JP2019508423A - 化合物、組成物及び有機発光デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
一方のYは、sp3混成炭素原子によって式(I)のフルオレン単位に直接結合した置換基R1であり;
他方のYは、非置換であってもよく又は1つ以上の置換基で置換されていてもよいアリール又はヘテロアリール基Ar1であり;
R2は置換基であり;
bは0、1、2、3又は4であり;
cは0、1、2又は3であり;及び
Xは、式(II)の基である:
R1は、sp3混成炭素原子によって式(I)のフルオレン単位に直接結合した置換基であり;
Ar2は、非置換であってもよく又は1つ以上の置換基で置換されていてもよいアリーレン又はヘテロアリーレン基であり;
R2は独立して各出現時において置換基であり;
bは0、1、2、3又は4であり;
ZはO又はSであり;
R3は独立して各出現時において置換基であり;及び
各xは独立して0、1、2又は3である。
アノード/正孔注入層/発光層/カソード
アノード/正孔輸送層/発光層/カソード
アノード/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/カソード
アノード/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/カソード。
Ar1は、C6−20アリーレン及び5〜20員のヘテロアリーレンから選択されてもよい。
Ar2は、C6−20アリーレン及び5〜20員ヘテロアリーレンから選択されてもよい。Ar2は、非置換であってもよく、又は1つ以上の基R4で置換されていてもよく、ここでR4は各出現時において独立して置換基である。存在する場合、置換基R4は、1つ以上の非隣接C原子がO、S、CO又はCOOで置き換えられていてもよい分枝状、線状又は環状のC1−20アルキルから選択されてもよい。
式(I)及び(III)の化合物の好ましい使用は、OLEDの発光層中の発光材料のホスト材料としてである。
ML1 qL2 rL3 s
(IX)
式中、Mは金属であり;L1、L2及びL3のそれぞれは、独立に非置換であってもよく又は1つ以上の置換基で置換されてもよい配位基であり;qは正の整数であり;r及びsはそれぞれ独立に、0又は正の整数であり;(a.q)+(b.r)+(c.s)の合計は、Mにて利用可能な配位部位の数に等しく、ここでaは、L1の配位部位の数であり、bはL2の配位部位の数であり、cはL3の配位部位の数である。
qは2又は3であり、各L1は式(X)のC,N−二座リガンドであり;
rは0又は1であり、存在する場合、L2は、式(X)のC,N−二座リガンド又はO,O−、N,N−又はO,N−二座リガンドであり;
sは0であり;
Mはイリジウムである。
式(I)又は(III)の化合物を含有する発光層を含むデバイスは、電荷輸送層及び/又は電荷ブロッキング層を有してもよい。
−置換又は非置換アルキル(C1−20アルキルであってもよい)(ここで1つ以上の非隣接C原子は、置換されてもよいアリール又はヘテロアリール、O、S、置換N、C=O又は−COO−で置き換えられてもよく、1つ以上のH原子はFで置き換えられてもよい);及び
−Ar8、Ar9又はAr10に直接結合したもしくはスペーサ基によって離間された架橋性基、例えば二重結合を含む基、例えばビニル又はアクリレート基又はベンゾシクロブタン基
からなる群から選択されてもよい。
伝導性有機又は無機材料から形成され得る伝導性正孔注入層は、図1に示されるようなOLEDのアノード101と発光層103との間に提供されて、アノードから半導体ポリマーの(1又は複数の)層への正孔注入を補助してもよい。ドープされた有機正孔注入材料の例としては、置換されてもよいドープされたポリ(エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、特に欧州特許第0901176号明細書及び欧州特許第0947123号明細書に開示されるような、電荷平衡ポリ酸、例えばポリスチレンスルホネート(PSS)でドープされたPEDOT、ポリアクリル酸又はフッ素化スルホン酸、例えばNafion(登録商標);米国特許第5723873号明細書及び米国特許第5798170号明細書に開示されるようなポリアニリン;及び置換されてもよいポリチオフェン又はポリ(チエノチオフェン)が挙げられる。伝導性無機材料の例としては、遷移金属酸化物、例えばJournal of Physics D:Applied Physics(1996),29(11),2750−2753に開示されるような、VOx、MoOx及びRuOxが挙げられる。
カソード105は、OLEDの発光層への電子の注入を可能にする仕事関数を有する材料から選択される。カソードと発光材料との間の有害な相互作用の可能性など、カソードの選択に影響を及ぼす他の要因がある。カソードは、アルミニウムの層のような単一材料からなってもよい。或いは、それは、複数の伝導性材料、例えば金属を含んでいてもよく、例えば国際公開第98/10621号に開示されるように、カルシウム及びアルミニウムのような低仕事関数材料及び高仕事関数材料の二層を含んでいてもよい。カソードは、例えば国際公開第98/57381号、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634及び国際公開第02/84759号に開示されるように、元素状バリウムを含んでいてもよい。カソードは、金属化合物、特にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物又はフッ化物、例えば国際公開第00/48258号に開示されるようにフッ化リチウム;Appl.Phys.Lett.2001,79(5),2001に開示されるようなフッ化バリウム;及び酸化バリウムの薄い(例えば1〜5nm)層を、デバイスの有機層と、1つ以上の伝導性カソード層との間に含んで電子注入を補助してもよい。電子の効率の良いデバイスへの注入を提供するために、カソードは、好ましくは3.5eV未満、より好ましくは3.2eV未満、最も好ましくは3eV未満の仕事関数を有する。金属の仕事関数は、例えばMichaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977に見出され得る。
有機オプトエレクトロニクスデバイスは、湿分及び酸素に対して感受性である傾向がある。従って、基材は、好ましくはデバイスへの湿分及び酸素の進入を防止するための良好なバリア特性を有する。基材は、一般にガラスであるが、代替基材が、特にデバイスの可撓性が所望される場合に、使用されてもよい。例えば、基材は、1つ以上のプラスチック層、例えば交互のプラスチック及び誘電体バリア層の基材又は薄いガラス及びプラスチックのラミネートを含んでいてもよい。
電荷輸送又は発光層を形成するのに適した配合物は、式(I)又は(III)の化合物、発光ドーパントなどの層の任意のさらなる成分、及び1つ以上の適切な溶媒から形成されてもよい。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、窒素入口及び排気口を備えた5Lの3ツ口丸底フラスコ。
乾燥脱酸素化テトラヒドロフラン(1400mL)中に2,2'−ジブロモビフェニル(100g、0.3205mol)を入れた。反応混合物をドライアイス/アセトン浴を用いて−78℃に冷却した。ヘキサン中2.5Mのn−BuLi(144mL、0.3525mol)を徐々に添加した。反応混合物を−78℃で1時間撹拌した。1時間後、CO2ガスを−78℃で2時間パージした。反応混合物を徐々に室温に戻し、18時間撹拌した。反応混合物を水(500mL)でクエンチし、ジエチルエーテル(3×500mL)で抽出した。合わせた有機相を水(300mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮して中間体2を70gで得た。粗生成物を精製することなくそのまま次の工程で使用した。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、窒素入口及び排気口を備えた2Lの3ツ口丸底フラスコ。
粗中間体2(70g、0.2525mol)に、濃H0SO4(1400mL)を0℃で徐々に添加した。反応混合物を50℃に加熱し、2時間撹拌した。2時間後、LCMSモニタリングは出発物質の完全な転化を示した。室温に冷却後、混合物を氷水(1000mL)に注意深く注ぎ込み、1時間撹拌した。沈殿した固体を濾過し、水(500mL)で洗浄した。粗生成物を熱アセトン結晶化により2回精製して、HPLC純度99.54%の中間体3を36gで得た。
装置の設定:
マグネチックスターラ、窒素入口及び排気口を備えた1Lの3ツ口丸底フラスコ。
中間体3(55g、0.2122mol)を乾燥脱酸素化テトラヒドロフラン(600mL)に溶解した。溶液を−20℃に冷却した。THF中の1Mのフェニルマグネシウムブロミド(424.5mL、0.4245mol)を徐々に添加した。反応混合物を室温で18時間撹拌した。18時間後、粗LCMS(crude LCMS)分析は、出発材料の完全な転化を示した。反応混合物を水(300mL)でクエンチし、EtOAc(3×500mL)で抽出した。合わせた有機相を水(300mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。粗中間体4(66g)を精製することなく次の工程に用いた。
装置の設定:
マグネチックスターラ、窒素入口及び排気口を備えた1Lの3ツ口丸底フラスコ。
乾燥脱酸素化ジクロロメタン(700mL)中に中間体4(66g、0.1957mol)及びトリエチルシラン(34.13g、0.2935mol)を入れた。反応混合物を−10℃に冷却した。トリフルオロ酢酸(66.94g、0.5871mol)を徐々に添加した。反応混合物を室温で2時間撹拌した。粗GCMS(Crude GCMS)分析は、出発物質の完全な転化を示した。反応混合物を水(300mL)でクエンチし、酢酸エチル(3×500mL)で抽出した。合わせた有機相を水(300mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。粗残留物(70g)を、溶離液としてヘキサン中の1%酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製して、HPLC純度97.65%の中間体5を52gで得た。
装置の設定:
マグネチックスターラ、窒素入口及び排気口を備えた1Lの3ツ口丸底フラスコ。
脱酸素化乾燥THF(300mL)にカリウムtert−ブトキシド(18.16g、0.1618mol)を添加し、溶液を窒素で1時間パージした。中間体5(52g、0.1618mol)を乾燥テトラヒドロフラン(300mL)に溶解し、窒素で1時間パージした。反応混合物を−20℃に冷却した。ヨウ化メチル(22.97g、0.1618mol)及びカリウムtert−ブトキシド溶液(脱ガス)を反応混合物に滴下した。反応混合物を徐々に室温にし、16時間撹拌した。反応混合物を水(300mL)でクエンチし、酢酸エチル(3×500mL)で抽出した。合わせた有機相を水(300mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した(60g)。粗生成物(60g)を、溶離液としてヘキサン中の5%酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製した。得られた純粋なフラクションを熱アセトニトリル(6vol)から2回再結晶して(52g)、HPLC純度99.12%の中間体6を42gで得た。
装置の設定:
マグネチックスターラ、還流コンデンサ、窒素入口及び排気口を備えた500mLの3ツ口丸底フラスコ。
トルエン(200mL)中の中間体6(15g、0.0447mol)及びジベンゾチオフェン−4−ボロン酸(15.3g、0.0671mol)の混合物を窒素で1時間パージした。別の容器で、25%水性テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(105.3mL及び0.1789mol)溶液を窒素で1時間パージした。反応混合物を60℃に加熱した。60℃でS−phos(0.36g、0.00089mol)及びPd2(dba)3(0.41g、0.00044mol)を添加した。脱ガスしたテトラエチルアンモニウムヒドロキシドを添加し、110℃で18時間還流した。反応混合物を濾過し、トルエンで洗浄した。有機相を水(400mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を除去した。粗生成物を、溶離液としてヘキサン中の5%酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製して、22gを得た。22gのフラクションを熱アセトニトリルから2回再結晶して純度99.90%で16.8gを得た。化合物をジクロロメタンに溶解し、45℃に加熱し、熱いうちに濾過し、溶媒を除去してHPLC純度99.90%の化合物実施例1を16.66gで得た。
次いで、試験のために使用する前に、化合物実施例1を200℃の温度で1×10−7mbarの圧力で昇華させた。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、窒素入口及び排気口を備えた10Lの3ツ口丸底フラスコ。
乾燥脱酸素化テトラヒドロフラン(2L)中に1,3−ジブロモベンゼン(288g、1.220mol)を入れ、−78℃に冷却した。ヘキサン中の2.5Mのn−ブチルリチウム(443mL、1.109mol)を徐々に添加し、同じ温度で2時間撹拌した。THF(500mL)中の9−フルオレノン(200g、1.109mol)を同じ温度で徐々に添加した。反応混合物を室温にし、18時間撹拌した。反応を、飽和NH4Cl溶液(200ml)でクエンチし、EtOAc(3×1L)で抽出した。合わせた有機相を水(1000mL)、ブライン(500mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濃縮した。得られた固体は約60%の所望の生成物を含有していた。粗混合物をさらに精製することなく次の工程で使用した。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、窒素入口及び排気口を備えた10Lの3ツ口丸底フラスコ。
乾燥脱酸素化ジクロロメタン(3L)中に中間体1(約60%純度、420g、0.771mol)及びトリエチルシラン(186mL、1.156mol)を入れた。反応混合物を−10℃に冷却し、0.5時間撹拌した。トリフルオロ酢酸(175mL、2.313mol)を徐々に添加した。反応混合物を室温で2時間撹拌した。GCMS分析は、出発物質の完全な転化を示した。反応混合物を水(300mL)でクエンチした。有機相を水(500mL)、ブライン(500mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮して粗生成物を326gで得た。粗残渣を、溶離液としてヘキサン中の3〜4%の酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製し、生成物をメタノールで粉砕して、HPLC純度92.9%の中間体2を216gで得た。それをさらに熱アセトニトリルから再結晶させて、HPLC純度97.02%の中間体4を195gで得た。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、窒素入口及び排気口を備えた10Lの3ツ口丸底フラスコ。
反応フラスコ中で、中間体2(195g、0.607mol)を乾燥テトラヒドロフラン(1800mL)に溶解し、窒素で1時間パージし、次いで−20℃に冷却した。乾燥脱酸素化THF(1200mL)の別のフラスコに、カリウムtert−ブトキシド(68.1g、0.607mol)を添加し、窒素で1時間パージした。ヨウ化メチル(37.9mL、0.607mol)及びカリウムtert−ブトキシド溶液を反応混合物に滴下した。反応混合物を徐々に室温に戻し、18時間撹拌した。反応混合物をNH4Cl溶液(500mL)でクエンチし、酢酸エチル(3×1L)で抽出した。合わせた有機相を水(1L)、ブライン(500mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を除去した。粗生成物(210g)を、溶離液としてヘキサン中の5〜6%酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製した。得られた純粋なフラクションを熱メタノールから2回再結晶することにより精製して、HPLC純度99.19%の中間体3を155gで得た。
装置の設定:
オーバーヘッドスターラー、窒素入口及び排気口を備えた1Lの4ツ口丸底フラスコ。
ジベンゾチオフェン(4)(15g、0.0811mol)のクロロホルム(90mL)溶液に、DCM(30mL)中の臭素(4.17mL、0.0811mol)を0℃で徐々に添加した。反応混合物を室温で18時間撹拌した。GCMSによる反応混合物の分析は、5%のジブロミド及び10%のジベンゾチオフェンを示した。反応混合物を水でクエンチし、有機層をチオ硫酸ナトリウムで洗浄し、濃縮して19gの黄色固体を得た。これをトルエン(100mL)に入れ、80℃に加熱し、室温に冷却し、固体を濾過してHPLC純度93.43%の中間体5を9gで得た。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、コンデンサ、窒素入口及び排気口を備えた1Lの3ツ口丸底フラスコ。
トルエン(100mL)に、中間体5(9g、0.0341mol)、ビス(ピナコラト)ジボラン(13g、0.0512mol)、酢酸カリウム(10.04g、0.102mol)を入れた。反応混合物をN2ガスで30分間脱気した。PdCl2(dppf)(0.27g、0.0003mol)を添加した。反応混合物を110℃で16時間加熱した。完全に転化した後、反応混合物を室温に冷却し、セライトパッドで濾過した。溶媒を真空下で除去して粗生成物(19g)を得た。粗生成物をヘキサンで粉砕し、濾過してHPLC純度91.67%の16.6gを得た。それを次の工程でそのまま使用した。
装置の設定:
メカニカルオーバーヘッドスターラ、還流コンデンサ、窒素入口及び排気口を備えた1Lの3ツ口丸底フラスコ。
トルエン(240mL)中の3(12g、0.035mol)及び中間体6(16.6g、0.053mol)の混合物に、N2ガスを1時間パージした。別の容器において、25%水性テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(82.4mL、0.14mol)溶液をN2で1時間脱気した。反応混合物を60℃に加熱した。60℃でS−phos(0.28g、0.0007mol)及びPd2(dba)3(0.32g、0.0003mol)を添加した。脱ガスしたテトラエチルアンモニウムヒドロキシドを添加し、110℃で18時間還流した。反応混合物を濾過し、トルエンで洗浄した。有機相を水(400mL)、ブライン(300mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した(18g)。粗生成物を、溶離液としてヘキサン中の5%酢酸エチルを使用するシリカカラムクロマトグラフィにより精製して、HPLC純度84.6%で14gを得た。これを熱トルエン/アセトニトリルで2回再結晶して純度99.69%の化合物実施例2を8gで得た。
化合物実施例2は、試験前に10−7mbar、225℃で昇華させた。
HOMO=4.8−Eフェロセン(ピーク・ツー・ピーク平均)+Eサンプルの酸化(最大ピーク)
SWV実験は15Hzの周波数;アルゴンガスパージ下で25mVの振幅及び0.004Vのインクリメントステップで行った。
組成物に紫外線を照射し、組成物の輝度が初期値の80%に低下するまでにかかる時間(T80)を測定することにより、ホスト化合物(75重量%)及び緑色りん光発光体1(25重量%)の組成物の安定性を測定した。
Claims (27)
- Ar1が、非置換であってもよく又は1つ以上の置換基で置換されてもよいフェニルである、請求項1に記載の化合物。
- R1がC1−20アルキル基である、請求項1または2に記載の化合物。
- bが0である、請求項1から5のいずれか一項に記載の化合物。
- cが0である、請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物。
- 各xが0である、請求項1から7のいずれか一項に記載の化合物。
- Ar2が、非置換であってもよく又は1つ以上の置換基で置換されてもよいフェニレンである、請求項9に記載の化合物。
- R1がC1−20アルキル基である、請求項9から11のいずれか一項に記載の化合物。
- bが0である、請求項9から12のいずれか一項に記載の化合物。
- cが0である、請求項9から13のいずれか一項に記載の化合物。
- 各xが0である、請求項9から14のいずれか一項に記載の化合物。
- 矩形波ボルタンメトリによって測定される場合、真空準位から少なくとも5.8eVのHOMO準位を有する、請求項1から15のいずれか一項に記載の化合物。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載の化合物及び少なくとも1つの発光ドーパントを含む組成物。
- 前記発光ドーパントがりん光ドーパントである、請求項17に記載の組成物。
- 前記発光ドーパントが青色発光材料である、請求項17又は18に記載の組成物。
- 前記発光ドーパントが、少なくとも1つの非置換又は置換フェニルイミダゾール又はフェニルトリアゾールリガンドを含む金属錯体である、請求項17から19のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載の化合物又は請求項17から20のいずれか一項に記載の組成物及び1つ以上の溶媒を含む配合物。
- 有機発光デバイスであって、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ある発光層とを含み、前記発光層が、請求項1から16のいずれか一項に記載の化合物を含む有機発光デバイス。
- 前記有機発光層が、請求項17から20のいずれか一項に記載の組成物を含む、請求項20に記載の有機発光デバイス。
- 前記デバイスが、少なくとも1つのさらなる発光層を含む、請求項22又は23に記載の有機発光デバイス。
- 前記デバイスが白色光を発光する、請求項22から24のいずれか一項に記載の有機発光デバイス。
- 前記アノード及び前記カソードの一方の上に前記発光層を形成し、前記アノード及び前記カソードの他方を前記発光層の上に形成する工程を含む、請求項22から25のいずれか一項に記載の有機発光デバイスの形成方法。
- 前記発光層が、請求項21に記載の配合物を堆積させ、前記1つ以上の溶媒を蒸発させることによって形成される、請求項26に記載の方法。
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