JP2018526358A - 有機エレクトロルミネッセンス素子のための材料 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子のための材料 Download PDF

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Abstract

本発明は、電子素子での使用に適す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ネッセンス素子に関する。

Description

本発明は、電子素子での、特別に、有機エレクトロルミネ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、特別に、有機エレクトロルミネ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センス素子(OLED)の構造は、たとえば、US 4539507、US 5151629、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、蛍光発光ではなく燐光発光を示す有機金属錯体とますますなっている。しかしながら、一般的に、OLEDにおいて、特別には、三重項発光(燐光発光)を示すOLEDにおいても、たとえば、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。
燐光発光OLEDの特性は、使用される三重項エミッターによってだけで決定されるのではない。より好ましくは、使用されるその他の材料、たとえば、マトリックス材料と電荷輸送材料は、また、ここで、特に重要である。そこで、これら材料とその電荷輸送特性に対する改善は、また、OLED特性に顕著な改善をもたらし得る。
先行技術によると、たとえば、WO 2010/136109、WO 2012/069121、WO 2014/146752、WO 2013/041176、WO 2014/196805もしくはKR 2010-028471によるインデノカルバゾール誘導体が、その中でも、有機エレクトロルミネッセンス素子における燐光エミッターのためのマトリックス材料または正孔ブロックもしくは電子輸送材料としての材料である。
本発明により取り組まれた課題は、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もしくは電子輸送材料としての使用に特別に適する改善された材料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、この目的を実現し、OLEDでの使用に良好な適合性を有し、有機エレクトロルミネッセンス素子での改善、特別に、寿命、電圧およびパワー効率の改善をもたらすことが見出された。これらの材料は、フェニル基上に特定の電子もしくは正孔伝導複素環式芳香族置換基および電子的に中性もしくは電子リッチな芳香族もしくは複素環式芳香族置換基両者を有するN-フェニルインデノカルバゾールである。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、特別には、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
本発明は、以下の式(1)の化合物を提供する:
Figure 2018526358
式中、使用される記号と添え字は、以下のとおりである;
Aは、以下の式(A−1)〜(A−6)の構造から選ばれ;
Figure 2018526358
式中、破線の結合は、これらの基の結合であり、ここで、ベンゾ基は、(A−5)および(A−6)に随意に縮合してよく、また、1以上のR基により置換されてよく;
Bは、夫々、1以上の非芳香族R基により置換されてよい6〜30個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または13〜30個の芳香族環原子を有する電子リッチ複素環式芳香族環構造であり;
Xは、出現毎に同一であるか異なり、CHまたはNであり、ここで、1個を超えないXは、N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;
R、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(R、C(=O)R、P(=O)R、Si(R、1〜20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、3〜20個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基、2〜20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もよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R)、C=O、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5〜40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、または、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アリールオキシもしくはヘテロアリー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置換基もしくは2個の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよいモノあるいはポリ環状の脂肪族、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、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基および5〜30個の環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造(ここで、1以上の水素原子は、D、F、CNもしくは1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で置き代えられてよい。)より成る基から選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、一緒に、モノあるいはポリ環状の脂肪族環構造を形成してもよく;
nは、0または1である。
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個のヘテロ原子を含有し、ただし炭素原子と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、ヘテロアリール基は、好ましくは、3個を超えないヘテロ原子を含有し、そのうち1個を超えないものは、OおよびSから選ばれ、さらなるヘテロ原子は、Nである。ここで、アリール基またはヘテロアリール基は、単純な芳香族環、すなわち、ベンゼン、または単純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、イソキノリン等の意味であると理解される。単結合により互いに結合した芳香族構造、たとえば、ビフェニルもしくはビピリジンは、逆に、アリールもしくはヘテロアリール基ではなく、芳香族もしくは。複素環式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、ただし炭素原子と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、複素環式芳香族環構造は、好ましくは、環構造中に存在するヘテロアリール基毎に3個を超えないヘテロ原子を含有し、そのうち1個を超えないものは、OおよびSから選ばれ、さらなるヘテロ原子は、Nである。芳香族もしくは複素環式芳香族環構造は、本発明の文脈では、必ずしもアリールもしくはヘテロアリール基のみを含有するとは限らず、2個以上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によって結合されることもできる構造の意味であると理解されるべきである。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は、本発明の文脈では芳香族環構造とみなされるべきでもある。
電子リッチ複素環式芳香族環構造は、本発明の文脈では、電子不足ヘテロアリール環を含まない複素環式芳香族環構造である。電子不足ヘテロアリール環は、本発明の文脈では、2個以上のヘテロ原子を有する5員環ヘテロアリール環および6員環ヘテロアリール環である。したがって、電子リッチ複素環式芳香族環構造は、アリール環のみと正確に1個のヘテロ原子を有するヘテロアリール環を含み、たとえば、フランおよびチオフェンであり、ここで、アリール環および5員環ヘテロアリール環は、互いに縮合してもよい。適当な電子リッチ複素環式芳香族環構造の例は、カルバゾール、ジベンゾフランおよびジベンゾチオフェンである。
式(A−1)〜(A−4)の基は、電子不足置換基である。式(A−5)および(A−6)の基は、電子リッチ置換基である、
本発明の文脈では、1〜40個の炭素原子を含んでよく、個々の水素原子もしくはCH基が、前述の基により置き代えられていてもよい脂肪族炭化水素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基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、特別に、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、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。
各場合において、前述の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環構造に連結していてもよい、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またはこれらの構造の組み合わせに由来する基の意味であると理解される。
隣接する基または隣接する置換基は、本発明の文脈では、順に直接もしくは互い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。
本発明の好ましい1態様では、インデノカルバゾール基本骨格は、Hではない合計で3個を超えないR置換基、より好ましくは、Hではない合計で2個を超えないR置換基、最も好ましくは、Hではない合計で1個を超えないR置換基を有する。非常に特に好ましいのは 以下の式(2)の化合物である:
Figure 2018526358
式中、使用される記号と添え字は、上記で与えられる定義を有する。
式(2)の好ましい1態様では、インデノカルバゾール基本骨格上のR基は、水素であり、構造は、以下の式(2a)の一つであり:
Figure 2018526358
式中、使用される記号と添え字は、上記で与えられる定義を有する。
添え字n=1の場合、フェニレン基が、オルト、メタもしくはパラ位を介して結合してよい。好ましい1態様では、n=0であり、すなわち、対応するフェニレン基が存在しないか、またはn=1であり、フェニレン基がパラ位を介して結合する。好ましいのは、以下の式(3)または(4)の構造、特別には、式(3)の化合物であり:
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。特に好ましいのは、式(3)の化合物である。
特に、好ましいのは、以下の式(3a)または(4a)の化合物、特別には、式(3a)の化合物であり:
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。
AおよびB基が結合するフェニル基のより特別な説明は以下である。この場合に、AおよびB基は、任意の所望の位置でフェニル基に結合する。これは、以下の式(P−1)〜(P−10)の構造を生じさせる:
Figure 2018526358
式中、AおよびB基も夫々同様に示され、破線の結合は、n=0の場合はインデノカルバゾールの窒素原子への結合であり、n=1の場合はフェニレン基への結合であり、AおよびBは、上記および今後より詳細に与えられる定義を有する。
ここで、好ましいのは、A基がフェニル基の結合にメタ位で結合する構造であり、すなわち、構造(P−5)〜(P−8)である。特に好ましいのは、構造(P−7)である。
A基のより詳細な説明は以下である。(A−2)〜(A−4)基の好ましい態様は、以下の式(A−2a)〜(A−2d)、(A−3a)および(A−4a)の基である:
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。
ここで、Arが1以上のR基で置換されてよいが、好ましくは、置換されないフェニル基である場合が好ましい。
上記基の中でも、特に好ましいのは、(A−2a)〜(A−2d)および(A−3a)基である。非常に特に好ましいのは、(A−2a)および(A−3a)基である。
(A−5)基の好ましい態様は、以下の式(A−5a)〜(A−5d)の基であり、
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有し、Rは、好ましくは、Hである。
(A−6)基の好ましい態様は、以下の式(A−6a)〜(A6−f)であり、
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有し、Rは、好ましくは、Hである。
A基は、より好ましくは、基(A−1)、(A−5)および(A−6)から選ばれ、A基は、最も好ましくは、(A−1)基であり、すなわち、置換トリアジンである。
したがって、非常に特に好ましいのは、以下の式(3b)および(4b)の化合物、特別には、式(3b)の化合物であり、
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。
特別に好ましいのは、以下の式(3c)および(4c)の化合物、特別には、式(3c)の化合物であり、
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。
(A−1)〜(A−4)および(A−6)基の好ましい1態様と上記好ましい態様においては、Ar基は、1以上の非芳香族R基により置換されてよい6〜24個の芳香族環原子、好ましくは、6〜12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、好ましくは、フェニル、ビフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、テルフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-テルフェニルまたは分岐テルフェニル、クアテルフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-クアテルフェニルまたは分岐クアテルフェニル、フルオレニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-フルオレニル、スピロビフルオレニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-スピロビフルオレニル、ジベンゾフラニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-ジベンゾチエニルまたはN-フェニルカルバゾリル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-N-フェニルカルバゾリルより成る基から選ばれ、ここで、これらの基は、夫々、1以上の非芳香族R基により置換されてよいが、好ましくは、置換されない。非常に特に好ましいのは、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、フルオレニル、ジベンゾフラニルおよびジベンゾチエニルであり、特別には、フェニルである。
B基のより特別な説明は以下である。本発明の好ましい1態様では、B基は、1以上の非芳香族R基により置換されてよい6〜24個の芳香族環原子、好ましくは、6〜12個の芳香族環原子を有する芳香族環構造または13〜24個の芳香族環原子、好ましくは、13〜20個の芳香族環原子、より好ましくは、13個の芳香族環原子を有する電子リッチ複素環式芳香族環構造より成る基から選ばれる。好ましいB基は、フェニル、ビフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、テルフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-テルフェニルまたは分岐テルフェニル、クアテルフェニル、特別には、オルト-、メタ-もしくはパラ-クアテルフェニルまたは分岐クアテルフェニル、フルオレニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-フルオレニル、スピロビフルオレニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-スピロビフルオレニル、ナフチル、フェナンスレニル、トリフェニレニル、ジベンゾフラニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-ジベンゾチエニルまたはN-フェニルカルバゾリル、特別には、1-,2-,3-,もしくは4-N-フェニルカルバゾリルより成る基から選ばれ、ここで、これらの基は、夫々、1以上の非芳香族R基により置換されてよいが、好ましくは、置換されない。
より好ましくは、B基は、以下の式(B−1)〜(B−10)の構造から選ばれ:
Figure 2018526358
式中、破線はこの基の結合であり、使用されるさらなる記号は、上記で与えられる定義を有する。
(B−2)、(B−3)、(B−4)、(B−6)、(B−7)、(B−8)、(B−9)および(B−10)基の好ましい態様は、以下の式(B−2a)〜(B−2c)、(B−3a)〜(B−3d)、(B−4a)〜(B−4d)、(B−6a)〜(B−6d)、(B−7a)〜(B−7d)、(B−8a)〜(B−8e)、(B−9a)、(B−9b)、(B−10a)および(B−10b)である。
Figure 2018526358
Figure 2018526358
式中、使用される記号は、上記で与えられる定義を有する。
本発明のさらなる1態様では、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、N(R、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状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R基により置換されてもよく、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。)または、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基から選ばれる。より好ましくは、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、N(R、1〜6個の炭素原子、特別には、1〜4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、特別には、3〜6個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル基(夫々、1以上のR基により置換されてもよいが、好ましくは、置換されない。)または、各場合に、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基から選ばれる。
本発明のさらなる1態様では、Rは、出現毎に同一であるか異なり、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状アルキル基、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R基により置換されてもよく、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。)または、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基から選ばれ、同時に、2個のR基は、一緒に、脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成してもよい。より好ましくは、Rは、出現毎に同一であるか異なり、1〜6個の炭素原子、好ましくは、1〜4個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、特別には、メチル、または3〜8個の炭素原子を有する、特別には、3〜6個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル基(夫々、1以上のR基により置換されてもよいが、好ましくは、置換されない。)または、各場合に、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6〜12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、同時に、2個のR基は、脂肪族もしくは芳香族環構造を形成してよい。
RとRが、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である場合には、このR基は、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、Arに対して適切であると特定されたのと同じ基から選ばれる。
同時に、真空蒸発から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個を超えない炭素原子、より好ましくは4個を超えない炭素原子、最も好ましくは1個を超えない炭素原子を有する。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、特別には分岐アルキル基で置換されたものか、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で置換されたものである。
式(1)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、または燐光層に直接隣接する層で使用される場合には、化合物の三重項エネルギーが、燐光エミッターの三重項エネルギーと同じ高さか、またはより高いことがさらに好ましい。これは、2個以上の6員環が直接互いに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本発明の化合物によって、赤色燐光エミッターより高い三重項エネルギーを有する緑色もしくは青色燐光エミッターに対して、特別に実現されてよい。したがって、このような化合物は、本発明のさらに好ましい態様である。この使用のために、R、R、RおよびAr基が、2個以上の6員環が直接互いに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、特別好ましい。
上記好ましい態様は、所望のとおりに互いに組み合わされてよい。本発明の特に好ましい1態様では、上記選好が、同時に生じる。
上記詳細な態様による好ましい化合物の例は、以下の表で詳にされる化合物である。
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
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Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
本発明の化合物を、以下のスキームに示された合成工程により合成することができる。
Figure 2018526358
このスキームにおいては、Ar’がB基である。トリアジン基以外に、同様な方法で、スキーム1a)において他の(A−1)〜(A−4)を使用することもできる。同様な方法で、スキーム1b)において他のカルバゾール基またはベンゾカルバゾール基を使用することが同様に可能である。
Figure 2018526358
このスキームにおいては、Ar’がB基である。トリアジン基以外に、同様な方法で、スキーム2a)において他の(A−1)〜(A−4)を使用することができる。同様な方法で、スキーム2b)において他のカルバゾール基またはベンゾカルバゾール基を使用することが同様に可能である。
液相からの、たとえば、スピンコーティング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ってよい。この目的のために、2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、ヘキサメチルインダン、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、特別には、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、本発明の化合物と少なくとも一つのさらなる化合物を含む調合物をさらに提供する。さらなる化合物は、たとえば、溶媒、特別には、上記溶媒の一つまたはこれらの溶媒の混合物である。さらなる化合物は、代替として、電子素子に同様に使用される有機もしくは無機化合物、たとえば、発光化合物および/またはさらなるマトリックス材料であってよい。適切な発光化合物とさらなるマトリックス材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子と関連して後に挙げられる。このさらなる化合物は、ポリマー状であってよい。
本発明の混合物は、電子素子、特別には、有機エレクトロルミネ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、特別に、有機エレクトロルミネッセンス素子での使用を提供する。
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、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、無機材料または無機材料から完全に形成される層をも含んでよい。
電子素子は、好ましくは、有機エレクトロルミネッセンス素子(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)、有機ソーラーセル(O−SC)、有機染料増感性ソーラーセル、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子(OF−QD)、発光電子化学セル(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、燐光もしくは蛍光発光であってよい有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)である。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、カソード、アノードと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、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個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し得る種々の発光化合物が、発光層で使用される。特別に好ましいものは、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ネッセンス素子は、タンデムOLED、特別には白色発光OLEDであってよい。
上記詳細な態様による本発明の混合物は、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、本発明の混合物、式(1)の化合物またはその好ましい態様を、発光層中で燐光エミッターのためのマトリックス材料として含む有機エレクトロルミネッセンス素子である。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よいか、複数の発光層を含んでよく、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の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場合には、1以上の燐光エミッター(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、>1のより高いスピン多重度をもつ励起状態からの、たとえば、励起三重項状態からの遷移をもつ状態、特別には励起三重項状態から、ルミネッセンスを呈する化合物を意味すると理解される。本発明の文脈では、遷移金属もしくはランタニドをもつ全てのルミネッセンス錯体、特別に、全てのイリジウム、白金および銅錯体が、燐光発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体積%〜1体積%、好ましくは、98体積%〜10体積%、より好ましくは、97体積%〜60体積%、特別には、95体積%〜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体積%〜99体積%、好ましくは、2体積%〜90体積%、より好ましくは、3体積%〜40体積%、特別には、5体積%〜30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。本発明の化合物がさらなるマトリックス材料と組み合わせて使用される場合には、その割合は、好ましくは、全混合物を基礎として、20%〜50体積%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WO 2013/041176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、WO2011/000455、WO 2013/041176もしくはWO 2013/056776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 2010/015306、WO 2011/057706、WO 2011/060859もしくはWO 2011/060877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も、より短い波長で発光するさらなる燐光エミッターまたはWO2010/108579に記載されたような、あるとしても顕著な程度には電荷輸送には関与しない化合物が、コホストとして混合物中に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し、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を有する。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み、特別に、イリジウムまたは白金を含む化合物である。
上記エミッターの例は、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、US 2005/0258742、WO 2010/086089、WO 2011/044988、WO 2011/157339、WO 2012/007086、WO 2012/163471、WO 2013/000531とWO 2013/020631、WO 2014/008982、WO 2014/023377、WO 2014/094962、WO 2014/094961、WO 2014/094960およびWO 2015/039723に見出すことができる。さらに、適切なのは、たとえば、未公開出願EP 14000345.0、EP 14000417.7、EP 14002623.8 およびEP 15000307.7.に開示された金属錯体である。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る。当業者は発明能力を行使することなく、OLED中で本発明の化合物と組み合わせてさらなる燐光錯体を使用することもできる。
適切な燐光化合物の例は、以下の表で詳らかにされる金属錯体である。
Figure 2018526358
Figure 2018526358
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Figure 2018526358
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本発明の化合物は、たとえば、WO 98/24271、US 2011/0248247およびUS 2012/0223633に記載されるとおり、有機エレクトロルミネッセンス素子での燐光エミッターのためのマトリックス材料としても特別に適している。これらの多色表示素子においては、追加的な青色発光層が、青色以外の色を有するものを含む全画素に全領域に亘り気相堆積により適用される。
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ことを意味する。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、本発明の化合物は、正孔ブロック層もしくは電子輸送層中で使用される。これは、A基が、(A−1)〜(A−4)基もしくは対応する好ましい態様から選ばれる材料に特別にあてはまる。OLEDは、蛍光もしくは燐光OLEDであってよい。本発明の化合物が電子輸送材料として使用される場合には、好ましくは、純粋層としてもしくはリチウム塩、特別には、LiQ(リチウムキノリナート)との混合物での何れかで使用される。本発明の化合物が純粋層として使用される場合には、この層に隣接するOLEDは、リチウム塩、特別には、LiQより成るさらなる層を含むことが好まれる可能性がある。
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とおりの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、発明能力を行使することなく、式(1)の化合物または好ましい態様によるものと組み合わせて、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であろう。
さらに好ましいのは、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。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または低くても、たとえば、10−7mbar未満でも可能である。
同様に好ましいのは、1以上の層が、OVPD(有機気相堆積)法もしくはキャリアガス昇華により被覆され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。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)。
さらに、好ましいのは、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有機エレクトロルミネッセンス素子である。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。
さらに、たとえば、1以上の層が溶液から適用され、1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が可能である。
これらの方法は、当業者に一般的用語で知られており、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、発明能力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1以上の以下の驚くべき優位性を有する。
1.本発明の化合物は、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ると、B基ではなく水素原子を含むか、またはインデノカルバゾール基ではなく、単純なカルバゾール基を含む類似のマトリックス材料と比べて、改善された寿命をもたらす。
2.本発明の化合物は、正孔ブロックもしくは電子輸送材料として使用されると、B基ではなく水素原子を含むか、またはインデノカルバゾール基ではなく、単純なカルバゾール基を含む類似の電子輸送材料と比べて、減少した駆圧と改善されたパワー効率をもたらす。これは、A基が、電子不足基である、すなわち、式(A−1)〜(A−4)基の一つの基である本発明の化合物に特別にあてはまる。
これらの上記利点は、さらなる電子特性の損傷を伴わない。
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、発明能力を行使することなく、開示された範囲全体を実施し、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用い、本発明によるプロセスを用いるために説明を使用することができるだろう。
例:
合成例:
以下の合成を、別段の指定がない限り、保護ガス雰囲気下で無水溶媒中で実施する。溶媒および試薬を、ALDRICHまたはABCRから購入できる。市販されていない試薬について与えられている番号は対応するCAS番号である。化合物(I)、(II)、(IX)、(XIII)、(XIV)、(XIX)、(XXI)および(XXVI)は市販されている。化合物(XV)、(XXII)および(XXVIII)は、Syn. Let、2011、12、1761により合成されることができる。化合物(XII)、(XVI)、(XXIII)および(XXIX)は、Chem. Eur、J、2009、15、5482により合成されることができる。角括弧内の数値は、化合物のCAS番号である。
例1:化合物(VIII)の合成
Figure 2018526358
化合物(III)の合成
Figure 2018526358
33.0g(271.0ミリモル)のフェニルボロン酸と、100g(318ミリモル)の1,3,5-トリブロモベンゼンと、56.2g(530ミリモル)の2M炭酸ナトリウム水溶液とを、アルゴン雰囲気下で、540mlのエタノールと1620mlのトルエンとに懸濁させる。7.3g(6.0ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を添加し、撹拌する。反応混合物を、終夜、還流下で撹拌する。混合物が冷めた後、有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:ヘプタン)を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は45.9g(147ミリモル)であり、理論値の46%に対応する。
化合物(IV)の合成
Figure 2018526358
45.9g(147ミリモル)の分子(III)を、アルゴン雰囲気下で、920mlのジエチルエーテルに懸濁させる。59.4ml(149ミリモル/ヘキサン中2.5M)のブチルリチウムを滴下しながら、混合物を−78℃に冷却し、その混合物を−78℃で2時間、撹拌する。次いで、22.9g(221ミリモル)のホウ酸トリメチルを−78℃で滴下し、混合物を終夜、室温で撹拌する。200mlの2N塩酸を添加し、混合物を1時間撹拌する。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。収率は29.8g(108ミリモル)であり、理論値の41%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(VI)の合成
Figure 2018526358
28g(101ミリモル)の分子(IV)と、27.1g(101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、11.8g(111ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、800mlの1,4-ジオキサンと、800mlの水と、250mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1.2g(1ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を終夜、還流下で撹拌する。冷ました後、混合物をクエンチする。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCM/ヘプタン(1:10))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は24.6g(53ミリモル)であり、理論値の52%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
Figure 2018526358
化合物(VIII)の合成
Figure 2018526358
23g(50ミリモル)の分子(VI)と、15.4g(54ミリモル)の5,7-ジヒドロ-7,7-ジメチルインデノ-[2,1-b]カルバゾールとを、アルゴン雰囲気下で、400mlのトルエンに溶解する。1.0g(5ミリモル)のトリ-tert-ブチルホスフィンを添加し、混合物をアルゴン雰囲気下で撹拌する。0.6g(2ミリモル)のPd(OAc)を添加し、混合物をアルゴン雰囲気下で撹拌し、次いで9.5g(99ミリモル)のナトリウムtert-ブトキシドを添加する。反応混合物を還流下で24時間、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCM/ヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は32g(48ミリモル)であり、理論値の97%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
例2:化合物(XII)の合成
Figure 2018526358
化合物(X)の合成
Figure 2018526358
49g(195ミリモル)の4-ブロモ-2-フルオロ-1,1’-ビフェニルを、アルゴン雰囲気下で、1000mlのTHFに溶解し、−78℃に冷却する。89.4ml(215ミリモル/ヘキサン中2.5M)のブチルリチウムを−78℃で滴下し、混合物を−78℃で2時間、撹拌する。次いで、30.4g(293ミリモル)のホウ酸トリメチルを−78℃で滴下し、混合物を終夜、室温で撹拌する。200mlの2N塩酸を添加し、混合物を1時間撹拌する。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物を500mlのヘプタンで洗浄し、ろ過し、乾燥させる。収率は16.2g(75ミリモル)であり、理論値の38%に対応する。
化合物(XI)の合成
Figure 2018526358
18g(83ミリモル)の分子(X)と、22.3g(83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、9.7g(91.6ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、144mlの1,4-ジオキサンと、144mlの水と、24mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。0.9g(1ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を終夜、還流下で撹拌する。冷ました後、有機相を分離させ、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCM/ヘプタン(1:10))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は25.1g(62ミリモル)であり、理論値の34%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XII)の合成
Figure 2018526358
24.0g(60ミリモル)の分子(XI)と、16.8g(60ミリモル)の5,7-ジヒドロ-7,7-ジメチルインデノ-[2,1-b]カルバゾールと、27.1g(77ミリモル)の炭酸セシウムとを、アルゴン雰囲気下で320mlのDMSOに溶解する。反応混合物を還流下で24時間、撹拌する。冷ました後、有機相を分離させ、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は33.2g(48ミリモル)であり、理論値の84%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
例3:化合物(XVIII)の合成
Figure 2018526358
例4:化合物(XV)の合成
Figure 2018526358
20g(67ミリモル)の4-ブロモ-2-フルオロ-1-ヨードベンゼンと、10.5g(61ミリモル)の2-ナフチルボロン酸と、12.8g(122ミリモル)の硫酸ナトリウムとを、150mlのエタノールと、50mlの水と、240mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。2.1g(2ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を、終夜、還流下で撹拌する。冷ました後、有機相を分離し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:10))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は11.7g(39ミリモル)であり、理論値の64%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XVI)の合成
Figure 2018526358
20g(66ミリモル)の分子(XV)と、20.7g(73ミリモル)の5,7-ジヒドロ-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾールと、30g(73ミリモル)の炭酸セシウムとを、アルゴン雰囲気下で320mlのDMSOに溶解する。反応混合物を還流下で24時間、撹拌する。冷ました後、有機相を分離させ、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は35g(62ミリモル)であり、理論値の93%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XVII)の合成
Figure 2018526358
28.0g(50ミリモル)の分子(XVI)と、13.8g(54ミリモル)のビス(ピナコラート)ジボランと、14.1g(144ミリモル)の酢酸カリウムとを、1000mlのDMSOに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1.2g(1ミリモル)の1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン-ジクロロパラジウム(II)を添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:EAとヘプタン(1:100))で、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は24.1g(39ミリモル)であり、理論値の79%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XVIII)の合成
Figure 2018526358
24g(39ミリモル)の分子(XVII)と、10.5g(39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、8.3g(78.4ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、70mlのエタノールと、80mlの水と、170mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。0.8g(1ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は24g(33ミリモル)であり、理論値の85%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
例4:化合物(XXV)の合成
Figure 2018526358
化合物(XX)の合成
Figure 2018526358
25.0g(95ミリモル)の4-ブロモジベンゾチオフェンを、アルゴン雰囲気下で、500mlのTHFに溶解し、−78℃に冷却する。10ml(104ミリモル、ヘキサン中2.5M)のブチルリチウムを−78℃で滴下し、混合物を−78℃で2時間、撹拌する。次いで、14.8g(143ミリモル)のホウ酸トリメチルを−78℃で滴下し、混合物を終夜、室温で撹拌する。200mlの2N塩酸を添加し、混合物を1時間、撹拌する。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物を500mlのヘプタンで洗浄し、ろ過し、乾燥させる。収率は20.1g(88ミリモル)であり、理論値の77%に対応する。
化合物(XXII)の合成
Figure 2018526358
29g(96ミリモル)の4-ブロモ-2-フルオロ-1-ヨードベンゼンと、20g(88ミリモル)の分子(XX)と、19.2g(175ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、300mlのエタノールと、100mlの水と、480mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1g(3ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を、終夜、還流下で撹拌する。冷ました後、反応混合物をクエンチする。有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:10))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は22.5g(63ミリモル)であり、理論値の72%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XXIII)の合成
Figure 2018526358
22.5g(63ミリモル)の分子(XXII)と、19.6g(69ミリモル)の5,7-ジヒドロ-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾールと、28.4g(69ミリモル)の炭酸セシウムとを、アルゴン雰囲気下で350mlのDMSOに溶解する。反応混合物を還流下で24時間、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は30g(49ミリモル)であり、理論値の77%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XXIV)の合成
Figure 2018526358
30g(49ミリモル)の分子(XXIII)と、13.5g(53ミリモル)のビス(ピナコラート)ジボランと、13.8g(140ミリモル)の酢酸カリウムとを、1000mlのDMSOに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1.2g(1ミリモル)の1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン-ジクロロパラジウム(II)を添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、混合物をクエンチする。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:EAとヘプタン(1:3))で、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は25.5g(38ミリモル)であり、理論値の79%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
化合物(XXV)の合成
Figure 2018526358
25.5g(38ミリモル)の分子(XXIV)と、10.2g(38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、8.1g(76.4ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、90mlのエタノールと、100mlの水と、200mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。0.8g(1ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は25g(32ミリモル)であり、理論値の85%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
例5:化合物(XXXI)の合成
Figure 2018526358
化合物(XXVII)の合成
Figure 2018526358
25.0g(95ミリモル)の2-ブロモジベンゾチオフェンを、アルゴン雰囲気下で、500mlのTHFに溶解し、−78℃に冷却する。10ml(104ミリモル、ヘキサン中2.5M)のブチルリチウムを−78℃で滴下し、混合物を−78℃で2時間、撹拌する。次いで、14.8g(143ミリモル)のホウ酸トリメチルを−78℃で滴下し、混合物を終夜、室温で撹拌する。200mlの2N塩酸を添加し、混合物を1時間、撹拌する。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物を500mlのヘプタンで洗浄し、ろ過し、乾燥させる。収率は18.6g(79ミリモル)であり、理論値の86%に対応する。
化合物(XXVIII)の合成
Figure 2018526358
23.7g(79ミリモル)の4-ブロモ-2-フルオロ-1-ヨードベンゼンと、18g(79ミリモル)の分子(XXVII)と、16.7g(158ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、300mlのエタノールと、100mlの水と、480mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1g(3ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を、終夜、還流下で撹拌する。冷ました後、反応混合物をクエンチする。有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:10))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は24.1g(67ミリモル)であり、理論値の85%に対応する。
化合物(XXIX)の合成
Figure 2018526358
20g(56ミリモル)の分子(XXVIII)と、17.5g(52ミリモル)の5,7-ジヒドロ-7,7-ジメチルインデノ[2,1-b]カルバゾールと、25.3g(61ミリモル)の炭酸セシウムとを、アルゴン雰囲気下で350mlのDMSOに溶解する。反応混合物を還流下で24時間、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCM/ヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は19g(31ミリモル)であり、理論値の54%に対応する。
化合物(XXX)の合成
Figure 2018526358
19g(31ミリモル)の分子(XXIX)と、8.6g(33ミリモル)のビス(ピナコラート)ジボランと、8.7g(89ミリモル)の酢酸カリウムとを、500mlのDMSOに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。1.2g(1ミリモル)の1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン-ジクロロパラジウム(II)を添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、混合物をクエンチする。有機相を除去し、300mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:EAとヘプタン(1:100))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は14.5g(22ミリモル)であり、理論値の71%に対応する。
化合物(XXXI)の合成
Figure 2018526358
14.5g(22ミリモル)の分子(XXX)と、6.4g(24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、4.6g(43ミリモル)の炭酸ナトリウムとを、90mlのエタノールと、100mlの水と、200mlのトルエンとに溶解し、アルゴン雰囲気下で撹拌する。0.8g(1ミリモル)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを添加する。反応混合物を還流下で終夜、撹拌する。冷ました後、有機相を除去し、200mlの水で三度洗浄し、MgSOで脱水させ、ろ過し、溶媒を減圧下で除去する。残留物をシリカゲル(溶離剤:DCMとヘプタン(1:3))を用いて、カラムクロマトグラフィにより精製する。収率は14g(18ミリモル)であり、理論値の83%に対応する。
同じような方法で、以下の化合物を調製する:
Figure 2018526358
素子例
OLEDの製造
以下の例C1〜I40(表1および2を参照)に、種々のOLEDのデータを提示する。
例C1−I40の前処理: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・スルホン酸塩)で水溶液からのスピンコーティング、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)/随意に、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に見い出し得る。OLEDの製造のために必要な材料を、表3に示す。
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。ここでは、IC1:IC3:TEG1(55%:35%:10%)のような形で与えられている詳細は、材料IC1が55体積%の割合で層中に存在し、IC3が35体積%の割合で層中に存在し、TEG1が10体積%の割合で層中に存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)および寿命が測定される。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、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で達成される電流およびパワー効率をそれぞれ示す。最後に、EQE1000は、動作輝度1000cd/mでの外部量子効率を示す。寿命LTは、一定の電流で動作する過程で、輝度が、開始輝度から、ある比率L1に低下するまでの時間として定義される。表2中のL0;j0=4000cd/mとL1=70%という数字は、列LTで報告される寿命が、開始輝度が4000cd/mから2800cd/mに低下した後の時間に対応することを意味する。同じように、L0;j0=20mA/cmとL1=80%は、20mA/cmで動作する過程で、輝度が、時間LT後に、その開始輝度の80%に低下することを意味する。
種々のOLEDについてのデータを、表2に要約する。例C1〜C11は先行技術による比較例であり、例I1〜I40は、本発明のOLEDのデータを示している。
いくつかの例を、本発明のOLEDの優位性を証明するために、以下により詳細に説明する。
燐光OLEDの電子輸送層での本発明の混合物の使用
燐光OLEDの電子輸送層で使用するとき、本発明の電子伝導材料は、先行技術と比べて、とくに電圧とパワー効率に関して、著しい改善を与える。LiQと組み合わせて、本発明の化合物IV1、IV2、IV3を使用することにより、先行技術PA1〜51と比べて、約10〜20%の電圧およびパワー効率の増加を実現することができる(例C1、C2、C3,C4、C5と、I1、I2、I3との比較)。
燐光OLEDの発光層での本発明の化合物の使用
燐光OLEDの発光層で使用するとき、本発明の正孔伝導材料は、先行技術と比べて、とくに寿命に関して、著しい改善を与える。緑色発光ドーパントTEG1および電子伝導マトリックスIC1と組み合わせて、本発明の化合物IV4、IV5、IV6、IV7、IV8を使用することにより、先行技術PA7〜11と比べて、約20〜60%の寿命の増加を実現することができる(例I4とC7、I5とC8、I6とC9、I7とC10、I8とC11との比較)。
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358
Figure 2018526358

Claims (14)

  1. 式(1)の化合物:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号と添え字は、以下のとおりである;
    Aは、式(A−1)〜(A−6)の構造から選ばれ;
    Figure 2018526358
    式中、破線の結合は、これらの基の結合であり、ここで、ベンゾ基は、(A−5)および(A−6)に随意に縮合してよく、また、1以上のR基により置換されてよく;
    Bは、夫々、1以上の非芳香族R基により置換されてよい6〜30個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または13〜30個の芳香族環原子を有する電子リッチ複素環式芳香族環構造であり;
    Xは、出現毎に同一であるか異なり、CHまたはNであり、ここで、1個を超えないXは、N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;
    R、Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(R、C(=O)R、P(=O)R、Si(R、1〜20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、3〜20個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルキル基または2〜20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もよく、1以上の隣接しないCH基は、RC=CR、C≡C、Si(R)、C=O、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5〜40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、または、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アリールオキシもしくはヘテロアリー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置換基もしくは2個の隣接するR置換基は、1以上のR基により置換されてよいモノあるいはポリ環状の脂肪族、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、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基および5〜30個の環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造(ここで、1以上の水素原子は、D、F、CNもしくは1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で置き代えられてよい。)より成る基から選ばれ;ここで、2個以上の隣接するR置換基は、一緒に、モノあるいはポリ環状の脂肪族環構造を形成してもよく;
    nは、0または1である。
  2. 式(2)の、請求項1記載の化合物:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号と添え字は、請求項1で与えられる定義を有する。
  3. 式(3)または(4)の、請求項1または2記載の化合物:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号は、請求項1で与えられる定義を有する。
  4. 式(3a)または(4a)の、請求項1〜3何れか1項記載の化合物:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号は、請求項1で与えられる定義を有する。
  5. AおよびB基が結合するフェニル基が、以下の構造から選ばれることを特徴とする、請求項1〜4何れか1項記載の化合物:
    Figure 2018526358
    式中、AおよびB基も同様に示され、破線の結合は、n=0の場合はインデノカルバゾールの窒素原子への結合であり、n=1の場合はフェニレン基への結合であり、AおよびBは、請求項1で定義されるとおりである。
  6. A基が、(A−1a)、(A−2a)〜(A−2d)、(A−3a)、(A−4a)、(A−5a)〜(A−5d)および(A−6a)〜(A−6d)基から選ばれ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:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号は、請求項1で与えられる定義を有する。
  7. 式(3b)および(4b)の化合物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:
    Figure 2018526358
    式中、使用される記号は、請求項1で与えられる定義を有する。
  8. Arは、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、フルオレニル、スピロビフルオレニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニルおよびN-フェニルカルバゾリルより成る基から選ばれ、これらの基は、夫々、1以上のR基により置換されてよいことを特徴とする、請求項1〜7何れか1項記載の化合物。
  9. B基は、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、フルオレニル、スピロビフルオレニル、ナフチル、フェナントレニル、トリフェニレニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチエニルおよびN-フェニルカルバゾリルより成る基から選ばれ、これらの基は、夫々、1以上のR基により置換されてよいことを特徴とする、請求項1〜8何れか1項記載の化合物。
  10. B基は、式(B−1a)〜(B−10b)の構造から選ばれることを特徴とする請求項1〜9何れか1項記載の化合物:
    Figure 2018526358
    Figure 2018526358
    式中、破線の結合は、この基の結合であり、使用されるさらなる記号は、請求項1で与えられる定義を有する。
  11. 請求項1〜10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。
  12. 請求項1〜10何れか1項記載の化合物の、電子素子での使用。
  13. 少なくとも一つの請求項1〜10何れか1項記載の化合物を含む電子素子であって、特別に、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、有機ソーラーセル、染料増感性有機ソーラーセル、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子、発光電子化学セル、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。
  14. 有機エレクトロルミネッセンス素子であり、請求項1〜10何れか1項記載の化合物が、発光層中で燐光エミッターのためのマトリックス材料として、または正孔ブロック層もしくは電子輸送層中で電子輸送材料として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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