は、Nへの結合を示し、#は、スピロ炭素原子への結合位置を示し、*は、Arへの結合を示し、およびWとVは、各々上記定義されるとおりである。
本発明のさらに好ましい1態様では、Arは、式(12)、(13)、(14)および(15)の一つの基であり、
Figure 2016523869
式中、点線の結合はNへの結合を示し、*は、スピロ炭素原子への結合を示し、およびWとVは、各々上記定義されるとおりである。
本発明の特に、好ましい1態様では、上記言及した選好が同時に生じる。したがって、特に、好ましいのは、以下の式(1)の化合物であり、
Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであり、ここで、環毎の1個を超えないXは、Nであり;
Eは、出現毎に同一であるか異なり、NRであり、ここでRは、HもしくはDではなく、CR、O、SもしくはC=Oであり;
Arは、上記言及した式(2)、(3)、(4)、(5)および(6)の基から選ばれ;
Arは、上記言及した式(9)、(10)および(11)の基から選ばれ;
Arは、上記言及した式(12)、(13)、(14)および(15)の基から選ばれる。
本発明の非常に、特に、好ましい1態様では、式(1)の化合物に対して、
Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRであり;
Eは、出現毎に同一であるか異なり、NRであり、ここでRは、HもしくはDではなく、CRもしくはOであり;
Arは、上記言及した式(2)、(3)、(4)、(5)および(6)の基から選ばれ;
Arは、上記言及した式(9)、(10)および(11)の基から選ばれ;、
Arは、上記言及した式(12)、(13)、(14)および(15)の基から選ばれる。
同時に、上記言及した好ましいAr、ArおよびAr基は、互いに所望のとおりに組み合わせてよい。したがって、適切な組み合わせは、以下のとおりである。
Figure 2016523869
Figure 2016523869
より好ましくは、Ar、ArおよびAr基の少なくとも2個は、6員環アリールもしくは6員環ヘテロアリール基である。したがって、より好ましくは、Arが、式(2)の基であり、同時にArが、式(9)の基であるか、または、Arが、式(2)の基であり、同時にArが、式(12)の基であるか、または、Arが、式(9)の基であり、同時にArが、式(12)の基である。
したがって、本発明の特に好ましい態様は、次の式(16)〜(25)の化合物であり、
Figure 2016523869
式中、使用される記号は、上記の定義を有する。
上記で既に述べたとおりに、式(16)〜(25)の化合物においては、2個の隣接するW基は、上記言及した式(7)または(8)の基であることもできる。
式(16)〜(25)の化合物のさらに好ましい1態様では、環毎の合計で1個を超えない記号Wは、Nであり、式(7)または(8)の基ではない残るW記号はCRである。本発明の特に好ましい1態様では、式(7)または(8)の基ではない全てのW記号はCRである。さらに、より好ましくは、全てX記号はCRである。したがって、特に好ましいのは、次の式(16a)〜(25a)の化合物であり、
Figure 2016523869
Figure 2016523869
式中、使用される記号は、上記の定義を有する。
したがって、非常に特に好ましいのは、次の式(16b)〜(25b)の化合物であり、
Figure 2016523869
Figure 2016523869
式中、使用される記号は、上記の定義を有する。
特別に、好ましい構造は、(16c)〜(25c)のものであり、
Figure 2016523869
Figure 2016523869
式中、Eは、NRであり、ここでRは、Hではなく、CR、OもしくはSであり;
使用されるさらなる記号は、上記の定義を有する。
これらの式(16)〜(25)、(16a)〜(25a)、(16b)〜(25b)および(16c)〜(25c)において、Eは、好ましくは、CR、NRであり、ここでRは、Hではなく、OもしくはSである。
追加的に好ましくは、2個の隣接するW基が、式(7)または(8)の基であるならば、1個を超えないZ基は、Nである。より好ましくは、全てのZ基は、CRである。追加的に好ましくは、2個の隣接するW基が、式(8)の基であるならば、式(8)の基中のEは、CR、C=OまたはNRである。
EはNRである場合に、Rは、好ましくは、1以上のR基により置換されてよい5〜40個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。窒素原子に結合する好ましいR基は、それぞれ1以上の基Rにより置換されてよいフェニル、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、1-,2-,3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-,3-もしくは4-スピロビフルオレニル、トリアジン、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾフラニル、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾチエニル、1-,2-,3-もしくは4-カルバゾリルである。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記示された式中のR基は、E基の窒素原子に結合しないならば、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、CN、N(Ar、C(=O)Ar、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシ基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキルもしくはアルコキシ基、2〜10個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々、1以上の基Rにより置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Oで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上の基Rにより置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上の基Rにより置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または、これらの構造の組み合わせから選ばれる。
本発明の特に好ましい1態様では、上記示された式中のRは、特に、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、H、F、CN、1〜8個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、3〜8個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル基(夫々、1以上の基Rにより置換されてよく、1以上の水素原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上の基Rにより置換されてよい5〜18個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、または、これらの構造の組み合わせから選ばれる。
ここで、適切な芳香族もしくは複素環式芳香族環構造は、それぞれ1以上の基Rにより置換されてよいフェニル、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、カルバゾール、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、トリアジン、ピリミジン、1-,2-,3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-,3-もしくは4-スピロビフルオレニル、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾフラニル、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾチエニル、1-,2-,3-もしくは4-カルバゾリルである。
式(1)の化合物またはその好ましい態様が、電子輸送材料として使用されるならば、少なくとも一つのR基は、芳香族環構造もしくは電子不足複素環式芳香族環構造であることが好ましい可能性がある。本発明によれば、電子不足複素環式芳香族環構造は、少なくとも2個のヘテロ原子を有する5員複素環式芳香族環もしくは6員複素環式芳香族環であり、それぞれ、一以上の芳香族もしくは複素環式芳香族基に縮合してよい。
式(1)の化合物またはその好ましい態様が、燐光エミッターのためのマトリックス材料として使用されるならば、少なくとも一つのR基は、置換もしくは非置換カルバゾール、インデノカルバゾールもしくはインドロカルバゾールであることが好ましい可能性があり、それぞれ、炭素原子もしくは窒素原子を介して結合してよい。その場合、R、RおよびR基は、2個を超える芳香族6員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を全く含まないことがさらに好ましい。より、好ましくは、R、RおよびR基は、また、2個の芳香族6員環が互いに直接縮合する縮合アリールもしくはヘテロアリール基を全く含まない。
同時に、真空蒸発により加工される化合物に対しては、アルキル基は、好ましくは、5個を超える炭素原子、より、好ましくは、4個を超える炭素原子、最も、好ましくは、1個を超える炭素原子を有さない。
本発明の化合物は、適切な置換基により、たとえば、比較的長いアルキル基(約4〜20個の炭素原子)、特別には、分岐アルキル基もしくは随意に置換されたアリール基、たとえば、キシリルもしくはメシチル基またはオリゴアリーレン基、たとえば、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニルまたはクアテルフェニル基により可溶性にされてもよい。そこで、このような化合物は、溶液から化合物を加工することができるために、標準的な有機溶媒、たとえば、トルエンもしくはキシレン中に室温で十分な濃度を有する。これらの可溶性化合物は、溶液からのたとえば、印刷法による加工に、特に、良好で適している。
液相からの、たとえば、スピンコーティングによるまたは印刷法による本発明の化合物の加工のためには、本発明の化合物の調合物が、必要である。これらの調合物は、たとえば、溶液、分散液もしくはエマルジョンであり得る。この目的のために、二以上の溶媒の混合物を使用することが、好ましい可能性がある。適切で好ましい溶媒は、たとえば、トルエン、アニソール、o-、m-もしくはp-キシレン、メチルベンゾエート、メシチレン、テトラリン、ベラトール、THF、メチル-THF、THP、クロロベンゼン、ジオキサン、フェノキシトルエン、特に、3-フェノキシトルエン、(-)-フェンコンヌ、1,2,3,5-テトラメチルベンゼン、1,2,4,5-テトラメチルベンゼン、1-メチルナフタレン、2-メチルベンゾチアゾール、2-フェノキシエタノール、2-ピロリジノン、3-メチルアニソール、4-メチルアニソール、3,4-ジメチルアニソール、3,5-ジメチルアニソール、アセトフェノン、α-テルピネオール、ベンゾチアゾール、ブチルベンゾエート、クメン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、デカリン、ドデシルベンゼン、エチルベンゾエート、インダン、メチルベンゾエート、NMP、p-シメン、フェネトール、1,4-ジイソプロピルベンゼン、ジベンジルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエ−テル、トリプロピレングリコールジメチルエ−テル、テトラエチレングリコールジメチルエ−テル、2-イソプロピルナフタレン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンもしくはこれら溶媒の混合物である。
したがって、本発明は、さらに、少なくとも一つの式(1)の化合物もしくは上記詳細な好ましい態様と少なくとも一つのさらなる化合物、特に、溶媒を含む調合物、特に、溶液もしくは分散液を提供する。この場合に、式(1)の化合物と溶媒とより成る調合物は、さらなる化合物、たとえば、エミッターを含んでもよい。
上記詳細な態様による好ましい化合物の例は、以下の構造の化合物である。
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
式(1)の化合物もしくはその好ましい態様は、スキーム1と2から図解されるとおり、当業者に公知の合成工程により調製することができる。
Figure 2016523869
官能化されたスピロアクリジン化合物は、スキーム1に示されるとおりに、さらなる官能化のための中央単位である。したがって、対応するアクリジンとオルト臭素化アリールアミンとのリチウム化もしくは酸触媒環化反応によりこれらの官能化された化合物を容易に調製することができる。
スピロアクリジン化合物は、塩基、たとえば、NaHにより脱プロトン化され、ハロゲン化ベンジルとの反応により求核的に置換されてよい。引き続く酸化の後のパラジウム触媒環化により本発明の化合物が得られる。さらなる選択肢は、オルト-ハロゲン化芳香族酸ハロゲン化物と引き続く環化であり、同様に本発明の化合物が得られる。
全く同様の方法で、アクリジンに代えてキサントン、チオキサンテノンもしくはアントラセン-9-オン誘導体を使用することも可能である(スキーム2)。
Figure 2016523869
したがって、本発明は、さらに、以下の反応工程を含む、式(1)の化合物の製造方法を提供する。
a)アクリジン、キサントン、チオキサンテノンまたはアントラセン-9-オン誘導体に由来するスピロ化合物を調製すること、および
b)窒素を置換し、次いで、環化によりラクタムを得ること。
上記記載の本発明による化合物、特に、臭素、沃素、塩素、ボロン酸あるいはボロン酸エステル等の反応性脱離基により、または、オレフィンもしくはオキセタン等の反応性重合可能基により置換された化合物は、対応するオリゴマー、デンドリマーまたはポリマーの生成のためのモノマーとしての使用を見出されてよい。オリゴマー化またはポリマー化は、好ましくは、ハロゲン官能基もしくはボロン酸官能基を介してまたは重合可能基を介して行われる。さらに、この種の基を介してポリマーを架橋結合することもさらに可能である。本発明による化合物とポリマーは、架橋結合層または非架橋結合層として使用されてもよい。
したがって、本発明は、さらに、一以上の上記言及した本発明の化合物を含むオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーを提供することであり、本発明による化合物からポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーへの一以上の結合が存在する。本発明による化合物の結合に応じて、それは、それゆえ、オリゴマーもしくはポリマーの側鎖を生成するか、または主鎖中に組み込まれる。ポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーは、共役、部分共役もしくは非共役であってよい。オリゴマーまたはポリマーは、直鎖、分岐鎖もしくは樹状であってよい。上記記載したとおりの同じ選好が、オリゴマー、デンドリマーおよびポリマー中の本発明による化合物の繰り返し単位にあてはまる。
オリゴマーまたはポリマーの調製のために、本発明のモノマーは、さらなるモノマーとホモ重合するか共重合する。好ましいホモポリマーまたはコポリマーは、式(1)の単位または上記好ましい態様が、0.01〜99.9モル%、好ましくは、5〜90モル%、特に、好ましくは、20〜80モル%の割合で存在する。ポリマー基本骨格を形成する適切で好ましいコモノマーは、フルオレン(たとえば、EP842208もしくはWO2000/22026にしたがう)、スピロビフルオレン(たとえば、EP707020、EP894107もしくはWO2006/061181にしたがう)、パラ-フェニレン(たとえば、WO92/18552にしたがう)、カルバゾール(たとえば、WO2004/070772もしくはWO2004/113468にしたがう)、チオフェン(たとえば、EP1028136にしたがう)、ジヒドロフェナントレン(たとえば、WO 2005/014689にしたがう)、シス-およびトランス-インデノフルオレン(たとえば、WO2004/041901もしくはWO2004/113412にしたがう)、ケトン(たとえば、WO2005/040302にしたがう)、フェナントレン(たとえば、WO2005/104264もしくはWO0207/017066にしたがう)または複数のこれらの単位から選ばれる。ポリマー、オリゴマーおよびデンドリマーは、なおさらなる単位、たとえば、正孔輸送単位、特に、トリアリールアミン系のもの、および/または電子輸送単位をも含んでもよい。さらに、ポリマーは、共重合された、またはブレンドとして混合されたかのいずれかの形態で三重項エミッターを含んでもよい。特に、式(1)の単位または上記好ましい態様と三重項エミッターとの組み合わせは、特に良好な結果を生じる。
さらに、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、さらに官能化され、その結果拡張構造に変換されてもよい。ここで、例は、アリールボロン酸とのスズキ反応または1級もしくは2級アミンとのハートウイッグ-ブッフバルト反応を含む。したがって、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、燐光金属錯体または、他の金属錯体に直接結合することもできる。
本発明の化合物は、電子素子に使用することができる。したがって、本発明は、式(1)の化合物または上記好ましい態様の電子素子での、特に、有機エレクトロルミッセンス素子での使用を提供する。
本発明の文脈での電子素子は、少なくとも一つの有機化合物を含む少なくとも一つの層を含む素子である。この素子は、また、無機材料または無機材料から完全に構築された他の層をも含んでよい。
電子素子は、好ましくは、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)、有機集積回路(O-IC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機染料感受性有機太陽電池(O-DSSC)、有機光学検査素子、有機光受容器、有機電場消光素子(O-FQD)、発光電子化学電池(LEC)、有機レーザーダイオード(O-laser)および有機プラズモン発光素子(D. M. Koller et al., Nature Photonics 2008, 1-4)より成る群から選ばれるが、好ましくは、有機エレクトロルミネセンス素子(OLED)、より好ましくは、燐光OLEDである。
有機エレクトロルミネセンス素子は、カソード、アノードおよび少なくとも一つの発光層を含む。これらの層とは別に、さらなる層、たとえば、各場合に、一以上の正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電子ブロック層および/または電荷生成層をも含んでもよい。励起子ブロック機能を有する中間層も、たとえば、同様に二個の発光層の間に導入してもよい。しかしながら、これらの層の夫々は、必ずしも存在する必要がないことに留意する必要がある。この場合に、有機エレクトロルミネセンス素子は、一つの発光層を含んでもよくまたは複数の発光層を含んでもよい。複数の発光層が存在するならば、これらは、好ましくは、380nm〜750nm間に全体で複数の最大発光を有し、全体として、白色発光が生じるものであり、換言すれば、蛍光もしくは燐光を発してもよい種々の発光化合物が、発光層に使用される。特に、好ましいのは、3個の発光層を有する構造であり、ここで、その3層は、青色、緑色及びオレンジ色もしくは赤色発光を呈する(基本構造については、例えば、WO 2005/011013参照。)。
上記詳細な態様による本発明の化合物は、その正確な構造により、種々の層に使用されてよい。好ましいものは、式(1)の化合物または上記好ましい態様を、その正確な置換に応じて、蛍光もしくは燐光エミッターのための、特に、燐光エミッターのためのマトリックス材料として、および/または正孔ブロック層中に、および/または電子輸送層中に、および/または電子ブロック層中もしくは励起子ブロック層中に、および/または正孔輸送層中に含む有機エレクトロルミネッセンス素子である。
本発明の好ましい態様では、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、発光層中で、蛍光もしくは燐光化合物、特に、燐光化合物のためのマトリックス材料として使用される。この場合に、有機エレクトロルミネッセンス素子は、一つの発光層を含んでもよく、もしくは複数の発光層を含んでもよく、ここで、少なくとも一つの発光層は、少なくとも一つの本発明による化合物をマトリックス材料として含む。
式(1)の化合物または上記好ましい態様が、発光層中で、発光化合物のためのマトリックス材料として使用されるならば、好ましくは、一以上の燐光材料(三重項エミッター)と組み合わせて使用される。本発明の文脈での燐光発光は、より高いスピン多重度、すなわち、スピン状態>1の励起状態から、特に、励起三重項状態からのルミネッセンスの意味で使われる。本出願の文脈で、遷移金属もしくはランタノイドを含むすべてのルミネッセンス錯体、特に、すべてのイリジウム、白金および銅錯体が、燐光化合物とみなされるべきである。
式(1)の化合物または上記好ましい態様と発光化合物の混合物は、エミッターとマトリックス材料を含む全混合物を基礎として、式(1)の化合物または上記好ましい態様を、99〜1体積%、好ましくは、98〜10体積%、特に、好ましくは、97〜60体積%、特に、95〜80体積%含む。対応して、混合物は、エミッターとマトリックス材料を含む全混合物を基礎として、エミッターを1〜99体積%、好ましくは、2〜90体積%、特に、好ましくは、3〜40体積%、特に、5〜20体積%含む。
本発明のさらに好ましい態様は、式(1)の化合物または上記好ましい態様の、さらなるマトリックス材料と組み合わせての燐光エミッターのためのマトリックス材料としての使用である。この場合に、さらなるマトリックス材料は、正孔輸送もしくは電子輸送性であってよいか、または、広いバンドギャップを有し、そのため、正孔輸送性も電子輸送性も含まないマトリックス材料であってよい。本発明の化合物と組み合わせて使用することのできる、特に、適切なマトリックス材料は、たとえば、WO 2004/013080、WO 2004/093207、WO 2006/005627もしくはWO 2010/006680による芳香族ケトン、芳香族ホスフィンオキシドまたは芳香族スルホキシドもしくはスルホン、トリアリールアミン、カルバゾール誘導体、たとえば、CBP(N,N-ビスカルバゾリルビフェニル)または、WO 2005/039246、US 2005/0069729、JP 2004/288381、EP 1205527、WO 2008/086851もしくは未公開出願EP11007693.2に開示されたカルバゾール誘導体、たとえば、WO 2007/063754もしくはWO 2008/056746によるインドロカルバゾール誘導体、WO2010/136109もしくはWO2011/000455によるインデノカルバゾール誘導体、たとえば、EP 1617710、EP 1617711、EP 1731584、JP 2005/347160によるアザカルバゾール誘導体、たとえば、WO 2007/137725によるバイポーラーマトリックス材料、たとえば、WO 2005/111172によるシラン、たとえば、WO 2006/117052によるアザカルバゾールもしくはボロン酸エステル、たとえば、WO 2007/063754、WO 2008/056746、WO 2010/15306、WO 2011/057706、WO 2011/060859もしくはWO2011/060877によるトリアジン誘導体、たとえば、EP 652273もしくはWO 2009/062578による亜鉛錯体、たとえば、WO 2010/054729によるジアザシロールもしくはテトラアザシロール誘導体、たとえば、WO 2010/054730によるジアザホスホール誘導体、たとえば、WO 2011/042107、WO 2011/060867、WO 2011/088877およびWO 2012/143080による架橋カルバゾール誘導体、たとえば、WO 2012/048781によるトリフェニレン誘導体である。通常のエミッターより、より短い波長で発光するさらなる燐光エミッターが、コホストとして混合物中に存在することも、または、たとえば、WO 2010/108579に記載されてとおり、あるとしても顕著な程度には電荷輸送性を有さない化合物が存在することも同様に可能である。
適切な燐光発光化合物(三重項エミッター)は、特に、好ましくは、可視域で適切な励起により発光する化合物であり、また、20より大きい原子番号、好ましくは、38〜84の原子番号、特に、好ましくは、56〜80の原子番号を有する少なくとも一つの原子、特に、この原子番号を有する金属を含む。使用される好ましい燐光発光エミッターは、銅、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銀、金またはユウロピウムを含む化合物、特に、イリジウム、白金または銅を含む化合物である。化合物がIrもしくはPtを含むならば、それらは、好ましくは、炭素原子および窒素原子または酸素原子を介して金属に配位する少なくとも一つのリガンドを含む。
上記記載されたエミッターの例は、出願WO 00/70655、WO 01/41512、WO 02/02714、WO 02/15645、EP 1191613、EP 1191612、EP 1191614、WO 05/033244、WO 05/019373およびUS2005/0258742に見出される。一般的には、燐光発光OLEDのために先行技術により使用され、有機エレクトロルミネッセンス素子分野の当業者に知られるようなすべての燐光発光錯体が適切であり、当業者は進歩性を必要とすることなく、更なる燐光発光化合物を使用することができよう。
適切な燐光エミッターの例は、次の表に詳細に示される化合物である。
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
本発明のさらなる1態様では、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、別々の正孔注入層および/または正孔輸送層および/または正孔ブロック層および/または電子輸送層を含まず、たとえば、WO 2005/053501に記載されるとおり、発光層は、正孔注入層もしくはアノードに直接隣接し、および/または発光層は、電子輸送層もしくは電子注入層もしくはカソードに直接隣接する。さらに、たとえば、WO 2009/030981に記載されるとおり、発光層中の金属錯体と同一または類似する金属錯体を、発光層に直接隣接して、正孔輸送もしくは正孔注入材料として使用することも可能である。
本発明のさらに好ましい1態様では、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、電子輸送もしくは電子注入層中で電子輸送材料として使用される。この場合に、発光層は蛍光または燐光であってよい。化合物が電子輸送材料として使用されるならば、化合物は、たとえば、LiQ(リチウムヒドロキシキノリナート)等のアルカリ金属錯体でドープされることが好ましい可能性がある。
本発明のなおさらに好ましい1態様では、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、正孔ブロック層で使用される。正孔ブロック層は、カソード側で発光層に直接隣接する層であると理解される。
式(1)の化合物または上記好ましい態様は、正孔ブロック層もしくは電子輸送層および発光層中でマトリックスとして使用することも追加的に、可能である。
本発明のなおさらに好ましい1態様では、式(1)の化合物または上記好ましい態様は、正孔輸送中で、または電子ブロックもしくは励起子ブロック層中で使用される。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のさらなる層では、先行技術により通常使用される任意の材料を使用することができる。したがって、当業者は、発明性を要することなく、本発明による式(1)の化合物もしくは上記示された好ましい態様と組み合わせて、有機エレクトロルミネッセンス素子のために知られた任意の材料を使用することができる。
追加的に好ましいのは、1以上の層が、昇華プロセスにより被覆される有機エレクトロルミネッセンス素子である。この場合に、材料は、10−5mbar未満、好ましくは、10−6mbar未満の初期圧力で、真空昇華ユニット中で気相堆積により適用される。初期圧力は、さらにより低くても、たとえば、10−7mbar未満でも可能である。
同様に好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1以上の層が、OVPD(有機気相堆積)プロセスもしくはキャリアガス昇華により被覆される。この場合に、材料は、10−5mbar〜1barの圧力で適用される。この方法の特別な場合は、OVJP(有機気相ジェット印刷)法であり、材料はノズルにより直接適用され、そのように構造化される(たとえば、M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301)。
追加的に好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1以上の層が、溶液から、たとえば、スピンコーティングにより、もしくは、たとえば、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、LITI(光誘起熱画像化、熱転写印刷)、インクジェット印刷もしくはノズル印刷のような任意の所望の印刷プロセスにより製造されることを特徴とする。たとえば、適切な置換により得られた可溶性の化合物が、この目的のために必要である。これらの方法は、オリゴマー、デンドリマーまたはポリマーにも、特に適している。
さらに、たとえば、一以上の層が溶液から適用され、一以上のさらなる層が気相堆積により適用されるハイブリッド法も可能である。
これらの方法は、当業者に一般的に知られており、本発明の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を、発明性を要することなく適用することができる。
本発明の化合物と本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、先行技術を凌駕する以下の驚くべき優位性により特徴付けられる。
1.蛍光もしくは燐光エミッターのためのマトリックス材料として使用された本発明の化合物は、高い効率と長い寿命をもたらす。これは、特に、化合物が、赤色-もしくは緑色-燐光エミッターのためのマトリックス材料として使用されるときに、あてはまる。
2.本発明の化合物は、高い熱安定性を有する。
3.有機エレクトロルミッセンス素子で使用された本発明の化合物は、高い効率と、低い使用電圧での急峻な電圧-電流曲線を有する。
4.本発明の化合物は、電子輸送材料として使用されると、有機エレクトロルミッセンス素子の効率、寿命と駆動電圧に関して極めて良好な特性をももたらす。
これらの上記優位性は、その他の電子特性を損なうことはない。
本発明は、次の例により詳細に説明されるが、それにより限定することを望むものではない。当業者は、発明性を要することなく、開示された範囲全体を実行し、本発明による化合物をさらに調製し、それらを電子素子で使用し、本発明によるプロセスを使用するために説明を使用することができるだろう。

以下の合成は、他に断らない限り、保護ガス雰囲気下で行われる。反応物は、ALDRICHまたはABCRから市販されている(酢酸パラジウム(II)、トリ-o-トリルホスフィン、無機材料、溶媒)。フェニルアクリドンと、10-[1,1’-ジフェニル]-4-イルアクリジノンと、さらなる誘導体との合成を、文献(Chemical Communications, 48(86), 10678-10680; 2012)にしたがって行うことができ、文献から知られている。角括弧内の数字は文献から知られている化合物のCAS番号である。
反応物の合成
a)tert-ブチル(2-ブロモフェニル)フェニルカルバメートの合成
Figure 2016523869
33g(145ミリモル)のジ-tert-ブチルジカーボネートを、最初に600mLのトルエン中に装填する。この溶液に対し、27g(110ミリモル)の(2-ブロモフェニル)フェニルアミンと、1.3g(11ミリモル)の4-ジメチルアミノピリジンとを添加し、その混合物を、還流下で40時間沸騰させる。その後、200mLの水を反応物に添加し、有機相を分離させ、溶媒を減圧下で除去する。残留物をヘキサンからの高温再結晶化にさらす。収率:36g(103ミリモル)、95%。
b)(2-ブロモチオフェン-3-イル)フェニルアミンの合成
Figure 2016523869
10g(57ミリモル)のフェニルチオフェン-3-イルアミン(CAS:227805-72-3)を、最初に200mLのCHCl中に装填する。その後、200mLのアセトニトリル中の10.1g(57ミリモル)のNBS溶液を、−15℃で暗所において滴下し、その混合物を室温にさせ、この温度で4時間、撹拌を続ける。その後、150mLの水を混合物に添加し、CHClによる抽出を行う。有機相をMgSOで脱水させ、溶媒を減圧下で除去する。生成物を高温のヘキサンにより抽出撹拌にさらし、吸引濾過する。収率:11.6g(45.6ミリモル)、理論値の80%、H−NMRによる純度約97%。
例1:スピロ合成
Figure 2016523869
42.8g(172ミリモル)の2-ブロモジフェニルアミンを、最初に200mLの純粋THF中に装填し、−70℃に冷却し、150mL(345ミリモル)のn−ブチルリチウムを添加する。その後、混合物を10℃にさせ、この温度でさらに1時間撹拌する。次いで、500mLのTHF中に溶解された30g(86ミリモル)の10-フェニル-10H-アクリジン-9-オンを、徐々に滴下し、その混合物を室温で24時間撹拌する。100mLの塩化アンモニウム溶液を添加し、その混合物を手短に撹拌し、有機相を分離させ、溶媒を減圧下で除去する。残留物を800mLの氷酢酸中に懸濁させ、40℃に加熱し、75mLの濃塩酸を懸濁液に滴下し、その混合物を次いで、室温で8時間撹拌する。冷却後、沈殿した固形物を吸引濾過し、100mLの氷酢酸で一度、その度毎に100mLのエタノールで三度洗浄し、最後にヘキサンから再結晶化させる。収率:29g(68ミリモル)、63%;H−NMRによる純度約98%。
類似の方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例2:求核置換(方法1)
Figure 2016523869
鉱油中、9.7g(0.243モル)の60%NaHを、保護雰囲気下で500mLのジメチルホルムアミド中に溶解させる。例1からの44g(106ミリモル)の化合物を500mLのDMF中に溶解させ、反応混合物に滴下する。室温で1時間後、500mLのDMF中の60.6g(242ミリモル)の2-ブロモベンジルブロミドの溶液を滴下する。次いで、反応混合物を室温で1時間撹拌する。この時間後、反応混合物を氷に注ぎ、ジクロロメタンで三度抽出する。結合した有機相を、NaSOで脱水させ、濃縮する。残留物をトルエンで熱抽出にかけ、トルエン/n−ヘプタンから再結晶化させる。収率:55g(93ミリモル)、90%。
同じような方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例3:環化
例2からの93g(158ミリモル)の化合物を、保護雰囲気下で500mLのジメチルホルムアミド中に溶解させる。この溶液に対し、17.3g(0.075モル)のベンジルトリメチルアンモニウムブロミドと、31.28g(0.226モル)の炭酸カリウムを添加する。その後、保護ガス下で、5.08g(0.022モル)のPd(OAc)を添加し、その混合物を120℃で9時間撹拌する。この時間後、反応混合物を室温に冷まし、ジクロロメタンで抽出する。結合した有機相を、NaSOで脱水させ、濃縮する。残留物をn−ヘプタンから再結晶化させる。収率:64g(126ミリモル)、80%。
同じような方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例4:酸化
Figure 2016523869
例3からの19.9g(39ミリモル)の化合物を、300mLのジクロロメタン中に溶解させる。この溶液に対し、小分けして、17.3g(0.075モル)のベンジルトリメチルアンモニウムブロミドと、62.13g(0.393モル)の過マンガン酸カリウムを添加し、その混合物を、室温で2日間撹拌する。この時間後、残りの過マンガン酸カリウムを濾過し、溶液を濃縮させ、クロマトグラフィにより精製する(溶離剤:ヘプタン/ジクロロメタン、5:1)。残留物をトルエンと、ジクロロメタンから再結晶化させ、最後に、高真空下で昇華させる。収率:17g(132ミリモル)、86%、純度:99.9%。
同じような方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例5:求核置換(方法2)
Figure 2016523869
鉱油中、2.1g(52.5ミリモル)の60%NaHを、保護雰囲気下で500mLのTHF中に溶解させる。例1からの28g(50ミリモル)の化合物と、200mLのTHF中に溶解された11.5g(52.5ミリモル)の15-クラウン-5とを、添加する。室温で1時間後、250mLのTHF中の12g(55ミリモル)の2-ブロモベンゾイルクロリドの溶液を滴下する。次いで、反応混合物を室温で18時間撹拌する。この時間後、反応混合物を氷に注ぎ、ジクロロメタンで三度抽出する。結合した有機相を、NaSOで脱水させ、濃縮する。残留物をトルエンによる熱抽出にかけ、トルエン/n−ヘプタンから再結晶化させる。収率:22g(29ミリモル)、60%;H NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例6:環化
Figure 2016523869
保護ガス下で、600mLのトルエン中、43mLのトリブチルスズ・ヒドリド(16ミリモル)と、30g(12.5ミリモル)の1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)とを4時間にわたって、600mLのトルエン中、9.5g(12.5ミリモル)の例5からの化合物の沸騰溶液に滴下する。この後、3時間還流下沸騰させる。この時間後、反応混合物を氷に注ぎ、ジクロロメタンで三度抽出する。結合した有機相を、NaSOで脱水させ、濃縮する。残留物をトルエンと、ジクロロメタン/イソプロパノールとから再結晶化させ、最後に、高真空下で昇華させる。収率:5.9g(8.7ミリモル)、70%;純度99.9%。
同じような方法で、以下の化合物を得ることができる:
Figure 2016523869
Figure 2016523869
例7:OLEDの製造
以下の例C1〜I14(表1と2参照)では、種々のOLEDのデータが提示されている。厚さ50nmの構造化されたITO(インジウム錫酸化物)で被覆された、清浄にした(研究室の食器洗浄機、Merck Extran洗浄剤で洗浄した)ガラス薄板が、改善された加工のために、20nmのPEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスホネート)で水性溶液からのスピン、(Heraeus Precious Metals GmbH 独からCLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083として購入)で被覆される。これらの被覆されたガラス薄板はOLEDが適用される基板を形成する。OLEDは、基本的に、次の層構造を有する:基板/正孔輸送層(HTL)/中間層(IL)/電子ブロック層(EBL)/発光層(EML)/随意に、正孔ブロック層(HBL)/電子輸送層(ETL)/随意に、電子注入層(EIL)および最後にカソード。カソードは、100nm厚のアルミニウム層により形成される。OLEDの正確な構造を、表1に見ることができる。OLEDの製造のために必要とされる材料は、表3に示されている。ここでは、「4a」などのラベルは、例4aで合成された材料に関する。同じことが他の本発明の材料にも適用される。
すべての材料は、真空室において、熱気相堆積により適用される。この場合、発光層は、常に、少なくとも一種のマトリックス材料(ホスト材料)と、共蒸発により特定の体積割合で一種のまたは複数のマトリックス材料に添加される発光ドーパント(エミッター)とから成る。ここで、6b:IC3:TEG1(50%:40%:10%)のような形で与えられている詳細は、材料6bが50体積%の割合で層中に存在し、IC3が40体積%の割合で層中に存在し、TEG1が10体積%の割合で層中に在在することを意味する。同じように、電子輸送層も、二種の材料の混合物からなることができる。
OLEDは、標準方法により特性決定される。この目的のために、エレクトロルミネセンススペクトル、ランベルト放射特性を仮定して、電流効率(cd/Aで測定)、パワー効率(Im/Wで測定)および電流/電圧/輝度特性線(IUL特性線)から計算した、輝度の関数としての外部量子効率(EQE、パーセントで測定)が測定される。エレクトロルミネセンススペクトルは、1000cd/mでの輝度で測定され、CIE 1931 xおよびy色座標は、そこから計算される。表2でのパラメータ「U1000」は、輝度1000cd/mに対して必要とされる電圧を示す。CE1000とPE1000は、1000cd/mで達成される電流とパワー効率を夫々示す。最後に、EQE1000は、駆動輝度1000cd/mでの外部量子効率を示す。
種々のOLEDについてのデータを、表2に列挙する。例C1−C2は先行技術による比較例であり、例I1−I14は、本発明の材料を有するOLEDのデータを示している。
例のいくつかを、本発明による化合物の優位性を証明するために、以下、より詳細に説明する。しかしながら、これは、表2に示されるデータの選択を表すだけであることを指摘しておかねばならない。
燐光OLEDにおけるマトリックス材料としての、本発明の化合物の使用
ラクタムのスピロ基中の5員環(先行技術)を、6員環(本発明)に交換することによって、約40%のパワー効率の改善が、マトリックス材料として使用する場合に得られる(例C1、I2)。さらに、本発明の化合物は駆動寿命において著しい改善を与える。20mA/cmでの駆動における、マトリックス材料として化合物PA1を含むOLEDの場合の初期輝度は、90時間(例C1)または115時間(例C2)後に、80%に低下するが、このことは、160時間(例I1)後まで、化合物4sを含む対応するOLEDには当てはまらず、換言すると、寿命では40%を超える増加が得られる。化合物4iについては、初期輝度は120時間(例I2)後、80%に低下する。
Figure 2016523869
Figure 2016523869
Figure 2016523869

Claims (14)

  1. 式(1)の化合物、
    Figure 2016523869
    式中、使用される記号と添え字は、以下のとおりである;
    Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または環中の丁度2個の隣接するX基は、NR、OおよびSから選ばれ、一緒に5員環を形成し;
    Yは、Arが、6員アリールもしくはヘテロアリール基の場合は、Cであるか、またはArが、5員ヘテロアリール基の場合は、CもしくはNであり;
    Eは、NR、CR、O、S、C=O、SiR、SOまたはSOであり;
    Arは、Y基と明示された炭素原子と一緒になって、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;
    Ar、Arは、出現毎に同一であるか異なり、明示された炭素原子と一緒になって、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;
    Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、P(=O)(R)、SO、SO、NR、O、SもしくはCONRで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜80個の、好ましくは、5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または、これらの構造の組み合わせから選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成することが随意に可能であり;
    は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、P(=O)(R)、SO、SO、NR、O、SもしくはCONRで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または、これらの構造の組み合わせから選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよい単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成することが随意に可能であり;
    Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上の非芳香族R基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり;同時に、同じ窒素原子もしくは燐原子に結合する2個のAr基は、単結合または、N(R)、C(R)およびOから選ばれるブリッジにより互いにブリッジされてもよく、
    は、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、IもしくはCNで置き代えられてよく、ここで、2個以上の隣接するR置換基は、一緒になって、単環式あるいは多環式の脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよい。
  2. Xは、CRもしくはNであり、ここで、環毎の1個を超えないXは、Nであることを特徴とする、請求項1記載の化合物。
  3. Arが、式(2)、(3)、(4)、(5)または(6)の基であることを特徴とし、
    Figure 2016523869
    式中、点線の結合は、ラクタムのカルボニル基への結合を示し、*は、Arへの結合位置を示し、およびさらに、
    Wは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または二個の隣接するW基は、次の式(7)もしくは(8)の基であり、
    Figure 2016523869
    式中、Eは、請求項1で定義されるとおりであるが、単結合ではなく、Zは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであり、および、^は、式(2)〜(6)中で対応する隣接基Wを示し、
    Vは、NR、OまたはSであり、
    および/または基Arが、式(9)、(10)または(11)の基の一つであることを特徴とし、
    Figure 2016523869
    式中、点線の結合はNへの結合を示し、#は、スピロ炭素原子への結合位置を示し、*は、Arへの結合を示し、およびWとVは、各々上記定義されるとおりであり;
    および/またはArが、式(12)、(13)、(14)および(15)の一つの基であることを特徴とする、請求項1または2記載の化合物。
    Figure 2016523869
    式中、点線の結合はNへの結合を示し、*は、スピロ炭素原子への結合を示し、およびWとVは、各々上記定義されるとおりである。
  4. 使用される記号が以下のとおりであることを特徴とする、請求項1〜3何れか1項記載の化合物:
    Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであり、ここで、環毎の1個を超えないXは、Nであり;
    Eは、出現毎に同一であるか異なり、NRであり、ここでRは、HもしくはDではなく、CR、O、SもしくはC=Oであり;
    Arは、請求項3記載の式(2)、(3)、(4)、(5)および(6)の基から選ばれ;
    Arは、請求項3記載の式(9)、(10)および(11)の基から選ばれ;
    Arは、請求項3記載の式(12)、(13)、(14)および(15)の基から選ばれる。
  5. 式(16)〜(25)の化合物から選ばれる、請求項1〜4何れか1項記載の化合物。
    Figure 2016523869
    (式中、使用される記号は、請求項1と3の定義を有する。)
  6. 式(16a)〜(25a)の化合物から選ばれる、請求項1〜5何れか1項記載の化合物。
    Figure 2016523869
    Figure 2016523869
    (式中、使用される記号は、請求項1と3の定義を有する。)
  7. 式(16b)〜(25b)の化合物から選ばれる、請求項1〜6何れか1項記載の化合物。
    Figure 2016523869
    Figure 2016523869
    (式中、使用される記号は、請求項1と3の定義を有する。)
  8. EはNRであり、Rは1以上のR基により置換されてよい5〜40個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、特別には、それぞれは、1以上のR基により置換されてよいフェニル、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、1-,2-,3-もしくは4-フルオレニル、1-,2-,3-もしくは4-スピロビフルオレニル、トリアジン、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾフラニル、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾチエニル、1-,2-,3-もしくは4-カルバゾリルから選ばれることを特徴とする、請求項1〜7何れか1項記載の化合物。
  9. 請求項1〜8何れか1項記載の少なくとも一つの化合物と少なくとも一つのさらなる化合物、特別には、溶媒を含む調合物、特に、溶液または分散液。
  10. 以下の反応工程を含む、請求項1〜8何れか1項記載の化合物の製造方法:
    a)アクリジン、キサントン、チオキサテノンまたはアントラセン-9-オン誘導体に由来するスピロ化合物を調製すること、
    b)窒素を置換し、次いで、環化によりラクタムを得ること。
  11. 請求項1〜8何れか1項記載の一以上の化合物を含み、ポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーの一以上の結合が存在する、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマー。
  12. 請求項1〜8何れか1項記載の化合物または請求項11記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーの、電子素子での、好ましくは、有機エレクトロルミッセンス素子での使用。
  13. 請求項1〜8何れか1項記載の一以上の化合物または請求項11記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを含む、好ましくは、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機集積回路、有機電界効果トランジスタ、有機薄膜トランジスタ、有機発光トランジスタ、有機太陽電池、有機染料増感性太陽電池、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子、発光電子化学電池、有機レーザーダイオードおよび有機プラスモン発光素子より成る群から選ばれる、電子素子。
  14. 有機エレクトロルミッセンス素子であって、請求項1〜8何れか1項記載の化合物が、蛍光もしくは燐光エミッターのためのマトリックス材料として、および/または正孔ブロック層中で、および/または電子輸送層中で、および/または電子ブロックもしくは励起子ブロック層中で、および/または正孔輸送層中で使用されることを特徴とする、請求項13記載の電子素子。
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