JP2019065289A - 含窒素多環芳香族をアクセプターとして含むドナー−アクセプター化合物 - Google Patents

含窒素多環芳香族をアクセプターとして含むドナー−アクセプター化合物 Download PDF

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Abstract

【課題】有機発光ダイオードにおける発光体として使用する、含窒素多環芳香族を電子アクセプターとして含むドナー−アクセプター化合物を含む発光材料の提供。【解決手段】式１の構造を有する発光材料。［Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；Ｒの少なくとも１つは、少なくとも２つの電子供与性窒素を有するドナー基であり；残りのＲは独立して、Ｈ等］【選択図】図１

Description

特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、且つ／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。
本発明は、有機発光デバイスに関する。より詳細には、本開示は、有機発光ダイオードにおける発光体として使用するための、含窒素多環芳香族を電子アクセプターとして含むドナー−アクセプター化合物を含む発光材料に関する。
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。
リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。
緑色発光分子の一例は、下記の構造：
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである。
この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ／又は該媒質から堆積することができるという意味である。
配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
本明細書において、「電子アクセプター」という用語は、芳香族系から電子密度を受容できるフラグメントを意味し、「電子ドナー」という用語は、芳香族系に電子密度を供与するフラグメントを意味する。
ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。
含窒素多環芳香族をアクセプターとして含むドナー−アクセプター化合物は、電荷移動（ＣＴ）状態から生じる発光を示す、効率のよい発光体になり得る。この発光は、ドナー−アクセプター相互作用の強度、及びそれに伴うＣＴ状態のエネルギーを変えることにより調節できる。前記化合物は、ＯＬＥＤにおける発光体として用いることができる。１つの実施形態によれば、次に示す式１の構造を有する化合物が提供される。
式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；
各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
Ｒの少なくとも１つは、少なくとも２つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
他の実施形態によれば、第１の有機発光デバイスを含む第１のデバイスも提供される。前記第１のデバイスは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された有機発光層を含むことができる。前記有機発光層は、式１の化合物を含むことができ、前記式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；Ｒの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
前記第１のデバイスは、消費者製品、有機発光デバイス、及び／又は照明パネルであることができる。
図１は、有機発光デバイスを示す。
図２は、別の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。
図３は、本明細書に開示される式Ｉを示す。
概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。
ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇｒｅｅｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。
図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。
図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ファインダー、マイクロディスプレイ、３−Ｄディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む多種多様な消費者製品に組み込まれ得る。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏１８度から摂氏３０度、より好ましくは室温（摂氏２０〜２５度）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏−４０度〜＋８０度で用いることもできる。
本明細書において記述されている材料及び構造は、ＯＬＥＤ以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。
ハロ、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリルキル、複素環式基、アリール、芳香族基及びヘテロアリールの用語は当技術分野において公知であり、参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４の３１〜３２段において定義されている。本明細書において「置換（された）」は、Ｈ以外の置換基が関連する炭素に結合していることを示す。
蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）は、遅延蛍光により２５％のスピン統計限界を超えることができると考えられている。本明細書においては、２種類の遅延蛍光、即ち、Ｐ−型遅延蛍光及びＥ−型遅延蛍光がある。Ｐ−型遅延蛍光は、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）により生じる。
一方、Ｅ−型遅延蛍光は、２つの三重項の衝突には依存せず、むしろ三重項状態と一重項状態との間の熱的ポピュレーションに依存する。Ｅ−型遅延蛍光を生じることができる化合物は、非常に小さい一重項−三重項ギャップを有している必要がある。
熱エネルギーは、三重項状態から一重項状態への移行を活性化することができる。この種の遅延蛍光は、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）としても知られる。ＴＡＤＦ固有の特徴は、熱エネルギーの上昇による温度上昇に伴って遅延成分が増加することである。
逆項間交差速度が、三重項状態からの非放射崩壊を最小限とするのに十分に速ければ、バックポピュレイティッド（ｂａｃｋ ｐｏｐｕｌａｔｅｄ）一重項励起状態のフラクションは、７５％に達し得る。全一重項フラクションは、１００％になり得、これは、電気的に生成した励起子スピンの統計限界を遥かに上回る。
Ｅ−型遅延蛍光の特性は、エキサイプレックスシステム又は単一化合物に見ることができる。何ら理論に拘束されるものではないが、Ｅ−型遅延蛍光を生じるためには、発光材料が小さい一重項−三重項エネルギーギャップ（ΔＥＳ−Ｔ）を有する必要があると考えられている。金属を含有しない有機ドナー−アクセプター発光材料は、これを達成することができる。これらの材料の発光は、ドナー−アクセプター電荷移動（ＣＴ）型発光としてしばしば特徴付けられる。
これらのドナー−アクセプター型化合物におけるＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの空間的分離がしばしばΔＥＳ−Ｔを小さくする。これらの状態は、ＣＴ状態に関与することがある。多くの場合、ドナー−アクセプター発光材料は、アミノ又はカルバゾール誘導体などの電子供与性部分と、Ｎ−含有６員芳香族環などの電子受容性部分とを連結することにより構築される。
１つの実施形態によれば、予想外のＣＴ発光性を有するドナー−アクセプター化合物が提供される。ドナーは、２つの電子供与性窒素を有する。アクセプター部分は、電子欠乏含窒素トリフェニレンに基づいている。
ＣＴ発光を示すドナー−アクセプター化合物は、高効率の遅延蛍光ＯＬＥＤにおいて有用である（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０１２，９８，０８３３０２；Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，２０１２，６，２５３；Ｎａｔｕｒｅ ２０１２，４９２，２３４；Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２０１２，４８，１１３９２；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２０１２，５１，１１３１１；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２０１２，１３４，１４７０６；Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２０１２，４８，９５８０）。用いられる電子アクセプターは、トリアゼン又はシアノ基である。これらの基は、高い電子欠乏性を有し、強いドナー−アクセプター強度の設計を容易にするが、これらの基を含むＯＬＥＤは、あまり安定なものとならないことがある。これは、これらのアクセプターにおいては、電子の非局在化がないためである。本発明において、本発明者らは、高三重項エネルギー多環芳香族系、即ち、環内に１つ又は複数の窒素を有し、高三重項エネルギーを有する電子アクセプターとするトリフェニレンを用いる。高三重項エネルギーは、青色発光を得るために重要である。
トリフェニレンは、高三重項エネルギー多環芳香族化合物である。１つ又は複数の窒素を有するトリフェニレンは、電子欠乏性であり、アクセプターとして用いることができる。本発明者らは、アザトリフェニレンをアクセプターとして用いる一連のドナー−アクセプター化合物からドナー−アクセプター発光を観測した。結果を下記表２に示す。
好ましい実施形態によれば、環内に１つ以上の窒素を有するトリフェニレンを電子アクセプターとして有する、遅延蛍光発光体として予想外に適するドナー−アクセプター化合物が開示される。前記化合物は、次に示す式１で表される構造を有する。
式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；
各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
Ｒの少なくとも１つは、少なくとも２つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
幾つかの実施形態においては、前記ドナー−アクセプター化合物は、下記からなる群から選択される。
式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
Ｒ１〜Ｒ１２の少なくとも１つは、
であり、
式中、Ｌは、連結基であり、
ｍは、１又は０であり、
ｎは、１以上であり；
「Ｄｏｎｏｒ」は、少なくとも２つの電子供与性窒素を含む電子供与性基であり、ｎが１より大きいときは、複数の「Ｄｏｎｏｒ」は、異なっていてもよい。
幾つかのより具体的な実施形態においては、「Ｄｏｎｏｒ」は、下記からなる群から選択される。
式中、Ｓ１〜Ｓ７は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ置換を表す。
連結基Ｌは、下記のいずれかとすることができる。
式中、Ａ１及びＡ２は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。
幾つかのより具体的な実施形態においては、前記ドナー−アクセプター化合物は、下記のいずれかとすることができる。
式中、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、及びＤ１０は、下記の通りである。
他の実施形態においては、Ｓ１〜Ｓ７、Ａ１、及びＡ２は、Ｈである。このとき得られる化合物を化合物Ｎｏ．−Ｈで表す。例えば、化合物１−Ｈは、次の通りである。
他の実施形態によれば、前記ドナー−アクセプター化合物は、上述した通り定義される式１で表される構造を有するが、Ｒの少なくとも１つが、少なくとも１つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
本開示の他の態様によれば、第１の有機発光デバイスを含む第１のデバイスが提供される。前記有機発光デバイスは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された有機発光層を含む。前記有機発光層は、式１で表される構造を有する第１の発光化合物、及び本明細書に開示のその誘導体を含む。
前記第１の発光化合物は、次の式１で表される構造を有する。
式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；
各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
Ｒの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
幾つかのより具体的な実施形態においては、前記第１の発光化合物は、下記からなる群から選択される。
式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
Ｒ１〜Ｒ１２の少なくとも１つは、
であり、
式中、Ｌは、連結基であり、
ｍは、１又は０であり、
ｎは、１以上であり；
「Ｄｏｎｏｒ」は、少なくとも１つの電子供与性窒素を含む電子供与性基であり、ｎが１より大きいときは、複数の「Ｄｏｎｏｒ」は、異なっていてもよい。
幾つかのより具体的な実施形態においては、「Ｄｏｎｏｒ」は、下記からなる群から選択される。
式中、Ｓ１〜Ｓ７は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ置換を表す。
幾つかの実施形態に係る第１のデバイスにおいて、Ｌは、下記のいずれかである。
式中、Ａ１及びＡ２は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。
他の実施形態に係る第１のデバイスにおいて、前記第１の発光化合物は、下記のいずれかである。
式中、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ３０、及びＤ３１は、下記の通りである。
前記第１のデバイスの幾つかの他の実施形態においては、Ｓ１〜Ｓ７、Ａ１、及びＡ２は、Ｈである。このとき得られる化合物を化合物Ｎｏ．−Ｈで表す。例えば、化合物１−Ｈは、次の通りである。
前記第１のデバイスは、第１の有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で光放射を発し、前記光放射が遅延蛍光プロセスを含む。前記第１のデバイスにおいて、前記発光層は、第１のリン光発光材料を更に含むことができる。他の実施形態においては、前記発光層は、第２のリン光発光材料を更に含むことができる。前記発光層は、ホスト材料を更に含む。
幾つかの実施形態においては、前記第１のデバイスは、例えば、化合物９−Ｈ及び化合物４−Ｈを発光体として用いることにより、前記有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で白色光を発する。幾つかの実施形態においては、前記第１の発光化合物は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍのピーク波長を有する青色光を発する（例えば、化合物９−Ｈ、化合物１５−Ｈ、化合物１２９−Ｈ、及び化合物４５７−Ｈ）。幾つかの実施形態においては、前記第１の発光化合物は、約５３０ｎｍ〜約５８０ｎｍのピーク波長を有する黄色光を発する（例えば、化合物４−Ｈ及び化合物１２−Ｈ）。
本開示の他の態様によれば、前記第１のデバイスは、第２の有機発光デバイスを含み、前記第２の有機発光デバイスは、前記第１の有機発光デバイスの上に積層されている。前記第１のデバイスは、消費者製品であることができる。前記第１のデバイスは、有機発光デバイスであることができる。前記第１のデバイスは、照明パネルであることができる。
前記第１のデバイスの他の実施形態によれば、Ｒの少なくとも１つは、少なくとも２つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
本開示の更に他の態様によれば、式１で表される化合物を含む組成物が記載される。前記組成物は、溶媒、ホスト、ホール注入材料、ホール輸送材料、電子輸送層材料（下記参照）からなる群から選択される１つ以上の成分を含むことができる。
他の材料との組合せ
有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。
ＨＩＬ／ＨＴＬ：
本発明の実施形態において使用される正孔注入／輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入／輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。材料の例は、フタロシアニン又はポルフィリン誘導体；芳香族アミン誘導体；インドロカルバゾール誘導体；フッ化炭化水素を含有するポリマー；伝導性ドーパントを持つポリマー；ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性ポリマー；ホスホン酸及びシラン誘導体等の化合物に由来する自己集合モノマー；ＭｏＯｘ等の金属酸化物誘導体；１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル等のｐ型半導体有機化合物；金属錯体、並びに架橋性化合物を含むがこれらに限定されない。
ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される芳香族アミン誘導体の例は、下記の一般構造：
を含むがこれらに限定されない。
Ａｒ１からＡｒ９のそれぞれは、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基である２から１０個の環式構造単位からなる群から選択され、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して、互いに結合している。ここで、各Ａｒは、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。
一態様において、Ａｒ１からＡｒ９は、
からなる群から独立に選択される。
ｋは１から２０までの整数であり；Ｘ１０１からＸ１０８はＣ（ＣＨを含む）又はＮであり；Ｚ１０１はＮＡｒ１、Ｏ、又はＳであり；Ａｒ１は、上記で定義したものと同じ基を有する。
ＨＩＬ又はＨＴＬ中に使用される金属錯体の例は、下記の一般式：
を含むがこれに限定されない。
Ｍｅｔは、４０より大きい原子量を有し得る金属であり；（Ｙ１０１−Ｙ１０２）は二座配位子であり、Ｙ１０１及びＹ１０２は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌ１０１は補助配位子であり；ｋ’は、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｋ’＋ｋ’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、（Ｙ１０１−Ｙ１０２）は２−フェニルピリジン誘導体である。別の態様において、（Ｙ１０１−Ｙ１０２）はカルベン配位子である。別の態様において、Ｍｅｔは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ及びＺｎから選択される。更なる態様において、金属錯体は、Ｆｃ＋／Ｆｃカップルに対して、溶液中で約０．６Ｖ未満の最小酸化電位を有する。
ホスト：
本発明の有機ＥＬデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いるホスト材料を含んでいてもよい。前記ホスト材料の例は、特に限定されず、ホストの三重項エネルギーがドーパントのものより大きい限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。下記の表において、各色を発光するデバイスに好ましいホスト材料が分類されているが、三重項の基準が満たされれば、いずれのホスト材料もいずれのドーパントと共に用いてもよい。
ホスト材料として使用される金属錯体の例は、下記の一般式を有することが好ましい。
式中、Ｍｅｔは金属であり；（Ｙ１０３−Ｙ１０４）は二座配位子であり、Ｙ１０３及びＹ１０４は、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳから独立に選択され；Ｌ１０１は他の配位子であり；ｋ’は、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり；且つ、ｋ’＋ｋ’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、金属錯体は、下記の錯体である。
式中、（Ｏ−Ｎ）は、原子Ｏ及びＮに配位された金属を有する二座配位子である。別の態様において、Ｍｅｔは、Ｉｒ及びＰｔから選択される。更なる態様において、（Ｙ１０３−Ｙ１０４）はカルベン配位子である。
ホスト材料として使用される有機化合物の例は、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群；ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群；並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基であり、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも１つを介して互いに結合している２から１０個の環式構造単位からなる群から選択される。各基は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される置換基によって更に置換されている。
一態様において、ホスト化合物は、分子中に下記の群の少なくとも１つを含有する。
式中、Ｒ１０１からＲ１０７は、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。ｋは０から２０又は１から２０までの整数であり；ｋ’’’は、０から２０までの整数である。Ｘ１０１からＸ１０８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択される。Ｚ１０１及びＺ１０２はＮＲ１０１、Ｏ、又はＳである。
ＨＢＬ：
正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）を使用して、発光層から出る正孔及び／又は励起子の数を低減させることができる。デバイスにおけるそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、発光をＯＬＥＤの所望の領域に制限することもできる。
一態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子を含有する。
別の態様において、前記ＨＢＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群の少なくとも１つを含有する。
式中、ｋは１から２０までの整数であり；Ｌ１０１は他の配位子であり、ｋ’は１から３までの整数である。
ＥＴＬ：
電子輸送層（ＥＴＬ）は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である（ドープされていない）か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ＥＴＬ材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。
一態様において、前記ＥＴＬ中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群の少なくとも１つを含有する。
式中、Ｒ１０１は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。Ａｒ１からＡｒ３は、上記で言及したＡｒのものと同様の定義を有する。ｋは１から２０までの整数である。Ｘ１０１からＸ１０８はＣ（ＣＨを含む）又はＮから選択される。
別の態様において、前記ＥＴＬ中に使用される金属錯体は、下記の一般式を含有するがこれらに限定されない。
式中、（Ｏ−Ｎ）又は（Ｎ−Ｎ）は、原子Ｏ、Ｎ又はＮ、Ｎに配位された金属を有する二座配位子であり；Ｌ１０１は他の配位子であり；ｋ’は、１から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値である。
ＯＬＥＤデバイスの各層中に使用される任意の上記で言及した化合物において、水素原子は、部分的に又は完全に重水素化されていてよい。故に、メチル、フェニル、ピリジル等であるがこれらに限定されない任意の具体的に挙げられている置換基は、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンを包含する。同様に、アルキル、アリール、シクロアルキル、ヘテロアリール等であるがこれらに限定されない置換基のクラスは、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンも包含する。
本明細書において開示されている材料に加えて且つ／又はそれらと組み合わせて、多くの正孔注入材料、正孔輸送材料、ホスト材料、ドーパント材料、励起子／正孔ブロッキング層材料、電子輸送及び電子注入材料がＯＬＥＤにおいて使用され得る。ＯＬＥＤ中で本明細書において開示されている材料と組み合わせて使用され得る材料の非限定的な例を、以下の表１に収載する。表１は、材料の非限定的なクラス、各クラスについての化合物の非限定的な例、及び該材料を開示している参考文献を収載する。
化合物実施例：
Ａ． 化合物１３−Ｈの合成：
Ａ．１． ２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−６−メトキシピリジンの合成
２−ビフェニルボロン酸（４ｇ、２０ｍｍｏｌ）及び２−ブロモ−６−メトキシピリジン（２．４ｇ、２０ｍｍｏｌ）をトルエン２５０ｍＬ及び脱イオン水３０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．３ｇ、０．３ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．６ｇ、１．５ｍｍｏｌ）及びＫ３ＰＯ４（１３．６ｇ、６４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、水層を反応混合物から除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。白色固体をヘキサンから再結晶して、４．２ｇ（８０％）の２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−６−メトキシピリジンを得た。
Ａ．２ ２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリンの合成
２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−６−メトキシピリジン（２．０ｇ、７．７ｍｍｏｌ）、ヨウ素（３．０ｇ、１１．８ｍｍｏｌ）、プロピレンオキシド（３ｍＬ）、及びトルエン２５０ｍＬを、中圧水銀ランプを備えた二重壁石英光化学反応器に入れた。溶液を窒素で１５分間バブルした。次いで、これを２４時間照射した。冷却後、反応混合物を亜硫酸ナトリウムでクエンチし、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過した。次いで、溶媒を蒸発し、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。白色固体をメタノールから再結晶して、１．５ｇ（７５％）の２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリンを得た。
Ａ．３． ２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリンの合成
２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン（１ｇ、３．８ｍｍｏｌ）及びピリジン塩酸塩（４．５ｇ、３８ｍｍｏｌ）の混合物を、窒素下２２０℃で２時間加熱した。溶液を冷却し、水を添加したところ、白色沈殿物が生成し、これを真空濾過により回収し、水で洗浄し、真空下で乾燥して、０．９ｇ（９６％）の２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリンを得た。
Ａ．４． ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートの合成
２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン（０．９ｇ、３．６ｍｍｏｌ）、ピリジン（１．２ｍＬ）、及びジクロロメタン２００ｍＬの冷却溶液（０℃）に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（３．５ｍＬ）を窒素下で滴下した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物を０℃に冷却し、水でクエンチし、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾紙で濾過した。次いで、溶媒を蒸発し、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。白色固体をメタノールから再結晶して、１．２ｇ（８８％）の前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを得た。
Ａ．Ａ． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを用いる化合物１３−Ｈの合成例：
９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（０．２ｇ、０．４８ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．２ｇ、０．４９ｍｍｏｌ）を乾燥トルエン７０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ、０．０２ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０４ｇ、０．０８ｍｍｏｌ）及びｔＢｕＯＮａ（０．１５ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を順に添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、反応混合物をセライト／シリカパッドに通して濾過し、溶媒を蒸発した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。固体をメタノールから再結晶して、０．１４ｇ（４５％）の化合物１３−Ｈを得た。
Ａ．Ｂ． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを用いる化合物９−Ｈの合成例：
Ｎ１，Ｎ１，Ｎ４−トリフェニル−Ｎ４−（４−（フェニルアミノ）フェニル）ベンゼン−１，４−ジアミン（０．２５ｇ、０．４８ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．２ｇ、０．４９ｍｍｏｌ）を乾燥トルエン７０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ、０．０２ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０４ｇ、０．０８ｍｍｏｌ）及びｔＢｕＯＮａ（０．１５ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、反応混合物をセライト／シリカパッドに通して濾過し、溶媒を蒸発した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。固体をメタノールから再結晶して、０．１６ｇ（４７％）の化合物９−Ｈを得た。
Ａ．Ｃ． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを用いる化合物８２−Ｈの合成例：
ジフェニルアミン（０．０８ｇ、０．４８ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．２ｇ、０．４９ｍｍｏｌ）を乾燥トルエン７０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０２ｇ、０．０２ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０４ｇ、０．０８ｍｍｏｌ）及びｔＢｕＯＮａ（０．１５ｇ、１．５ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、反応混合物をセライト／シリカパッドに通して濾過し、溶媒を蒸発した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。固体をメタノールから再結晶して、０．０９ｇ（４７％）の化合物８２−Ｈを得た。
Ｂ． 化合物１２９−Ｈの合成
Ｂ．１． ５−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−２−メトキシピリミジンの合成
２−ビフェニルボロン酸（４．０ｇ、２０．０ｍｏｌ）、及び５−ブロモ−２−メトキシピリミジン（２．４ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）をトルエン２５０ｍＬ及び脱イオン水３０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．３ｇ、０．３ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．６ｇ、１．５ｍｍｏｌ）及びＫ３ＰＯ４（１３．６ｇ、６４ｍｍｏｌ）を順に添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、水層を反応混合物から除去し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。得られた白色固体をヘキサンから再結晶して、４．２ｇ（８０％）の生成物を得た。
Ｂ．２． ２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンの合成
窒素導入口及び撹拌棒を備えた２５０ｍＬの丸底フラスコ中で、５−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−２−メトキシピリミジン（４．０ｇ、１５．３ｍｍｏｌ）を無水塩化メチレン（１００ｍＬ）に溶解した。次いで、塩化鉄（ＩＩＩ）（５．０ｇ、３０．６ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を一晩撹拌した。更に２当量の塩化鉄（ＩＩＩ）を添加し、反応を１時間以内に完了させた。メタノールと水を混合物に添加し、有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮した。６０／４０塩化メチレン／ヘキサンを溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、３．５ｇの淡黄色固体を得、これをメタノール７００ｍＬから再結晶し、３ｇの２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンを得た。
Ｂ．３． ２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンの合成
２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン（１．０ｇ、３．８ｍｍｏｌ）及びピリジン塩酸塩（４．５ｇ、３８．０ｍｍｏｌ）の混合物を、窒素下２２０℃で２時間加熱した。溶液を冷却し、水を添加したところ、白色沈殿物が生成し、これを真空濾過により回収し、水で洗浄し、真空下で乾燥して、０．９ｇ（９６％）の２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンを得た。
Ｂ．４． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートの合成
２−ヒドロキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン（０．９ｇ、３．６ｍｍｏｌ）、ピリジン（１．２ｍＬ）、及び乾燥ジクロロメタン２００ｍＬの冷却溶液（０℃）に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（３．５ｍＬ）を滴下した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物を０℃に冷却し、水でクエンチした。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過した。溶媒を蒸発し、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。得られた白色固体をメタノールから再結晶して、１．２ｇ（８８％）の生成物を得た。
Ｂ．Ａ． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを用いる化合物１２９−Ｈの合成：
９−フェニル−９’−（４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオサボロラン−２−イル）フェニル）−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（０．５ｇ、０．８ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム（０．５ｇ、２．４ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．３ｇ、０．８ｍｍｏｌ）をトルエン７０ｍＬ、脱イオン水１０ｍＬ、及びエタノール１０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．３ｇ、０．３ｍｍｏｌ）及び２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．６ｇ、１．４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で２日間還流した。冷却後、水層を捨てた。有機層をセライト／シリカパッドに通して濾過し、濃縮した。ＴＨＦ：ヘキサン（１：９、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。ＤＣＭ：ヘキサン（１：１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。得られた固体をメタノールから再結晶して、０．１２ｇ（２１％）の生成物を得た。
Ｃ． 化合物１５−Ｈの合成
Ｃ．１． ５−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−２−クロロピリミジンの合成
２−ビフェニルボロン酸（４．０ｇ、２０．０ｍｏｌ）、及び５−ブロモ−２−クロロピリミジン（２．４ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）をトルエン２５０ｍＬ及び脱イオン水３０ｍＬ中で混合した。得られた溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．３ｇ、０．３ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．６ｇ、１．５ｍｍｏｌ）及びＫ３ＰＯ４（１３．６ｇ、６４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、水層を反応混合物から除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。白色固体をヘキサンから再結晶して、４．２ｇ（８０％）の生成物を得た。
Ｃ．２． 前駆体２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンの合成
次いで、塩化鉄（ＩＩＩ）（５．０ｇ、３０．６ｍｍｏｌ）を無水塩化メチレン（１００ｍＬ）中の５−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−２−クロロピリミジン（４．０ｇ、１５．３ｍｍｏｌ）に添加し、混合物を一晩撹拌した。更に２当量の塩化鉄（ＩＩＩ）を添加し、反応を１時間以内に完了させた。メタノールと水を混合物に添加し、有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮した。６０／４０塩化メチレン／ヘキサンを溶離液とするカラムクロマトグラフィーで粗生成物を精製し、３．５ｇの淡黄色固体を得、これをメタノール７００ｍＬから再結晶し、３．０ｇの２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンを得た。
Ｃ．Ａ． 前駆体２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリンを用いる化合物１５−Ｈの合成
９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（０．３１ｇ、０．７６ｍｍｏｌ）及び水素化ナトリウム（０．０５ｇ、１．２ｍｍｏｌ）を乾燥ジメチルホルムアミド３０ｍＬ中で混合した。混合物を１時間撹拌した。２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン（０．２ｇ、０．７５ｍｍｏｌ）を添加し、混合物を一晩撹拌した。溶媒を除去し、次いで、残渣をＴＨＦ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで精製した。得られた固体をメタノールから再結晶して、０．１５ｇ（３２％）の生成物を得た。
Ｄ． 化合物４−Ｈの合成
Ｄ．１． ２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−５−メトキシピラジンの合成
２−ビフェニルボロン酸（４．０ｇ、２０ｍｏｌ）及び２−ブロモ−５−メトキシピラジン（３．１ｇ、１６．２ｍｍｏｌ）をトルエン１５０ｍＬ及びエタノール５０ｍＬ中で混合した。溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．４６ｇ、０．５ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．６ｇ、１．５ｍｍｏｌ）及びＫ３ＰＯ４（１２．９ｇ、６０．６ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、水層を反応混合物から除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。ＥＡ：ヘキサン（１：１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、２．７ｇ（６４％）の白色固体を生成物として得た。
Ｄ．２． ２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンの合成
２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−５−メトキシピラジン（２．５ｇ、９．６ｍｍｏｌ）、ヨウ素（３．６ ｇ、１４．４ ｍｍｏｌ）、プロピレンオキシド（２５ｍＬ）、及びトルエン２５０ｍＬを、中圧水銀ランプを備えた二重壁石英光化学反応器に入れた。溶液を窒素で１５分間バブルした。次いで、これを２４時間照射した。冷却後、反応混合物を亜硫酸ナトリウムでクエンチし、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過した。次いで、溶媒を蒸発し、ＥＡ：ヘキサン（１：１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、１．８９ｇ（７６％）の２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを得た。
Ｄ．３． ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−オールの合成
２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キナゾリン（１．３ｇ、５．１ｍｍｏｌ）及びピリジン塩酸塩（５．８ｇ、５０．６ｍｏｌ）の混合物を、窒素下２２０℃で２時間加熱した。溶液を冷却し、水を添加したところ、白色沈殿物が生成し、これを真空濾過により回収し、水で洗浄し、真空下で乾燥して、１．２ｇ（９７％）のジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−オールを得た。
Ｄ．４． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートの合成
ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−オール（１．２ｇ、４．９ｍｍｏｌ）、ピリジン（６０ｍＬ）、及び無水ジクロロメタン１５ｍＬの冷却溶液（０℃）に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（２ｍＬ）を窒素下で滴下した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物を０℃に冷却し、脱イオン水でクエンチし、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、次いで、トルエン：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、０．６ｇ（３２％）のジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを得た。
Ｄ．Ａ． 前駆体ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネートを用いる化合物４−Ｈの合成
Ｎ１，Ｎ１，Ｎ４−トリフェニルベンゼン−１，４−ジアミン（０．０８９ｇ、０．３ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．１ｇ、０．３ｍｍｏｌ）をキシレン１０ｍＬ中で混合した。溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０１２ｇ、０．０１ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０１１ｇ、０．０３ｍｍｏｌ）及びナトリウムｔ−ブトキシド（０．０２５ｇ、０．３ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で２日間還流した。冷却後、反応混合物を濾過し、溶媒を蒸発させた。次いで、溶離液としてヘキサン〜トルエン：ヘキサン（１：１、ｖ／ｖ）のグラジエントを用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、０．８６ｇ（５８％）の化合物４−Ｈを得た。
Ｅ． 化合物１６−Ｈ及び４５７−Ｈの合成
Ｅ．１． 前駆体２−ブロモジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンの合成
ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．４９ｇ、１．２ｍｍｏｌ）及びテトラブチルアンモニウムブロミド（０．８３ｇ、２５．８ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍＬ中で窒素下にて２４時間還流した。溶液を乾燥し、トルエン：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーを行い、０．３５ｇ（８７％）の２−ブロモジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを得た。
Ｅ．Ａ． 前駆体２−ブロモジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを用いる化合物１６−Ｈの合成例
９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（０．１５ｇ、０．４ｍｍｏｌ）及び２−ブロモジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（０．１ｇ、０．３ｍｍｏｌ）をトルエン５ｍＬ中で混合した。溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０１６ｇ、０．０２ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０１５ｇ、０．０４ｍｍｏｌ）及びナトリウムｔ−ブトキシド（０．０３５ｇ、０．４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、反応混合物をセライト／シリカパッドに通して濾過し、濾液を真空下で濃縮した。ＴＨＦ：ヘキサン（１：１、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製して、０．１３ｇ（５７％）の化合物１６−Ｈを得た。
Ｅ．Ｂ． 前駆体２−ブロモジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを用いる化合物４５７−Ｈの合成例
Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（０．５２ｇ、１．６ｍｍｏｌ）及びジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン−２−イル トリフルオロメタンスルホネート（０．５３ｇ、１．６ｍｍｏｌ）をトルエン１５ｍＬ中で混合した。溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ２（ｄｂａ）３（０．０７１ｇ、０．０８ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．０６４ｇ、０．１６ｍｍｏｌ）及びナトリウムｔ−ブトキシド（３．３ｇ、３．４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、反応混合物をセライト／シリカパッドに通して濾過し、濾液を真空下で濃縮した。トルエン：ヘキサン（２：３、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムで残渣を精製して、０．２８ｇ（３２％）の化合物４５７−Ｈを得た。
式１の化合物の合成のための他の新規な方法
本明細書に開示されるように、式１は、下記により表される。
式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
本発明者らはまた、下記式Ｙ：
の化合物の閉環による式１の化合物の合成が、ＵＶ、ヨウ素、及びプロピレンオキシドを用いる従来法ではなく改良された新規な方法により達成できることを発見した。
前記新規な方法において、閉環は、光（ＵＶ）とシクロヘキセンの使用により達成される。光（ＵＶ）とシクロヘキセンは、スチルベンのフェナントレンへの閉環において有効であることが示された（Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．Ｖｏｌ．８２、Ｎｏ．９、１１８２）が、そのような穏やかな系が式Ｙの化合物の閉環を引き起こし、式１の化合物を形成することは予想されなかった。立体効果のために、式Ｙの化合物において、Ｃ−Ｃ結合が形成している２つの環が、スチルベンの場合よりも、互いの面に対してより外側にある（二重結合での非置換、Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．Ｖｏｌ．８２、Ｎｏ．９、１１８２による報告）。その結果、ヨウ素や酸素などの強い酸化剤だけが、式１化合物を形成する式Ｙ化合物の光環化において有効であることが分かった。この発見において、予想外なことに、弱い酸化剤ではあるが、シクロへキセンが、式１化合物を形成する式Ｙ化合物の光環化において有効であることが見出された。
Ｆ．１． 新規な方法を用いる前駆体２−メトキシジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリンの合成
２−（［１，１’−ビフェニル］−２−イル）−６−メトキシピリジン（１．０ｇ、３．７ｍｍｏｌ）、シクロヘキセン（２ｍＬ）及びトルエン（２５０ｍＬ）を、中圧水銀ランプを備えた二重壁石英光化学反応器に入れた。溶液を窒素で１５分間バブルした。次いで、これを２４時間ＵＶ照射した。冷却後、溶媒を蒸発し、次いで、ＤＣＭ：ヘキサン（１：４、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。得られた白色固体をメタノールから再結晶して、０．７ｇ（７５％）の生成物を得た。
Ｆ．２． ４，４’−（４−メトキシ−１，２−フェニレン）ジピリジンの合成
ピリジン−４−イルボロン酸（７．５ｇ、６１．０ｍｍｏｌ）及び１，２−ジブロモ−４−メトキシベンゼン（４．１ｇ、１５．３ｍｍｏｌ）をジメトキシエタン８０ｍＬ中で混合した。溶液を窒素で１５分間バブルした。Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（３．５ｇ、３．１ｍｍｏｌ）、トリフェニルホスフィン（２．５ｇ、６．１ｍｍｏｌ）及びフッ化セシウム（９．７ｇ、４５．８ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を窒素下で一晩還流した。冷却後、水層を反応混合物から除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。ＴＨＦ：ヘキサン（７：３、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。得られた白色固体をヘキサンから再結晶して、３．３ｇ（８２％）の生成物を得た。
Ｇ．１． 前駆体６−メトキシベンゾ［ｆ］［２，９］フェナントロリンの合成
４，４’−（４−メトキシ−１，２−フェニレン）ジピリジン（０．５ｇ、１．９ｍｍｏｌ）、シクロヘキセン（２ｍＬ）及びトルエン（２５０ｍＬ）を、中圧水銀ランプを備えた二重壁石英光化学反応器に入れた。溶液を窒素で１５分間バブルした。次いで、これを２日間照射した。冷却後、溶媒を蒸発し、ＴＨＦ：ヘキサン（７：３、ｖ／ｖ）を溶離液として用いるカラムクロマトグラフィーで残渣を精製した。白色固体をメタノールから再結晶して、０．３ｇ（６９％）の生成物を得た。
この新しい方法によれば、ヨウ素による光吸収が避けられ、酸性のＨＩ及び重合プロピレンオキシドの生成を伴わない。更に、プロピレンオキシドは、沸点が低い（ｂ．ｐ．＝３４℃）ので容易に蒸発し、反応における正確な当量の制御を困難にする。一方、シクロヘキセンは、遥かに高い沸点（ｂ．ｐ．＝８３℃）を有し、容易には蒸発しないので、反応における正確な当量の制御を可能にする。
実験データ：
ドナー−アクセプター化合物サンプルの化合物９、１３及び８２に対して、電気化学、フォトルミネセンス、フォトルミネセンスの量子効率（ＰＬＱＹ）及びソルバトクロミズムの実験を行った。データを下記表２にまとめる。小分子ホスト（化合物Ｂ及び化合物Ｄ）をドープした膜を、真空熱蒸着で石英基板上に作製した。ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びポリスチレン（ＰＳ）をドープした膜を、溶液滴下キャスティングで石英基板上に作製した。
（Ｒ＝可逆的、ＩＲ＝不可逆的）
表２は、ソルバトクロミズムに示されるように、式１のドナー−アクセプター化合物の発光が、電荷移動起源からなることを示している。式１のドナー−アクセプター発光体は、効率的な発光化合物になり得る。ｍＣＢＰ中における化合物９−ＨのＰＬＱＹは、６９％である。化合物９−Ｈを化合物Ｂにドープする場合、ＰＬＱＹは７６％である。化合物９−Ｈは、可逆的なレドックス、即ち、安定なＯＬＥＤに望ましい特徴を示している。ｍＣＢＰ中における化合物１２９−ＨのＰＬＱＹは、６３％である。化合物は、示されるように青色の発光を示すことができる。ドナー−アクセプター化合物におけるアクセプター強度は、例えば、式２〜１９における、トリフェニレン中の窒素の位置及び数を変えることによって調節できる。一方、ドナー強度は、例えば、Ｄ１〜Ｄ１４０における、各種の電子供与性基を用いることによって調節できる。その結果として、ＣＴ発光を調節できる。
デバイス実施例：
ＯＬＥＤ実験において、デバイス実施例はいずれも、高真空下（＜１０−７Ｔｏｒｒ）における熱蒸着で作製した。アノード電極は、約８００Åの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。カソードは、１０ÅのＬｉＦと、１０００ÅのＡｌとからなった。デバイスはいずれも、作製後直ちに、窒素グローブボックス（Ｈ２Ｏ及びＯ２は、＜１ｐｐｍ）中で、エポキシ樹脂で封止したガラス製の蓋で封入し、水分ゲッターをパッケージに入れた。
デバイス実施例１の有機積層体は、ＩＴＯ表面から順に、ＬＧ１０１（ＬＧ Ｃｈｅｍ、Ｋｏｒｅａから購入）の１００Åホール注入層（ＨＩＬ）、化合物Ａの３００Åホール輸送層（ＨＴＬ）、化合物９−Ｈを５％ドープした化合物Ｂの３００Å発光層（ＥＭＬ）、化合物Ｃの５０ÅＥＴＬ２、及びＬＧ−２０１の４００ÅＥＴＬ１からなる。最大外部量子効率は、９．６％である。ＣＩＥは、０．１７１、０．３１７である。
デバイス実施例２は、化合物Ｂを化合物Ｄに変えた以外はデバイス実施例１と同様である。最大外部量子効率は、８．０％である。ＣＩＥは、０．１７３、０．３３５である。
デバイス実施例１及び２の高いデバイス外部量子効率（ＥＱＥ）は、式１のドナー−アクセプター化合物が、ＯＬＥＤのための効率的な発光体であることを示している。この高デバイス外部量子効率は、また、三重項励起子が遅延蛍光メカニズムを介して発光性一重項励起子に変換され得ることを示唆している。
本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。
米国特許第５，８４４，３６３号明細書 米国特許第６，３０３，２３８号明細書 米国特許第５，７０７，７４５号明細書 米国特許第７，２７９，７０４号明細書
１００ 有機発光デバイス
１１０ 基板
１１５ アノード
１２０ 正孔注入層
１２５ 正孔輸送層
１３０ 電子ブロッキング層
１３５ 発光層
１４０ 正孔ブロッキング層
１４５ 電子輸送層
１５０ 電子注入層
１５５ 保護層
１６０ カソード
１６２ 第一の導電層
１６４ 第二の導電層
１７０ バリア層
２００ 反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０ 基板
２１５ カソード
２２０ 発光層
２２５ 正孔輸送層
２３０ アノード

Claims (20)

  1. 下記式１を有する発光材料：
    式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
    Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；
    各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
    Ｒの少なくとも１つは、少なくとも２つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
  2. 下記からなる群から選択される請求項１に記載の発光材料。
    式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
    Ｒ１〜Ｒ１２の少なくとも１つは、
    であり、
    式中、Ｌは、連結基であり、
    ｍは、１又は０であり、
    ｎは、１以上であり；
    「Ｄｏｎｏｒ」は、少なくとも２つの電子供与性窒素を含む電子供与性基であり、ｎが１より大きいときは、複数の「Ｄｏｎｏｒ」は、異なっていてもよい。
  3. 「Ｄｏｎｏｒ」が下記からなる群から選択される請求項２に記載の発光材料。
    式中、Ｓ１〜Ｓ７は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ置換を表す。
  4. Ｌが下記のいずれかである請求項２に記載の発光材料：
    式中、Ａ１及びＡ２は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。
  5. 下記のいずれかである請求項１に記載の発光材料。
    （式中、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、及びＤ１０は、下記の通りである。）
  6. Ｓ１〜Ｓ６、Ａ１、及びＡ２がＨである請求項５に記載の発光材料。
  7. 第１の有機発光デバイスを含む第１のデバイスであって、
    アノードと、
    カソードと、
    前記アノードと前記カソードとの間に配置された有機発光層を更に含み、
    前記有機発光層が下記式１で表される構造を有する第１の発光材料を含むことを特徴とする第１のデバイス：
    式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；
    Ｘ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｎであり、且つＸ１〜Ｘ１２の少なくとも１つは、Ｃ−Ｒであり；
    各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
    Ｒの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子供与性窒素を有するドナー基を含む。
  8. 第１の発光材料が下記からなる群から選択される請求項７に記載の第１のデバイス。
    式中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択され；
    Ｒ１〜Ｒ１２の少なくとも１つは、
    であり、
    式中、Ｌは、連結基であり、
    ｍは、１又は０であり、
    ｎは、１以上であり；
    「Ｄｏｎｏｒ」は、少なくとも１つの電子供与性窒素を含む電子供与性基であり、ｎが１より大きいときは、複数の「Ｄｏｎｏｒ」は、異なっていてもよい。
  9. 「Ｄｏｎｏｒ」が下記からなる群から選択される請求項８に記載の第１のデバイス。

    式中、Ｓ１〜Ｓ７は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、テトラ、又はペンタ置換を表す。
  10. Ｌが下記のいずれかである請求項９に記載の第１のデバイス：
    式中、Ａ１及びＡ２は、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせによるモノ、ジ、トリ、又はテトラ置換を表す。
  11. 第１の発光材料が下記のいずれかである請求項７に記載の第１のデバイス。
    （式中、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ１０、Ｄ３０、及びＤ３１は、下記の通りである。）
  12. Ｓ１〜Ｓ６、Ａ１、及びＡ２がＨである請求項１１に記載の第１のデバイス。
  13. 第１のデバイスが、第１の有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で光放射を発し、
    前記光放射が遅延蛍光プロセスを含む請求項７に記載の第１のデバイス。
  14. 発光層が、第１のリン光発光材料を更に含む請求項７に記載の第１のデバイス。
  15. 発光層が、第２のリン光発光材料を更に含む請求項７に記載の第１のデバイス。
  16. 発光層が、ホスト材料を更に含む請求項７に記載の第１のデバイス。
  17. 第１のデバイスが、有機発光デバイスに電圧が印加されたときに、室温で白色光を発する請求項１４に記載の第１のデバイス。
  18. 第１の発光材料が、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍのピーク波長を有する青色光を発する請求項１７に記載の第１のデバイス。
  19. 請求項１に記載の発光材料を含むことを特徴とする組成物。
  20. 下記式Ｙの化合物の閉環により、下記式１の化合物を製造する方法であって、
    （式中、Ｘ１〜Ｘ１２は、独立して、Ｃ−Ｒ及びＮからなる群から選択され；各Ｒは、独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルフォニル、ホスフィノ及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。）
    シクロヘキセンを含有する溶液に、所定量の前記式Ｙの化合物を溶解させることと；
    得られた溶液にＵＶ光を照射することと、
    を含む方法。
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