JP2019523244A - ヘテロ環化合物およびこれを用いた有機発光素子 - Google Patents

Abstract

本出願は、有機発光素子の寿命、効率、電気化学的安定性および熱的安定性を大きく向上させることができるヘテロ環化合物、および前記ヘテロ環化合物が有機化合物層に含有されている有機発光素子を提供する。

Description

本出願は、２０１６年７月６日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１６−００８５７４８号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。

本出願は、ヘテロ環化合物およびこれを用いた有機発光素子に関する。

電界発光素子は、自発光型表示素子の一種であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答速度が速いという利点がある。

有機発光素子は、２つの電極の間に有機薄膜を配置させた構造を有している。このような構造の有機発光素子に電圧が印加されると、２つの電極から注入された電子と正孔が有機薄膜で結合して対をなした後、消滅しながら光を発する。前記有機薄膜は、必要に応じて単層または多層から構成される。

有機薄膜の材料は、必要に応じて発光機能を有することができる。例えば、有機薄膜材料としては、それ自体が単独で発光層を構成できる化合物が使用されてもよく、またはホスト−ドーパント系発光層のホストまたはドーパントの役割を果たせる化合物が使用されてもよい。その他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子ブロック、正孔ブロック、電子輸送、電子注入などの役割を果たせる化合物が使用されてもよい。

有機発光素子の性能、寿命または効率を向上させるために、有機薄膜の材料の開発が求められ続けている。

有機発光素子で使用可能な物質に要求される条件、例えば、適切なエネルギー準位、電気化学的安定性および熱的安定性などを満足させることができ、置換基によって有機発光素子で要求される多様な役割を果たせる化学構造を有する化合物を含む有機発光素子に関する研究が必要である。

本出願の一実施態様は、下記化学式１で表されるヘテロ環化合物を提供する：

前記化学式１において、
Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリーレン基；またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリーレン基であり、
Ｚ１は、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
ｍは、０〜４の整数であり、
ｎは、１〜４の整数であり、
Ｒ１〜Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基である。

また、本出願の他の実施態様は、陽極と、陰極と、前記陽極および陰極の間に備えられた１層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上が前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。

本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、有機発光素子の有機物層材料として使用することができる。前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子において、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、電荷生成層などの材料として使用可能である。特に、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の電子輸送層または電荷生成層の材料として使用可能である。また、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を有機発光素子に用いる場合、素子の駆動電圧を低下させ、光効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を向上させることができる。

本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。

以下、本出願について詳細に説明する。

本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、前記化学式１で表されることを特徴とする。より具体的には、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、前記のようなコア構造および置換基の構造的特徴によって有機発光素子の有機物層材料として使用可能である。

本出願の一実施態様において、前記化学式１のｍが２以上の場合には、２以上のＬ１は、互いに同一でも異なっていてもよい。また、前記化学式１のｎが２以上の場合には、２以上のＺ１は、互いに同一でも異なっていてもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１のｍは、１〜４の整数であってもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１のＲ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表されてもよい。この時、前記Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｐは、０〜４の整数であり、ｑは、１〜４の整数である。

他の実施態様において、前記化学式１のＲ２およびＲ３のうちの１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表されてもよいし、残りの１つは、水素であってもよい。この時、前記Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｐは、０〜４の整数であり、ｑは、１〜４の整数である。

本出願の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式２で表されてもよい。

前記化学式２において、
Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表され、残りは、化学式１における定義と同じであり、
Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、
ｐは、０〜４の整数であり、
ｑは、１〜４の整数であり、
Ｒ６〜Ｒ１１は、化学式１における定義と同じである。

本出願の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式３で表されてもよい。

前記化学式３において、
Ｒ１２〜Ｒ１６のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ３）ｒ−（Ｚ３）ｓで表され、残りは、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
Ｌ３は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、Ｚ３は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、
ｒは、０〜３の整数であり、
ｓは、１〜４の整数であり、
Ｒ６〜Ｒ１１は、化学式１における定義と同じである。

本出願の一実施態様において、前記化学式２のＲ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表されてもよい。この時、前記Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｐは、０〜４の整数であり、ｑは、１〜４の整数である。

他の実施態様において、前記化学式２のＲ２およびＲ３のうちの１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表されてもよいし、残りの１つは、水素であってもよい。この時、前記Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｐは、０〜４の整数であり、ｑは、１〜４の整数である。

本出願の一実施態様において、前記化学式３のＲ１２〜Ｒ１６のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ３）ｒ−（Ｚ２）ｓで表されてもよい。この時、前記Ｌ３は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ３は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｒは、０〜３の整数であり、ｓは、１〜４の整数である。

他の実施態様において、前記化学式３のＲ１４およびＲ１５のうちの１つは、−（Ｌ３）ｒ−（Ｚ３）ｓで表されてもよいし、残りの１つは、水素であってもよい。この時、前記Ｌ３は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、前記Ｚ３は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、ｒは、０〜３の整数であり、ｓは、１〜４の整数である。

本出願の一実施態様において、前記化学式１〜３のＲ６〜Ｒ１１は、それぞれ独立に、水素または重水素であってもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１〜３のＬ１〜Ｌ３は、直接結合；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリーレン基であってもよい。

他の実施態様において、前記化学式１〜３のＬ１〜Ｌ３は、直接結合；Ｃ_６〜Ｃ_４０のアリーレン基；またはＣ_２〜Ｃ_４０のヘテロアリーレン基であってもよい。

さらに他の実施態様において、前記化学式１〜３のＬ１〜Ｌ３は、直接結合；フェニレン基；２価のアントラセン基；ビフェニレン基；またはナフタレン基であってもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１〜３のＺ１〜Ｚ３は、それぞれ独立に、水素；重水素；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基であってもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１〜３のＺ１〜Ｚ３は、水素；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；および−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’からなる群より選択されてもよい。

他の実施態様において、前記化学式１〜３のＺ１〜Ｚ３は、水素；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_４０のＮ、Ｏ、Ｓ含有ヘテロアリール基；および−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’からなる群より選択されてもよい。

さらに他の実施態様において、前記化学式１〜３のＺ１〜Ｚ３は、水素；Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基で置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_４０のアリール基；Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基からなる群より１以上の置換基で置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_４０のＮ、Ｏ、Ｓ含有ヘテロアリール基；および−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’からなる群より選択されてもよい。

さらに他の実施態様において、前記化学式１〜３のＺ１〜Ｚ３は、水素；フェニル基；ナフチル基；フェナントレン基；フェニル基およびナフチル基からなる群より１以上の置換基で置換もしくは非置換のアントラセン基；フェニル基で置換もしくは非置換のフェナントロリン基；ピリジン基で置換もしくは非置換のピリジン基；フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、およびピリジン基からなる群より１以上の置換基で置換もしくは非置換のピリミジン基；フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、およびピリジン基からなる群より１以上の置換基で置換もしくは非置換のトリアジン基；キノリン基；フェニル基で置換もしくは非置換のカルバゾール基；ジベンゾフラン基；ジベンゾチオフェン基；および−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’からなる群より選択されてもよい。

本出願の一実施態様において、前記化学式１〜３のＲ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；または置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基であってもよい。

他の実施態様において、前記化学式１〜３のＲ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、フェニル基であってもよい。

本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；Ｃ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；Ｃ_２〜Ｃ_６０のアルケニル基；Ｃ_２〜Ｃ_６０のアルキニル基；Ｃ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；Ｃ_２〜Ｃ_６０のヘテロシクロアルキル基；Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基；Ｃ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキルアミン基；Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリールアミン基；およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリールアミン基からなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記置換基のうちの２以上が結合した置換基で置換もしくは非置換であるか、前記置換基の中から選択された２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。前記追加の置換基は、追加的にさらに置換されていてもよい。前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基である。

本出願の一実施態様によれば、前記「置換もしくは非置換」とは、重水素、ハロゲン基、−ＣＮ、ＳｉＲＲ’Ｒ”、Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’、Ｃ_１〜Ｃ_２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基からなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換であり、
前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；−ＣＮ；重水素、ハロゲン基、−ＣＮ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；重水素、ハロゲン、−ＣＮ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；重水素、ハロゲン、−ＣＮ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；または重水素、ハロゲン、−ＣＮ、Ｃ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、およびＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基である。

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。

本明細書において、前記ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素であってもよい。

本明細書において、前記アルキル基は、炭素数１〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキル基の炭素数は１〜６０、具体的には１〜４０、さらに具体的には１〜２０であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、１−メチル−ブチル基、１−エチル−ブチル基、ペンチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、３，３−ジメチルブチル基、２−エチルブチル基、ヘプチル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、ｎ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、１−メチルヘプチル基、２−エチルヘキシル基、２−プロピルペンチル基、ｎ−ノニル基、２，２−ジメチルヘプチル基、１−エチル−プロピル基、１，１−ジメチル−プロピル基、イソヘキシル基、２−メチルペンチル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、前記アルケニル基は、炭素数２〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルケニル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には２〜２０であってもよい。具体例としては、ビニル基、１−プロペニル基、イソプロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１−ペンテニル基、２−ペンテニル基、３−ペンテニル基、３−メチル−１−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、アリル基、１−フェニルビニル−１−イル基、２−フェニルビニル−１−イル基、２，２−ジフェニルビニル−１−イル基、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル基、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、前記アルキニル基は、炭素数２〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキニル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には２〜２０であってもよい。

本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数３〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接連結されるか縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、シクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記シクロアルキル基の炭素数は３〜６０、具体的には３〜４０、さらに具体的には５〜２０であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、３−メチルシクロペンチル基、２，３−ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、３−メチルシクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、２，３−ジメチルシクロヘキシル基、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。

本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ、またはＳｉを含み、炭素数２〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接連結されるか縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には３〜２０であってもよい。

本明細書において、前記アリール基は、炭素数６〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接連結されるか縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、アリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記アリール基は、スピロ基を含む。前記アリール基の炭素数は６〜６０、具体的には６〜４０、さらに具体的には６〜２５であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クリセニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、インデニル基、アセナフチレニル基、ベンゾフルオレニル基、スピロビフルオレニル基、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデニル基、これらの縮合環基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、前記スピロ基は、スピロ構造を含む基であって、炭素数１５〜６０であってもよい。例えば、前記スピロ基は、フルオレニル基に２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン基またはシクロヘキサン基がスピロ結合した構造を含むことができる。具体的には、下記のスピロ基は、下記構造式の基のうちのいずれか１つを含むことができる。

本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子としてＳ、Ｏ、Ｓｅ、Ｎ、またはＳｉを含み、炭素数２〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、前記多環とは、ヘテロアリール基が他の環基と直接連結されるか縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロアリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基などであってもよい。前記ヘテロアリール基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には３〜２５であってもよい。前記ヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピロリル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェン基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、フラザニル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジチアゾリル基、テトラゾリル基、ピラニル基、チオピラニル基、ジアジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、イソキナゾリニル基、キノゾリリル基、ナフチリジル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、イミダゾピリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデン基、インドリル基、インドリジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾフラン基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、フェナジニル基、ジベンゾシロール基、スピロビ（ジベンゾシロール）、ジヒドロフェナジニル基、フェノキサジニル基、フェナントリジル基、イミダゾピリジニル基、チエニル基、インドロ［２，３−ａ］カルバゾリル基、インドロ［２，３−ｂ］カルバゾリル基、インドリニル基、１０，１１−ジヒドロ−ジベンゾ［ｂ，ｆ］アゼピン基、９，１０−ジヒドロアクリジニル基、フェナントラジニル基、フェノチアチアジニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾリル基、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］アザシリニル、ピラゾロ［１，５−ｃ］キナゾリニル基、ピリド［１，２−ｂ］インダゾリル基、ピリド［１，２−ａ］イミダゾ［１，２−ｅ］インドリニル基、５，１１−ジヒドロインデノ［１，２−ｂ］カルバゾリル基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、前記アミン基は、モノアルキルアミン基；モノアリールアミン基；モノヘテロアリールアミン基；−ＮＨ_２；ジアルキルアミン基；ジアリールアミン基；ジヘテロアリールアミン基；アルキルアリールアミン基；アルキルヘテロアリールアミン基；およびアリールヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、１〜３０のものが好ましい。前記アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、ジビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、ビフェニルナフチルアミン基、フェニルビフェニルアミン基、ビフェニルフルオレニルアミン基、フェニルトリフェニレニルアミン基、ビフェニルトリフェニレニルアミン基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらはそれぞれ２価の基であることを除けば、前述したアリール基の説明が適用可能である。また、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることを除けば、前述したヘテロアリール基の説明が適用可能である。

本出願の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化合物のうちのいずれか１つで表されてもよいが、これにのみ限定されるものではない。

また、前記化学式１の構造に多様な置換基を導入することにより、導入された置換基固有の特性を有する化合物を合成することができる。例えば、有機発光素子の製造時に使用される正孔注入層物質、正孔輸送用物質、発光層物質、電子輸送層物質、および電荷生成層物質に主に使用される置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層で要求する条件を満たす物質を合成することができる。

さらに、前記化学式１の構造に多様な置換基を導入することにより、エネルギーバンドギャップを微細調節可能にし、他方で、有機物の間における界面での特性を向上させ、物質の用途を多様にすることができる。

一方、前記ヘテロ環化合物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くて熱的安定性に優れる。このような熱的安定性の増加は、素子に駆動安定性を提供する重要な要因となる。

本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、多段階の化学反応で製造することができる。一部の中間体化合物が先に製造され、その中間体化合物から化学式１の化合物が製造される。より具体的には、本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、後述する製造例に基づいて製造される。

本出願の他の実施態様は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。

本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、前述したヘテロ環化合物を用いて１層以上の有機物層を形成することを除けば、通常の有機発光素子の製造方法および材料によって製造される。

前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法によって有機物層に形成される。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらにのみ限定されるものではない。

具体的には、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に備えられた１層以上の有機物層とを含み、前記有機物層のうちの１層以上は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む。

図１〜図３に本出願の一実施態様に係る有機発光素子の電極と有機物層の積層順序を例示した。しかし、これらの図面によって本出願の範囲が限定されることを意図したものではなく、当技術分野で知られている有機発光素子の構造が本出願にも適用可能である。

図１によれば、基板１００上に、陽極２００、有機物層３００、および陰極４００が順次に積層された有機発光素子が示される。しかし、このような構造にのみ限定されるものではなく、図２のように、基板上に、陰極、有機物層、および陽極が順次に積層された有機発光素子が実現されてもよい。

図３は、有機物層が多層の場合を例示したものである。図３による有機発光素子は、正孔注入層３０１、正孔輸送層３０２、発光層３０３、正孔阻止層３０４、電子輸送層３０５、および電子注入層３０６を含む。しかし、このような積層構造によって本出願の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて発光層を除いた残りの層は省略されてもよく、必要な他の機能層がさらに追加されてもよい。

また、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に備えられた２以上のスタックとを含み、前記２以上のスタックは、それぞれ独立に、発光層を含み、前記２以上のスタックの間には電荷生成層を含み、前記電荷生成層は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む。

さらに、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極と、前記陽極上に備えられ、第１発光層を含む第１スタックと、前記第１スタック上に備えられる電荷生成層と、前記電荷生成層上に備えられ、第２発光層を含む第２スタックと、前記第２スタック上に備えられる陰極とを含む。この時、前記電荷生成層は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含むことができる。また、前記第１スタックおよび第２スタックは、それぞれ独立に、前述した正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層などを１種以上追加的に含んでもよい。

前記電荷生成層は、Ｎ−タイプの電荷生成層であってもよく、前記電荷生成層は、化学式１で表されるヘテロ環化合物のほか、当技術分野で知られたドーパントを追加的に含んでもよい。

本出願の一実施態様に係る有機発光素子として、２−スタックタンデム構造の有機発光素子を下記図４に概略的に示した。

この時、前記図４に記載の第１電子阻止層、第１正孔阻止層、および第２正孔阻止層などは、場合によって省略可能である。

本明細書に係る有機発光素子は、有機物層のうちの１層以上に前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含むことを除けば、当技術分野で知られている材料および方法で製造される。

前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、単独で有機発光素子の有機物層のうちの１層以上を構成することができる。しかし、必要に応じて他の物質と混合して有機物層を構成してもよい。

前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において、電荷生成層の材料として使用できる。

前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において、電子輸送層、正孔阻止層、発光層の材料などに使用できる。一例として、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の電子輸送層、正孔輸送層、または発光層の材料として使用できる。

また、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において、発光層の材料として使用できる。一例として、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において、発光層の燐光ホストの材料として使用できる。

本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式１のヘテロ環化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは、例示のためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではなく、当技術分野で公知の材料に代替されてもよい。

陽極材料としては、比較的仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属または導電性高分子などを使用することができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３−メチル化合物）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）化合物］（ＰＥＤＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

陰極材料としては、比較的仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物または導電性高分子などを使用することができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ_２／Ａｌのような多層構造の物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。

正孔注入材料としては、公知の正孔注入材料を用いることもできるが、例えば、米国特許第４，３５６，４２９号に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、または文献［Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ、６、ｐ．６７７（１９９４）］に記載されているスターバースト型アミン誘導体類、例えば、トリス（４−カルバゾイル−９−イルフェニル）アミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリ［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［４−（３−メチルフェニルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＰＢ）、溶解性がある導電性高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｃａｍｐｈｏｒ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅ−ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））などを使用することができる。

正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが使用可能であり、低分子または高分子材料が使用されてもよい。

電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体などが使用可能であり、低分子物質だけでなく、高分子物質が使用されてもよい。

電子注入材料としては、例えば、ＬｉＦが当業界にて代表的に使用されるが、本出願がこれに限定されるものではない。

発光材料としては、赤色、緑色、または青色発光材料が使用可能であり、必要な場合、２以上の発光材料を混合して使用することができる。また、発光材料として蛍光材料を使用してもよいが、燐光材料として使用してもよい。発光材料としては、単独として陽極と陰極からそれぞれ注入された正孔と電子を結合して発光させる材料が使用されてもよいが、ホスト材料とドーパント材料が共に発光に関与する材料が使用されてもよい。

本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、使用される材料によって、前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。

本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどを含めた有機電子素子においても、有機発光素子に適用されるのと類似の原理で作用できる。

以下、実施例を通じて本明細書をより詳細に説明するが、これらは本出願を例示するためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではない。

＜実施例＞

１）化合物１−１の製造
ナフタレン-２−アミン（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−２−ａｍｉｎｅ、６０ｇ、４１９．０２ｍｍｏｌ、１ｅｑ）と４−ブロモベンズアルデヒド（４−ｂｒｏｍｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ、７７．５ｇ、４１９．０２ｍｍｏｌ、１ｅｑ）、エチニルベンゼン（ｅｔｈｙｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ、６４．２ｇ、６２８．５４ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ）にニトロメタン（ｎｉｔｒｏｍｅｔｈａｎｅ、６００ｍｌ）を入れて、アイオダイン（ｉｏｄｉｎｅ、１０．６ｇ、４１．９０ｍｍｏｌ、０．１ｅｑ）を入れて、１００℃で撹拌した。

反応液にＭＣを入れて溶かした後、水で抽出し、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。

シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離した（展開溶媒ＥＡ：Ｈｅｘ＝１：１０、ＭＣ：ＥＡ＝１：１）。

ＭＣ／Ｈｅｘ、ＭＣ／ＭｅＯＨでｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎして、化合物１−１ ４６ｇを２７％の収率で得た。

２）化合物１−２の製造
化合物１−１ ２５ｇ（６０．９３、１ｅｑ）とビス（ピナコラト）ジボロン（Ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ、２３．２ｇ、９１．３９ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ）を１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ、２５０ｍｌ）に溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）ＰｄＣｌ_２（ｄｐｐｆ）２．２ｇ（３．０５ｍｍｏｌ、０．０５ｅｑ）とＫＯＡｃ２３．９ｇ（２４３．７２ｍｍｏｌ、４ｅｑ）を入れて、１００℃で６ｈ撹拌した。

ＭＣと水で抽出した後、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥後、シリカゲルフィルタ（ｓｉｌｉｃａｇｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）した。

ＭＣ／ＭｅＯＨでｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。沈澱を濾過して、化合物１−２ ２４．５ｇを８８％の収率で得た。

３）化合物１の製造
化合物１−２ ２０．１ｇ（４３．９５ｍｍｏｌ、１ｅｑ）と２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ、１１．４ｇ、４３．９５ｍｍｏｌ、１ｅｑ）を、Ｔｏｌ２００ｍｌとＥｔＯＨ４０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ４０ｍｌに溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４ ２．５ｇ（２．２０ｍｍｏｌ、０．０５ｅｑ）とＫ_２ＣＯ_３ １２．２ｇ（８７．８９ｍｍｏｌ、２ｅｑ）を入れて、１５ｈ還流撹拌した。

反応液にＭＣを入れて溶かした後、水で抽出し、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。

シリカ−ゲルフィルタ（Ｓｉｌｉｓｃａ−ｇｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）後、ＭＣ／ＭｅＯＨ、ＭＣ／Ａｃｅｔｏｎｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。

抽出（ｓｏｘｈｌｅｔ）して、化合物１ １０．４７ｇを４７％の収率で得た。

前記製造例１において、２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の代わりに下記表１の中間体Ａを用いて同様の方法で製造して、目的化合物Ａを合成した。

１）化合物１４９−１の製造
ナフタレン−２−アミン（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−２−ａｍｉｎｅ、６０ｇ、４１９．０２ｍｍｏｌ、１ｅｑ）と３−ブモロベンズアルデヒド（３−ｂｒｏｍｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ、７７．５ｇ、４１９．０２ｍｍｏｌ、１ｅｑ）、エチニルベンゼン（ｅｔｈｙｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ、６４．２ｇ、６２８．５４ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ）にニトロメタン（ｎｉｔｒｏｍｅｔｈａｎｅ、６００ｍｌ）を入れて、アイオダイン（ｉｏｄｉｎｅ、１０．６ｇ、４１．９０ｍｍｏｌ、０．１ｅｑ）を入れて、１００℃で撹拌した。

反応液にＭＣを入れて溶かした後、水で抽出し、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。

シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離した（展開溶媒ＥＡ：Ｈｅｘ＝１：１０、ＭＣ：ＥＡ＝１：１）。

ＭＣ／Ｈｅｘ、ＭＣ／ＭｅＯＨでｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎして、化合物１４９−１ ６２ｇを３６％の収率で得た。

２）化合物１４９−２の製造
化合物１４９−１ ２５ｇ（６０．９３、１ｅｑ）とビス（ピナコラト）ジボロン（Ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ、２３．２ｇ、９１．３９ｍｍｏｌ、１．５ｅｑ）を１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ、２５０ｍｌ）に溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）ＰｄＣｌ_２（ｄｐｐｆ）２．２ｇ（３．０５ｍｍｏｌ、０．０５ｅｑ）とＫＯＡｃ２３．９ｇ（２４３．７２ｍｍｏｌ、４ｅｑ）を入れて、１００℃で６ｈ撹拌した。

ＭＣと水で抽出した後、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥後、シリカゲルフィルタ（ｓｉｌｉｃａｇｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）した。

ＭＣ／ＭｅＯＨでｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。沈澱を濾過して、化合物１４９−２ ２４ｇを８６％の収率で得た。

３）化合物１４９の製造
化合物１４９−２ ２０．１ｇ（４３．９５ｍｍｏｌ、１ｅｑ）と２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ、１１．４ｇ、４３．９５ｍｍｏｌ、１ｅｑ）をＴｏｌ２００ｍｌとＥｔＯＨ４０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ４０ｍｌに溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４ ２．５ｇ（２．２０ｍｍｏｌ、０．０５ｅｑ）とＫ_２ＣＯ_３ １２．２ｇ（８７．８９ｍｍｏｌ、２ｅｑ）を入れて、１５ｈ還流撹拌した。

反応液にＭＣを入れて溶かした後、水で抽出し、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。

シリカ−ゲルフィルタ（Ｓｉｌｉｓｃａ−ｇｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）後、ＭＣ／ＭｅＯＨ、ＭＣ／Ａｃｅｔｏｎｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。

抽出（ｓｏｘｈｌｅｔ）して、化合物１４９ １６ｇを７１％の収率で得た。

前記製造例２において、２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の代わりに下記表２の中間体Ｂを用いて同様の方法で製造して、目的化合物Ｂを合成した。

１）化合物２４９−１の製造
ナフタレン−２−アミン（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎ−２−ａｍｉｎｅ、１５ｇ、０．１０４ｍｏｌ、１ｅｑ）と４−ブモロアセトフェノン（４−ｂｒｏｍｏａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ、２０．７５ｇ、０．１０４ｍｏｌ、１ｅｑ）、ベンズアルデヒド（ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ、１１．１２ｇ、０．１０４ｍｏｌ、１．５ｅｑ）にテトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ、３７５ｍＬ）、蒸留水（３．７５ｍＬ）を入れて、アイオダイン（ｉｏｄｉｎｅ、１．３ｇ、０．００５２ｍｏｌ、０．０５ｅｑ）を入れて、８０℃で撹拌した。

反応液に溶媒を除去後、Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３、蒸留水、Ａｃｅｔｏｎｅを入れて生じた固体をフィルタ後、Ａｃｅｔｏｎｅで洗浄して、化合物２４９−１ １６ｇを３８％の収率で得た。

２）化合物２４９−２の製造
化合物２４９−１（１６ｇ、０．０３８９ｍｏｌ、１ｅｑ）とビス（ピナコラト）ジボロン（Ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ、１４．８ｇ、０．０５８４ｍｏｌ、１．５ｅｑ）を１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ、２４０ｍｌ）に溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）ＰｄＣｌ_２（ｄｐｐｆ）２．８ｇ（０．００３８ｍｏｌ、０．１ｅｑ）とＫＯＡｃ１１．４８ｇ（０．１１６ｍｏｌ、３ｅｑ）を入れて、１００℃で１４ｈ撹拌した。

Ｈ_２Ｏで反応終結後に生じた固体をフィルタした。ＭＣに溶かしてシリカゲル吸着後、カラム分離した（展開溶媒ＭＣ：Ｈｅｘ１：１）。溶媒除去後、ＭＣ／ＭｅＯＨでｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。沈澱を濾過して、化合物２４９−２ １３ｇを７３％の収率で得た。

３）化合物２４９の製造
化合物２４９−２ １３ｇ（０．０２８ｍｏｌ、１ｅｑ）と２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ、７．３６ｇ、０．０２８ｍｏｌ、１ｅｑ）をＴｏｌ１６０ｍｌとＥｔＯＨ４０ｍｌ、Ｈ_２Ｏ４０ｍｌに溶かした後、（Ｎ_２ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４ １．６ｇ（０．００１４ｍｏｌ、０．０５ｅｑ）とＫ_２ＣＯ_３ ７．８５ｇ（０．０５６ｍｏｌ、２ｅｑ）を入れて、８ｈ還流撹拌した。

反応液にＭＣを入れて溶かした後、水で抽出し、有機層を無水Ｎａ_２ＳＯ_４で乾燥した。

シリカ−ゲルフィルタ（Ｓｉｌｉｓｃａ−ｇｅｌ ｆｉｌｔｅｒ）後、ＭＣ／ＭｅＯＨ、ＭＣ／Ａｃｅｔｏｎｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎした。

抽出（ｓｏｘｈｌｅｔ）して、化合物１４９ １１ｇを７６％の収率で得た。

前記製造例２において、２−ブロモ−１，１０−フェナントロリン（２−ｂｒｏｍｏ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の代わりに下記表３の中間体Ｃを用いて同様の方法で製造して、目的化合物Ｃを合成した。

前記製造例のような方法で化合物を製造し、その合成確認の結果を表４および表５に示した。表４は、^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３、２００Ｍｚ）の測定値であり、表５は、ＦＤ−質量分析計（ＦＤ−ＭＳ：Ｆｉｅｌｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）の測定値である。

＜実験例＞
＜実験例１＞
１）有機発光素子の作製
１５００Åの厚さにＩＴＯが薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、ＵＶ洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ処理した。この後、基板をプラズマ洗浄機（ＰＴ）に搬送させた後、真空状態でＩＴＯの仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装備に搬送した。

前記ＩＴＯ透明電極（陽極）上に２スタックＷＯＬＥＤ（Ｗｈｉｔｅ Ｏｒｇａｉｎｃ Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｖｉｃｅ）構造で有機物を形成した。第１スタックは、まず、ＴＡＰＣを３００Åの厚さに熱真空蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成させた後、その上に、発光層を次のように熱真空蒸着させた。発光層は、ホストのＴＣｚ１に青色燐光ドーパントとしてＦＩｒｐｉｃを８％ドーピングして３００Å蒸着した。電子輸送層は、ＴｍＰｙＰＢを用いて４００Åを形成した後、電荷生成層として、下記表５に記載の化合物にＣｓ_２ＣＯ_３を２０％ドーピングして１００Å形成した。

第２スタックは、まず、ＭｏＯ_３を５０Åの厚さに熱真空蒸着して正孔注入層を形成した。共通層の正孔輸送層を、ＴＡＰＣにＭｏＯ_３を２０％ドーピングして１００Å形成した後、ＴＡＰＣを３００Å蒸着して形成した。その上に、発光層は、ホストのＴＣｚ１に緑色燐光ドーパントのＩｒ（ｐｐｙ）_３を８％ドーピングして３００Å蒸着した後、電子輸送層としてＴｍＰｙＰＢを用いて６００Åを形成した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム（Ａｌ）陰極を１，２００Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機発光素子を製造した。

一方、ＯＬＥＤ素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとに、それぞれ１０^−６〜１０^−８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製してＯＬＥＤの作製に使用した。

２）有機発光素子の駆動電圧および発光効率
前記のように製造された有機発光素子に対してマックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装備（Ｍ６０００）により、基準輝度が３，５００ｃｄ／ｍ^２の時の、Ｔ_９５を測定した。本発明により製造された白色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、外部量子効率、色座標（ＣＩＥ）を測定した結果は、表６の通りであった。

前記表６の結果から分かるように、本発明の２−スタック白色有機発光素子の電荷生成層材料を用いた有機発光素子は、比較例１に比べて、駆動電圧が低く、発光効率が改善された。特に、化合物１、２、３、３５、５２、１０２、１４９、１５０、１５１、１８３、１９９、５５５は、駆動、効率、寿命のすべての面で著しく優れていることを確認した。

このような結果が得られた理由は、適切な長さと強度および平坦な特性を有するように発明された骨格とメタルとバインディングできる適切なヘテロ化合物で構成されたＮタイプの電荷生成層として用いられた本発明の化合物が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされてＮタイプの電荷生成層内にギャップステートを形成したと推定され、Ｐタイプの電荷生成層から生成された電子がＮタイプの電荷生成層内で生成されたギャップステートを介して電子輸送層への電子注入が容易になったと判断される。したがって、Ｐタイプの電荷生成層は、Ｎタイプの電荷生成層への電子注入および電子伝達が容易になり、このため、有機発光素子の駆動電圧が低くなり、効率と寿命が改善されたと判断される。

＜実験例２＞
１）有機発光素子の作製
１５００Åの厚さにＩＴＯが薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、ＵＶ洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ処理した。この後、基板をプラズマ洗浄機（ＰＴ）に搬送させた後、真空状態でＩＴＯの仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装備に搬送した。前記ＩＴＯ透明電極（陽極）上に単一スタック構造で有機物を形成した。正孔注入層としてＨＡＴ−ＣＮを５０Åの厚さに蒸着し、次に、正孔輸送層のＮＰＤにＤＮＴＰＤを１０％以内にドーピングして、１５００Åの厚さに蒸着して形成し、ＴＣＴＡを２００Åの厚さに連続して蒸着した。次に、ＡＤＮホストにｔ−Ｂｕ−ペリレンドーパントを含む発光層を２５０Åの厚さに形成した。次に、電子輸送層のＡｌｑ_３を２５０Åの厚さに成膜し、Ｎ−ｔｙｐｅの電荷生成層として下記表６に記載の化合物にアルカリ金属のリチウムをドーピングして１００Åの厚さに成膜し、陰極のＡｌを約１，０００Åの厚さに成膜して有機発光素子を作製した。

２）有機発光素子の駆動電圧および発光効率
前記のように製造された有機発光素子に対してマックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装備（Ｍ６０００）により、基準輝度が７５０ｃｄ／ｍ^２の時の、Ｔ_９５を測定した。本発明により製造された白色有機電界発光素子の駆動電圧、発光効率、外部量子効率、色座標（ＣＩＥ）を測定した結果は、表７の通りであった。

前記表７の結果から分かるように、本発明の青色有機発光素子の電荷生成層材料を用いた有機発光素子は、比較例２に比べて、駆動電圧が低く、発光効率が改善された。特に、化合物１、２、３、３５、５２、１０２、１４９、１５０、１５１、１８３、１９９、５５５は、駆動、効率、寿命のすべての面で著しく優れていることを確認した。

このような結果が得られた理由は、適切な長さと強度および平坦な特性を有するように発明された骨格とメタルとバインディングできる適切なヘテロ化合物で構成されたＮタイプの電荷生成層として用いられた本発明の化合物が、アルカリ金属またはアルカリ土類金属がドーピングされてＮタイプの電荷生成層内にギャップステートを形成したと推定され、Ｐタイプの電荷生成層から生成された電子がＮタイプの電荷生成層内で生成されたギャップステートを介して電子輸送層への電子注入が容易になったと判断される。したがって、Ｐタイプの電荷生成層は、Ｎタイプの電荷生成層への電子注入および電子伝達が容易になり、このため、有機発光素子の駆動電圧が低くなり、効率と寿命が改善されたと判断される。

＜実験例３＞
１）有機発光素子の作製
ＯＬＥＤ用ガラス（サムスン−コーニング社製造）から得られた透明電極のＩＴＯ薄膜を、トリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順次に用いて各５分間超音波洗浄を実施した後、イソプロパノールに入れて保管した後に使用した。

次に、真空蒸着装備の基板ホルダにＩＴＯ基板を設け、真空蒸着装備内のセルに、下記の４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４”−ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ−（２−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ａｍｉｎｅ：２−ＴＮＡＴＡ）を入れた。

次に、チャンバ内の真空度が１０^−６ｔｏｒｒに到達するまで排気させた後、セルに電流を印加して２−ＴＮＡＴＡを蒸発させて、ＩＴＯ基板上に６００Åの厚さの正孔注入層を蒸着した。

真空蒸着装備内の他のセルに下記のＮ，Ｎ’−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（α−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ：ＮＰＢ）を入れて、セルに電流を印加して蒸発させて、正孔注入層上に３００Åの厚さの正孔輸送層を蒸着した。

このように、正孔注入層および正孔輸送層を形成させた後、その上に発光層として次の構造の青色発光材料を蒸着させた。具体的には、真空蒸着装備内の一方のセルに青色発光ホスト材料のＨ１を２００Åの厚さに真空蒸着させ、その上に青色発光ドーパント材料のＤ１をホスト材料対比５％真空蒸着させた。

次に、電子輸送層として下記構造式Ｅ１の化合物を３００Åの厚さに蒸着した。

電子注入層としてリチウムフルオライド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着し、Ａｌ陰極を１，０００Åの厚さにしてＯＬＥＤ素子を作製した。

一方、ＯＬＥＤ素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとに、それぞれ１０^−６〜１０^−８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製してＯＬＥＤの作製に使用した。

２）有機発光素子の駆動電圧および発光効率
前記のように製造された有機発光素子に対してマックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装備（Ｍ６０００）により、基準輝度が７００ｃｄ／ｍ^２の時の、Ｔ_９５を測定した。本発明により製造された白色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、外部量子効率、色座標（ＣＩＥ）を測定した結果は、表８の通りであった。

前記表８の結果から分かるように、本発明の青色有機発光素子の電子輸送層材料を用いた有機発光素子は、比較例３に比べて、駆動電圧が低く、発光効率および寿命が著しく改善された。特に、化合物５、１５、２５、４６、５０、１５３、１６３、１７３、１９４、１９８は、駆動、効率、寿命のすべての面で優れていることを確認した。

このような結果の原因は、適切な長さと強度および平坦な特性を有するように発明された化合物が電子輸送層として用いられた時、特定の条件下で電子を受けて励起された状態の化合物を作り、特に、化合物のヘテロ骨格部位の励起された状態が形成されると、励起されたヘテロ骨格部位が別の反応をする前に励起されたエネルギーが安定した状態で移動するはずであり、比較的安定化された化合物は、化合物の分解あるいは破壊は起こらず電子を効率的に伝達できるからと判断される。参照として、励起された時、安定した状態を有するものは、アリールあるいはアセン類化合物あるいは多員環ヘテロ化合物であると考えられる。したがって、本発明の化合物が向上した電子−輸送特性あるいは改善された安定性を向上させて、駆動、効率、寿命のすべての面で優れるようになったと判断される。

１００：基板
２００：陽極
３００：有機物層
３０１：正孔注入層
３０２：正孔輸送層
３０３：発光層
３０４：正孔阻止層
３０５：電子輸送層
３０６：電子注入層
４００：陰極

Claims (12)

1. 下記化学式１で表されるヘテロ環化合物：
   

   

   
   前記化学式１において、
   Ｌ１は、直接結合；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリーレン基；またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリーレン基であり、
   Ｚ１は、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
   ｍは、０〜４の整数であり、
   ｎは、１〜４の整数であり、
   Ｒ１〜Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
   Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_３〜Ｃ_６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基である。
2. 前記化学式１のＲ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表され、
   Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、
   ｐは、０〜４の整数であり、
   ｑは、１〜４の整数であることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物。
3. 前記化学式１は、下記化学式２で表されることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物：
   

   

   
   前記化学式２において、
   Ｒ１〜Ｒ５のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ２）ｐ−（Ｚ２）ｑで表され、残りは、化学式１における定義と同じであり、
   Ｌ２は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、Ｚ２は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、
   ｐは、０〜４の整数であり、
   ｑは、１〜４の整数であり、
   Ｒ６〜Ｒ１１は、化学式１における定義と同じである。
4. 前記化学式１は、下記化学式３で表されることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物：
   

   

   
   前記化学式３において、
   Ｒ１２〜Ｒ１６のうちの少なくとも１つは、−（Ｌ３）ｒ−（Ｚ３）ｓで表され、残りは、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のＣ_１〜Ｃ_６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ_６〜Ｃ_６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；およびＣ_１〜Ｃ_２０のアルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_６０のアリール基、またはＣ_２〜Ｃ_６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
   Ｌ３は、化学式１のＬ１の定義と同じであり、Ｚ３は、化学式１のＺ１の定義と同じであり、
   ｒは、０〜３の整数であり、
   ｓは、１〜４の整数であり、
   Ｒ６〜Ｒ１１は、化学式１における定義と同じである。
5. 前記化学式１のＲ６〜Ｒ１１は、それぞれ独立に、水素または重水素であることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物。
6. 前記化学式１は、下記化合物のうちのいずれか１つで表されることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物：
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   
7. 陽極と、陰極と、前記陽極および陰極の間に備えられた１層以上の有機物層とを含み、前記有機物層のうちの１層以上が請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含む有機発光素子。
8. 前記有機物層は、正孔阻止層、電子注入層、および電子輸送層のうちの少なくとも１層を含み、前記正孔阻止層、電子注入層、および電子輸送層のうちの少なくとも１層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
9. 前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
10. 前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、および正孔注入および正孔輸送を同時に行う層のうちの１層以上の層を含み、前記層のうちの１つの層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
11. 前記有機物層は、電荷生成層を含み、前記電荷生成層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
12. 前記有機発光素子は、陽極と、前記陽極上に備えられ、第１発光層を含む第１スタックと、前記第１スタック上に備えられる電荷生成層と、前記電荷生成層上に備えられ、第２発光層を含む第２スタックと、前記第２スタック上に備えられる陰極とを含むことを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。

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