JP2016537397A - 金属錯体 - Google Patents

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Abstract

本発明は、金属錯体、および前記金属錯体を含む電子素子、特に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。

Description

発明の詳細な説明
本発明は、金属錯体に関し、およびそれらの金属錯体を含んでなる電子素子、特に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。
有機半導体が機能性材料として使用された有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)の構造は、例えば、US4539507、US5151629、EP0676461およびWO98/27136に記載されている。これらには、発光材料として、蛍光よりも燐光を示す有機金属錯体が使用されることが増えている(M.A.Baldo等、Appl.Phys.Lett.1999、75巻、4−6頁)。量子力学的な理由で、燐光発光性発光体として有機金属化合物を使用すると、最大4倍のエネルギー効率と出力効率が可能である。しかしながら、一般的にはまだ、三重項発光を示すOLEDにおける、特に効率、動作電圧および寿命に関する改善が必要とされている。
従来技術によれば、燐光発光性OLEDにおいて使用される三重項発光体は、特にイリジウム錯体であり、例えば、配位子としてベンゾ[h]キノリン誘導体を含むイリジウム錯体である。一般的には、燐光発光性発光体における、特に効率、動作電圧および寿命に関するさらなる改善が望まれている。
従って、本発明の目的は、OLEDで使用する発光体として適しており、また、同時に、特に効率、動作電圧および/または寿命に関する、改善されたOLEDの特性をもたらす、新規な金属錯体を提供することにある。
驚くべきことに、以下に述べる、融合した脂肪族5員環を配位子中に有する、特別な金属キレート錯体が、この目的を達成し、また、有機エレクトロルミネッセンス素子における改善された特性を示すことが見出された。とりわけ、これらの金属錯体は、この融合した脂肪族5員環を含まない類似の金属錯体に比べ、改善された効率と寿命を示す。本発明は、従って、これらの金属錯体およびその金属錯体を含む電子素子、特に有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
従って、本発明は、式(1)で表される化合物を提供する。
[Ir(L)(L’)] 式(1)
式中、前記一般式(1)で表される化合物は、式(2)で表される部分構造Ir(L)を含み:
Figure 2016537397
ここで、使用される記号および添え字は次の通りである:
Yは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNであり、但し、環当たり1つ以下の記号YがNであるか、または2つの隣接する記号Yが共に次の式(3)で表される基であり:
Figure 2016537397
ここで、破線の結合は、配位子中でのこの基の連結部を表し;
Xは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNであり、但し、配位子当たり2以下の記号XがNであり;
Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R、CN、Si(R、B(OR、C(=O)R、1〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、または2〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルケニルもしくはアルキニル基、または3〜40個の炭素原子を有する、分枝もしくは環状の、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、D、FもしくはCNで置き替えられていてもよい)、または5〜60個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または10〜40個の芳香族環原子を有する、ジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つ以上の隣接するラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族、芳香族および/またはベンゾ縮合環系を形成していてもよく;
は、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R、CN、Si(R、B(OR、C(=O)R、1〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、または2〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルケニルもしくはアルキニル基、または3〜40個の炭素原子を有する、分枝もしくは環状の、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、D、FもしくはCNで置き替えられていてもよい)、または5〜60個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または10〜40個の芳香族環原子を有する、ジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つ以上の隣接するラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族環系を形成していてもよく;
は、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、または1〜20個の炭素原子を有する、脂肪族、芳香族および/またはヘテロ芳香族有機ラジカル(ここで、1個以上の水素原子はDまたはFで置き替えられていてもよい)であり;同時に、2つ以上のラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族、または芳香族環系を形成していてもよく;
L’は、出現毎に同一であるかまたは異なり、一座−もしくは二座−配位子であり;
nは、1,2または3であり;
mは、0、1、2、3または4であり;
式(2)で表される部分構造において、2つの隣接する基YはCRであり、また、各々のラジカルRは、炭素原子と共に、次の式(4)または式の(5)で表される環を形成することを特徴とする、および/または2つの隣接する基Yは、式(3)で表される基であり、また、式(3)で表されるこの基の中の2つの隣接する基XはCRであり、また、各々のラジカセRは、炭素原子と共に、次の式(4)または式(5)で表される環を形成し:
Figure 2016537397
ここで、RおよびRは、上記の意味を有し、破線の結合は配位子中の2つの炭素原子の結合を示しており、また、さらに:
、Aは、出現毎に同一であるかまたは異なり、C(R、O、S、NRまたはC(=O)であり;
は,C(R、O、S、NRまたはC(=0)であり;
Gは、1、2もしくは3個の炭素原子を有するアルキレン基(これは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、−CR=CR−、または5〜14個の芳香族環原子を有する、オルト結合した、アリーレンもしくはヘテロアリーレン基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり、
は、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、1〜10個の炭素原子を有する直鎖の、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、分枝状もしくは環状の、アルキルもしくはアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、DもしくはFで置き替えられていてもよい)、または5〜24個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または5〜24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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または5〜24個の芳香族環原子を有する、アラルキルもしくはヘテロアラルキル基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい);同時に、同じ炭素原子に結合している2つのラジカルRは共に、脂肪族または芳香族環系を形成し、その結果スピロ系を形成していてもよく;さらに、Rは、隣接するラジカルRまたはRと共に、脂肪族環系を形成していてもよい;
但し、A−A−A中で、2つのヘテロ原子は、互いに直接結合されることはなく、また、2つのC=0基が互いに直接結合されることはないことを特徴とする。
これらの式中、添え字nおよびmは、イリジウム上の配位数が合計6に一致するように選択される。これは、特に、配位子Lがいくつ存在するか、および配位子L’が一座−もしくは二座−配位子であるかに依存する。
以下の記載中、「隣接する基Y」および「隣接する基X」は、基YおよびXが構造中で互いに直接結合していることを意味する。
さらに、ラジカルの定義における「隣接する」は、これらのラジカルが同じ炭素原子に、もしくは互いに直接結合された炭素原子に結合されていることを意味し、または、それらが直接結合された炭素原子に結合されていないときは、置換基が結合される、可能な最も近接した位置を意味する。このことは、隣接するラジカルの以下の略図に特定の配位子に関して、隣接するラジカルに対して再度説明されている:
Figure 2016537397
本発明の意味において、アリール基は、6〜40個の炭素原子を含む;本発明の意味において、ヘテロアリール基は、2〜40個の炭素原子および少なくとも1つのヘテロ原子を含み、但し、炭素原子とヘテロ原子の合計が少なくとも5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。ここでは、アリール基またはヘテロアリール基は、単一の芳香族環、すなわちベンゼン、または単一のヘテロ芳香族環、例えばピリジン、ピリミジン、チオフェン等、または縮合した、アリールもしくはヘテロアリール基、例えば、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を意味するものと理解される。
本発明の意味において、芳香族環系はその環系中に6〜60個の炭素原子を含む。ヘテロ芳香族環系は、本発明の意味において、2〜60個の炭素原子とその環系中に少なくとも1つのヘテロ原子を含み、但し、炭素原子とヘテロ原子の合計が少なくとも5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。芳香族もしくはヘテロ芳香族環系は、本発明の意味において、必ずしもアリールもしくはヘテロアリール基を含む系だけではなく、2つ以上のアリールもしくはヘテロアリール基が非芳香族単位(好ましくは、10%未満の、H以外の原子)、例えば、sp−ハイブリッド炭素、窒素、もしくは酸素原子、またはカルボニル基、により結合されていることのできる系をも意味するものと理解される。例えば、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、スチルベン等の系も、本発明の意味においては、芳香族環系とみなされ、また、2つ以上のアリール基が、例えば、直鎖状もしくは環状のアルキレン基によって、またはシリレン基によって結合されている系も同様である。
環状の、アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基は、本発明の意味において、単環状、二環状もしくは多環状の基を意味するものと理解される。
本発明の意味において、1〜40個の炭素原子を有するアルキル基(ここで、個々の水素原子もしくはCH基は上記の基で置き替えられていてもよい)は、例えば、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、tert−ペンチル、2−ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、s−ヘキシル、tert−ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、シクロヘキシル、2−メチルペンチル、ネオヘキシル、n−ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、4−ヘプチル、シクロヘプチル、1−メチルシクロヘキシル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、シクロオクチル、1−ビシクロ[2.2.2]オクチル、2−ビシクロ[2.2.2]オクチル、2−(2,6−ジメチル)オクチル、3−(3,7−ジメチル)オクチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、または2,2,2−トリフルオロエチルを意味するものと理解される。本発明の意味において、アルケニル基は、例えば、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、またはシクロオクタジエニルを意味するものと理解される。本発明の意味において、アルキニル基は、例えば、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、またはオクチニルを意味するものと理解される。本発明の意味において、1〜40個の炭素原子を有するアルコキシ基は、例えば、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、または2−メチルブトキシを意味するものと理解される。本発明の意味において、5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系(これらは、各々の場合において、上記のラジカルRで置換されていてもよく、また、任意の位置を介して芳香族もしくはヘテロ芳香族環系に結合していてもよい)は、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、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、ターフェニル、ターフェニレン、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−モノベンゾインデノフルオレン、cis−もしくはtrans−ジベンゾインデノフルオレン、トルクセン、イソトルクセン、スピロトルクセン、スピロイソトルクセン、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、ベンゾイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントレイミダゾール、ピリジムイミダゾール、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、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から誘導される基を意味するものと理解される。
本発明に係る錯体は、フェイシャル体(facial)もしくは疑似フェイシャル体(pseudofacial)であることができる、または、それらは、メリジオナル体(meridional)もしくは疑似メリジオナル体(pseudomeridional)であることができる。
好ましい態様では、添え字nは3である、すなわち、その錯体はホモレプティック金属錯体であり、添え字mは0である。
さらに好ましい態様では、添え字nが2であり、mが1である;本発明に係る錯体は、2つの配位子Lと1つの二座配位子L’を含む。ここで、配位子L’は、1つの炭素原子と1つの窒素原子、1つの炭素原子と1つの酸素原子、2つの酸素原子、2つの窒素原子、または1つの酸素原子と1つの窒素原子を介してイリジウムに配位する配位子であることが好ましい。
さらに好ましい態様では、添え字nが1であり、mが2である;本発明に係る錯体は、1つの配位子Lと2つの二座配位子L’を含む。ここで、L’は、1つの炭素原子と1つの窒素もしくは酸素原子を介してイリジウムに配位するオルトメタル化配位子であることが特に好ましい。
本発明のさらに好ましい態様では、本発明に係る化合物中に式(3)で表される基は、存在しないか、1つもしくは2つ存在する。従って、部分構造Ir(L)は、好ましくは、式(6)〜(15)で表される構造から選択される。
Figure 2016537397
式中、Yは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNを表し、他の記号および添え字は、上記の通りである。
本発明の好ましい態様では、配位子L中の、記号Yおよび存在する場合Xの総数である0、1または2個がNである。より好ましくは、配位子L中の、記号Yおよび存在する場合Xの総数である0または1個がNである。最も好ましくは、記号XおよびYのすべてがCRである。
本発明の好ましい態様では、イリジウムへの配位に対してオルト位にある基YはCRである。このラジカルでは、イリジウムへの配位に対してオルト位に結合されるRは、好ましくはH、D、F、CNおよびメチルからなる群から選択される。
式(6)〜(12)の好ましい態様は、次の式(6−1)〜(6−7)、(7−1)〜(7−6)、(8−1)〜(8−5)、(9−1)〜(9−5)、(10−1)〜(10−5)、(11−1)〜(11−6)、(12−1)〜(12−4)、(13−1)〜(13−3)、(14−1)〜(14−4)および(15−1)〜(15−3)で表される構造である。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
式中、使用された記号および添え字は、上記された定義を有する。
本発明の一態様では、原子YまたはX(存在する場合)の1つがNである場合、その窒素原子に隣接して結合した置換基が、水素もしくは重水素以外の基Rであることが好ましい。
この場合、この置換基Rは、好ましくは、CF、OCF、1〜10個の炭素原子を有する、アルキルもしくはアルコキシ基、特に3〜10個の炭素原子を有する、分枝状もしくは環状の、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ジアルキルアミノ基、1つ以上の置換基Rで置換されていてもよい、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または1つ以上の置換基Rで置換されていてもよい、アラルキルもしくはヘテロアラルキル基から選択される基である。これらの基は、立体的に嵩高い基である。さらに好ましくは、このラジカルRは、隣接するラジカルRと共に環を形成することもできる。その場合、その構造は好ましくは、本発明に従い、本発明に係る化合物において存在するような、式(4)または(5)で表されるものである。
窒素原子に隣接するラジカルRがアルキル基である場合、このアルキル基は、好ましくは、3〜10個の炭素原子を有している。さらに好ましくは、第二級もしくは第三級炭素原子が、直接配位子に結合しているか、CH基を介して配位子に結合しているかのいずれかである、第二級もしくは第三級アルキル基である。さらに好ましくは、このアルキル基は、次の式(R−1)〜(R−33)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
式中、Ligは、アルキル基の配位子への結合を示している。
窒素原子に隣接するラジカルRがアルコキシ基である場合、このアルコキシ基は、好ましくは、3〜10個の炭素原子を有している。このアルコキシ基は好ましくは、次の式(R−34)〜(R−47)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
式中、Ligは、アルコキシ基の配位子への結合を示している。
窒素原子に隣接するラジカルRがジアルキルアミノ基である場合、これらのアルキル基の各々は、好ましくは、1〜8個の炭素原子、好ましくは、1〜6個炭素原子を有している。適当なアルキル基の例は、メチル、エチルまたは基(R−1)〜(R−33)として上記された構造である。より好ましくは、ジアルキルアミノ基は、次の式(R−48)〜(R−55)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
式中、Ligは、ジアルキルアミノ基の配位子への結合を示している。
窒素原子に隣接するラジカルRがアラルキル基である場合、このアラルキル基は、好ましくは、次の式(R−56)〜(R−69)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
式中、Ligは、アラルキル基の配位子への結合を示し、また、フェニル基は、それぞれ1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい。
窒素原子に隣接するラジカルRが芳香族もしくはヘテロ芳香族環系である場合、この芳香族もしくはヘテロ芳香族環系は、好ましくは、5〜30個の芳香族環原子、より好ましくは、5〜24個の炭素原子を有している。さらに、この芳香族もしくはヘテロ芳香族環系は、好ましくは、2より多くの芳香族6員環が直接互いに融合したアリールもしくはヘテロアリール基を含まず、また、より好ましくは、その芳香族もしくはヘテロ芳香族環系は、融合したアリールもしくはヘテロアリール基を全く含まず、さらに、最も好ましくは、フェニル基のみを含む。この場合、芳香族環系は、好ましくは、次の式(R−70)〜(R−84)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
式中、Ligは、芳香族環系の配位子への結合を示し、また、フェニル基は、それぞれ1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい。
さらに、ヘテロ芳香族環系は、好ましくは、次の式(R−85)〜(R−123)(それぞれの場合において、これらの基の配位子への結合も図示されている)で表される構造から選択される:
Figure 2016537397
Figure 2016537397
式中、Ligは、ヘテロ芳香族環系の配位子への結合を示し、また、芳香族もしくはヘテロ芳香族基は、それぞれ1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい。
本発明の特徴とするところは、上述したように、式(2)で表される部分構造において、2つの隣接する基Yおよび/または2つの隣接する基X(存在する場合)がCRであり、また、それぞれのラジカルRが炭素原子と共に式(4)または式(5)で表される環を形成していることにある。
式(4)または式(5)で表される基は、2つの基Yまたは2つの隣接する基X(存在する場合)が互いに直接結合されている、式(2)で表される部分構造中のいかなる位置に存在していてもよい。式(4)または式(5)で表される基が存在する好ましい位置は、次の式(6a)〜(15h)で表される部分構造である。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
式中、使用された記号および添え字は、上記の通りであり、また、*は、それぞれの場合において、2つの隣接する基YまたはXがCRであり、且つ各々のラジカルRが炭素原子と共に、式(4)または(5)で表される環を形成する位置を示している。
式(4)および(5)で表される、上記の構造およびさらに好ましいとして特定されたこれらの構造の態様において、形式的には2つの炭素原子間に二重結合が形成されている。これらの2個の炭素原子は芳香族もしくはヘテロ芳香族系に組み込まれており、従って、これら2つの炭素原子間の結合は、形式的には単結合の結合準位と二重結合の結合準位との間にあるので、これは、化学構造を単純化しているものである。従って、形式的な二重結合の図示は、構造を限定しているように解釈されるべきではなく、これが芳香族結合であることは、当業者には明らかであろう。
式(4)および(5)で表される基における本質的な特徴は、それらが酸性ベンジルプロトンを有していないことである。ベンジルプロトンは、配位子に直接結合している炭素原子に結合するプロトンを意味するものと理解される。式(4)に酸性ベンジルプロトンが存在しないことは、AおよびAによって、それらがC(R(Rは、水素ではないと定義される)である場合に達成される。酸性ベンジルプロトンが存在しないことは、これは、構造が二環状構造である式(5)において達成される。剛性の空間構成により、Rは、それがHである場合、二環状構造の対応する陰イオンがメソメリー的に安定化されていないため、ベンジルプロトンよりも酸性が一層弱い。従って、式(5)中のRがHである場合であっても、これは、本発明の意味においては、非酸性プロトンである。
式(4)で表される構造の好ましい態様では、1つ以下のA、AおよびAがヘテロ原子、特にOもしくはNRであり、且つ、その他の2つの基がC(RもしくはC(Rであるか、またはAおよびAが、出現毎に同一であるかまたは異なり、OもしくはNRであり、且つAがC(Rである。本発明の特に好ましい態様では、AおよびAが、出現毎に同一であるかまたは異なり、C(Rであり、且つAがC(R、より好ましくは、C(Rである。従って、式(4)の好ましい態様は、式(4−A)、(4−B)、(4−C)および(4−D)で表される構造であり、式(4−A)の特に好ましい態様は、式(4−E)で表される構造である。
Figure 2016537397
式中、RおよびRは、上記の通りであり、A、AおよびAは、出現毎に同一であるかまたは異なり、OまたはNRである。
式(5)で表される構造の好ましい態様では、橋頭に結合したラジカルRが、H、D、FもしくはCHである。さらに好ましくは、AがC(RもしくはO、より好ましくは、C(Rである。従って、式(5)の好ましい態様は、式(5−A)および(5−B)で表される構造であり、式(5−A)の特に好ましい態様は、式(5−C)で表される構造である。
Figure 2016537397
式中、使用された記号は、上記の通りである。
さらに好ましくは、式(5)、(5−A)、(5−B)および(5−C)中の基Gは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい1,2−エチレン基(ここで、Rは、好ましくは、出現毎に同一であるかまたは異なり、Hもしくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基である)であるか、または6〜10個の炭素原子を有するオルト−アリーレン基(これは、1個以上のラジカルRで置換されていてもよいが、好ましくは、非置換である)であり、特に、1個以上のラジカルRで置換されていてもよいが、好ましくは非置換である、オルト−フェニレン基である。
本発明のさらに好ましい態様では、式(4)および(5)で表される基における、および好ましい態様におけるRは、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、または3〜20個の炭素原子を有する、分枝状もしくは環状のアルキル基(ここで、各々の場合において、1つ以上の非隣接CH基は、RC=CRで置き替えられていてもよく、また、1個以上の水素原子はDもしくはFで置き替えられていてもよい)、または5〜14個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香環系(これらは、各々の場合において、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、同じ炭素原子に結合している2つのラジカルRは共に、脂肪族または芳香族環系を形成し、その結果スピロ系を形成していてもよく;さらに、Rは、隣接するラジカルRまたはRと共に、脂肪族環系を形成していてもよい。
本発明の特に好ましい態様では、式(4)および(5)で表される基における、および好ましい態様におけるRは、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、1〜3個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、特にメチル、または5〜12個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香環系(これらは、各々の場合において、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよいが、好ましくは、非置換である)であり;同時に、同じ炭素原子に結合している2つのラジカルRは共に、脂肪族または芳香族環系を形成し、その結果スピロ系を形成していてもよく;さらに、Rは、隣接するラジカルRまたはRと共に、脂肪族環系を形成していてもよい。
式(4)で表される基の特に好適な例は、以下に記載される基(4−1)〜(4−69)である。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
式(5)で表される基の特に好適な例は、以下に記載される基(5−1)〜(5−22)である。
Figure 2016537397
更なるもしくは他のラジカルRが、式(2)で表される部分構造内で結合されている場合、これらのラジカルRは、出現毎に同一であるかまたは異なり、好ましくは、H、D、F、N(R、CN、Si(R、C(=O)R、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、または2〜10個の炭素原子を有するアルケニル基、または3〜10個の炭素原子を有する、分枝状もしくは環状のアルキル基(これらの各々は、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよく、ここで、1個以上の水素原子はDもしくはFによって置換されていてもよい)、または5〜24個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、各々の場合において、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つの隣接するラジカルRは、Rと共に、単環状もしくは多環状の、脂肪族もしくは芳香族環系を形成してもよい。より好ましくは、これらのラジカルRは、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、1〜6個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、または3〜10個の炭素原子を有する、分枝状もしくは環状のアルキル基(1つ以上の水素原子はFで置換されていてもよい)、または5〜18個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これは、各々の場合において1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つの隣接するラジカルRが共に、もしくはRがRと共に、単環状もしくは多環状の、脂肪族もしくは芳香族環系を形成してもよい。その系が芳香族もしくはヘテロ芳香族環系である場合、その系が2より多い、互いに直接融合された芳香族6員環を含まないことが好ましく、また特に、互いに直接融合された芳香族6員環を全く含まないことが好ましい。
以下、式(1)で表される化合物を生じさせる、好ましい配位子L’について記載する。定義によれば、配位子L’は、一座もしくは二座配位子である。配位子L’は、好ましくは非荷電性、モノアニオン性、ジアニオン性、もしくはトリアニオン性の配位子であり、より好ましくは、非荷電性、もしくはモノアニオン性の配位子である。好ましいのは、二座配位子L’である。
好ましい非荷電性一座配位子L’は、一酸化炭素、一酸化窒素、シアン化アルキル(例えば、アセトニトリル)、アリールシアニド(例えば、ベンゾニトリル)、アルキルイソシアニド(例えば、メチルイソニトリル)、アリールイソシアニド(例えば、ベンゾイソニトリル)、アミン(例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モルホリン)、ホスフィン、特にハロホスフィン、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィンもしくはアルキルアリールホスフィン(例えば、トリフルオロホスフィン、トリメチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホスフィン)、亜リン酸エステル(例えば、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル)、アルシン(例えば、トリフルオロアルシン、トリメチルアルシン、トリシクロヘキシルアルシン、トリ−tert−ブチルアルシン、トリフェニルアルシン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルシン)、スチビン(例えば、トリフルオロスチビン、トリメチルスチビン、トリシクロヘキシルスチビン、トリ−tert−ブチルスチビン、トリフェニルスチビン、トリス(ペンタフルオロフェニル)スチビン)、含窒素複素環(例えば、ピリジン、ピリダジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン)、およびカルベン、特にアルジュンゴ(Arduengo)カルベンから選択される。
好ましいモノアニオン性一座配位子L’は、水素化物、重水素化物、F、Cl、BrおよびIハロゲン化物、アルキルアセチリド(例えば、メチル−C≡C、tert−ブチル−C≡C)、アリールアセチリド(例えば、フェニル−C≡C)、シアニド、シアネート、イソシアネート、チオシアネート、イソチオシアネート、脂肪族もしくは芳香族アルコキシド(例えば、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、iso−プロポキシド、tert−ブトキシド、フェノキシド)、脂肪族もしくは芳香族チオアルコキシド(例えば、メタンチオラート、エタンチオラート、プロパンチオラート、iso−プロパンチオラート、tert−チオブトキシド、チオフェノキシド)、アミド(例えば、ジメチルアミド、ジエチルアミド、ジ−iso−プロピルアミド、モルホリド)、カルボン酸エステル(例えば、酢酸エステル、トリフルオロ酢酸エステル、プロピオン酸エステル、安息香酸エステル)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル)、およびアニオン性の窒素含有複素環(例えば、ピロリド、イミダゾリド、ピラゾリド等)から選択される。同時に、これらの基中のアルキル基は、好ましくは1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、より好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキル基、最も好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基である。アリール基はまた、ヘテロアリール基を意味するものと理解される。これらの基は上記で定義された通りである。
好ましいジ−もしくはトリアニオン性の配位子は、O2−、S2−、R−C≡M型の配位に導くカーバイドおよびR−N=M型の配位に導くニトレン(ここで、Rは、一般に置換基である)、並びにN3−である。
好ましい非荷電性またはモノ−もしくはジアニオン性の、二座以上の多座配位子L’は、ジアミン(例えば、エチレンジアミン、Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラメチルエチレンジアミン、プロピレンジアミン、Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラメチルプロピレンジアミン、cis−もしくはtrans−ジアミノシクロヘキサン、cis−もしくはtrans−Ν,Ν,Ν’,Ν’−テトラメチルジアミノシクロヘキサン)、イミン(例えば、2−[1−(フェニルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(2−メチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(2,6−ジ−iso−プロピルフェニルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(メチルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(エチルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(iso−プロピルイミノ)エチル]ピリジン、2−[1−(tert−ブチルイミノ)エチル]ピリジン)、ジイミン(例えば1,2−ビス(メチルイミノ)エタン、1,2−ビス(エチルイミノ)エタン、1,2−ビス(iso−プロピルイミノ)エタン、1,2−ビス(tert−ブチルイミノ)エタン、2,3−ビス(メチルイミノ)ブタン、2,3−ビス(エチルイミノ)ブタン、2,3−ビス−(iso−プロピルイミノ)ブタン、2,3−ビス(tert−ブチルイミノ)ブタン、1,2−ビス(フェニルイミノ)エタン、1,2−ビス(2−メチルフェニルイミノ)エタン、1,2−ビス(2,6−ジ−iso−プロピルフェニルイミノ)エタン、1,2−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニルイミノ)エタン、2,3−ビス(フェニルイミノ)ブタン、2,3−ビス(2−メチルフェニルイミノ)ブタン、2,3−ビス(2,6−ジ−iso−プロピルフェニルイミノ)ブタン、2,3−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニルイミノ)ブタン)、2つの窒素原子を含む複素環(例えば、2,2−ビピリジン、o−フェナントロリン)、ジホスフィン(例えば、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、ビス(ジメチルホスフィノ)メタン、ビス(ジメチルホスフィノ)エタン、ビス(ジメチルホスフィノ)プロパン、ビス(ジエチルホスフィノ)メタン、ビス(ジエチルホスフィノ)エタン、ビス(ジエチルホスフィノ)プロパン、ビス(ジ−tert−ブチルホスフィノ)メタン、ビス(ジ−tert−ブチルホスフィノ)エタン、ビス(tert−ブチルホスフィノ)プロパン)、1,3−ジケトンから誘導される1,3−ジケトナート(例えば、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、1,5−ジフェニルアセチルアセトン、ジベンゾイルメタン、ビス(1,1,1−トリフルオロアセチル)メタン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン)、3−ケトエステルから誘導される3−ケトナート(例えば、アセト酢酸エチル)、アミノカルボン酸から誘導されるカルボン酸エステル(例えば、ピリジン−2−カルボン酸、キノリン−2−カルボン酸)、グリシン、N,N−ジメチルグリシン、アラニン、Ν,Ν−ジメチルアミノアラニン、サリチルイミンから誘導されるサリチルイミナート(例えば、メチルサリチルイミン、エチルサリチルイミン、フェニルサリチルイミン)、ジアルコールから誘導されるジアルコキシド(例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール)、ジチオールから誘導されるジチオレート(例えば、1,2−エチレンジチオール1,3−プロピレンジチオール)から選択される。
本発明のさらに好ましい態様では、配位子L’は、イリジウムと共に、少なくとも1つのイリジウム−炭素結合を有する、シクロメタル化5員環もしくはシクロメタル化6員環を有する、特に、シクロメタル化5員環を有する、モノアニオン性の二座配位子である。これらは、有機エレクトロルミネッセンス素子用の燐光発光性の金属錯体の分野で一般に使用されているような特定の配位子、すなわち、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい、フェニルピリジン、ナフチルピリジン、フェニルキノリン、フェニルイソキノリン系等の配位子である。燐光発光性のエレクトロルミネッセンス素子の分野の当業者は、このような配位子の多くを知っており、発明的工夫を凝らすことなく、式(1)で表される化合物のための配位子L’としてこの種の更なる配位子を選択することができるであろう。目的に対する特に適した組み合わせは一般的に、下記の式(16)〜(43)で示されるような2つの基(ここでは、1つの基が非荷電性原子を介して結合し、他の基が負に荷電した原子を介して結合している)の組合せである。この場合、非荷電性原子は、特に、非荷電性窒素原子もしくはカルベン炭素原子であり、また、負に荷電した原子は、特に、負に荷電した炭素原子、負に荷電した窒素原子もしくは負に荷電した酸素原子である。配位子L’は、式(16)〜(43)で表される基から、#で示された位置で互いに結合されたこれらの基によって、形成される。これらの基が金属に配位する位置は、*で示されている。さらに、ここで、2つの隣接するラジカルRは、式(16)〜(43)で表される2つの基にそれぞれ結合して、互いに脂肪族もしくは芳香族の環系を形成することもできる。
Figure 2016537397
これらの式中、使用される記号は上記と同じ意味を有し、EがO、SまたはCRであり、また、好ましくは、各基中の最大で2つの記号XがNであり、より好ましくは、各基中の最大で1つの記号XがNである。最も好ましくは、すべての記号XがCRである。
本発明の非常に好ましい態様では、配位子L’は、式(16)〜(43)で表される2つの基から形成されるモノアニオン性の配位子であり、ここで、これらの基の1つは、負に荷電した炭素原子を介して、また、これらの基のもう1つは非荷電性窒素原子を介して、イリジウムに配位する。
これらの配位子における2つの隣接する記号Xが上記の式(4)または(5)で表される基である場合が同様に好ましいということができる。
上で詳述した構造中の、更に好ましいラジカルRは、配位子LのラジカルRとして定義された通りである。
配位子LおよびL’は、構造によってはキラル体であることもできる。これは、特に、それらが式(5)で表される二環状基を含むか、またはそれらが1つ以上のキラル中心を有する置換基、例えば、アルキル、アルコキシ、ジアルキルアミノまたはアラルキル基、を含む場合である。錯体の基本構造はキラル構造であることもできるため、ジアステレオマーおよび鏡像異性体の複数対の形成が可能である。この場合、本発明に係る錯体は、種々のジアステレオマーもしくは対応するラセミ体と、個々に単離したジアステレオマーもしくは鏡像異性体の両方を含む。
本発明に係る化合物は、例えば、比較的長鎖のアルキル基(約4〜20個の炭素原子)、特に分枝状のアルキル基、または、必要に応じて置換されたアリール基(例えば、キシリル、メシチル、または分枝状の、テルフェニルもしくはクォーターフェニル基)による適当な置換によって可溶化することもできる。このような化合物は、室温で標準的な有機溶媒中に十分な濃度で可溶であり、例えば、印刷法により、溶液から錯体を処理することができる。
上記の好ましい態様は、必要に応じて互いに結合されうる。本発明の特に好ましい態様では、上記の好ましい態様が同時に適用される。
本発明に係る金属錯体は、原則として、種々の方法で調製される。しかし、以下に説明する工程は、特に好適であることが見出された。
従って、本発明はさらに、対応する遊離した配位子を、式(44)で表されるイリジウムアルコキシドと、式(45)で表されるイリジウムケトケトナートと、式(46)で表されるハロゲン化イリジウムと、または式(47)もしくは式(48)で表される二量体イリジウム錯体と反応させることにより、式(1)で表される本発明の化合物を調製する方法を提供する。
Figure 2016537397
式中、記号および添え字L’、m、nおよびRは、上記の通りであり、また、Hal=F、Cl、BrまたはIである。
その合成はまた、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の双極性プロトン性溶媒中で、配位子Lを、式[Ir(L’)(HOMe)]Aもしくは[Ir(L’)(NCMe)]Aで表されるイリジウム錯体と反応させることにより、または、配位子L’を、式[Ir(L)(HOMe)]Aもしくは[Ir(L)(NCMe)]Aで表されるイリジウム錯体と反応させることによって行うこともでき、ここで、Aは、各々の場合において、非配位性アニオンであり、例えば、トリフレート、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート等である。
同様に、アルコキシドおよび/またはハロゲン化物および/またはヒドロキシラジカルおよびケトケトナートラジカルの両方を有するイリジウム化合物を使用することもできる。これらの化合物はまた、荷電されていてもよい。反応物質として特に適している、対応するイリジウム化合物は、WO2004/085449に開示されている。[IrCl(acac)が特に適しており、例えばNa[IrCl(acac)]である。さらに特に好適なイリジウム反応物質は、イリジウム(III)トリス(アセチルアセトナート)およびイリジウム(III)トリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)である。
錯体の合成は、好ましくは、WO2002/060910およびWO2004/085449に記載のように行なわれる。ヘテロレプティック錯体は、例えば、WO05/042548によっても合成することができる。この場合、合成は、例えば、熱的もしくは光化学的手段により、および/またはマイクロ波放射により活性化させることもできる。さらに、合成は、オートクレーブ中で、高圧および/または高温にて行うこともできる。
反応は、原則として、対応のo−メタル化される配位子の溶融物中で、溶媒もしくは溶融助剤を加えずに行うことができる。必要に応じて、溶媒もしくは溶融助剤を加えることもできる。適当な溶媒は、脂肪族および/または芳香族アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、t‐ブタノール等)、オリゴアルコールおよびポリアルコール(例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオールまたはグリセロール)、アルコールエーテル(例えば、エトキシエタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等)、エーテル(例えば、ジ−およびトリエチレングリコールジメチルエーテル、ジフェニルエーテル等)、芳香族、ヘテロ芳香族および/または脂肪族炭化水素(例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ピリジン、ルチジン、キノリン、イソキノリン、トリデカン、ヘキサデカン等)、アミド(例えば、DMF、DMAC等)、ラクタム(例えば、NMP等)、スルホキシド(例えば、DMSO)、またはスルホン(例えば、ジメチルスルホン、スルホラン等)のようなプロトン性または非プロトン性溶媒である。適当な溶融助剤は、室温で固体であるが、均質な溶融を形成するために反応混合物が過熱され反応物質を溶解する時に溶融される化合物である。特に適当な溶融助剤は、ビフェニル、m−ターフェニル、トリフェニル、1,2−、1,3−もしくは1,4−ビスフェノキシベンゼン、トリフェニルホスフィンオキシド、18−クラウン−6、フェノール、1−ナフトール、ヒドロキノン等である。
液相から、例えば、スピンコーティングもしくは印刷法によって、本発明の化合物を処理するためには、本発明の化合物の配合物が必要とされる。これらの配合物は、例えば、溶液、分散液またはエマルジョンであることができる。この目的のために、2つ以上の溶媒の混合物を使用することが好ましい。適当で好ましい溶媒は、例えば、トルエン、アニソール、o−、m−またはp−キシレン、メチル安息香酸、メシチレン、テトラリン、ベラトロール、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、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、安息香酸エチル、インダン、安息香酸メチル、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ーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、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、またはこれらの溶媒の混合物である。
従って、本発明はさらに、本発明に係る化合物および少なくとも1つのさらなる化合物を含んでなる配合物を提供する。さらなる化合物は、例えば、溶媒であり、特に上記の溶媒の1つか、またはこれらの溶媒の混合物である。あるいは、さらなる化合物はさらに、電子素子に同様に使用される、有機もしくは無機化合物、例えばマトリックス材料であってもよい。このさらなる化合物は、また、ポリマーであってもよい。
式(1)で表される上述の錯体および上記で詳述した好ましい態様は、電子素子中の活性成分として用いることができる。本発明は、従って、電子素子における、式(1)で表される化合物の、または好ましい態様の1つに従う使用を提供する。さらに、本発明に係る化合物は、光触媒における、もしくは酸素センサにおける、一重項酸素の製造に使用することができる。
また、本発明はさらに、式(1)で表される、もしくは好ましい態様の1つに従う、少なくとも1つの化合物を含んでなる電子素子を提供する。
電子素子は、アノード、カソードおよび少なくとも1つの層を含んでなり、その層が、少なくとも1つの、有機もしくは有機金属化合物を含んでなる、任意の素子を意味するものと理解される。従って、本発明に係る電子素子は、アノード、カソード、および式(1)で表される化合物の少なくとも1つを含んでなる少なくとも1つの層を含んでなる。好ましい電子素子は、少なくとも1つの層に、上記の式(1)で表される、少なくとも1つの化合物を含んでなる、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED、PLED)、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)、有機光検出器、有機光受容器、有機フィールドクエンチ素子(O−FQD)、発光電気化学電池(LEC)、および有機レーザーダイオード(O−laser)からなる群から選択される。特に好ましいのは、有機エレクトロルミネッセンス素子である。活性成分は、一般に、アノードとカソードとの間に導入される有機または無機材料であり、例えば電荷注入、電荷輸送もしくは電荷遮断材料であるが、特には発光材料とマトリックス材料である。本発明に係る化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子における発光材料として特に優れた特性を示す。従って、本発明の好ましい態様は、有機エレクトロルミネッセンス素子である。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、カソード、アノードおよび少なくとも1つの発光層を含んでなる。これらの層とは別に、それは追加の層を含むことができ、例えば、それぞれの場合において1つ以上の、正孔注入層、正孔輸送層、正孔遮断層、電子輸送層、電子注入層、励起子遮断層、電子遮断層、電荷発生層および/または有機もしくは無機のp/n−接合である。同様に、2つの発光層の間に中間層を導入することができ、これらは、例えば、励起子遮断機能を有し、および/または有機エレクトロルミネッセンス素子における電荷バランスを制御する。しかしながら、これらの層はどれも、存在することが、必ずしも必要とはされないということに注意すべきである。
この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子は、1つの発光層を含むか、または複数の発光層を含んでいてもよい。複数の発光層が存在する場合、これらは、好ましくは、380nm乃至750nm全体で複数の発光極大を有し、その結果、全体として白色発光を生じる、すなわち、蛍光または燐光を発することができる様々な発光化合物が、発光層中に用いられる。好ましい態様は、3つの層が青色、緑色および橙色発光を示す3層系(例えば、WO2005/011013参照)、または3つより多い発光層を有する系である。別の好ましい態様は、2つの層が青色と黄色の発光または青緑色と橙色の発光のいずれかを示す2層系である。2層系は、照明用途に特に興味深いものである。本発明に従う化合物は、多くの場合黄色もしくは橙色発光を示すので、このような態様は特に好ましい。白色発光の有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明用途に、またはディスプレイのバックライトとして、あるいはカラーフィルターと共にディスプレイとして使用することができる。
本発明の好ましい態様では、有機エレクトロルミネッセンス素子は、1つ以上の発光層中の発光性の化合物として、式(1)で表される、または上で詳述した好ましい態様の化合物を含んでなる。
式(1)で表される化合物が1つの発光層中の発光性化合物として使用される場合、それは好ましくは1つ以上のマトリックス材料と組み合わせて使用される。式(1)で表される化合物とマトリックス材料との混合物は、発光体とマトリックス材料との混合物全体に対して、1〜99体積%、好ましくは2〜90体積%、より好ましくは3〜40体積%、そして特に5〜15体積%の、式(1)で表される化合物を含む。
これに対応して、混合物は、発光体とマトリックス材料との混合物全体に対して、99〜1体積%、好ましくは98〜10体積%、より好ましくは97〜60体積%、そして特に95〜85体積%の、マトリックス材料を含む。
マトリックス材料には、一般的に、従来技術に従って前記の目的に対して既知の任意の材料を使用できる。マトリックス材料の三重項準位が発光体の三重項準位よりも高いことが好ましい。
本発明に係る化合物のために適したマトリックス材料は、ケトン、ホスフィンオキシド、スルホキシドおよびスルホン(例えば、WO2004/013080、WO2004/093207、WO2006/005627もしくはWO2010/006680による);トリアリールアミン;カルバゾール誘導体(例えば、CBP(N、N−ビスカルバゾリルビフェニル)、m−CBP、またはWO2005/039246、US2005/0069729、JP2004/288381、EP1205527、WO2008/086851もしくはUS2009/0134784に開示されるカルバゾール誘導体);インドロカルバゾール誘導体(例えば、WO2007/063754もしくはWO2008/056746による);インデノカルバゾール誘導体(例えば、WO2010/136109もしくはWO2011/000455による);アザカルバゾール誘導体(例えば、EP1617710、EP1617711、EP1731584、JP2005/347160による);バイポーラーマトリックス材料(例えば、WO2007/137725による);シラン(例えばWO2005/111172による);アザカルバゾールもしくはボロン酸エステル(例えば、WO2006/117052よる);ジアザシロール誘導体(例えばWO2010/054729による);ジアザホスホール誘導体(例えばWO2010/054730による);トリアジン誘導体(例えば、WO2010/015306、WO2007/063754もしくはWO2008/056746による);亜鉛錯体(例えば、EP652273もしくはWO2009/062578による);ジベンゾフラン誘導体(例えばWO2009/148015による);架橋カルバゾール誘導体(例えば、US2009/0136779、WO2010/050778、WO2011/042107もしくはWO2011/088877による)である。
複数の異なるマトリックス材料を混合物として使用することもまた、好ましい。この目的のために特に好ましいのは、少なくとも1つの電子輸送マトリックス材料と正孔輸送マトリックス材料との混合物、または少なくとも2つの電子輸送マトリックス材料の混合物、または少なくとも1つの正孔−もしくは電子輸送マトリックス材料と、例えば、WO2010/108579に記載されているような、大きなバンドギャップを有し、このため実質的に電気的に不活性であり、電荷輸送には、あるとしても実質的には関与しない、少なくとも1つの更なる材料との混合物である。好ましい組み合わせは、例えば、芳香族ケトンもしくはトリアジン誘導体をトリアリールアミン誘導体もしくはカルバゾール誘導体と共に、本発明に係る金属錯体のための混合マトリックスとして使用することである。
さらに、マトリックスと共に2つ以上の三重項発光体の混合物を使用することが好ましい。この場合、より短い波長の発光スペクトルを持つ三重項発光体は、より長い波長の発光スペクトルを持つ三重項発光体のための共マトリックス(co−matrix)として働く。例えば、青色もしくは緑色発光性三重項発光体を、式(1)で表される本発明に係る錯体のために、共マトリックスとして使用することができる。
好ましいカソードは、低い仕事関数を有する金属、金属合金もしくは様々な金属からなる、多層構造体であり、例えばアルカリ土類金属、アルカリ金属、主族の金属もしくはランタノイド(例えば、Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Sm等)である。さらに、適しているのは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属および銀を含む合金(例えば、マグネシウムと銀を含む合金)である。多層構造体の場合には、比較的高い仕事関数を有する更なる金属(例えば、Ag)もまた、前記金属に加えて用いられてもよく、この場合、例えば、Ca/AgまたはBa/Agのような金属の組合せが、一般に用いられる。また、高い誘電率を有する材料からなる薄い中間層を、金属カソードと有機半導体の間に導入することも、好ましいことがある。この目的のために有用な材料の例は、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のフッ化物であるが、また、対応する酸化物もしくは炭酸塩(例えば、LiF、LiO、BaF、MgO、NaF、CsF、CsCO等)も有用である。この層の層厚は、好ましくは、0.5〜5nmである。
好ましいアノードは、高い仕事関数を有する材料である。アノードは、好ましくは、真空に対して4.5eVを超える仕事関数を有する。第一に、この目的に適するのは、高い酸化還元電位を有する金属、例えばAg、PtまたはAuである。次いで、金属/金属酸化物の電極(例えば、Al/Ni/NiOx、Al/PtOx)もまた好ましいことがある。いくつかの用途では、有機材料の照射(O−SC)、または光の放射(OLED/PLED、O−LASER)を可能にするために、少なくとも一つの電極が透明でなければならない。好ましい構造は、透明アノードを使用する。
ここで、好ましいアノード材料は、導電性混合金属酸化物である。特に好ましいのは、酸化インジウムスズ(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)である。さらに好ましいのは、ドーピングされた導電性有機材料、特に、ドーピングされた導電性ポリマーである。
更なる層においては、これらの層に対して従来技術に従って使用される任意の材料を使用することが一般的に可能であり、また、当業者は、発明的工夫をすることなしに、電子素子において任意のこれらの材料を本発明に係る材料と組み合わせることができる。
このような素子の寿命は、水および/または空気が存在すると著しく短くなるので、素子は、(用途に応じて)相応して構造化され、接点が備えられ、最後に密閉される。
さらに、好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1つ以上の層を、昇華法により塗布することを特徴とする。この場合、材料は、一般的には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真空蒸着される。初期圧力は、さらに低く、例えば10−7mbar未満にすることも可能である。
OVPD(有機気相蒸着)法により、またはキャリヤガスの昇華を用いて1つ以上の層を塗布す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も好ましい。この場合、10−5mbar〜1barの圧力で材料を塗布する。この方法の特別な場合は、OVJP(有機蒸気ジェット印刷)法であり、この方法では、材料を、ノズルを通して直接塗布し、構造化する(例えば、M.S.Arnoldら、Appl.Phys.Lett.2008、92、053301)。
さらに、好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1つ以上の層を、例えば、スピンコーティングにより、または、印刷法(例えばスクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷)、好ましくは、LITI(光誘起熱画像化、熱転写印刷)もしくはインクジェット印刷により、溶液から作製することを特徴とするものである。
この目的のためには、可溶性の化合物が必要であり、これは、例えば適当な置換により得られる。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、ハイブリッド系として、1つ以上の層を溶液から塗布し、さらに1つ以上の他の層を真空蒸着で塗布することにより作製することもできる。例えば、式(1)で表される化合物とマトリックス材料を含んでなる発光層を溶液から塗布し、そして、それに正孔遮断層および/または電子輸送層を減圧下、真空蒸着により塗布することができる。
これらの方法は、当業者に一般的に知られており、式(1)で表される、または上で詳述した好ましい態様の化合物を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子に容易に適用することができる。
本発明に係る電子素子、特に有機エレクトロルミネッセンス素子は、従来技術に優る以下の驚くべき利点により注目に値する。
1.発光材料として式(1)で表される化合物を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子は、非常に良好な寿命を有している。特に、それらは、類似化合物を含むが式(4)または(5)で表される融合した脂肪族5員環を含まないエレクトロルミネッセンス素子よりも良好な寿命を有している。
2.発光材料として式(1)で表される化合物を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子は、非常に良好な効率を有している。特に、それらは、類似化合物を含むが式(4)または(5)で表される融合した脂肪族5員環を含まないエレクトロルミネッセンス素子よりも良好な効率を有している。
3.発光材料として式(1)で表される化合物を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子は、非常に低い動作電圧を有している。
これらの上記の利点は、他の電子的な特性の劣化を伴わない。
以下の実施例により本発明を詳細に説明するが、それらによって本発明を限定すること意図しない。当業者は、記載される詳細を用いて、発明的工夫をなさずして、本発明に係る更なる化合物を調製し、それらを電子素子に使用し、かつそのことにより請求された範囲の全体にわたり本発明を実施することができるであろう。
実施例:
以下の合成は、特に断りのない限り、乾燥溶媒中で、保護ガス雰囲気下で行われる。金属錯体は、光を遮って、または黄色の光の下で、追加的に取り扱われる。溶媒および試薬は、例えば、VWR社、Sigma−Aldrich社またはABCR社から購入できる。文献から知られている化合物に対する数字は、その一部は角括弧内に記載もされているが、化合物に対するCAS番号である。
2,3−置換ベンゾ[h]キノリン類−合成法
一般的方法:
芳香族o−アミノカルバルデヒド(400ミリモル)を、60℃で1.1Lの乾燥した1,4−ジオキサンに溶解し、装置全体を不活性ガスで慎重にパージする。(二)環状メチレンケトン(600ミリモル、1.5当量)およびカリウムtert−ブトキシド(400ミリモル、1当量)を添加し、反応物質が完全に使い果たされるまで反応混合物を90℃に加熱する。冷却後、出発物質を水で希釈し、酢酸エチルで抽出する。有機相を合わせ、水および飽和NaCl溶液で洗浄し、減圧下で溶媒を除去する。残留物を1Lのジクロロメタンに取り、シリカゲルでろ過する。副生物の更なる除去のためにメタノールから再結晶化し、酢酸エチル/ヘプタンを用いるシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにより精製する。
実施例:配位子1(L1)
Figure 2016537397
1−アミノナフタレン−2−カルバルデヒド(407ミリモル、69.7g)、ノルカンファー(611ミリモル、67.3g、1.5当量)および塩基としてのカリウムtert−ブトキシド(407ミリモル、45.7g)を、一般的方法により転換させる。副生物の分離のためにメタノールから再結晶化し、酢酸エチル/ヘプタン(1:5)を用いるシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにより精製する。63.7g(259ミリモル、64%)の無色の固体が得られる。
一般的方法により互いに反応させる反応物質は、以下の表に明示される、o−アミノカルバルデヒドおよび二環状α−メチレンケトンであってもよい。
Figure 2016537397
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Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
3,4−置換ベンゾ[h]キノリン類
反応スキーム
Figure 2016537397
合成方法
工程1に対する一般的方法:α−メチレンケトンのブロモアルケンカルバルデヒドへの転換
DMF(25mL)およびクロロホルム(80mL)の混合物を0℃に冷却し、不活性化させる。10mLクロロホルム中のPBr5.8mL(60ミリモル)をゆっくり滴下し、反応混合物を室温で2時間撹拌する。懸濁液を加熱して還流させ、クロロホルム15mL中のケトン(50ミリモル)をゆっくり滴下する。反応を、還流下でさらに12時間沸騰させ、冷却し、1MのNaOH溶液に徐々に加える。混合物をジエチルエーテルで数回抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。
S2に対する実施例:
Figure 2016537397
DMF(25mL)およびクロロホルム(80mL)の混合物を0℃に冷却し、不活性化させる。10mLクロロホルム中のPBr5.8mL(60ミリモル)をゆっくり滴下し、反応混合物を室温で2時間撹拌する。懸濁液を加熱して還流させ、15mLクロロホルム中の(+)−カンファー(50ミリモル、7.6g)を徐々に滴下させる。混合物を、還流下でさらに12時間沸騰させ、冷却し、1MのNaOH溶液に徐々に加える。混合物をジエチルエーテルで数回抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。得られた油状物を真空蒸留によりさらに精製する。淡黄色油状物が収率24%(2.92g、12ミリモル)で得られる。
一般的方法により、以下の(二)環状α−メチレンケトンを、報告されている収率でブロモアルケンカルバルデヒドに転換することができる。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
工程2に対する一般的方法:o−アミノブロモナフタレンのN−アセチル化
1−アミノ−2−ブロモ芳香族(100ミリモル)を数度に分けて、よく撹拌しながら、最初に導入され、0℃に冷却された無水酢酸(2.1mL、20ミリモル)に加える。氷浴を取除き、反応混合物を加熱し30分間還流させる。冷却後、酢酸および過剰の無水酢酸を減圧下で留去する。残留物をジクロロメタンまたは酢酸エチルに溶解し、シリカゲルカラムを通してろ過し、1−(N−アセチルアミノ)−2−ブロモ芳香族が収率80%〜95%で得られる。
S100に対する実施例
Figure 2016537397
無水酢酸8.5mL(90ミリモル、2当量)を最初に導入し、0℃に冷却する。10g(45ミリモル)の2−ブロモアミノナフタレンを少量ずつ添加する。反応混合物を室温まで徐々に温め、次いで、還流下で1時間加熱する。混合物を冷却し、酢酸または過剰の無水酢酸を減圧下で留去する。残留物を酢酸エチルに溶解し、シリカゲルカラムを通してろ過する。10.5g(88%、39.8ミリモル)の白色固体が得られる。
一般的方法により、以下のN−アセチルブロモ芳香族が、報告されている収率で得られる。
Figure 2016537397
工程3に対する一般的方法:ブロモアルケンカルバルデヒドと1−(N−アセチルアミノ)−2−ブロモナフタレンとのカップリングおよびその後の環化
ブロモアルケンカルバルデヒド(5ミリモル)、工程2からの1−(N−アセチルアミノ)−2−ブロモ芳香族(5ミリモル)、銅粉末(2.6g、41ミリモル)およびPd(PPh(577mg、0.5ミリモル)の混合物を乾燥DMSO15mLに溶解し、慎重に不活性化させる。反応混合物を12時間、85℃に加熱し、次いで、無水KCOを加え、混合物をさらに6時間加熱する。反応混合物を冷却し、100mLの酢酸エチルで希釈する。混合物をろ過し、ろ液を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。残留物をカラムクロマトグラフィーで精製し、無色粉末が収率35〜65%で得られる。
L501に対する実施例
Figure 2016537397
ブロモアルケンカルバルデヒド(S2、1.22g、5ミリモル)、1−(N−アセチルアミノ)−2−ブロモナフタレン(S100、1.32g、5ミリモル)、銅粉末(2.6g、41ミリモル)およびPd(PPh(577mg、0.5ミリモル)の混合物を乾燥DMSO15mLに溶解し、慎重に不活性化させる。反応混合物を12時間、85℃に加熱し、次いで、無水KCOを加え、混合物をさらに6時間加熱する。反応混合物を冷却し、100mLの酢酸エチルで希釈する。混合物をろ過し、ろ液を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶離液:ヘプタン/EA 3:1)で精製し、無色粉末が収率65%(1.13g、3.2ミリモル)で得られる。
シントンS1〜S15は、一般的方法による下記の配位子の作製に使用することができる。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
5,6−置換ベンゾ[h]キノリン類
反応スキーム
Figure 2016537397
一般的方法:
工程1:脂肪族ケトンとマロンニトリルとのカップリング
ケトン(50ミリモル)、マロンニトリル(50ミリモル、1当量)、酢酸アンモニウム(0.75g、10ミリモル、0.2当量)および酢酸(2.3mL、40ミリモル、0.8当量)を最初に導入し、無水ベンゼン45mLを加える。反応物質が全く検出されなくなるまで反応混合物を水分離器上、還流下で沸騰させる。冷却後、混合物を水および飽和NaHC0溶液で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。ベンゼンを減圧下で除去し、残留物をヘプタンから再結晶させる。
実施例:フェニルケトンとマロンニトリルとのカップリング
Figure 2016537397
(1S,4R)−3−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−オン(9.3g、50ミリモル)、マロンニトリリル(3.3g、50ミリモル)、酢酸アンモニウム(0.75g、10ミリモル)および酢酸(2.3mL、40ミリモル)を最初に導入し、無水ベンゼン45mLを加える。反応混合物を水分離器上、還流下で4時間沸騰させる。冷却後、混合物を水および飽和NaHC0溶液で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。ベンゼンを減圧下で除去し、残留物をヘプタンから再結晶させる。5.8g(40ミリモル、81%)の無色の固体が得られる。
工程2:環化
反応物質(35ミリモル)を、5℃で濃硫酸(25mL)中に徐々に溶解し、室温で一晩撹拌する。反応混合物を氷に注ぎ、沈殿した固体をろ過し、水で洗浄し、乾燥させる。生成物をメタノールから数回再結晶する。
実施例:環化
Figure 2016537397
反応物質(5g、35ミリモル)を、5℃で濃硫酸(25mL)中に徐々に溶解し、室温で一晩撹拌する。反応混合物を氷に注ぎ、沈殿した固体をろ過し、水で洗浄し、乾燥させる。生成物をメタノールから数回再結晶する。3.5g(14ミリモル、40%)の生成物が得られる。
工程3:о−アミノニトリルのo−アミノカルバルデヒドへの還元
オルト−アミノニトリル(10ミリモル)を無水ジクロロメタン25mLに溶解し、0℃に冷却する。トルエン(15ミリモル、1.5当量)中DIBAL−Hの1M溶液をゆっくりと滴下し、溶液を24時間、室温で撹拌する。反応混合物を無水ジエチルエーテルで希釈し、0℃に冷却する。水0.6mL、次いで15%NaOH水溶液0.6mL、次いで別の水1.5mLを徐々に且つ慎重に滴下し、溶液を15分間攪拌する。無水硫酸マグネシウムを加え、混合物をさらに15分間撹拌し、ろ過する。溶媒を減圧下除去し、粗生成物をジクロロメタン/ヘプタンの混合物を用いてカラムクロマトグラフィーにより精製する。
実施例:加水分解
Figure 2016537397
オルト−アミノニトリル(2.34g、10ミリモル)を無水ジクロロメタン25mLに溶解し、0℃に冷却する。トルエン(15mL、15ミリモル、1.5当量)中DIBAL−Hの1M溶液をゆっくりと滴下し、溶液を24時間、室温で撹拌する。反応混合物を無水ジエチルエーテルで希釈し、0℃に冷却する。水0.6mL、次いで15%NaOH水溶液0.6mL、次いで別の水1.5mLを徐々に且つ慎重に滴下し、溶液を15分間攪拌する。無水硫酸マグネシウムを加え、混合物をさらに15分間撹拌し、ろ過する。溶媒を減圧下除去し、粗生成物をジクロロメタン/ヘプタン(1:1)の混合物を用いてカラムクロマトグラフィーにより精製する。無色の固体が67%の収率(1.69g、6.7ミリモル)で得られる。
工程4:5,6−置換オルト−アミノカルバルデヒドの5,6−置換ベンゾ[h]キノリンへの転換
最初に導入されたо−アミノカルバルデヒド(4ミリモル)およびアセトアルデヒド(4ミリモル、1当量)に、乾燥エタノール15mLを加える。粉末状の水酸化カリウム(4.8ミリモル、1.2当量)を徐々に加え、反応混合物を還流下で24時間撹拌する。転換が完了した後、溶液を冷却し、ジクロロメタンを加え、混合物をセライトを通してろ過する。有機相を水で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。生成物をカラムクロマトグラフィーで精製する。
実施例:L1000を得るための環化
Figure 2016537397
最初に導入されたо−アミノカルバルデヒド(1g、4ミリモル)およびアセトアルデヒド(177mg、0.225mL、4ミリモル)に、乾燥エタノール15mLを加える。粉末状の水酸化カリウム(0.27g、4.8ミリモル、1.2当量)を徐々に加え、反応混合物を還流下で24時間撹拌する。転換が完了した後、溶液を冷却し、ジクロロメタンを加え、混合物をセライトを通してろ過する。有機相を水で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、0.71g(2.9ミリモル、74%)の無色の固体が得られる。
一般的方法を行うことにより、以下の配位子を作製することができる:
Figure 2016537397
7,8−置換ベンゾ[h]キノリン類
反応スキーム
Figure 2016537397
合成法:
一般的方法:о−フェノールカルバルデヒドのо−トリフルオロメタンスルホン酸カルバルデヒドへの転換
ヒドロキシキノリンカルバルデヒド(50ミリモル)を、25mLのジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却する。0℃に冷却したピリジン(12.6mL、75ミリモル、1.5当量)とトリフルオロメタンスルホン酸無水物(8.1mL、100ミリモル、2当量)との溶液をゆっくりと15分以内に滴下し、反応混合物を室温で12〜24時間撹拌する。水60mLを添加することによって反応を停止させ、有機相を除去する。水相をジエチルエーテルで数回抽出し、合わせた有機相を硫酸マグネシウム上で乾燥する。溶媒を減圧下で除去し、残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製する。
実施例:
Figure 2016537397
2−ヒドロキシナフタレンカルバルデヒド(8.61g、50ミリモル)を、25mLのジクロロメタンに溶解し、0℃に冷却する。0℃に冷却した、ピリジン(12.6mL、75ミリモル、1.5当量)とトリフルオロメタンスルホン酸無水物(8.1mL、100ミリモル、2当量)との溶液をゆっくりと15分以内に滴下し、反応混合物を室温で24時間撹拌する。水60mLを添加することによって反応を停止させ、有機相を除去する。水相をジエチルエーテルで数回抽出し、合わせた有機相を硫酸マグネシウム上で乾燥する。溶媒を減圧下で除去し、残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製する。11.4g(75%、37.5ミリモル)の無色の油状物が得られる。
工程2:о−トリフルオロメタンスルホン酸カルバルデヒドのピナコールボランカルバルデヒドへの転換
PdCl(dppf)(220mg、0.3ミリモル、0.03当量)、トリフルオロメタンスルホン酸カルバルデヒド(10ミリモル)、トリエチルアミン(4.2mL、30ミリモル)およびピナコールボラン(2.2mL、15ミリモル)の混合物を慎重に不活性化させ、40mLのジオキサンに溶解する。反応混合物を3〜12時間、80℃に加熱し、冷却し、水で希釈し、トルエンで抽出する。有機相を水および飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製する。
実施例:
Figure 2016537397
PdCl(dppf)(220mg、0.3ミリモル、0.03当量)、2−トリフルオロメタンスルホニルナフタレンカルバルデヒド(2.48g、10ミリモル)、トリエチルアミン(4.2mL、30ミリモル)およびピナコールボラン(2.2mL、15ミリモル)の混合物を慎重に不活性化させ、40mLのジオキサンに溶解する。反応混合物を12時間、80℃に加熱し、冷却し、水で希釈し、トルエンで抽出する。有機相を水および飽和NaCl溶液で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で溶媒を除去する。残留物をカラムクロマトグラフィー(EA/ヘプタン1:10)により精製し、1.84g(65%、6.5ミリモル)の無色の油状物が得られる。
工程3:ピナコールボランカルバルデヒドとブロモアルケンカルバルデヒドとのカップリング
5.5ミリモルのブロモアルケンカルバルデヒド、5.5ミリモル(1当量)のピナコールボランカルバルデヒドおよび10.5ミリモル(1.9当量)のリン酸カリウムを最初に導入し、25mLのトルエン、25mLのジオキサンおよび25mLの水の中に懸濁させ、不活性化させる。この懸濁液に、45mg(0.15ミリモル)のトリ−o−トリルホスフィン、次いで6mg(0.025ミリモル)の酢酸パラジウム(II)を加え、反応混合物を24時間加熱還流する。冷却後、反応混合物をトルエンで希釈し、有機相を分離し、水で洗浄し、シリカゲルを通してろ過し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。溶媒を減圧下で除去する。残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製する。
実施例:
Figure 2016537397
1,27g(5.5ミリモル)のブロモアルケンカルバルデヒドS6、1.55g(5.5ミリモル、1当量)のピナコールボランカルバルデヒドおよび2.23g(10.5ミリモル、1.9当量)のリン酸カリウムを最初に導入し、25mLのトルエン、25mLのジオキサンおよび25mLの水の中に懸濁させ、不活性化させる。この懸濁液に、45mg(0.15ミリモル)のトリ−o−トリルホスフィン、次いで6mg(0.025ミリモル)の酢酸パラジウム(II)を加え、反応混合物を24時間加熱還流する。冷却後、反応混合物をトルエンで希釈し、有機相を分離し、水で洗浄し、シリカゲルを通してろ過し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。トルエンを減圧下で除去する。残留物をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘプタン1:9)により分離すると、1.52g(4.95ミリモル、95%)の無色の固体が得られる。
工程4:ビスカルバルデヒドのマクマリーカップリング
0℃に冷却して不活性化させた、活性亜鉛末(3.2g、49ミリモル)のTHF60mL懸濁液に、3mL(27.4ミリモル)のTiClをゆっくり滴下する。懸濁液を、還流下で2時間加熱し、0℃に冷却し、20mLのTHF中のビスアルデヒド(5.3ミリモル)の溶液を30分以内に滴下する。反応混合物を徐々に室温まで温め、次いで還流下で2時間加熱する。冷却後、0℃に冷却された飽和炭酸カリウム溶液中に溶液を注ぎ、ジクロロメタンで抽出する。有機相を合わせ、水および飽和NaCl溶液で洗浄する。混合物を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去し、精製をカラムクロマトグラフィーにより行なう。
L1500の実施例:
Figure 2016537397
0℃に冷却して不活性化させた、活性亜鉛末(3.2g、49ミリモル)のTHF60mL懸濁液に、3mL(27.4ミリモル)のTiClをゆっくり滴下する。懸濁液を、還流下で2時間加熱し、0℃に冷却し、20mLのTHF中のビスアルデヒド(1.63g、5.3ミリモル)の溶液を30分以内に滴下する。反応混合物を徐々に室温まで温め、次いで還流下で2時間沸騰させる。冷却後、0℃に冷却された飽和炭酸カリウム溶液中に溶液を注ぎ、ジクロロメタンで抽出する。有機相を合わせ、水および飽和NaCl溶液で洗浄する。混合物を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、溶媒を減圧下で除去し、精製をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、酢酸エチル/ヘプタン1:5)により行なうと、1.13g(4.09ミリモル、73%)の無色の固体が得られる。
シントンS1〜S15と7−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)キノリン−8−カルバルデヒドとのカップリングにより、以下の配位子を得ることができる:
Figure 2016537397
Figure 2016537397
金属錯体類の合成
1)ホモレプティップトリス−フェイシャルイリジウム錯体類:
変形体A:イリジウム反応物質としてのトリアセチルアセトナトイリジウム(III)
10ミリモルのトリスアセチルアセトナトイリジウム(III)[15635−87−7]、40〜60ミリモルの配位子L、必要に応じて、1gの、融解助剤としての不活性高沸点添加剤または溶剤(例えば、ヘキサデカン、m−ターフェニル、トリフェニレン、ジフェニルエーテル、3−フェノキシトルエン、1,2−、1,3−、1,4−ビスフェノキシベンゼン、トリフェニルホスフィンオキシド、スルホラン、18−クラウン−6、トリエチレングリコール、グリセロール、ポリエチレングリコール、フェノール、1−ナフトール等)およびガラスで被覆された磁気スターラーの混合物を、減圧下(10−5mbar)で50mLの厚肉なガラスアンプル中に溶融導入する。アンプルを特定の温度で特定の時間、加熱し、その間、磁気スターラーを用いて溶融混合物を撹拌する。アンプル中のより冷たい箇所での配位子の昇華を防ぐために、アンプル全体が特定の温度を有している必要がある。あるいは、その合成は、ガラスインサート付きの攪拌オートクレーブ中で行うことができる。冷却した後(注意:アンプルは、通常加圧されている!)、アンプルを開き、焼結ケーキを100mLの懸濁媒体(懸濁媒体は、配位子は良好な溶解性を有するが、金属錯体はその中に難溶性であるように選択される。典型的な懸濁媒体は、メタノール、エタノール、ジクロロメタン、アセトン、THF、酢酸エチル、トルエン等である。)中で100gのガラスビーズ(直径3mm)を用いて3時間撹拌させ、それによってこの工程で機械的に温浸させる。微細懸濁液をガラスビーズから注ぎ出し、固体を吸引ろ過し、50mLの懸濁媒体で洗浄し、減圧下で乾燥させる。乾燥固体を高さ3〜5cmのアロックス(Alox)床(アロックス、ベーシック、活性レベル1)上の連続式高温抽出器内に載置され、次いで抽出剤(最初の導入量は約500mLである。抽出剤は、錯体が高温抽出剤には良好な可溶性を有し、低温抽出剤には難溶性であるように選択される。特に好適な抽出剤は、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素のような炭化水素である。)で抽出する。抽出終了後、抽出剤を減圧下、約100mLまで濃縮する。抽出剤への溶解性が高すぎる金属錯体を、200mLのメタノールを滴下することにより結晶化させる。このようにして得られた固体を懸濁液から吸引ろ過し、50mLのメタノールで一回洗浄し、乾燥させる。乾燥後、NMRおよび/またはHPLCにより金属錯体の純度を測定する。純度が99.5%未満であれば、二度目以降の抽出からはアロックス床を省略して、高温抽出工程を繰り返す。99.5%〜99.9%の純度が得られたら、金属錯体を、加熱処理するか、または昇華させる。加熱処理は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約200〜300℃の温度範囲で行なう。昇華は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約230〜400℃の温度範囲で行ない、好ましくは、分別昇華の形で行なう。あるいは、有機溶媒に対して良好な溶解性を有する錯体は、シリカゲル上でクロマトグラフィー処理することもできる。
点群C1の配位子がラセミ体で用いられると、誘導されるfac−金属錯体は、ジアステレオマー混合物として得られる。点群C3のエナンチオマー対は、一般に、点群C1のそれより抽出剤中で非常に低い溶解度を有し、これは結果的に母液中に蓄積する。このようにジアステレオマーの分離がしばしば可能である。また、ジアステレオマーは、クロマトグラフィーによっても分離することができる。点群C1の配位子を、エナンチオー的に純粋な形で用いると、点群C3のΔ−,Λ−ジアステレオマー対が生じる。
変形体B:イリジウム反応物質としてのトリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)イリジウム(III)
10ミリモルのトリスアセチルアセトナトイリジウム(III)[15635−87−7]の代わりに10ミリモルのトリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)イリジウム[99581−86−9]を使用することを除いては変形体Aと同様に行なう。得られた粗生成物の純度は、多くの場合、変形体Aよりも良好なので、この反応物質の使用が有利である。また、アンプル内の圧力上昇は、しばしば顕著ではない。
変形体C:イリジウム反応物質としての[シス,トランス−ジクロロ(ビスアセチルアセトナト]イリジウム(III)酸ナトリウム
[シス,トランス−ジクロロ(ビスアセチルアセトナト]イリジウム(III)酸ナトリウム[876296−21−8]10ミリモルおよび50mLの、エチレングリコール、プロピレングリコールもしくはジエチレングリコール中のその配位子60ミリモルの混合物を、穏やかなアルゴン気流下で、特定の時間、加熱し、穏やかに還流させる。60℃に冷却した後、混合物を撹拌しながら、50mLのエタノールと50mLの2N塩酸との混合物で希釈し、さらに1時間撹拌し、沈殿した固体を濾別し、各30mLのエタノールを用いて3回洗浄し、次いで減圧下で乾燥させる。高温抽出剤もしくはクロマトグラフィーによる精製および分別昇華は、Aで記載の通り。
Figure 2016537397
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2)ヘテロレプティックイリジウム錯体類:
変形体A:
ステップ1:
10ミリモルのビスアセチルアセトナトジクロロイリジウム(III)酸ナトリウム[770720−50−8]と24ミリモルの配位子Lおよびガラスで被覆された磁気スターラーの混合物を、減圧下(10−5mbar)で50mLの肉厚なガラスアンプル中に溶融導入する。アンプルを特定の温度で特定の時間、加熱し、その間、磁気スターラーを用いて溶融混合物を撹拌する。冷却した後(注意:アンプルは、通常加圧されている!)、アンプルを開き、焼結ケーキを100mLの懸濁媒体(懸濁媒体は、配位子は良好な溶解性を有するが、式[Ir(L)Cl]で表されるクロロ二量体はその中に難溶性であるように選択される。典型的な懸濁媒体は、DCM、アセトン、酢酸エチル、トルエン等である。)中で100gのガラスビーズ(直径3mm)を用いて3時間撹拌させ、それによってこの工程で機械的に温浸させる。微細懸濁液をガラスビーズから注ぎ出し、固体([Ir(L)Cl]、これはまだ約2当量のNaClを含んでおり、以下、粗クロロ二量体という。)を吸引ろ過し、減圧下で乾燥させる。
ステップ2:
このようにして得られた式[Ir(L)Cl]で表される粗クロロ二量体を、75mLの2−エトキシエタノールおよび25mLの水の混合物に懸濁し、そこに13ミリモルの、共配位子CLもしくは共配位子化合物CLおよび15ミリモルの炭酸ナトリウムを添加する。還流下で20時間後、75mLの水をさらに滴下し、混合物を冷却し、次いで固体を吸引ろ過し、各50mLの水を用いて3回、および各50mLのエタノールを用いて3回洗浄し、次いで減圧下で乾燥させる。乾燥固体を高さ3〜5cmのアロックス(Alox)床(アロックス、ベーシック、活性レベル1)上の連続式高温抽出器内に載置し、次いで特定の抽出剤(最初の導入量は約500mLである。抽出剤は、錯体が高温抽出剤には良好な可溶性を有し、低温抽出剤には難溶性であるように選択される。好適な抽出剤は、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、o−ジクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素のような炭化水素である。)で抽出する。抽出終了後、抽出剤を減圧下、約100mLまで濃縮する。抽出剤への溶解性が高すぎる金属錯体を、200mLのメタノールを滴下することにより結晶化させる。このようにして得られた固体を、懸濁液から吸引ろ過し、50mLのメタノールで一回洗浄し、乾燥させる。乾燥後、NMRおよび/またはHPLCにより金属錯体の純度を測定する。純度が99.5%未満であれば、高温抽出工程を繰り返す。99.5%〜99.9%の純度が得られたら、金属錯体を、加熱処理するか、または昇華させる。精製のための高温抽出工程だけでなく、シリカゲルまたはアロックス上でのクロマトグラフィーによっても精製を行うことができる。加熱処理は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約200〜300℃の温度範囲で行なう。昇華は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約300〜400℃の温度範囲で行ない、好ましくは、分別昇華の形で行なう。
Figure 2016537397
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変形体B:
ステップ1:
変形体A、ステップ1を参照。
ステップ2:
式[Ir(L)Cl]で表される粗クロロ二量体を、200mLのTHFに懸濁し、懸濁液に20ミリモルの共配位子CL、20ミリモルのトリフルオロ酢酸銀(I)および30ミリモルの炭酸カリウムを添加し、混合物を還流下で24時間加熱する。冷却後、THFを減圧下で除去する。残留物をエタノールおよび濃アンモニア溶液の混合物(容積比1:1)200mLに取る。懸濁液を室温で1時間撹拌し、固体を吸引ろ過し、各回50mLの、エタノールおよび濃アンモニア溶液の混合物(容積比1:1)を用いて2回、および各50mLのエタノールを用いて2回洗浄し、次いで減圧下で乾燥させる。高温抽出と昇華は変形体Aの通り。
Figure 2016537397
変形体C:
ステップ1:
変形体A、ステップ1を参照。
ステップ2:
式[Ir(L)Cl]で表される粗クロロ二量体を、1000mLのジクロロメタンと150mLのエタノールに懸濁し、懸濁液に20ミリモルのトリフルオロメタンスルホン酸銀(I)を添加し、混合物を室温で24時間撹拌する。沈殿した固体(AgCl)を短いセライトベッドを用いて吸引ろ過し、ろ液を濃縮して乾燥させる。このようにして得られた固体を100mLのエチレングリコールに取り、20ミリモルの共配位子CLをそれに添加し、次いで混合物を130℃で30時間撹拌する。冷却後、固体を吸引ろ過し、各50mLのエタノールを用いて2回洗浄し、さらに減圧下で乾燥させる。高温抽出と昇華は変形体Aの通り。
Figure 2016537397
変形体E:
10ミリモルのIr錯体Ir(L)(CL1またはCL2)、20ミリモルの配位子Lおよびガラスで被覆された磁気スターラーの混合物を減圧下(10−5mbar)で50mLのガラスアンプル中に溶融導入する。アンプルを特定の温度で特定の時間、加熱し、その間、磁気スターラーを用いて溶融混合物を撹拌する。その後の処理、精製および昇華は、1)ホモレプティップトリス−フェイシャルイリジウム錯体類に記載の通り。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
E:金属錯体類の誘導体化
1)イリジウム錯体類のハロゲン化:
ジクロロメタン3000mL中、イリジウムに対してパラ位にA個のCH基(ここで、A=1、2または3)を有する錯体10ミリモルの溶液もしくは懸濁液に、光と空気の排除下、30℃でA×11ミリモルのN−ハロコハク酸イミド(ハロゲン:Cl、Br、I等)を添加し、混合物を20時間撹拌する。DCMに難溶性の錯体は、他の溶媒(TCE、THF、DMF等)中、高温で転換させることもできる。その後、減圧下で溶媒を実質的に除去する。100mLのMeOHで沸騰させることにより残留物を抽出し、固体を吸引ろ過し、30mLのメタノールで3回洗浄し、次いで減圧下で乾燥させる。
Ir(L500−Br)の合成:
Figure 2016537397
3000mLのDCM中、11.3g(10ミリモル)のIr(L500)の、30℃で攪拌した懸濁液に、5.9g(33ミリモル)のN−ブロモコハク酸イミドを一度に添加し、混合物を20時間撹拌する。減圧下で約2900mLのDCMを除去した後、100mLのメタノールを黄色の懸濁液に加え、固体を吸引ろ過し、約30mLのメタノールで3回洗浄し、次いで減圧下で乾燥させる。収量:13.8g(9.5ミリモル)、95%。純度:NMRにより、約99.6%。
類似の方法で、以下の化合物を作製することができる:
Figure 2016537397
2)イリジウム錯体類との鈴木カップリング:
変形体A,二相性の反応混合物:
トルエン300mL、ジオキサン100mLおよび水300mLの混合物中、10ミリモルのブロム化された錯体、40〜80ミリモルの、ボロン酸もしくはボロン酸エステルおよび80ミリモルのリン酸三カリウムの懸濁液に、0.6ミリモルのトリ−o−トリルホスフィンおよび0.1ミリモルの酢酸パラジウム(II)を加え、混合物を16時間加熱還流する。冷却後、水500mLおよびトルエン200mLを加え、水相を分離し、有機相を、200mLの水で3回、および200mLの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。混合物をセライトベッドでろ過し、トルエンで洗浄し、トルエンを減圧下でほぼ完全に除去し、エタノール300mLを加え、沈殿した粗生成物を吸引ろ過し、各100mLのエタノールを用いて3回洗浄し、減圧下で乾燥させる。粗生成物を、トルエンを用いてシリカゲル上で2回カラムにかける。金属錯体を最終的に、加熱処理するか昇華させる。加熱処理は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約200〜300℃の温度範囲で行なう。昇華は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約300〜400℃の温度範囲で行ない、好ましくは、分別昇華の形態で行なう。
変形体B、単相性の反応混合物:
100〜500mLの非プロトン性溶媒(THF、ジオキサン、キシレン、メシチレン、ジメチルアセトアミド、NMP、DMSOなど)中、10ミリモルのブロム化された錯体、40〜80ミリモルの、ボロン酸もしくはボロン酸エステルおよび60〜100ミリモルの塩基(フッ化カリウム、リン酸三カリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等、夫々無水物の形で)およびガラスビーズ(直径3mm)の懸濁液に、0.6ミリモルのトリ−o−トリルホスフィンおよび0.1ミリモルの酢酸パラジウム(II)を加え、混合物を1〜24時間加熱還流する。あるいは、トリ−tert−ブチルホスフィン、ジ−tert−ブチルホスフィン、S−ホス(S−Phos)、キサントホス等のその他のホスフィンを使用することができ、これらのホスフィンの場合、好ましいホスフィン:パラジウムの比は2:1〜1.2:1である。溶媒を減圧下で除去し、生成物を適当な溶媒(トルエン、ジクロロメタン、酢酸エチル等)中に取り、精製をAに記載したように行なう。
Ir(L2000)の合成:
Figure 2016537397
変形体B:
11.6g(10ミリモル)のIr(L500−Br)および14.0g(40ミリモル)のクウォーターフェニルボロン酸[1233200−59−3]、炭酸セシウム、トリ−o−トリルホスフィン、NMP、180℃、2時間の使用。収量:12.7g(6.9ミリモル)、69%。純度:HPLCにより約99.8%。
類似の方法で、以下の化合物を作製することができる:
Figure 2016537397
Figure 2016537397
3)イリジウム錯体類とのブッフバルトカップリング:
10ミリモルのブロム化された錯体、40ミリモルのジアリールアミンもしくはカルバゾール、アミンの場合に45ミリモルのナトリウム−tert−ブトキシドもしくはカルバゾールの場合に80ミリモルのリン酸三カリウム(無水)、100gのガラスビーズ(直径3mm)および300〜500mLのo−キシレンもしくはメシチレンの混合物に、0.4ミリモルのトリ−tert−ブチルホスフィンを、次いで0.3ミリモルの酢酸パラジウム(II)を加え、混合物をよく撹拌しながら還流下に16時間加熱する。冷却後、水相を200mLの水で2回および200mLの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させる。混合物をセライトベッドでろ過し、o−キシレンもしくはメシチレンで洗浄し、溶媒を減圧下でほぼ完全に除去し、300mLのエタノールを加え、沈殿した粗生成物を吸引ろ過し、各100mLのエタノールで3回洗浄し、減圧下で乾燥させる。粗生成物をシリカゲル上でトルエンを用いて2回カラムにかける。金属錯体を最終的に、加熱処理するか昇華させる。加熱処理は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約200〜300℃の温度範囲で行なう。昇華は、高真空下(圧力:約10−6mbar)、約300〜400℃の温度範囲で行ない、好ましくは、分別昇華の形態で行なう。
Ir(L2500)の合成:
Figure 2016537397
11.6g(10ミリモル)のIr(L500−Br)および12.9g(40ミリモル)のp−ビフェニル−o−ビフェニルアミン[1372775−52−4]、メシチレンの使用。収量:11.1g(5.3ミリモル)、53%。純度:HPLCにより約99.8%。
類似の方法で、以下の化合物を作製することができる:
Figure 2016537397
OLEDの製造
1)真空処理した素子:
本発明に係るOLEDおよび従来技術によるOLEDを、ここに記載する状況(層厚範囲、使用材料)に適応する、WO2004/058911に記載の一般的方法によって製造する。以下の例では、種々のOLEDについての結果を示す。構造化ITO(酸化インジウムスズ)を有するガラス板は、OLEDが適用される基板を形成する。OLEDは、基本的に以下の層構造を有する:基板/3%NDP−9(Novaled社から市販されている)でドープされたHTMからなる正孔輸送層1(HTL1)/正孔輸送層2(HTL2)/任意の電子遮断層(EBL)/発光層(EML)/任意の正孔遮断層(HBL)/電子輸送層(ETL)/任意の電子注入層(EIL)/および最後にカソード。カソードは、100nmの厚さのアルミニウム層によって形成される。
最初に、真空処理したOLEDについて記載する。この目的では、すべての材料を真空チャンバにおける熱蒸着によって塗布する。ここで、発光層は、常に、少なくとも1つのマトリックス材料(ホスト材料)と、共蒸着によって特定の体積比でマトリックス材料に混合される発光ドーパント(発光体)とからなる。ここで、M2:M1:Ir(L1)(55%:35%:10%)のような形で示される詳細は、材料M2が55%の体積比でその層に存在し、M1が35%の割合でその層に存在し、Ir(L1)が10%の割合でその層に存在することを意味する。同様に、電子輸送層も2つの材料の混合物からなっていてもよい。OLEDの正確な構造は表1に見ることができる。OLEDの製造に使用される材料は表6に示されている。
OLEDは、標準的な方法によって特徴づけられる。この目的では、エレクトロルミネッセンススペクトル、電流効率(cd/Aで測定)および電圧(V単位の1000cd/mで測定)を電流−電圧−輝度特性(IUL特性)から求める。選択した実験では、寿命を求める。寿命は、輝度が特定の初期輝度から、その後に特定の割合まで低下する時間で定義される。LD50という数字は、与えられた寿命が、輝度が初期輝度の50%まで、すなわち、例えば1000cd/mから500cd/mまで低下する時間であることを意味する。発光色に応じて、異なる初期輝度を選択する。当業者に既知の変換式を利用して、寿命に対する値を他の初期輝度に対する値に変換することができる。ここでは、1000cd/mの初期輝度に対する寿命が通常の値である。
燐光性OLEDにおける発光材料としての本発明に係る化合物の使用
本発明に係る化合物の1つの使い方は、OLED中の発光層における燐光性発光材料として使うことである。従来技術による比較として化合物Ir(Ref1)を使用する。OLEDについての結果を表2に要約する。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
2)溶液処理した素子
A:可溶性の機能性材料から
本発明に係るイリジウム錯体類は、溶液から処理することもでき、この場合、良好な特性を有しながら、真空処理したOLEDと比較して処理技術の点で非常に単純なOLEDをもたらす。このような成分の製造は、既に文献(例えばWO2004/037887)に幾度も記載されているポリマー発光ダイオード(PLED)の製造に基づくものである。その構造は、基板/ITO/PEDOT(80nm)/中間層(80nm)/発光層(80nm)/カソードで構成される。この目的のために、Technoprint社製の基板(ソーダ石灰ガラス)を使用し、それにはITO構造(酸化インジウムスズ、透明導電性アノード)を塗布する。基板は、クリーンルーム内でDI水と洗剤(デコネックス15PF)を用いて洗浄し、次いでUV/オゾンプラズマ処理により活性化させる。その後、同じくクリーンルーム内で、バッファ層として、PEDOT(PEDOTは、S.C.Starck Goslar社から水性分散液として供給されているポリチオフェン誘導体(バイトロンP VAI 4083sp)である)の80nmの層を、スピンコート法により塗布する。必要なスピン速度は、希釈度と特定のスピンコーターの形状に依存する(80nmに対する典型的な値:4500rpm)。層から残留水を除去するために、基板をホットプレート上で180℃で10分間焼成する。使用される中間層は、正孔注入のために機能する。この場合、Merck社製のHIL−012を使用する。あるいは、中間層は、引き続いての、溶液からのEML堆積の処理工程によって再び脱離しないという条件を満たすだけでよい、1つ以上の層で置き替えることができる。発光層の製造のため、本発明に係る発光体をマトリックスとともにトルエンに溶解させる。ここで、素子に対する典型的層厚である80nmがスピンコーティングによって達成される場合、その溶液の典型的な固体含有量は16〜25g/Lである。溶液処理した素子は、(ポリスチレン):M4:M5:Ir(L)(25%:25%:40%:10%)で構成される発光層を含む。発光層を不活性ガス雰囲気、前記の場合はアルゴン中で回転塗布させ、130℃で30分間焼成する。最後に、バリウム(5nm)、次いでアルミニウム(100nm)(Aldrich社製の高純度金属、特にバリウムは99.99%(cat.no.474711);Lesker社製の蒸着装置等、典型的な蒸着圧力5x10−6mbar)からなるカソードを、真空蒸着によって塗布する。必要に応じて、最初に正孔遮断層を、次いで電子輸送層を、その後にのみカソード(例えば、AlまたはLiF/Al)を減圧下で蒸着させて塗布することもできる。装置を空気と湿気から保護するために、素子を最終的にカプセル化し、その後特徴付ける。示されたOLED例は、まだ最適化されていない。表3は、得られたデータを要約したものである。
Figure 2016537397
3)白色発光OLED
1)の一般的方法に従って、以下の層構造を有する白色発光OLEDを製造する。
Figure 2016537397
Figure 2016537397
Figure 2016537397
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Claims (15)

  1. 式(1)で表される化合物。
    [Ir(L)(L’)] 式(1)
    (式中、前記一般式(1)で表される化合物は、式(2)で表される部分構造Ir(L)を含み:
    Figure 2016537397
    ここで、使用される記号および添え字は次の通りである:
    Yは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNであり、但し、環当たり1つ以下の記号YがNであるか、または2つの隣接する記号Yが共に次の式(3)で表される基であり:
    Figure 2016537397
    ここで、破線の結合は、配位子中でのこの基の連結部を表し;
    Xは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNであり、但し、配位子当たり2以下の記号XがNであり;
    Rは、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R、CN、Si(R、B(OR、C(=O)R、1〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、または2〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルケニルもしくはアルキニル基、または3〜40個の炭素原子を有する、分枝もしくは環状の、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、D、FもしくはCNで置き替えられていてもよい)、または5〜60個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または10〜40個の芳香族環原子を有する、ジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つ以上の隣接するラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族、芳香族および/またはベンゾ縮合環系を形成していてもよく;
    は、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R、CN、Si(R、B(OR、C(=O)R、1〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、または2〜40個の炭素原子を有する直鎖の、アルケニルもしくはアルキニル基、または3〜40個の炭素原子を有する、分枝もしくは環状の、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、D、FもしくはCNで置き替えられていてもよい)、または5〜60個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または10〜40個の芳香族環原子を有する、ジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、2つ以上の隣接するラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族環系を形成していてもよく;
    は、出現毎に同一であるかまたは異なり、H、D、F、または1〜20個の炭素原子を有する、脂肪族、芳香族および/またはヘテロ芳香族有機基(ここで、1個以上の水素原子はDまたはFで置き替えられていてもよい)であり;同時に、2つ以上のラジカルRは共に、単環状もしくは多環状、脂肪族、または芳香族環系を形成していてもよく;
    L’は、出現毎に同一であるかまたは異なり、一座もしくは二座配位子であり;
    nは、1、2または3であり;
    mは、0、1、2、3または4であり;
    式(2)で表される部分構造において、2つの隣接する基YはCRであり、また、各々のラジカルRは、炭素原子と共に、次の式(4)または式(5)で表される環を形成することを特徴とする、および/または2つの隣接する基Yは、式(3)で表される基であり、また、式(3)で表されるこの基の中の2つの隣接する基XはCRであり、また、各々のラジカルRは、炭素原子と共に、次の式(4)または式(5)で表される環を形成することを特徴とし:
    Figure 2016537397
    ここで、RおよびRは、上記の意味を有し、破線の結合は配位子中の2つの炭素原子の結合を示しており、また、さらに:
    、Aは、出現毎に同一であるかまたは異なり、C(R、O、S、NRまたはC(=O)であり;
    は,C(R、O、S、NRまたはC(=0)であり;
    Gは、1、2もしくは3個の炭素原子を有するアルキレン基(これは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、−CR=CR−、または5〜14個の芳香族環原子を有する、オルト結合した、アリーレンもしくはヘテロアリーレン基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり、
    は、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、1〜10個の炭素原子を有する直鎖の、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、分枝状もしくは環状の、アルキルもしくはアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のラジカルRにより置換されていてもよく、ここで1つ以上の非隣接CH基は、RC=CR、C≡C、Si(R、C=O、NR、O、SもしくはCONRで置き替えられていてもよく、またここで、1つ以上の水素原子は、DもしくはFで置き替えられていてもよい)、または5〜24個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系(これらは、それぞれの場合に1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または5〜24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(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)、または5〜24個の芳香族環原子を有する、アラルキルもしくはヘテロアラルキル基(これらは、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい);同時に、同じ炭素原子に結合している2つのラジカルRは共に、脂肪族または芳香族環系を形成し、その結果スピロ系を形成していてもよく;さらに、Rは、隣接するラジカルRまたはRと共に、脂肪族環系を形成していてもよい;
    但し、A−A−A中で、2つのヘテロ原子は、互いに直接結合されることはなく、また、2つのC=0基が互いに直接結合されることはない)
  2. n=3およびm=0である、もしくはn=2およびm=1であること(ここで、L’は、1つの炭素原子と1つの窒素原子、1つの炭素原子と1つの酸素原子、2つの酸素原子、2つの窒素原子、または1つの酸素原子と1つの窒素原子を介してイリジウムに配位する二座配位子である)、または、n=1およびm=2であること(ここで、L’は、1つの炭素原子と1つの窒素もしくは酸素原子を介してイリジウムに配位するオルトメタル化配位子である)を特徴とする、請求項1に記載の化合物。
  3. 部分構造Ir(L)が、式(6)〜(15)で表される構造から選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
    Figure 2016537397
    (式中、Yは、出現毎に同一であるかまたは異なり、CRまたはNを表し、他の記号および添え字は、請求項1に記載される通りである)
  4. 配位子L中の、記号Yおよび存在する場合Xの総数の0、1または2個が、Nであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 部分構造Ir(L)が、式(6−1)〜(6−7)、(7−1)〜(7−6)、(8−1)〜(8−5)、(9−1)〜(9−5)、(10−1)〜(10−5)、(11−1)〜(11−6)、(12−1)〜(12−4)、(13−1)〜(13−3)、(14−1)〜(14−4)および(15−1)〜(15−3)で表される構造から選択されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    (式中、使用された記号および添え字は、請求項1に記載される通りである)
  6. 1つ以上の、原子Yおよび/またはXがNであり、且つ、この原子Nに隣接して結合した置換基Rが、CF、OCF、1〜10個の炭素原子を有する、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ジアルキルアミノ基、1つ以上の置換基Rで置換されていてもよい、芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または1つ以上の置換基Rで置換されていてもよい、アラルキルもしくはヘテロアラルキル基からなる群から選択されること、または、このラジカルRが式(4)または(5)で表される構造に組み込まれていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. 部分構造Ir(L)は、式(6a)〜(15h)で表される部分構造から選択されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    Figure 2016537397
    (式中、使用された記号および添え字は、請求項1に記載される通りであり、また、それぞれの場合において、*は、その位置における2つの隣接する基YまたはXがCRであり、且つ各々のラジカルRが炭素原子と共に、式(4)または(5)で表される環を形成する位置を示している)
  8. 式(4)で表される構造が、式(4−A)、(4−B)、(4−C)、(4−D)および(4−E):
    Figure 2016537397
    (式中、RおよびRは、請求項1に記載される通りであり、A、AおよびAは、出現毎に同一であるかまたは異なり、OまたはNRである)
    から選択されること、および式(5)で表される構造が、式(5−A)、(5−B)および(5−C):
    Figure 2016537397
    (式中、使用された記号は、請求項1に記載される通りである)
    から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の化合物。
  9. は、出現毎に同一であるかまたは異なり、F、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、または3〜20個の炭素原子を有する分枝状もしくは環状のアルキル基(ここで、各々の場合において、1つ以上の非隣接CH基は、RC=CRで置き替えられていてもよく、また、1個以上の水素原子はDもしくはFで置き替えられていてもよい)、または5〜14個の芳香族環原子を有する、芳香族もしくはヘテロ芳香環系(これらは、各々の場合において、1つ以上のラジカルRで置換されていてもよい)であり;同時に、同じ炭素原子に結合している2つのラジカルRは共に、脂肪族または芳香族環系を形成し、その結果スピロ系を形成していてもよく;さらに、Rは、隣接するラジカルRまたはRと共に、脂肪族環系を形成していてもよいことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. 配位子を、式(44)で表されるイリジウムアルコキシド、式(45)で表されるイリジウムケトケトナート、式(46)で表されるハロゲン化イリジウム、または式(47)もしくは式(48)で表される二量体イリジウム錯体:
    Figure 2016537397
    (式中、記号および添え字L’、m、nおよびRは、請求項1に記載の通りであり、また、Hal=F、Cl、BrまたはIである)
    と反応させることにより、または、
    配位子Lを、式[Ir(L’)(HOMe)]Aもしくは[Ir(L’)(NCMe)]Aで表されるイリジウム錯体と反応させることにより、または、配位子L’を、式[Ir(L)(HOMe)]Aもしくは[Ir(L)(NCMe)]Aで表されるイリジウム錯体と反応させることにより(ここで、Aは、各々の場合において、非配位性アニオンである)、または、アルコキシドおよび/またはハロゲン化物および/またはヒドロキシラジカルおよびケトケトナートラジカルの両方を有するイリジウム化合物を出発物質として使用することにより、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物を調製する方法。
  11. 少なくとも1つの、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物、および少なくとも1つのさらなる化合物、特に溶媒、を含んでなる配合物。
  12. 電子素子における、または一重項酸素を生成するための、光触媒もしくは酸素センサにおける、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物の使用。
  13. 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、有機光検出器、有機光受容器、有機フィールドクエンチ素子、発光電気化学電池、および有機レーザーダイオードからなる群から特に選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1つの化合物を含んでなる、電子素子。
  14. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物が、1つ以上の発光層中の発光性化合物として使用さ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、請求項13に記載の電子素子。
  15. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物のために使用されるマトリックス材料が、ケトン、ホスフィンオキシド、スルホキシド、スルホン、トリアリールアミン、カルバゾール、インドロカルバゾール、インデノカルバゾール、アザカルバゾール、双極性マトリックス材料、アザボロール、ボロン酸エステル、ジアザシロール、ジアザホスホール、トリアジン、亜鉛錯体、ベリリウム錯体、ジベンゾフランおよび/または架橋カルバゾール誘導体を含んでなること特徴とする、請求項14に記載の電子素子。
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