JP2019196334A - 化合物、化合物の製造法及びそれを用いた発光材料の製造法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度、高効率、低電圧駆動、長寿命を示す有機EL材料を合成することができる高純度原料とその精製方法、それを用いて合成した発光材料の製造方法を提供すること。【解決手段】有機EL材料を合成する原料である化合物であって、該化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量が0.15%以下であり、該不純物の含有量は有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて該化合物と同定されるピークよりも保持時間の短いピークの面積の和の、全ピーク面積の和に対する百分率である化合物。【選択図】なし

Description

本発明は、化合物、化合物の製造法及びそれを用いた発光材料の製造法に関する。
有機EL現象を示す材料(以下、「有機EL材料」という。)には、発光材料及び電荷輸送材料等がある。これらはいずれも芳香族環が連結した化学構造を有している。有機EL材料を製造するための原料として、例えば、以下の式(1)又は式(2)で表されるアリーレン化合物が用いられる。
一般に有機EL素子の効率、寿命を向上させるためには有機EL材料が高純度であることが必要であり、そのためには用いられる原料(1)又は(2)も高純度であることが望ましい。
原料(1)又は原料(2)の純度を確認するためには、通常はガスクロマトグラフィー法、又は高速液体クロマトグラフィー法(以下HPLC法とする)による分析が用いられる。このうちガスクロマトグラフィー法は、対象となる物質が分解しない温度である程度の蒸気圧を持っていることが必要であり、蒸気圧の低い物質は分析が困難となる。HPLC法は、蒸気圧の低い物質であっても分析が可能であり、有機EL発光材料の原料の分析にはしばしば用いられている。例えば、特表2002−536492号においてはHPLCによる分析で99%以上の純度のホウ素含有官能基を有する芳香族モノマーを合成している。
特表2002−536492号公報
有機EL材料に必要な特性として、有機EL素子に用いた際に、その素子が高輝度、高効率、低電圧駆動、長寿命であることが挙げられるが、HPLC法によって原料(1)又は(2)の純度を確認した後有機EL材料を合成し、この有機EL材料を用いて作成した素子では、これらの性能の向上に限界があった。本発明の目的は高純度原料(1)又は(2)とその精製方法、それを用いて合成した発光材料の製造方法を提供することである。
有機EL素子の性能は、その素子に用いる有機EL材料の電荷輸送性が影響する。すなわち、有機EL素子は通常、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等の複数の層を持ち、全体として高輝度、高効率、低電圧駆動、長寿命になるように それぞれの層の電荷輸送性のバランスをとって設計する。各層の電荷輸送性については、発光層に使用する化合物の化学構造における芳香族環が連結した様式に依存する。特に、発光層において顕著である。各層に使用する化合物の中に異なる連結様式をもつ芳香族環が存在すると、電荷輸送性が変化し、設計したバランスが崩れ、有機EL素子の性能が低下してしまう。本発明の発明者は、有機EL材料の原料(1)または(2)には不純物として、異なる芳香族環の連結様式を持つ化合物が含まれることを見出した。
かかる不純物の化学構造は原料(1)又は(2)の芳香族環が不作為に連結したものであり、その分子量は式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きいと考えられる。そこで、上記課題を解決する手段として、式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量を特定量以下に制限することにした。式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量を確認する手段としては、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーのピーク面積法を採用した。
本発明は、以下の式(1)又は(2)で表される化合物であって、式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量が0.15%以下であり、該不純物の含有量は有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて式(1)又は(2)と同定されるピークよりも保持時間の短いピークの面積の和の、全ピーク面積の和に対する百分率である化合物を提供する。
Figure 2019196334
[式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
Figure 2019196334
[式中、a及びaは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
ある一形態においては、上記いずれかの化合物は逆相カラムによる高速液体クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて、面積百分率法による純度が99%を超えるものである。
ある一形態においては、Z、Zで示される脱離基は、次の置換基A群、又はB群からなる群から選ばれる基である。
ここで置換基A群は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、及び−O−S(=O)C1(式中、RC1は、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。)で表される基であり;
置換基B群は、−B(ORC2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基;
−BFQ’(式中、Q’は、Li、Na、K、Rb又はCsを示す。)で表される基;
−MgY’(式中、Y’は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;
−ZnY”(式中、Y”は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;及び
−Sn(RC3(式中、RC3は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC3は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合するスズ原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基である。
ある一形態においては、Z、 Zで示される脱離基は臭素原子、又は−B(ORC2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基である。
ある一形態においては、上記いずれかの化合物は縮合反応による化合物の合成に使用される。
ある一形態においては、上記合成される化合物が有機EL材料である。
ある一形態においては、上記合成される化合物が高分子化合物である。
また、本発明は、上記いずれかの式(1)で示される化合物、及び上記いずれかの式(2)で示される化合物を用いて縮合反応を行う工程を包含する化合物の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記いずれかの式(1)で示される化合物、上記いずれかの式(2)で示される化合物、及び以下の式(3)で示される化合物を用いて縮合反応を行う工程を包含する化合物の製造方法を提供する。
Figure 2019196334
式中、RX4はアリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。
ある一形態においては、上記製造される化合物が有機EL材料である。
ある一形態においては、製造される化合物が高分子化合物である。
また、本発明は、式(1)又は(2)
Figure 2019196334
[式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
Figure 2019196334
[式中、a及びaは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
で表される化合物を溶媒に溶解した後、活性炭に接触させることで、式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量を0.15%以下に低減する工程を包含する、式(1)又は(2)で表される化合物の精製方法であって、該不純物の含有量は有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて式(1)又は(2)と同定されるピークよりも保持時間の短いピークの面積の和の、全ピーク面積の和に対する百分率である、精製方法を提供する。
また、本発明は、上記いずれかの式(1)で示される化合物、及び上記いずれかの式(2)で示される化合物を縮合重合させて成る重合体を含む有機EL材料を提供する。
また、本発明は、上記いずれかの式(1)で示される化合物、上記いずれかの式(2)で示される化合物、及び上記式(3)で示される化合物を縮合重合させて成る重合体を含む有機EL材料を提供する。
また、本発明は、上記いずれかの有機EL材料と有機溶媒を含む組成物を提供する。
また、本発明は、上記いずれかの有機EL材料を含む薄膜を提供する。
また、本発明は、上記薄膜を有する有機EL素子を提供する。
本発明によれば、高輝度、高効率、低電圧駆動、長寿命を示す有機EL材料を製造する原料及びその原料の精製方法を提供できる。また、高輝度、高効率、低電圧駆動、長寿命を示す有機EL材料の製造方法を提供できる。
<共通する用語の説明>
以下、本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
Meはメチル基、Etはエチル基、i−Prはイソプロピル基、n−Buはn−ブチル基、t−Buはtert−ブチル基を表す。
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が、1×10〜1×10である重合体を意味する。高分子化合物に含まれる構成単位は、合計100モル%である。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×10以下の化合物を意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位を意味する。
「アルキル基」は、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよい。直鎖のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常1〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。分岐及び環状のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常3〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。
アルキル基は、置換基を有していてもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−n−プロピルヘプチル基、n−デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルオクチル基、2−n−ヘキシル−デシル基、n−ドデシル基等の非置換アルキル基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、3−フェニルプロピル基、3−(4−メチルフェニル)プロピル基、3−(3,5−ジ−n−ヘキシルフェニル)プロピル基、6−エチルオキシヘキシル基等の置換アルキル基が挙げられる。
「アリール基」は、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団を意味する。アリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜10である。
アリール基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、2−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−フェニルフェニル基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、フッ素原子等で置換された基が挙げられる。
「アルコキシ基」は、直鎖、分岐及び環状のいずれでもよい。直鎖のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常1〜40であり、好ましくは4〜10である。分岐及び環状のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常3〜40であり、好ましくは4〜10である。
アルコキシ基は、置換基を有していてもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられる。
「アリールオキシ基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは7〜48である。
アリールオキシ基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、1−アントラセニルオキシ基、9−アントラセニルオキシ基、1−ピレニルオキシ基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、アルコキシ基、フッ素原子等で置換された基が挙げられる。
「p価の複素環基」(pは、1以上の整数を表す。)とは、複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちp個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。p価の複素環基の中でも、芳香族複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちp個の水素原子を除いた残りの原子団である「p価の芳香族複素環基」が好ましい。
「芳香族複素環式化合物」は、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ジベンゾホスホール等の複素環自体が芳香族性を示す化合物、及び、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等の複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環されている化合物を意味する。
1価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まないで、通常、2〜60であり、好ましくは4〜20である。
1価の複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、アルコキシ基等で置換された基が挙げられる。
「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。
「アミノ基」は、置換基を有していてもよく、置換アミノ基が好ましい。アミノ基が有する置換基としては、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましい。
置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基が挙げられる。
アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(4−メチルフェニル)アミノ基、ビス(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、ビス(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)アミノ基が挙げられる。
「アリーレン基」は、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子2個を除いた残りの原子団を意味する。アリーレン基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、6〜60であり、好ましくは6〜30であり、より好ましくは6〜18である。
アリーレン基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、ナフタセンジイル基、フルオレンジイル基、ピレンジイル基、ペリレンジイル基、クリセンジイル基、及び、これらの基が置換基を有する基が挙げられ、好ましくは、式(A−1)〜式(A−20)で表される基である。アリーレン基は、これらの基が複数結合した基を含む。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。複数存在するR及びRは、各々、同一でも異なっていてもよい。隣接するR同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
2価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、2〜60であり、好ましくは、3〜20であり、より好ましくは、4〜15である。
2価の複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール、トリアゾールから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち2個の水素原子を除いた2価の基が挙げられ、好ましくは、式(A−21)〜式(A−52)で表される基である。2価の複素環基は、これらの基が複数結合した基を含む。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
式中、R及びRは、前記と同じ意味を表す。
「置換基」とは、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。
「架橋基」とは、式(B−1)、(B−2)、(B−3)、(B−4)、(B−5)、(B−6)、(B−7)、(B−8)、(B−9)、(B−10)、(B−11)、(B−12)、(B−13)、(B−14)、(B−15)、(B−16)又は(B−17)で表される基を言う。
Figure 2019196334
式中、これらの基は置換基を有していてもよい。
<高分子化合物>
高分子化合物は、正孔輸送性が優れるので、下記式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure 2019196334
式中、aX1及びaX2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
X1は、高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは1である。
X2は、高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは0である。
X1、RX2及びRX3は、好ましくはアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3で表されるアリーレン基としては、特に好ましくは式(A−1)又は式(A−9)で表される基であり、とりわけ好ましくは式(A−1)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3で表される2価の複素環基としては、特に好ましくは式(A−21)、式(A−22)又は式(A−27)〜式(A−46)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX2及びArX4で表されるアリーレン基としては、特に好ましくは式(A−1)、式(A−6)、式(A−7)、式(A−9)〜式(A−11)又は式(A−19)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX2及びArX4で表される2価の複素環基の特に好ましい範囲は、ArX1及びArX3で表される2価の複素環基の特に好ましい範囲と同じである。
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基の特に好ましい範囲、とりわけ好ましい範囲は、それぞれ、ArX1及びArX3で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の特に好ましい範囲、とりわけ好ましい範囲と同様である。
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
式中、RXXは、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
XXは、好ましくはアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX2及びArX4は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX1〜ArX4及びRX1〜RX3で表される基が有してもよい置換基としては、好ましくはアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
式(X)で表される構成単位としては、好ましくは式(X−1)〜(X−7)で表される構成単位であり、より好ましくは式(X−3)〜(X−7)で表される構成単位であり、更に好ましくは式(X−3)〜(X−6)で表される構成単位である。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
式中、RX4及びRX5は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はシアノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRX4は、同一でも異なっていてもよい。複数存在するRX5は、同一でも異なっていてもよく、隣接するRX5同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
式(X)で表される構成単位は、正孔輸送性が優れるので、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.1〜50モル%であり、より好ましくは1〜40モル%であり、更に好ましくは5〜30モル%である。
式(X)で表される構成単位としては、例えば、式(X1−1)〜(X1−19)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは式(X1−6)〜(X1−14)で表される構成単位である。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
高分子化合物において、式(X)で表される構成単位は、1種のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。
高分子化合物は、正孔輸送性が優れるので、更に、式(Y)で表される構成単位を含むことが好ましい。
高分子化合物は、発光素子の作製に用いた場合の発光効率の観点からは、式(X)で表される構成単位又は式(Y)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure 2019196334
式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表されるアリーレン基としては、特に好ましくは式(A−1)、式(A−6)、式(A−7)、式(A−9)〜式(A−11)、式(A−13)又は式(A−19)で表される基であり、とりわけ好ましくは式(A−1)、式(A−7)、式(A−9)又は式(A−19)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表される2価の複素環基としては、特に好ましくは式(A−24)、式(A−30)、式(A−33)、式(A−35)、式(A−38)又は式(A−40)で表される基であり、とりわけ好ましくは式(A−24)、式(A−30)、式(A−38)又は式(A−40)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基の特に好ましい範囲、とりわけ好ましい範囲は、それぞれ、前述のArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の特に好ましい範囲、とりわけ好ましい範囲と同様である。
ArY1で表される基が有してもよい置換基としては、好ましくはアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、式(Y−1)〜(Y−7)で表される構成単位が挙げられ、高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命の観点からは、好ましくは式(Y−1)又は(Y−2)で表される構成単位であり、電子輸送性の観点からは、好ましくは式(Y−3)又は(Y−4)で表される構成単位であり、正孔輸送性の観点からは、好ましくは式(Y−5)〜(Y−7)で表される構成単位である。
Figure 2019196334
式中、RY1は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY1は、同一でも異なっていてもよく、隣接するRY1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
Y1は、好ましくは水素原子、アルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
式中、RY1は前記と同じ意味を表す。XY1は、−C(RY2−、−C(RY2)=C(RY2)−又は−C(RY2−C(RY2−で表される基を表す。RY2は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY2は、同一でも異なっていてもよく、RY2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
Y2は、好ましくはアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y1において、−C(RY2−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基、双方がアリール基、双方が1価の複素環基、又は、一方がアルキル基で他方がアリール基若しくは1価の複素環基であり、より好ましくは一方がアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。2個存在するRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、RY2が環を形成する場合、−C(RY2−で表される基としては、好ましくは式(Y−A1)〜(Y−A5)で表される基であり、より好ましくは式(Y−A4)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
Y1において、−C(RY2)=C(RY2)−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基、又は、一方がアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y1において、−C(RY2−C(RY2−で表される基中の4個のRY2は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基である。複数あるRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、RY2が環を形成する場合、−C(RY2−C(RY2−で表される基は、好ましくは式(Y−B1)〜(Y−B5)で表される基であり、より好ましくは式(Y−B3)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
式中、RY2は前記と同じ意味を表す。
Figure 2019196334
式中、RY1は前記と同じ意味を表す。RY3は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y3は、好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
式中、RY1は前記を同じ意味を表す。RY4は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y4は、好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、式(Y−11)〜(Y−55)で表される構成単位が挙げられる。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1がアリーレン基である構成単位は、高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5〜80モル%であり、より好ましくは30〜60モル%である。
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1が2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基である構成単位は、高分子化合物を用いた発光素子の電荷輸送性が優れるので、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5〜30モル%であり、より好ましくは3〜40モル%である。
式(Y)で表される構成単位は、高分子化合物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
<原料中の高分子量不純物>
本明細書でいう原料とは有機EL材料を合成する原料になる化合物をいう。高分子量不純物とは原料である化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物をいう。高分子量不純物は原料由来の芳香族環が無作為に連結した化学構造を有しており、有機EL材料中に存在することになった場合、有機EL素子中の各層における電荷輸送性のバランスを崩し、有機EL素子としたときの性能を低下させる。有機EL素子の性能を向上させるためには、高分子量不純物は原料から除去する必要がある。
原料中の高分子量不純物の含有量は、0.15 %以下、好ましくは0.10 %以下、より好ましくは0.05%以下である。
高分子量不純物は原料である化合物を有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーで分析した際に、当該化合物よりも溶出時間の短い成分である。有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーに使用するカラムとしては、特に限定されるものではないが、標準ポリスチレンを用いた較正曲線において、ポリスチレン換算分子量500〜10000が良好に分離できるカラムが好ましい。好ましいカラムとしては、例えばTSK gel G1000〜G4000Hシリーズ、GMH-Lシリーズ、Super HZ1000〜4000、Super HZM (東ソー)など、KF-801〜803、803Lシリーズ、KF-401〜403シリーズ(Shoudex)など、PLGEL MIXED-A〜E (Agilent)などが挙げられる。また、分離能を上げるために同一又は異なるカラムを2本以上直列に使用してもよい。有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーにおける移動相としては、カラムメーカーが性能を保証する溶媒で、原料モノマーが可溶な溶媒であれば、特に限定されないが、通常テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、DMF、DMSO、ジオキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、NMP、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、又はこれらの混合溶媒が用いられるが、テトラヒドロフラン、クロロホルム、DMF、アセトンが好ましく、さらに好ましいのはテトラヒドロフランである。クロマトグラフィーの検出器としては、特に限定されないが、通常UV−vis 検出器、示差屈折率検出器が、好ましくはUV−vis検出器が用いられる。
原料中の高分子量不純物の含量は、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーで得られたクロマトグラムから、次式で求める。
原料中の高分子量不純物含量(%)=原料モノマーよりも溶出時間の短い成分の面積値総和/全溶出成分の面積値総和
ただし、ブランク分析においても検出されるピークについては、除外して計算するものとする。
原料である化合物の合成方法としては、例えば特表2002−536492に示される方法がある。この原料は、高速液体クロマトグラフィーでは99%以上の含量を示すことが開示されているが、原料中の高分子量不純物については高速液体クロマトグラフィーでは検知されないものがあり、充分に除去されていない。原料は、高分子量不純物が十分に除去されるまで精製される必要がある。
本発明の原料は、高速液体クロマトグラフィーによる純度が高いことが好ましい。高速液体クロマトグラフィーによる純度は、逆相カラムを使用する高速液体クロマトグラムのピーク面積百分率に基づいて決定される。本発明の原料は、高速液体クロマトグラフィーによる純度が99%を超える、好ましくは、99.5%以上、より好ましくは99.8%以上である。
逆相カラムの種類は原料である化合物が高い分離能で分析できるものであれば特に限定されないが、通常はオクタデシル基(C18)、オクチル基(C8)、ブチル基(C4)、トリメチル基(C3)、フェニル基、シアノプロピル基等が結合されたシリカゲルカラム、が好ましい。好ましいカラムとしては、L-columnシリーズ(化学物質評価研究機構)、C18M、C18P、5C8、5CNシリーズ(Shoudex)、ZORBAX RPシリーズ(Aglient)が挙げられる。
逆相カラムを使用する高速液体クロマトグラフィーに用いる移動相としては、水、メタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等が用いられ、これらを混合して用いても良いし、経時的に混合比を変える、グラジエント法を用いても良い。酸化防止剤や、pH調整剤を添加してもよい。
原料の精製方法としては、吸着剤による吸着、再結晶、及び吸着と再結晶の組み合わせが好ましい。
吸着剤による吸着は、原料モノマーを有機溶媒に溶解し、吸着剤を加え必要に応じて加熱攪拌した後、濾過を行う。有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンセン、キシレン、メシチレン、1,2,4−トリメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、ブロモベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、アニソールなどのエーテル類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどが挙げられ、必要に応じてこれらの溶媒を混合して用いても良い。なかでもトルエン、ヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルムが好ましい。
有機溶媒の使用量としては原料モノマーに対して通常0.5〜100重量倍、好ましくは1〜50重量倍である。
吸着剤としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト、活性白土、又はこれらの混合物が挙げられ、中でも活性炭が好ましい。
吸着剤量としては、原料モノマーに対して通常0.05〜5重量倍、好ましくは0.1〜1重量倍である。
攪拌時の温度としては、通常−20℃から溶媒の沸点までで、好ましくは20℃から溶媒の沸点までである。
攪拌時間としては、通常5分から48時間、好ましくは30分から3時間である。
吸着剤は通常濾過によって分離されるが、その際に濾過助剤を併用しても良い。
吸着剤による吸着は、吸着剤の充填塔を用いて、この充填塔に原料モノマーの溶液を流通してもよく、この場合必要に応じて循環させることもできる。
吸着剤処理した原料モノマーの溶液は、濃縮又は希釈により適当な濃度に調整した後、反応に供しても良いし、続けて再結晶操作を行って原料モノマーの結晶を取り出してもよい。
再結晶による精製は、原料モノマーを可溶性有機溶媒で加熱溶解した後、冷却して析出した結晶を濾別する方法、原料モノマーを可溶性有機溶媒で溶解した後、原料モノマーの貧溶媒を滴下して析出した結晶を濾別する方法、及び冷却と貧溶媒滴下を組み合わせる方法がある。
可溶性有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンセン、キシレン、メシチレン、1,2,4−トリメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、ブロモベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、アニソールなどのエーテル類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられ、必要に応じてこれらの溶媒を混合して用いても良い。なかでもトルエン、ヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルムが好ましい。
可溶性有機溶媒の使用量は、通常原料モノマーに対して0.5〜100重量倍、好ましくは1〜50重量倍である。
貧溶媒としては、比較的極性の高い有機溶媒が好ましく、メタノール、エタノール、2−プロパノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどが挙げられ、必要に応じてこれらの溶媒を混合して用いても良い。なかでもメタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン、アセトニトリルが好ましい。
貧溶媒の使用量は、通常原料モノマーに対して0.05〜100重量倍、好ましくは0.1〜50重量倍である。
加熱溶解する場合には、予め可溶性有機溶媒と貧溶媒を混合した溶媒を用いることも出来る。
加熱溶解する場合の溶解温度としては、通常室温〜溶媒の沸点までであり、好ましくは30℃〜溶媒の沸点までである。モノマーが溶解したことを確認した後、冷却を行う。冷却速度としては、通常2〜50℃/hr、好ましくは5〜30℃/hrである。
精製効果を上げ、結晶形を整えるために、冷却中に種晶を加えても良いし、結晶が析出した段階で、2〜15℃程度昇温し、5分〜5時間程度保温した後、再度冷却しても良い。
冷却は、通常−50℃〜80℃、好ましくは−20〜30℃まで冷却される。最終の冷却温度で通常0〜24時間、好ましくは0.5〜8時間保温した後、濾過を行い、可溶性有機溶媒、又は貧溶媒、又はこれらの混合溶媒を用いて結晶を洗浄したのち、乾燥する。
可溶性有機溶媒に溶解し、貧溶媒を滴下する方法においては、貧溶媒は通常0.5〜24時間、好ましくは1〜8時間かけて滴下する。貧溶媒滴下時の温度は通常−50℃〜溶媒の沸点までであり、好ましくは−20℃〜溶媒の沸点までである。
加熱溶解/冷却操作と貧溶媒滴下を組み合わせる場合においては、貧溶媒滴下は、冷却操作の前に行ってもよいし、冷却操作中、冷却操作後に行ってもよい。
これらの精製操作を実施した後、原料中の高分子量不純物を分析して原料中の高分子量不純物含量が0.15%以上である場合は、再度これらの精製操作を繰り返してもよい。
<高分子化合物の製造方法>
次に、本発明の高分子化合物の製造方法について説明する。
本明細書において、本発明の高分子化合物の製造に使用される化合物を総称して、「原料モノマー」ということがある。
化合物(1) 又は(2)は、高分子化合物の製造においては、いずれも原料モノマーであり、Z1、Z2はそれぞれ独立に、置換基A群及び置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
<置換基A群>
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)C1(式中、RC1は、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。)で表される基。
<置換基B群>
−B(ORC2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基;
−BFQ’(式中、Q’は、Li、Na、K、Rb又はCsを示す。)で表される基;
−MgY’(式中、Y’は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;
−ZnY”(式中、Y”は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;及び、
−Sn(RC3(式中、RC3は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC3は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合するスズ原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基。
−B(ORC2で表される基としては、下記式で表される基が例示される。
Figure 2019196334
置換基A群から選ばれる基を有する化合物と置換基B群から選ばれる基を有する化合物とは、公知のカップリング反応により縮合重合して、置換基A群から選ばれる基及び置換基B群から選ばれる基と結合する炭素原子同士が結合する。そのため、置換基A群から選ばれる基を2個有する化合物と、置換基B群から選ばれる基を2個有する化合物を公知のカップリング反応に供すれば、縮合重合により、これらの化合物の縮合重合体を得ることができる。
縮合重合は、通常、触媒、塩基及び溶媒の存在下で行なわれるが、必要に応じて、相間移動触媒を共存させて行ってもよい。
触媒としては、例えば、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリス−o−メトキシフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート等のパラジウム錯体、ニッケル[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジクロロニッケル、[ビス(1,4−シクロオクタジエン)]ニッケル等のニッケル錯体等の遷移金属錯体;これらの遷移金属錯体が、更にトリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、ビピリジル等の配位子を有する錯体が挙げられる。触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
触媒の使用量は、原料モノマーのモル数の合計に対する遷移金属の量として、通常、0.00001〜3モル当量である。
塩基及び相間移動触媒としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、リン酸三カリウム等の無機塩基;フッ化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等の有機塩基;塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、 塩化トリカプリルメチルアンモニウム(Aliquat336)等の相間移動触媒が挙げられる。塩基及び相間移動触媒は、それぞれ、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
塩基及び相間移動触媒の使用量は、それぞれ、原料モノマーの合計モル数に対して、通常0.001〜100モル当量である。
溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒、水が挙げられる。溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
溶媒の使用量は、通常、原料モノマーの合計100重量部に対して、10〜100000重量部である。
縮合重合の反応温度は、通常−100〜200℃である。縮合重合の反応時間は、通常1時間以上である。
重合反応の後処理は、公知の方法、例えば、分液により水溶性不純物を除去する方法、メタノール等の低級アルコールに重合反応後の反応液を加えて、析出させた沈殿を濾過した後、乾燥させる方法等を単独、又は組み合わせて行う。高分子化合物の純度が低い場合、例えば、再結晶、再沈殿、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製することができる。
<組成物>
組成物は、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料、酸化防止剤及び溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料と、高分子化合物とを含有する。
高分子化合物及び溶媒を含有する組成物(以下、「インク」ということがある。)は、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の印刷法を用いた発光素子の作製に好適である。
インクの粘度は、印刷法の種類によって調整すればよいが、インクジェットプリント法等の溶液が吐出装置を経由する印刷法に適用する場合には、吐出時の目づまりと飛行曲がりを防止するために、好ましくは25℃において1〜20mPa・sである。
インクに含まれる溶媒は、該インク中の固形分を溶解又は均一に分散できる溶媒が好ましい。溶媒としては、例えば、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、4−メチルアニソール等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−デカン、ビシクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル等のエステル系溶媒;エチレングリコール、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール系溶媒;イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒が挙げられる。溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
インクにおいて、溶媒の配合量は、高分子化合物100重量部に対して、通常、1000〜100000重量部であり、好ましくは2000〜20000重量部である。
<正孔輸送材料>
正孔輸送材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類され、高分子化合物が好ましく、架橋基を有する高分子化合物がより好ましい。
高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体;側鎖又は主鎖に芳香族アミン構造を有するポリアリーレン及びその誘導体が挙げられる。高分子化合物は、電子受容性部位が結合された化合物でもよい。電子受容性部位としては、例えば、フラーレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、トリニトロフルオレノン等が挙げられ、好ましくはフラーレンである。
組成物において、正孔輸送材料の配合量は、高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
正孔輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<電子輸送材料>
電子輸送材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。電子輸送材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子化合物としては、例えば、8−ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体、オキサジアゾール、アントラキノジメタン、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、フルオレノン、ジフェニルジシアノエチレン、及び、ジフェノキノン、並びに、これらの誘導体が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフルオレン、及び、これらの誘導体が挙げられる。高分子化合物は、金属でドープされていてもよい。
組成物において、電子輸送材料の配合量は、高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
電子輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<正孔注入材料及び電子注入材料>
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。正孔注入材料及び電子注入材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子化合物としては、例えば、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン;カーボン;モリブデン、タングステン等の金属酸化物;フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カリウム等の金属フッ化物が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン、及び、ポリキノキサリン、並びに、これらの誘導体;式(X)で表される基を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。
組成物において、正孔注入材料及び電子注入材料の配合量は、各々、高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<イオンドープ>
正孔注入材料又は電子注入材料が導電性高分子を含む場合、導電性高分子の電気伝導度は、好ましくは、1×10−5S/cm〜1×10S/cmである。導電性高分子の電気伝導度をかかる範囲とするために、導電性高分子に適量のイオンをドープすることができる。
ドープするイオンの種類は、正孔注入材料であればアニオン、電子注入材料であればカチオンである。アニオンとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンが挙げられる。カチオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンが挙げられる。
ドープするイオンは、一種のみでも二種以上でもよい。
<発光材料>
本発明の原料化合物を使用した縮合反応により得られる高分子化合物は発光材料として用いることが出来る。該高分子化合物以外の発行材料を併用してもよい。発光材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。発光材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子化合物としては、例えば、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、並びに、イリジウム、白金又はユーロピウムを中心金属とする三重項発光錯体が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フルオレンジイルジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、式(X)で表される基、カルバゾールジイル基、フェノキサジンジイル基、フェノチアジンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基等を含む高分子化合物が挙げられる。
発光材料は、低分子化合物及び高分子化合物を含んでいてもよく、好ましくは、三重項発光錯体及び高分子化合物を含む。
三重項発光錯体としては、式Ir−1〜Ir−3で表される金属錯体等のイリジウム錯体が好ましい。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
式中、RD1〜RD8及びRD11〜RD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1及びAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表す。nD1は、1、2又は3を表し、nD2は、1又は2を表す。
式Ir−1で表される三重項発光錯体において、RD1〜RD8の少なくとも1つは、好ましくは、式(Dend−A)で表される基である。
Figure 2019196334
式中、mDA1、mDA2及びmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。GDA1は、窒素原子、芳香族炭化水素基又は複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。TDA2及びTDA3は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
DA1、mDA2及びmDA3は、通常10以下である。mDA1、mDA2及びmDA3は、同一であることが好ましい。
DA1は、好ましくは式(GDA−11)〜(GDA−15)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2019196334
式中、*1、*2及び*3は、各々、ArDA1、ArDA2及びArDA3との結合を表す。RDAは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。RDAが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
DAは、好ましくは水素原子、アルキル基又はアルコキシ基であり、より好ましくは水素原子又はアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArDA1、ArDA2及びArDA3は、好ましくは式(ArDA−1)〜(ArDA−3)で表される基である。
Figure 2019196334
式中、RDAは前記と同じ意味を表す。RDBは、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDBが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
DA2及びTDA3は、好ましくは式(TDA−1)〜(TDA−3)で表される基である。
Figure 2019196334
式中、RDA及びRDBは前記と同じ意味を表す。
式Ir−2において、好ましくはRD11〜RD20の少なくとも1つは式(Dend−A)で表される基である。
式Ir−3において、好ましくはRD1〜RD8及びRD11〜RD20の少なくとも1つは式(Dend−A)で表される基である。
式(Dend−A)で表される基は、好ましくは式(Dend−A1)〜(Dend−A3)で表される基である。
Figure 2019196334
式中、Rp1、Rp2及びRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Rp1及びRp2が複数個存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。np1は、0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0又は1を表す。複数存在するnp1は、同一でも異なっていてもよい。
np1は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。np2は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。np3は好ましくは0である。
−AD1−−−AD2−で表されるアニオン性の2座配位子としては、例えば、下記式で表される配位子が挙げられる。
Figure 2019196334
式中、*は、Irと結合する部位を表す。
式Ir−1で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir−11〜Ir−13で表される金属錯体である。式Ir−2で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir−21で表される金属錯体である。式Ir−3で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir−31〜Ir−33で表される金属錯体である。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334
式中、Dendは、式(Dend−A)で表される基を表す。nD2は、1又は2を表す。
三重項発光錯体としては、例えば、以下に示す金属錯体が挙げられる。
Figure 2019196334

Figure 2019196334
Figure 2019196334

Figure 2019196334
組成物において、発光材料の含有量は、高分子化合物100重量部に対して、通常、0.1〜400重量部である。
<酸化防止剤>
酸化防止剤は、高分子化合物と同じ溶媒に可溶であり、発光及び電荷輸送を阻害しない化合物であればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。
組成物において、酸化防止剤の配合量は、高分子化合物100重量部に対して、通常、0.001〜10重量部である。
酸化防止剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<膜>
膜は、高分子化合物を含有する。
膜には、高分子化合物を架橋により溶媒に対して不溶化させた、不溶化膜も含まれる。不溶化膜は、高分子化合物を加熱、光照射等の外部刺激により架橋させて得られる膜である。不溶化膜は、溶媒に実質的に不溶であるため、発光素子の積層化に好適に使用することができる。
膜を架橋させるための加熱の温度は、通常、25〜300℃であり、発光効率が良好になるので、好ましくは50〜250℃であり、より好ましくは150〜200℃である。
膜を架橋させるための光照射に用いられる光の種類は、例えば、紫外光、近紫外光、可視光である。
膜は、発光素子における正孔輸送層又は正孔注入層として好適である。
膜は、インクを用いて、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法により作製することができる。
膜の厚さは、通常、1nm〜10μmである。
<発光素子>
発光素子は、高分子化合物を用いて得られる有機エレクトロルミネッセンス等の発光素子であり、該発光素子には、例えば、高分子化合物を含む発光素子、高分子化合物が分子内、分子間、又は、それらの両方で架橋した発光素子がある。
発光素子の構成としては、例えば、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられた高分子化合物を用いて得られる層とを有する。
<層構成>
高分子化合物を用いて得られる層は、通常、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層の1種以上の層であり、好ましくは、発光層である。これらの層は、各々、発光材料、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料を含む。これらの層は、各々、発光材料、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料を、上述した溶媒に溶解させ、インクを調製して用い、上述した膜の作製と同じ方法を用いて形成することができる。
発光素子は、陽極と陰極の間に発光層を有する。発光素子は、正孔注入性及び正孔輸送性の観点からは、陽極と発光層との間に、正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも1層を有することが好ましく、電子注入性及び電子輸送性の観点からは、陰極と発光層の間に、電子注入層及び電子輸送層の少なくとも1層を有することが好ましい。
正孔輸送層、電子輸送層、発光層、正孔注入層、及び、電子注入層の材料としては、高分子化合物の他、各々、上述した正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、正孔注入材料、及び、電子注入材料が挙げられる。
正孔輸送層の材料、電子輸送層の材料、及び、発光層の材料は、発光素子の作製において、各々、正孔輸送層、電子輸送層、及び、発光層に隣接する層の形成時に使用される溶媒に溶解する場合、該溶媒に該材料が溶解することを回避するために、該材料が架橋基を有することが好ましい。架橋基を有する材料を用いて各層を形成した後、該架橋基を架橋させることにより、該層を不溶化させることができる。
発光素子において、発光層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層等の各層の形成方法としては、低分子化合物を用いる場合、例えば、粉末からの真空蒸着法、溶液又は溶融状態からの成膜による方法が挙げられ、高分子化合物を用いる場合、例えば、溶液又は溶融状態からの成膜による方法が挙げられる。
積層する層の順番、数、及び、厚さは、発光効率及び素子寿命を勘案して調整すればよい。
<基板/電極>
発光素子における基板は、電極を形成することができ、かつ、有機層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等の材料からなる基板である。不透明な基板の場合には、基板から最も遠くにある電極が透明又は半透明であることが好ましい。
陽極の材料としては、例えば、導電性の金属酸化物、半透明の金属が挙げられ、好ましくは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ;インジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等の導電性化合物;銀とパラジウムと銅との複合体(APC);NESA、金、白金、銀、銅である。
陰極の材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム等の金属;それらのうち2種以上の合金;それらのうち1種以上と、銀、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上との合金;並びに、グラファイト及びグラファイト層間化合物が挙げられる。合金としては、例えば、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。
陽極及び陰極は、各々、2層以上の積層構造としてもよい。
<用途>
発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。パターン状の発光を得るためには、面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部にしたい層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極もしくは陰極、又は両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にON/OFFできるように配置することにより、数字、文字等を表示できるセグメントタイプの表示装置が得られる。ドットマトリックス表示装置とするためには、陽極と陰極を共にストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法、カラーフィルター又は蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス表示装置は、パッシブ駆動も可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動も可能である。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末等のディスプレイに用いることができる。面状の発光素子は、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、又は、面状の照明用光源として好適に用いることができる。フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源、及び、表示装置としても使用できる。
<合成例1>
2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン(以下F8BEと略す)は特表2002−536492の実施例に従い合成した。
高速液体クロマトグラフィー及び有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーを用いて合成したF8BEを分析した。分析条件を次に示す。
高速液体クロマトグラフィー:
機器:島津製作所LC-10AT (LC-Solution データ処理)
カラム:Zorbax XDB-C8(Agilent製)
移動相:水:アセトニトリル(20:80)一定、1.0mL/分
検出器: UV−Vis(280nm)
有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィー
機器:島津製作所LC-10AT (LC-Solution データ処理)
カラム:TSKgel G2000HHR(東ソー製)
移動相:THF 1.0mL/分
検出器: VU-Vis 228nm
高速液体クロマトグラムによるF8BEの含量は99.8%、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラムにおいてF8BEの保持時間よりも短い保持時間の不純物含量は0.16%であった。
<実施例1>
高純度F8BE
温度計、攪拌翼、冷却管をつけた1Lセパラブルフラスコに合成例1で得られたF8BE200g、ジクロロメタン800gを仕込み、40℃で溶解した。この溶液に活性炭(関東化学、粉末)20gを加え、還流下2時間攪拌した。30℃まで冷却した後、セライト545(関東化学)をプレコートした濾過器で活性炭を濾過し、ジクロロメタン50gで洗浄した。濾液をロータリーエバポレータで400gまで濃縮した。温度計、攪拌翼、冷却管をつけた3Lセパラブルフラスコに濃縮物及びアセトニトリル1100gを仕込み、50℃まで昇温して結晶が溶解したことを確認した後、20℃まで3時間かけて冷却した。20℃で1時間保温した後精製した結晶を濾過、アセトニトリルで洗浄した後、50℃の真空乾燥機で乾燥して高純度F8BE160gを得た。
高速液体クロマトグラムによるF8BEの含量は100%、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフクロマトグラムにおいてF8BEの保持時間よりも短い保持時間の不純物含量は0.09%であった。
<実施例2>
高純度F8BE
温度計、3枚後退攪拌翼、フィンガーバッフル、冷却管をつけた1Lジャケット付セパラブルフラスコに合成例1で得られたF8BE200g、ヘキサン750gを仕込んだ。プログラム温度調節器を備えた温水循環装置を用いてセパラブルフラスコのジャケットに温水を循環させた。ジャケット温度を60℃に設定して昇温し、結晶が溶解したことを確認した後、攪拌回転数を500rpmとして、10℃/hrの冷却速度で40℃まで冷却した。実施例1で得られた高純度F8BE0.05gを種晶として加え、40℃で1時間保温した。10℃/hrの冷却速度で0℃まで冷却し、0℃で1時間保温した。析出した結晶を濾過、5℃に冷却したヘキサン100gで洗浄した後、50℃の真空乾燥機で乾燥して、高純度F8BE180gを得た。
高速液体クロマトグラムによるF8BEの含量は99.9%、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラムにおいてF8BEの保持時間よりも短い保持時間の不純物含量は0.06%であった。
<合成例2>
2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(以下F6BEと略す)は特表2002−536492の実施例に従い合成した。
高速液体クロマトグラムによるF6BEの含量は99.9%、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラムにおいてF6BEの保持時間よりも短い保持時間の不純物含量は0.23%であった。
<実施例3>
高純度F6BE
温度計、3枚後退攪拌翼、フィンガーバッフル、冷却管をつけた1Lジャケット付セパラブルフラスコに合成例2で得られたF6BE300g、トルエン450gを仕込んだ。プログラム温度調節器を備えた温水循環装置を用いてセパラブルフラスコのジャケットに温水を循環させた。ジャケット温度を80℃に設定して昇温し、結晶が溶解したことを確認した後、攪拌回転数を450rpmとして、10℃/hrの冷却速度で60℃まで冷却した。合成例2で得られたF6BE0.15gを種晶として加え、60℃で1時間保温した。10℃/hrの冷却速度で0℃まで冷却し、0℃で1時間保温した。析出した結晶を濾過、5℃に冷却したトルエン30g及びヘキサン150gで洗浄した後、50℃の真空乾燥機で乾燥して、高純度F6BE240gを得た。
高速液体クロマトグラムによるF6BEの含量は99.9%、有機溶媒系サイズ排除クロマトグラムにおいてF6BEの保持時間よりも短い保持時間の不純物含量は0.04%であった。
<実施例4>
攪拌翼、バッフル、冷却管、温度計をつけたセパラブルフラスコに実施例1で得られたF8BE3.30g、2,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾール1.68g、4,7−ビス(5−ブロモ−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール0.56g、トリカプリルメチルアンモニウムクロリド(Aliquat336)1.1g、トルエン48.6gを仕込み攪拌下90℃まで昇温した。ビストリフェニルホスフィンパラジウム(II)ジクロリド0.005gを仕込み、17.5%炭酸ナトリウム水溶液13gを滴下した。滴下終了後還流下3時間保温した後、室温まで冷却した。
この反応溶液に、実施例3で得られたF6BE7.88g、2,7−ジブロモ−9,9−ジヘキシルフルオレン4.49g、ビス−(4−ブロモフェニル)−4−(1−メチルプロピル)−ベンゼンアミン3.05g、3,7−ジブロモ−10−(4−ブチルフェニル)−10H−フェノキサジン0.108g、トリカプリルメチルアンモニウムクロリド(Aliquat336)2.0g、トルエン78.1gを加え,攪拌下90℃まで昇温した。ビストリフェニルホスフィンパラジウム(II)ジクロリド0.005gを仕込み、17.5%炭酸ナトリウム水溶液39gを滴下した。滴下終了後還流下3時間保温した後フェニルホウ酸0.28gを加え、14時間還流下保温した後、室温まで冷却した。
反応液を底抜きコック付のセパラブルフラスコに移し、トルエンで希釈して静置し、水層を除いた。3%酢酸水溶液及び、イオン交換水でトルエン溶液を洗浄し、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.3gを加え5時間攪拌した。
シリカゲル142g、活性アルミナ142gを事前混合したカラムに、トルエン溶液を通じた後、メタノール1600gに滴下した。生成した赤色沈殿を濾過し、メタノールで洗浄し、減圧下乾燥して、赤色重合体10gを得た。
得られた赤色重合体の有機溶剤系サイズ排除クロマトグラフ分析法によるポリスチレン換算重量平均分子量は469,000であった。
<比較例1>
実施例4において、実施例1で得られたF8BEの代わりに合成例1で得られたF8BEを用い、実施例3で得られたF6BEの代わりに合成例2で得られたF6BEを用いた以外は、実施例4と同様に実施し、重合体10gを得た。
得られた赤色重合体の有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフ分析法によるポリスチレン換算重量平均分子量は511,000であった。
<合成例3>
攪拌翼、バッフル、冷却管、温度計をつけたセパラブルフラスコに合成例1で得られたF8BE10.49g、ビス−(4−ブロモフェニル)−4−(1−メチルプロピル)−ベンゼンアミン9.07gを仕込み、トリカプリルメチルアンモニウムクロリド(Aliquat336)1.8g、トルエン120gを仕込み、攪拌下90℃まで加熱した。酢酸パラジウム(II)0.0044g、トリ(o−トルイル)ホスフィン0.030gを加えた後、17.5%炭酸ナトリウム水溶液36.3gを1時間かけて滴下した。滴下終了後還流下3時間保温した後フェニルホウ酸0.28gを加え、14時間還流下保温した後、室温まで冷却した。
以後の操作は、実施例4と同様に実施した。得られた重合体の有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフ分析法によるポリスチレン換算重量平均分子量は289,000であった。
<実施例5>
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜をつけたガラス基板に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製)の懸濁液をスピンコート法により、約65nmの厚みと成るように製膜し、ホットプレート上で200℃、15分間乾燥した。次に、合成例3で得られた重合体を混合キシレンに0.5重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液を用いてスピンコート法により約10nm程度に製膜後、酸素濃度、及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、15分間乾燥した。次に、実施例4で得られた重合体を混合キシレンに1.6重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液を用いてスピンコート法により約100nmに製膜した。そして、酸素濃度、及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、30分間乾燥した。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、バリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止を行うことで、高分子発光素子を作製した。素子構成は次の通りである。
ITO/BaytronP(約65nm)/合成例3の重合体(10nm)/実施例4の重合体(約100nm)/Ba/Al
得られた高分子発光素子に6.0Vの電圧を印加すると、発光波長のピークトップが645nmである蛍光を発し、その時の輝度は1261cd/mであった。また、発光効率は4.2Vで最大値を示し、2.05cd/Aであった。さらに、初期輝度3000cd/mでの輝度50%までの減少時間(寿命)は、187.8時間であった。また、初期駆動電圧は、6.6Vであった。
<比較例2>
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜をつけたガラス基板に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製)の懸濁液をスピンコート法により、約65nmの厚みと成るように製膜し、ホットプレート上で200℃、15分間乾燥した。次に、合成例3で得られた重合体を混合キシレンに0.5重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液を用いてスピンコート法により約10nm程度に製膜後、酸素濃度、及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、15分間乾燥した。次に、比較例1で得られた重合体を混合キシレンに1.6重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液を用いてスピンコート法により約100nmに製膜した。そして、酸素濃度、及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、30分間乾燥した。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、バリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止を行うことで、高分子発光素子を作製した。素子構成は次の通りである。
ITO/BaytronP(約65nm)/合成例3の重合体(10nm)/比較例1の重合体(約100nm)/Ba/Al
得られた高分子発光素子に6.0Vの電圧を印加すると、発光波長のピークトップが645nmである蛍光を発し、その時の輝度は995cd/mであった。また、発光効率は5.0Vで最大値を示し、1.94cd/Aであった。さらに、初期輝度3000cd/mでの輝度50%までの減少時間(寿命)は、133.6時間であった。また、初期駆動電圧は、7.2Vであった。
実施例5及び比較例2で得られた素子の比較をまとめると次のようになる。
[表1]
Figure 2019196334

Claims (17)

  1. 以下の式(1)又は(2)で表される化合物であって、式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量が0.15%以下であり、該不純物の含有量は有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフ法によるクロマトグラムにおいて式(1)又は(2)と同定されるピークよりも保持時間の短いピークの面積の和の、全ピーク面積の和に対する百分率である化合物。
    Figure 2019196334
    [式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
    Figure 2019196334
    [式中、a及びaは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
  2. 逆相カラムを使用する高速液体クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて、面積百分率法による純度が99%を超えるものである請求項1の化合物。
  3. 、Zで示される脱離基が、次の置換基A群、又はB群からなる群から選ばれる基である請求項1又は2に記載の化合物。
    [ここで、置換基A群は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、及び−O−S(=O)C1(式中、RC1は、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。)で表される基であり;
    置換基B群は、−B(ORC2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基;
    −BFQ’(式中、Q’は、Li、Na、K、Rb又はCsを示す。)で表される基;
    −MgY’(式中、Y’は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;
    −ZnY”(式中、Y”は、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基;及び
    −Sn(RC3(式中、RC3は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC3は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合するスズ原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基である。]
  4. 、Zで示される脱離基が臭素原子、又は−B(ORC2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基又はアリール基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基である請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 縮合反応による化合物の合成に使用される請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. 合成される化合物が有機EL材料である請求項5に記載の化合物。
  7. 合成される化合物が高分子化合物である請求項5又は6に記載の化合物。
  8. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(1)で示される化合物、及び請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(2)で示される化合物を用いて縮合反応を行う工程を包含する化合物の製造方法。
  9. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(1)で示される化合物、請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(2)で示される化合物、及び以下の式(3)で示される化合物を用いて縮合反応を行う工程を包含する化合物の製造方法。
    Figure 2019196334
    [式中、RX4はアリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
  10. 製造される化合物が有機EL材料である請求項8又は9に記載の化合物の製造方法。
  11. 製造される化合物が高分子化合物である請求項8〜10のいずれか一項に記載の化合物の製造方法。
  12. 式(1)又は(2)
    Figure 2019196334
    [式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
    Figure 2019196334
    [式中、a及びaは、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Zは脱離基を表す。]
    で表される化合物を溶媒に溶解した後、活性炭に接触させることで、式(1)又は(2)で表される化合物の分子量よりも大きい分子量を有する不純物の含有量を0.15%以下に低減する工程を包含する、式(1)又は(2)で表される化合物の精製方法であって、該不純物の含有量は有機溶媒系サイズ排除クロマトグラフィーによるクロマトグラムにおいて式(1)又は(2)と同定されるピークよりも保持時間の短いピークの面積の和の、全ピーク面積の和に対する百分率である精製方法。
  13. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(1)で示される化合物、及び請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(2)で示される化合物を縮合重合させて成る重合体を含む有機EL材料。
  14. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(1)で示される化合物、請求項1〜4のいずれか一項に記載の式(2)で示される化合物、及び上記式(3)で示される化合物を縮合重合させて成る重合体を含む有機EL材料。
  15. 請求項13又は14に記載の有機EL材料と有機溶媒を含む組成物。
  16. 請求項13又は14に記載の有機EL材料を含む薄膜。
  17. 請求項16に記載の薄膜を有する有機EL素子。
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