JP2017508728A - 有機エレクトロルミネッセント素子のための材料 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電子素子で使用することができる化合物と前記化合物を含む電子素子、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、特に、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。
有機半導体が機能性材料として使用される有機エレクトロルミネッセント素子(OLED)の構造は、たとえばUS4539507、US5151629、EP0676461およびWO98/27136に記載されている。ここで使用される発光材料は、次第に、蛍光ではなく燐光を呈する有機金属錯体に代わってきている。概して、OLEDにおいて、特に、三重項発光すなわち、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。
燐光OLEDの特性は、使用さ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、特に、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対する改善が、OLED特性での改善をもたらすこともできる。
先行技術によると、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または、たとえば、WO 2010/136109によるインデノカルバゾール誘導体が、有機エレクトロルミッセンス素子での燐光エミッターのために使用されるマトリックス材料の中の一つである。ここで、特に、効率と寿命と材料の熱的安定性に関して、さらなる改善が望まれる。
本発明の目的は、OLEDでの、特に、燐光エミッターのためのマトリックス材料としてのみならず、正孔ブロック材料として、電子輸送材料として、または随意に、正孔輸送および/または電子ブロック材料としての使用に適する化合物を提供することである。本発明のさらなる目的は、OLED製造のための材料のより大きな可能な選択を当業者が有することを可能とするために、有機エレクトロルミッセンス素子のためのさらなる有機半導体を提供することである。
驚くべきことに、以下に説明される特定の化合物が、この目的を達成し、OLEDでの使用に極めて適し、有機エレクトロルミネッセンス素子における改善をもたらすことが見出された。これらの改善は、特に、寿命および/または駆動電圧に関する。したがって、本発明は、これらの化合物とそのような化合物を含む、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。
したがって、本発明は、式(1)または式(2)の化合物を提供することであり:
Figure 2017508728
式中、使用される記号は、以下のとおりであり;
Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または2つの隣接する基Xは次の式(3)の基であり、
Figure 2017508728
式中^は、式(1)または式(2)中で対応する隣接基Xを示し、
ただし、式(1)または式(2)の化合物は、少なくとも一つの式(3)の基を含み;
Zは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり;
Lは、単結合または2価基であり、ここで、Lは、RもしくはR基の場所で結合し;
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、P(Ar、B(Ar、Si(Ar、Si(R、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、C=O、C=S、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。)、または、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より成る基から選ばれ;同時に、2個の隣接するR置換基は、1以上の基R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随意に形成することができ;
は、出現毎に同一であるか異なり、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より成る基から選ばれ;
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;ここで、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、OおよびS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、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、または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より成る群から選ばれ、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、単環式あるいは多環式の脂肪族環構造を一緒に形成してもよい。
L基が式(2)中に付属する場合には、対応するXまたはZ基は、CRであり、L基は、各場合にLの位置で結合するか、または、L基は、Rの位置で、式(3)中の窒素原子に結合する。
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個の炭素原子と少なくとも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あると理解される。単結合、たとえば、ビフェニル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6〜60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C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、その構造の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、たとえば炭素、窒素しくは酸素原子などによって連結されることができる構造の意味であると理解される。したがって、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は、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、本発明の文脈では芳香族環構造の意味であるとみなされるべきである
本発明の文脈では、1〜40個の炭素原子を含んでよく、さらに個々の水素子またはCH基が、前述の基により置換されていてもよい脂肪族炭化水素基またはアルキル基もしくはアルキニル基もしくはアルケニル基は、好ましくは、基メチル、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であると理解される。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であると理解される。1〜40個の炭素原子を有するチオアルキル基は、特に、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であると理解される。一般に、本発明によるアルキル、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またはNO、好ましくはF、ClまたはCN、さらに好ましくは、FまたはCN、特に好ましくはCNによって置きかえられていてもよい。
各場合において、前述の基Rまたは炭化水素基により置換されていてもよく、任意の所望の位置で、芳香族もしくは複素環式芳香族系に連結していてもよいが、5〜60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、特に、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、テルフェニレン、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-またはtrans-インデノフルオレン、cis-またはtransインデノカルバゾール、cis-または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、フェナントロイミダゾール、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から得られる基の意味であると理解される。
ジベンゾピラノンは以下の構造を有する。
Figure 2017508728
しかしながら、以下の記載でジベンゾピラノンに参照がなされる場合には、これは、上記化合物だけでなく、一以上の炭素原子が窒素原子により置き代えられた誘導体にも参照される。
本発明の文脈で隣接する基もしくは隣接する置換基は、順に互いに直接結合する炭素原子に結合する置換基または同じ炭素原子に結合する置換基の意味であると理解される。
式(3)の基は、式(1)または(2)の化合物中で任意の位置で付属してよい。
本発明の好ましい1態様では、式(1)において、ジベンゾピラノンの夫々2個の環は、式(1)の化合物が、合計で1もしくは2個の式(3)の基を含むように、1個を超えない式(3)の基を含む。本発明の特に好ましい1態様では、式(1)の化合物は、丁度1個の式(3)の基を含む。本発明のさらに好ましい1態様では、式(2)において、ジベンゾピラノンの夫々の環は、1個を超えない式(3)の基を含む。本発明の特に好ましい1態様では、式(2)の化合物において、ジベンゾピラノン単位の夫々は、式(2)の化合物が、合計で2個の式(3)の基を含むように、丁度1個の式(3)の基を含む。
2個のジベンゾピラノン単位を含む式(2)の構造において、これらのジベンゾピラノン単位は、L基を介して互いに結合し、ここで、Lは、任意の所望の位置で結合してよい。同時に、Lは、ジベンゾピラノン単位自体に結合するだけではなく、たとえば、式(3)の基にも結合することも可能である。
好ましくは、式(3)の基ではないX記号は、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基は、Nである。追加的に好ましくは、X上に存在する隣接するR基は、芳香族環を互いに形成しない。より好ましくは、式(3)の基ではないX記号は、出現毎に同一であるか異なり、CRであり、ここで、隣接するR基は、好ましくは、芳香族環を互いに形成しない。
式(1)の化合物の好ましい1態様は、以下の式(4)の化合物に関し:
Figure 2017508728
式中、Xは上記で定義されるとおりであり、Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり、すなわち、式(3)の基は、ジベンゾピラノンのカルボニル側で結合する。
式(1)の化合物のさらに好ましい1態様は、以下の式(5)の化合物に関し:
Figure 2017508728
式中、XとXは上記で定義されるとおりであり、すなわち、式(3)の基は、ジベンゾピラノンの酸素側で結合する。
したがって、式(1)の好ましい態様は、以下の式(6)〜(17)の化合物であり:
Figure 2017508728
Figure 2017508728
式中、使用される記号は、上記と同じ定義であり、Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNである。
式(1)の特に好ましい態様は、以下の式(6a)〜(17a)の化合物であり:
Figure 2017508728
Figure 2017508728
式中、使用される記号は、上記定義と同じ定義を有する。好ましくは、式(6a)、(10a)および(15a)の化合物であり、特に好ましくは、式(15a)の化合物である。
式(1)の非常に特に好ましい態様は、以下の式(6b)〜(17b)の化合物であり:
Figure 2017508728
Figure 2017508728
式中、使用される記号は、上記定義と同じ定義を有する。好ましくは、式(6b)、(10b)および(15b)の化合物であり、特に好ましくは、式(15b)の化合物である。
式(2)の好ましい態様は、上記詳細な式(1)の好ましい態様のものに対応し、ここで、2個のそのような単位は、各場合に、単結合もしくは2価基であってよいL基を介して互いに結合する。
式(2)の好ましい化合物においては、2価基Lは、式(3)の基、特に、式(3)の窒素原子に結合し、Lは、Rの場所に付属するか、または窒素原子に対してパラ位の炭素原子に結合する。これは、以下の式(3a)と(3b)において、図で示され:
Figure 2017508728
式中、これらの式は、夫々、式(2)の化合物中に対応して組み込まれ、記号は、上記定義されるとおりである。
本発明の好ましい1態様では、Lは、単結合、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキレン基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキレン基または、1以上の非芳香族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より成る基から選ばれる。本発明の特に好ましい1態様では、Lは、単結合および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、好ましくは、5〜24個の芳香族環原子、より好ましくは、6〜18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より成る基から選ばれる。
本発明の好ましい1態様では、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、F、CN、N(Ar、1〜10個の炭素原子を有する、好ましくは、1〜4個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル基、好ましくは、3〜4個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル基または、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より成る基から選ばれる。本発明の特に好ましい1態様では、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、N(Arまたは、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より成る基から選ばれる。本発明の化合物が、ポリマー製造のためのモノマーとして使用される場合には、2つのR置換基は、BrもしくはIであり、重合がこれらの基を介して実施されることが好まれ得る。R置換基の一つが、アルケニル基、スチリル基、アクリレート基、オキセタン基もしくはオキシラン基であり、重合がこれらの基を介して実施されることが、この場合同様に好まれ得る。
本発明のさらに好ましい1態様では、Rは、出現毎に同一であるか異なり、各場合に、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より成る群から選ばれる。より好ましくは、Rは、各場合に、1以上の基Rにより置換されてよい5〜24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より成る群から選ばれる。
同時に、真空蒸発により加工される化合物においては、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。溶液から加工される化合物に対しては、適切な化合物は、10個までの炭素原子を有するアルキル基、特に、分岐アルキル基により置換された化合物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により置換された化合物である。
特に好ましいRは、出現毎に同一であるか異なり、夫々、1以上の基Rにより置換されてよいベンゼン、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、1-もしくは2-ナフチル、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、1-,2-、3-もしくは4-カルバゾール、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾフラン、1-,2-、3-もしくは4-ジベンゾチオフェン、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、2-、3-もしくは4-ピリジン、2-、4-もしくは5-ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、ベンズアントラセンおよび2もしくは3個のこれらの基の組み合わせから選ばれる。2もしくは3個のこれらの基の組み合わせは、たとえば、1以上のR基により置換されてよいフェニレントリアジンをもたらす。さらに好ましいR基は、1以上のR基により置換されてよいトリ-アリールもしくはヘテロアリール基である。
Rが、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である場合、このRは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、Rのために適する基として上記示されるのと同じ基から選ばれる。
Rが、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である場合、特に適切な構造RもしくはRは、以下の式(R−1)〜(R−34)の基から選ばれ、
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
式中、破線の結合は、基本骨格への結合を示し、基は、夫々、1以上のR基により置換されてよいが、好ましくは、置換されない。
電子輸送材料としての本発明の化合物の使用のために、少なくとも一つのR、Rおよび/またはL基は、電子不足複素環式芳香族環構造もしくはC(=O)ArもしくはP(=O)(Arである場合が好ましい。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員環複素環式芳香族環もしくは6員環複素環式芳香族環であり、夫々、1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。電子不足複素環式芳香族の例は、置換もしくは非置換イミダゾール、ピラゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、ベンズイミダゾール等であり、特に、以下に詳細に記載されるものである。好ましいR、Rおよび/またはL基は、追加的に、置換もしくは非置換縮合アリール基、特に、ナフタレン、アントラセン、ピレン、フェナントレン、トリフェニレンおよびベンズアントラセンである。
本発明の化合物が、燐光エミッターのためのマトリックス材料として、または電子輸送材料として使用される場合は、少なくとも一つのR、Rおよび/またはL基は、単純な芳香族基または電子不足基であることが、さらに好まれる。ここで、特に適切なのは、上記詳細な基(R−1)〜(R−34)であり、RとRに対して以下の式(R−35)〜(R−38)またはLに対して(L−1)もしくは(L−2)であり、
Figure 2017508728
および/または少なくとも一つのL基は、好ましくは、以下の式(L−1)もしくは(L−2)であり、
Figure 2017508728
式中、Rは、上記定義されるとおりであり、は、基の結合位置を示し、さらに、
Aは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり、ただし、0、1、2もしくは3個のAは、Nであり;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上のR基により置換されてよい5〜18個の炭素原子を有する2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり
mは、出現毎に同一であるか異なり、0または1である。
式(R−35)の上記詳細な基の好ましい態様は、以下の式(R−35a)〜(R−35g)であり、特に好ましいL基は、以下の式(L−1a)〜(L−2c)であり、
Figure 2017508728
式中、使用される記号と添え字は、上記所与の定義を有する。
RもしくはRが、式(R−35a)の基である場合、この基においてRは、好ましくは、1〜10個の炭素原子を有する一以上のアルキル基により置換されてよい5〜24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が、好ましくは、置換されておらず、特に、フェニル、ビフェニル、特に、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、テルフェニル、特に、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、特に、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニルである。
RもしくはRが、式(R−35b)〜(R−35g)の基である場合、これらの基においてRは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、または1〜10個の炭素原子を有する一以上のアルキル基により置換されてよい5〜24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が、好ましくは、置換されておらず、特に、H、フェニル、ビフェニル、特に、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、テルフェニル、特に、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、特に、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニルである。
本発明の化合物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のためのさらに適切な置換基RもしくはRは、トリアリール-もしくはヘテロアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インデノカルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、インドール誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体およびジベンゾチオフェン誘導体であり、夫々、1以上のR基により置換されてよく、および/または少なくとも一つの置換基Rは、-N(Arである。これらの基は、好ましくは、以下の式(R−39)〜(R−63)の基から選ばれ、
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
式中、は、基の結合位置を示し、使用される記号は上記定義のとおりであり、さらに、
Eは、C(R、NR、OおよびSより成る基から選ばれ;
Gは、NR、OおよびSより成る基から選ばれる。
上記言及された好ましい態様は、所望のとおりに互いに組み合わせられてよい。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出現する。
式(1)または(2)の化合物もしく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、化合物は、2個を超える芳香族もしくは複素環式芳香族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含まないことが、さらに、好ましい。特に、R、RおよびR基が、2個を超える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含まない場合が、特に好ましい。
上記詳細な態様による適切な化合物の例は、以下の表に詳細を示される化合物である。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
本発明の化合物の基本構造の合成とその官能化は、以下に概説する経路により実施することができる。スキーム1は、概説のとおり、2個の可能な基本構造、オキサ-アザ-インデノ[1,2-b]フェナントレノン(スキーム1a)とオキサ-アザ-インデノ[2,1-b]フェナントレノン(スキーム1b)を示し、これらは、式(3)の基が縮合するフェナンスロンの2個の芳香族基の点で異なる(用語フェナンスロンは、ジベンゾピラノンと同義に使用される)。
Figure 2017508728
スキーム1aのオキサ-アザ-インデノ[1,2-b]フェナントレノンは、フルオレン誘導体の過炭酸ナトリウムによる酸化と、引き続くブッフバルトカップリングと酢酸パラジウムによる環化によるさらなる変換と引き続く中性、電子不足もしくは電子リッチ芳香族とのウルマンカップリングもしくはブッフバルトカップリングによる官能化により調製することができる(スキーム2)。ジベンゾ[b,d]ピラン-6-オンも、スズキカップリングによっても調製することができる(Journal of Combinatirial Chemistry,12(5),664-669)。
Figure 2017508728
スキーム3は、対応するブロモフルオレン誘導体(スキーム3a)から、またはジブロモフルオレン誘導体(スキーム3b)から進行する2個の特定のアイソマーの合成を示す。
Figure 2017508728
スキーム1bのオキサ-アザ-インデノ[2,1-b]フェナントレノンは、ヒドロキシカルバゾールと塩酸との反応と、引き続く酢酸パラジウムによる環化(スキーム4)と、その後の中性、電子不足もしくは電子リッチ芳香族とのウルマンカップリングもしくはブッフバルトカップリングによる官能化により調製することができる。
Figure 2017508728
スキーム5は、1-ヒドロキシカルバゾール(スキーム5a)から、または2-ヒドロキシカルバゾール(スキーム5b)から進行する特定のアイソマーの合成を示す。
Figure 2017508728
本発明の化合物の合成のために示されるプロセスは、例により理解されるべきである。当業者は、当分野の共通知識の範囲内で代替合成経路を開発することができるであろう。
本発明は、さらに、以下の反応工程を含む式(1)または式(2)の化合物の製造方法に関する。
a)インドール窒素原子上で置換されていない対応するインドロフェナンスロン誘導体の基本骨格を合成すること;および
b)インドール窒素原子上に置環基を、好ましくは、ブッフバルトカップリングもしくはウルマンカップリングにより導入すること。
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、スチレン、アクリレート、オキセタンもしくはオキシラ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使用されてよい。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生じる。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の形態で使用されてよい。
したがって、本発明は、さらに、一以上の上記詳細な本発明による化合物を含むオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーに関し、本発明による化合物のポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーへの一以上の結合は、一以上の位置で置換基の場所に存在する。本発明の化合物の結合により、オリゴマーもしくはポリマーの側鎖を生成するか、または主鎖中で結合するか、デンドリマーのコアを形成する。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%、より好ましくは、20〜80モル%の範囲で存在する。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による)、スピロビフルオレン(たとえば、EP707020、EP894107もしくはWO2006/061181による)、パラ-フェニレン(たとえば、WO92/18552による)、カルバゾール(たとえば、WO2004/070772もしくはWO2004/113468による)、チオフェン(たとえば、EP1028136による)、ジヒドロフェナントレン(たとえば、WO 2005/014689による)、cis-およびtrans-インデノフルオレン(たとえば、WO2004/041901もしくはWO2004/113412による)、ケトン(たとえば、WO2005/040302による)、フェナントレン(たとえば、WO2005/104264もしくはWO0207/017066による)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、またはブレンドに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、本発明のオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーと三重項エミッターの組み合わせは、特に良好な結果をもたらす。
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プロセスからの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。二以上の溶媒の混合物を使用することが、この目的のために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2以上の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)もしくは(2)の化合物または上記詳細な好ましい態様自体および/または対応するオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーと少なくとも一つのさらなる化合物、特に、溶媒を含む調合物を提供する。この場合に、調合物は、式(1)もしくは(2)の化合物と溶媒とは別に、さらなる化合物、たとえば、エミッターを含んでもよい。
本発明の化合物は、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に適している。
したがって、本発明は、さらに、本発明の化合物の電子素子での、特に、有機エレクトロルミッセンス素子での使用に関する。
本発明は、なおさらに、少なくとも一つの本発明の化合物を含む電子素子を提供する。
本発明の文脈での電子素子は、アノード、カソードと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。素子は、また、無機材料または完全に無機材料から構成される層を含んでよい。
電子素子は、好ましくは、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)、有機集積回路(OIC)、有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機太陽電池(OSC)、染料増感性太陽電池(DSSC)、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子(OFQD)、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から選ばれるが、好ましくは、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)、より好ましくは、燐光OLEDである。
有機エレクトロルミッセンス素子は、カソード、アノードと少なくとも一つの発光層を含む。これらの層に加えて、有機エレクトロルミネセンス素子は、さらなる層、たとえば、各場合に、1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含んでもよい。たとえば、励起子ブロック機能を有する中間層を、2つの発光層の間に導入することも同様に可能である。しかしながら、これら層の夫々は、必ずしも存在する必要はないことが指摘されねばならない。この場合に、有機エレクトロルミネセンス素子は、一つの発光層を含むことができ、または複数の発光層を含むこともできる。複数の発光層が存在する場合には、これらは、好ましくは、380nm〜750nm間に全体で複数の最大発光波長を有し、その結果全体として、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する種々の発光化合物が、発光層で使用される。特に好ましいものは、3個の発光層を有する構造であり、その3層は青色、緑色およ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、たとえば、WO 2005/011013参照。)。本発明の有機エレクトロルミッセンス素子は、タンデムOLED、特に、また、白色発光OLEDであってよい。
上記詳細な態様による本発明の化合物は、その正確な構造に応じて、種々の層に使用することができる。好ましいものは、式(1)または式(2)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マトリックス材料として、特に、燐光エミッターとして、および/または電子ブロック層中または励起子ブロック層中、および/または正孔輸送層中に、および/または正孔ブロック層中に、および/または正孔ブロックもしくは電子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1態様では、本発明の化合物は、発光層中で、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。
本発明の化合物が、発光層中で、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という意味であると理解される。本発明の文脈で、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。
本発明の化合物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の全混合物を基礎として、本発明の化合物を、99〜1体積%、好ましくは、98〜10体積%、より好ましくは、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の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%、より好ましくは、3〜40体積%、特に、5〜20体積%含む。
本発明のさらに好ましい1態様は、本発明の化合物の、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。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EP 11007693.2に記載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および未公開出願EP 11003232.3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も、より短い波長で発光するさらなる燐光エミッターが、同様に、コホストとして混合物中に存在してもよく、または、あっても電荷輸送に顕著な程度に関与しない化合物(たとえば、WO 2010/108579に記載される)が存在してもよい。
適切な燐光発光化合物(三重項エミッター)、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は、加えて、20より大きい原子番号、好ましくは、38〜84の原子番号、より好ましくは、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、イリジウムまたは白金を含む化合物である。
上記記載のエミッターの例は、出願WO 00/70655、WO 2001/41512、WO 2002/02714、WO 2002/15645、EP 1191613、EP 1191612、EP 1191614、WO 2005/033244、WO 2005/019373、US2005/0258742、WO 2010/086089、WO 2011/157339、WO2012/007086 WO 2012/163471、 WO 2013/000531およびWO 2013/020631に見出すことができる。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、当業者は発明性を行使することなく、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、以下の表に示される構造である。
Figure 2017508728
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Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
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。
本発明のさらなる1態様では、本発明の化合物は、正孔輸送層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。
本発明のなおさらに好ましい1態様では、本発明の化合物は、電子輸送もしくは電子注入層中で電子輸送材料として用いられる。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、本発明の化合物は、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を意味すると理解される。
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、先行技術にしたがって通常用いられるすべての材料を使用することができる。したがって、当業者は、発明性を行使することなく、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すべての材料を用いることができる。
更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、昇華プロセスにより適用される。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真空気相堆積されることを特徴とする。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、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)。
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。
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プロセスも可能である。
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、発明性を行使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一以上の以下の驚くべき優位性により特徴付けられる。
1.本発明の化合物は、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、長い寿命をもたらす。これは、特に、化合物が燐光エミッターのためのマトリックス材料として用いられるときに、あてはまる。
2.本発明の化合物は、非常に低い駆動電圧をもたらす。これは、特に、化合物が燐光エミッターのためのマトリックス材料として用いられるときに、あてはまる。
これらの上記優位性は、さらなる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、発明性を行使することなく、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。
例:
以下の合成は、他に断らない限り、保護ガス雰囲気下、無水溶媒中で行われる。溶媒および試薬を、ALDRICHまたはABCRから購入することができる。市販されていない出発材料の場合に示される番号は、対応するCAS番号である。
例:
以下の合成を、別段の指定がない限り、無水溶媒中で保護ガス雰囲気下で実施する。溶媒および試薬を、ALDRICHまたはABCRから購入することができる。市販されていない反応物について与えられた番号は、対応するCAS番号である。
例1:8-ブロモベンゾ[b,d]ピラン-6-オンの合成
Figure 2017508728
100g(386ミリモル)の2-ブロモフルオレノンを最初に、1000mLのトリフルオロ酢酸中に入れ、0℃まで冷却する。この溶液に100g(637ミリモル)のナトリウム過炭酸塩(13%−14%の活性酸素)を徐々に添加し、反応混合物を10−15℃で1時間撹拌する。その後、この混合物の撹拌を室温で、終夜続ける。1000mLの水をこの反応混合物に添加し、有機相を除去し、次いで濃縮乾固させる。残留物をヘプタンとともに粉末にし、吸引濾過し、減圧下で50℃で乾燥させる。収率:92g(334ミリモル)、理論値の86%。
例2:8-(2-クロロフェニルアミノ)ジベンゾ[b,d]ピラン-6-オンの合成
Figure 2017508728
21g(79ミリモル)の8-ブロモジベンゾ[b,d]ピラン-6-オンと、10mL(95ミリモル)の2-クロロアニリンと、36.3g(111ミリモル)の炭酸セシウムと、0.89g(3.9ミリモル)の酢酸パラジウム(II)と、3.9g(6ミリモル)の2,2’-ビス(ジフェニルホスファニル)-[1,1’]ビナフチルとを、500mLのトルエン中に溶解させ、還流下で5時間撹拌する。反応混合物を室温まで冷まし、トルエンで増し、セライトを通して濾過する。濾過物を減圧下で濃縮させ、残留物をトルエン/ヘプタンから結晶化させる。生成物を無色の固形物として単離させる。収率:19g(59ミリモル)、理論値の76%。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
同じような方法で、0.5当量のジベンゾ[b,d]ピラン-6-オンとともに、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例3:8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
17g(102ミリモル)の8-(2-クロロフェニルアミノ)ジベンゾ[b,d]ピラン-2-オンと、32g(268ミリモル)の炭酸カリウムと、0.6g(2.7ミリモル)の酢酸パラジウム(II)と、4.2mL(4.2ミリモル)のトリ-tert-ブチルホスフィンとを、350mLのジメチルアセトアミド中に懸濁させ、還流下で6時間撹拌する。反応混合物が冷めた後、300mLの水と400mLの酢酸エチルとを添加する。混合物をさらに30分間撹拌し、有機相を分離させ、短いセライトベッドを通して濾過し、次いで、溶媒を減圧下で除去する。粗生成物をトルエンによる高温抽出にかけ、トルエンから再結晶化させる。生成物をベージュ色の固形物として単離させる。収率:13.5g(74ミリモル);理論値の90%。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。アイソマーの形成の場合には、これらをクロマトグラフィにより分離させることができる。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
同じような方法で、0.5当量のクロロ化合物とともに、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例4:N-フェニル-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
30g(106ミリモル)の8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンと、17.9g(114ミリモル)のブロモベンゼンと、30.5gのNaOtBuとを、1.5Lのp-キシレン中に懸濁させる。この懸濁液に対して、0.5g(2.11ミリモル)のPd(OAc)と、6mLの1M トリ-tert-ブチルホスフィン(トルエン中1M溶液)を添加する。反応混合物を還流下で16時間加熱する。冷却後、有機相を除去し、その度毎に200mLの水で三度洗浄し、次いで濃縮乾固させる。残留物をトルエンにより高温抽出し、トルエンから再結晶化させ、最後に、高真空で昇華させる;15g(42ミリモル;56%)の収率で、純度は、99.9%である。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
同じような方法で、0.5当量のクロロ化合物とともに、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
同じような方法で、0.5当量のハロ芳香族化合物とともに、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例5:8-(4-ブロモフェニル)-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
23g(81ミリモル)の8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンと、115g(406ミリモル)の1-ブロモ-4-ヨードベンゼンと、22.4g(162ミリモル)の炭酸カリウムと、1.84g(8.1ミリモル)の1,3-ジ(2-ピリジル)プロパン-1,3-ジオンと、1.55g(8.1ミリモル)のヨウ化銅と、1000mLのDMFとを、還流下で30時間加熱する。その後、反応混合物をロータリーエバポレータで濃縮乾固させる。残留物をTHF中に溶解させ、短いシリカゲルベッドを通して濾過し、次いで、溶媒を減圧下で除去する。その後、固形物をヘプタン/THFから再結晶化させ、アルミナにおいてヘプタン/トルエンにより高温抽出する。冷却の間に沈殿した固形物を濾過し、乾燥させる。収率:28g(64ミリモル)、80%。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例6:8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オン-8-[4-フェニルボロン酸]の合成
Figure 2017508728
−78℃に冷却した、1500mLのTHF中の57g(130ミリモル)の8-(4-ブロモフェニル)-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの溶液に対して、55mL(138ミリモル)のn-ブチルリチウム(ヘキサン中2.5M)を滴下する。反応混合物を−78℃で30分間撹拌する。混合物を室温にさせ、−78℃に再度冷却し、次いで、50mLのTHF中の20mL(176ミリモル)のホウ酸トリメチル混合物を迅速に添加する。−10℃に暖めた後、135mLの2N 塩酸で加水分解を行う。有機相を除去し、水で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水させ、濃縮乾固させる。残留物を300mLのn-ヘプタンに取込み、無色の固形物を吸引濾過し、n-ヘプタンで洗浄し、減圧下で乾燥させる。収率:49g(122ミリモル)、理論値の95%。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例7:8-[4-(4,6-ジフェニル-[1,3,5]トリアジン-2-イル)フェニル]-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
44g(110ミリモル)の8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オン-8-[4-フェニルボロン酸]と、29.5g(110.0ミリモル)の2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンと、44.6g(210.0ミリモル)のリン酸三カリウムとを、500mLのトルエンと、500mLのジオキサンと、500mLの水との中に懸濁させる。この懸濁液に対して、913mg(3.0ミリモル)のトリ-o-トリルホスフィンと、次いで112mg(0.5ミリモル)の酢酸パラジウム(II)とを添加し、反応混合物を還流下で16時間加熱する。冷ました後、有機相を除去し、シリカゲルを通して濾過し、200mLの水で三度洗浄し、次いで濃縮乾固させる。残留物をトルエン/ヘプタンから再結晶化させ、最後に高真空(P=5×10−5mbar、T=377℃)で昇華させる。収率は44g(75ミリモル)であり、理論値の69%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例8:11-ブロモ-8-フェニル-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
14.4g(40.18ミリモル)の8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンを、800mLのアセトニトリル中に懸濁させ、反応温度が−20℃を超えないように、−20℃で、7.15g(40.18ミリモル)のN-ブロモスクシンイミドを小分けして添加する。混合物をさらに18時間撹拌し、その間に温度を室温にさせる。次いで、反応混合物をロータリーエバポレータにより濃縮させ、ジクロロメタン中に溶解させ、水で洗浄する。生成物を乾燥させ、濃縮させ、次いで、99.0%の純度までトルエンから再結晶化させる。13.9g(79%)の生成物が白色の固形物として得られる。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
例9:8-フェニル-11-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンの合成
Figure 2017508728
19g(43.3ミリモル)の11-ブロモ-8-フェニル-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンと、13.7g(48ミリモル)の9-フェニル-9H-カルバゾール-3-ボロン酸とを、80mLのトルエン中に溶解させ、脱気する。281mLの脱気した2M KCOと、2.5g(2.2ミリモル)のPd(OAc)とを添加する。次いで、反応混合物を保護ガス雰囲気下で、80℃で48時間撹拌する。冷ました溶液にトルエンを補い、水で繰り返し洗浄し、乾燥させ、濃縮させる。生成物をトルエン/ヘプタン(1:2)とともに、シリカゲルにおいて、カラムクロマトグラフィにより精製し、最後に高真空(P=5×10−7mbar)で昇華させる。純度は99.9%である。収率:21g(35ミリモル)であり、理論値の81%である。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
例10:8,11-ビス-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オン
Figure 2017508728
54g(106ミリモル)の11-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-8H-5-オキサ-8-アザインデノ[2,1-b]フェナントレン-6-オンと、36.7g(114ミリモル)のブロモベンゼンと、30.5gのNaOtBuとを、1.5Lのp-キシレン中に懸濁させる。この懸濁液に対して、0.5g(2.11ミリモル)のPd(OAc)と、6mLの1M トリ-tert-ブチルホスフィン(トルエン中1M溶液)とを添加する。反応混合物を還流下で16時間加熱する。冷ました後、有機相を除去し、その度毎に200mLの水で三度洗浄し、次いで濃縮乾固させる。残留物をトルエンにより高温抽出し、トルエンから再結晶化させ、最後に高真空で昇華させる;44g(57ミリモル;55%)の収率で、純度は、99.9%である。
同じような方法で、以下の化合物を調製できる。
Figure 2017508728
OLEDの製造
以下の例I1〜I38(表1と2参照)で、種々のOLEDのデータを提示する。厚さ50nmの構造化されたITO(インジウムスズ酸化物)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・スルホン酸)で水溶液からのスピン、Heraeus Precious Metals GmbH独国からCLEVIOS(登録商標)P VP AI 4083として購入)で被覆され、180℃で10分間ベークされる。これらの被覆されたガラス板は、OLEDが適用される基板を形成する。
OLEDは、基本的に、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の製造に必要とされる材料については、表3に示されている。
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、少なくとも一つのマトリックス材料(ホスト材料)と、共蒸発により一定の体積割合で一種または複数種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、IP1:IC2:TEG2(59%:29%:12%)のような形で与えられている詳細は、材料IP1が59体積%の割合で層中に存在し、IC2が29体積%の割合で層中に在在し、TEG2が12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、電子輸送層もまた、二種の材料の混合物から成ってもよい。
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-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電流効率(cd/Aで測定)、パワー効率(Im/Wで測定)、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、輝度1000cd/mで測定され、CIE1931xおよびy色座標はそこから計算される。表2のパラメータ「U1000」は、1000cd/mの輝度で必要とされる電圧を示す。CE1000およびPE1000はそれぞれ、1000cd/mで実現される電流およびパワー効率を示す。最後に、EQE1000は、駆動輝度1000cd/mでの外部量子効率を示している。種々のOLEDのデータを表2に集めた。燐光エミッタのマトリックス材料として使用するとき、および電子輸送材料として使用するとき、本発明の材料で優れた性能データを実現できることが観察される。
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728
Figure 2017508728

Claims (15)

  1. 式(1)または式(2)の化合物:
    Figure 2017508728
    式中、使用される記号は、以下のとおりであり;
    Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRもしくはNであるか、または2つの隣接する基Xは次の式(3)の基であり、
    Figure 2017508728
    式中^は、式(1)または式(2)中で対応する隣接基Xを示し、
    ただし、式(1)または式(2)の化合物は、少なくとも一つの式(3)の基を含み;
    Zは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり;
    Lは、単結合または2価基であり、ここで、Lは、RもしくはR基の場所で結合し;
    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、P(Ar、B(Ar、Si(Ar、Si(R、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、C=O、C=S、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。)、または、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より成る基から選ばれ;同時に、2個の隣接するR置換基は、1以上の基R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随意に形成することができ;
    は、出現毎に同一であるか異なり、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より成る基から選ばれ;
    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、OおよびS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、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、または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より成る群から選ばれ、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、単環式あるいは多環式の脂肪族環構造を一緒に形成してよい。
  2. 式(4)および式(5)の化合物から選ばれる、請求項1記載の化合物。
    Figure 2017508728
    式中、Xは請求項1で定義されるとおりであり、Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNである。
  3. 式(6)〜(17)の化合物から選ばれる、請求項1または2記載の化合物:
    Figure 2017508728
    Figure 2017508728
    式中、使用される記号は、請求項1と同じ定義を有し、Xは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNである。
  4. 式(6a)〜(17a)の化合物から選ばれる、請求項1〜3何れか1項記載の化合物:
    Figure 2017508728
    Figure 2017508728
    式中、使用される記号は、請求項1と同じ定義を有する。
  5. 式(6b)〜(17b)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 2017508728
    Figure 2017508728
    式中、使用される記号は、請求項1と同じ定義を有する。
  6. 式(2)の化合物において、2価の基Lは、式(3)の基に、特に、式(3)の窒素原子に、または窒素原子に対してパラ位の炭素原子に結合することを特徴とする、請求項1〜5何れか1項記載の化合物。
  7. Lは、単結合、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキレン基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキレン基または、1以上の非芳香族基R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より成る基から選ばれることを特徴とする、請求項1〜6何れか1項記載の化合物。
  8. Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、F、CN、N(Ar、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環式アルキル基または、1以上の非芳香族基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より成る基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. は、出現毎に同一であるか異なり、夫々、1以上のR基により置換されてよいベンゼン、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、1-もしくは2-ナフチル、ピロール、フラン、チオフェン、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、1-,2-、3-もしくは4-カルバゾール、1-,2-,3-もしくは4-ジベンゾフラン、1-,2-、3-もしくは4-ジベンゾチオフェン、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、2-、3-もしくは4-ピリジン、2-、4-もしくは5-ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、ベンズアントラセンおよび2もしくは3個のこれらの基の組み合わせから選ばれることを特徴とする、請求項1〜8何れか1項記載の化合物。
  10. 以下の反応工程を含む、請求項1〜9何れか1項記載の化合物の製造方法;
    a)インドール窒素原子上で置換されていない対応するインドロジベンゾピラノン誘導体の基本骨格を合成すること;および
    b)インドール窒素原子上に置環基を導入すること。
  11. 化合物のポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーへの一以上の結合が、置換基に代えて一以上の位置に存在する、請求項1〜9何れか1項記載の一以上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。
  12. 請求項1〜9何れか1項記載の化合物および/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と少なくとも一つのさらなる化合物および/または溶媒を含む調合物。
  13. 請求項1〜9何れか1項記載の化合物および/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使用。
  14. 請求項1〜9何れか1項記載の少なくとも一つの化合物および/または請求項11記載オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを含む、有機エレクトロルミッセンス素子、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、染料増感性有機太陽電池、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ズモン発光素子より成る群から選ばれる電子素子。
  15. 請求項1〜9何れか1項記載の化合物が、燐光もしくは蛍光エミッターのためのマトリックス材料として、発光層中で、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および/または正孔ブロック層中で、および/または正孔ブロックもしくは電子輸送層中で用いられることを特徴とする、有機エレクトロルミッセンス素子である請求項14記載の電子素子。
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