JP2020535185A - ヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子 - Google Patents

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Abstract

本明細書は、化学式１で表されるヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。

Description

本出願は、２０１７年９月２９日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１７−０１２７７５５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。
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む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す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す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。
本発明は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子を提供しようとする。
本出願の一実施態様において、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、
Ｒ１は、水素；Ｃ１〜Ｃ６０のアルキル基；Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基；Ｃ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；またはＳｉＲＲ’Ｒ”であり、
Ａｒは、重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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、
Ｒ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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、
前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ｐおよびｑは、０〜５の整数である。
また、本出願の一実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた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層以上は、本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物を含むものである有機発光素子を提供する。
本明細書に記載の化合物は、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。前記化合物は、有機発光素子において正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料などの役割を果たすことができる。特に、前記化合物が有機発光素子の電子輸送層材料または正孔阻止層材料として使用可能である。
前記化学式１で表される化合物を有機物層に使用する場合、素子の駆動電圧を低くし、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。
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、これらのみに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、アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数３〜６０の単環もしくは多環を含み、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または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の単環もしくは多環を含み、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または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の単環もしくは多環を含み、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または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、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は、Ｓｉを含み、前記Ｓｉ原子がラジカルとして直接連結される置換基であり、−ＳｉＲ１０４Ｒ１０５Ｒ１０６で表され、Ｒ１０４〜Ｒ１０６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；シクロアルキル基；アリール基；およびヘテロ環基のうちの少なくとも１つからなる置換基であってもよい。シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、

などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
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の単環もしくは多環を含み、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または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、これらのみに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；−ＮＨ２；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、これらのみに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。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環におけるオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２つの置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された２つの置換基は、互いに「隣接した」基と解釈される。
本明細書において、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、「置換もしくは非置換」とは、Ｃ１〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキニル；Ｃ３〜Ｃ６０の単環もしくは多環のシクロアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロシクロアルキル；Ｃ６〜Ｃ６０の単環もしくは多環のアリール；Ｃ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロアリール；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；Ｃ１〜Ｃ２０のアルキルアミン；Ｃ６〜Ｃ６０の単環もしくは多環のアリールアミン；およびＣ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロアリールアミン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、前記例示された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。
本出願の一実施態様において、前記ｐが２以上の場合、２以上のＲａは、互いに同一でも異なっていてもよいし、前記ｑが２以上の場合、２以上のＲｂ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で表される化合物を提供する。
本出願の一実施態様において、前記化学式１のＲ１は、水素；Ｃ１〜Ｃ６０のアルキル基；Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基；Ｃ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；またはＳｉＲＲ’Ｒ”であってもよい。
他の実施態様において、前記化学式１のＲ１は、水素；Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基；Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基；Ｃ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；またはＳｉＲＲ’Ｒ”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のＲ１は、水素；またはＣ６〜Ｃ４０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記化学式１のＲ１は、水素；フェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；フェナントレニル基；またはトリフェニレニ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のＲ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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てもよい。
他の実施態様において、前記化学式１のＲ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記化学式１のＲ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記化学式１のＲ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基；またはＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記化学式１のＲ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、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のＡｒは、重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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てもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式１のＡｒは、−（Ｌ）ｍ−（Ｚ）ｎで表してもよいし、
前記Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であり、
前記Ｚは、重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であり、
ｍは、０〜４の整数であり、
ｎは、１〜５の整数である。
本出願の一実施態様において、前記ｍが２以上の場合、２以上のＬは、互いに同一でも異なっていてもよいし、前記ｎが２以上の場合、２以上のＺ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Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換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Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０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Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０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Ｌは、直接結合；Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基；またはＣ２〜Ｃ４０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Ｌは、直接結合；Ｃ６〜Ｃ４０の単環もしくは多環のアリーレン基；またはＣ２〜Ｃ４０のＮ含有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Ｌは、直接結合；フェニレン基；ビフェニレン基；アントラセニレン基；２価のフェナントロリン基；２価のトリアジン基；２価のピリミジン基；２価のピリジン基；または２価のキナゾリン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｚは、重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
他の実施態様において、前記Ｚは、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、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Ｃ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、Ｃ６〜Ｃ４０の単環もしくは多環のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０の単環もしくは多環のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；Ｃ６〜Ｃ４０の単環もしくは多環のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０の単環もしくは多環のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、ピリジン基、カルバゾール基、ジベンゾフラン基、およびジベンゾチオフェ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フェニル基；フェニル基で置換もしくは非置換のビフェニル基；フェナントレン基；スピロビフルオレン基；トリフェニレン基；フェニル基、キサンテン基、またはアクリジン基で置換もしくは非置換のフルオレン基；またはフェニル基で置換もしくは非置換のアントラセニル基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、フェニル基で置換もしくは非置換のピリジン基；フェニル基、ターフェニル基、ビフェニル基、スピロビフルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、トリフェニレニル基、ジベンゾフラン基、およびカルバゾ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ピリミジン基；フェニル基、ターフェニル基、ビフェニル基、スピロビフルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、トリフェニレニル基、ジベンゾフラン基、およびカルバゾ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トリアジン基；フェニル基、ビフェニル基、またはターフェニル基で置換もしくは非置換のキナゾリン基；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；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；フェニル基で置換もしくは非置換のベンゾイミダゾール基；またはベンゾチアゾール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｚは、Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、フェニ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は、下記の化合物のうちのいずれか１つで表されるものであるヘテロ環化合物を提供する。
























本出願の一実施態様に係る化合物は、後述する製造例により合成される。
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、正孔輸送層物質、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。
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、エネルギーバンドギャップを微細調節可能にし、一方で、有機物の間における界面での特性を向上させ、物質の用途を多様化することができる。
一方、前記化合物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、熱的安定性に優れている。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になる。
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の化合物が製造できる。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できる。
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。
また、本出願の一実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた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層以上は、前記化学式１によるヘテロ環化合物を含むものである有機発光素子を提供する。
本出願の一実施態様において、前記第１電極は、陽極であってもよく、前記第２電極は、陰極であってもよい。
他の実施態様において、前記第１電極は、陰極であってもよく、前記第２電極は、陽極であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、青色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記青色有機発光素子の材料に使用できる。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、緑色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記緑色有機発光素子の材料に使用できる。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、赤色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記赤色有機発光素子の材料に使用できる。
前記化学式１で表されるヘテロ環化合物に関する具体的な内容は、前述したものと同じである。
本発明の有機発光素子は、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できる。
前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法のみならず、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、これらのみに限定されるものではない。
本発明の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなってもよいが、２層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。例えば、本発明の有機発光素子は、有機物層として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、有機発光素子の構造はこれに限定されず、より少数の有機物層を含むことができる。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含むことができ、前記発光層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子注入層または電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、電子輸送層を含み、前記電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
他の有機発光素子において、前記有機物層は、電子阻止層または正孔阻止層を含み、前記電子阻止層または正孔阻止層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
さらに他の有機発光素子において、前記有機物層は、電子輸送層、発光層、または正孔阻止層を含み、前記電子輸送層、発光層、または正孔阻止層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
本発明の有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子ブロック層、および正孔ブロック層からなる群より選択される１層または２層以上をさらに含んでもよい。
図１〜３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、これらの図によって本出願の範囲が限定されることを意図したわけではなく、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するものである。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、それぞれ独立して、発光層を含み、前記２以上のスタック間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、第１電極と、前記第１電極上に備えられ、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第２電極とを含む。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、それぞれ独立して、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できる。
前記化学式１を含む有機物層は、必要に応じて、他の物質を追加的に含んでもよい。
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。
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の化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは例示に過ぎず、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できる。
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ＳｎＯ２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、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、これらのみに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ＬｉＯ２／Ａｌのような多層構造の物質などがあるが、これらのみに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てもよいが、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）、溶解性の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が当業界で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。この時、２以上の発光材料を個別的な供給源として蒸着して使用するか、予備混合して１つの供給源として蒸着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。
発光材料のホストを混合して使用する場合には、同じ系のホストを混合して使用してもよく、異なる系のホストを混合して使用してもよい。例えば、Ｎタイプのホスト材料またはＰタイプのホスト材料のうちいずれか２種類以上の材料を選択して発光層のホスト材料として使用することができる。
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はじめとする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さらに詳細に説明するが、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。
＜製造例＞
＜製造例１＞化合物３の製造
（１）化合物３−１の製造
２−ブロモベンズアルデヒド（２−ｂｒｏｍｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）（１５０ｇ、０．８１ｍｏｌ、１ｅｑ）、エチニルベンゼン（ｅｔｈｙｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）（９９ｇ、０．９７ｍｏｌ、１．２ｅｑ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２（１１．８ｇ、０．０１６ｍｏｌ、０．０２ｅｑ）、ＣｕＩ（１．５４ｇ、０．００８ｍｏｌ、０．０１ｅｑ）に、トリエチルアミン（Ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）（１５００ｍｌ）を入れて、６０℃で４ｈ撹拌した。水を入れて反応を終結させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ２ＣＯ３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して、化合物３−１ １５０ｇを９０％の収率で得た。
（２）化合物３−２の製造
化合物３−１（１５５ｇ、０．７５ｍｏｌ、１ｅｑ）、ＴｓＮＨＮＨ２（１６８ｇ、０．９０ｍｏｌ、１．２ｅｑ）を、ＥｔＯＨ（３１００ｍｌ）に入れて、常温（Ｒ．Ｔ）で１ｈ撹拌した。生成された固体をフィルタ乾燥後、化合物３−２ １５０ｇを５３％の収率で得た。
（３）化合物３−３の製造
化合物３−２（３０ｇ、０．０８ｍｏｌ、１ｅｑ）、ＡｇＯＴｆ（３ｇ、０．０１２ｍｏｌ、０．１５ｅｑ）を、ＥｔＯＨ（４５０ｍｌ）に入れて、７０℃で２ｈ撹拌した。２−フェニルアセトアルデヒド（２−ｐｈｅｎｙｌａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ）（１１．５５ｇ、０．０９ｍｏｌ、１．２ｅｑ）、Ｋ３ＰＯ４（６８ｇ、０．３２ｍｏｌ）を入れて、７０℃で６ｈ撹拌した。水を入れて反応を終結させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ２ＣＯ３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して、化合物３−３ １９ｇを７４％の収率で得た。
（４）化合物３−４の製造
化合物３−３（１９ｇ、０．０５９ｍｏｌ、１ｅｑ）とＮＢＳ（１１ｇ、０．０６２ｍｏｌ、１．０５ｅｑ）を、ＤＭＦ（１９０ｍｌ）に入れて、Ｒ．Ｔで２４ｈ撹拌した。水を入れて反応を終結させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ２ＣＯ３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して、化合物３−４ １６ｇを６７％の収率で得た。
（５）化合物３の製造
化合物３−４（８ｇ、０．０２０ｍｏｌ、１ｅｑ）、２−（４−（４，４，５，６−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）フェニル）−１，１０−フェナントロリン（２−（４−（４，４，５，５−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，３，２−ｄｉｏｘａｂｏｒｏｌａｎ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）（８ｇ、０．０２１ｍｏｌ、１．０５ｅｑ）、Ｋ３ＰＯ４（８．５ｇ、０．０４０ｍｏｌ、２ｅｑ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．１ｇ、０．００１ｍｏｌ、０．０５ｅｑ）を、１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ）（１６０ｍｌ）、Ｈ２Ｏ（４０ｍｌ）に入れて、７０℃で６ｈ撹拌した。生成された固体をフィルタ乾燥後、化合物３ ８ｇを７０％の収率で得た。
前記製造例１において、２−（４−（４，４，５，６−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）フェニル）−１，１０−フェナントロリン（２−（４−（４，４，５，５−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，３，２−ｄｉｏｘａｂｏｒｏｌａｎ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の代わりに下記表１の中間体Ａを用いたことを除き、前記製造例１と同様の方法で製造して、目的化合物Ａを合成した。





＜製造例２＞化合物１１５の製造
（１）化合物１１５−１の製造
前記製造例１の化合物３−２（３０ｇ、０．０８ｍｏｌ、１ｅｑ）、ＡｇＯＴｆ（３ｇ、０．０１２ｍｏｌ、０．１５ｅｑ）を、ＥｔＯＨ（４５０ｍｌ）に入れて、７０℃で２ｈ撹拌した。１，２−ジフェニルエタノン（１，２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈａｎｏｎｅ）（１８．８ｇ、０．０９ｍｏｌ、１．２ｅｑ）、Ｋ３ＰＯ４（６８ｇ、０．３２ｍｏｌ）を入れて、７０℃で６ｈ撹拌した。水を入れて反応を終結させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ２ＣＯ３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して、化合物１１５−１ １８ｇを５６％の収率で得た。
（２）化合物１１５−２の製造
化合物１１５−１（１８ｇ、０．０４５ｍｏｌ、１ｅｑ）とＮＢＳ（８．５ｇ、０．０４７ｍｏｌ、１．０５ｅｑ）を、ＤＭＦ（１８０ｍｌ）に入れてＲ．Ｔで２４ｈ撹拌した。水を入れて反応を終結させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ２ＣＯ３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して、化合物１１５−２ １８ｇを８３％の収率で得た。
（３）化合物１１５の製造
化合物１１５−２（８ｇ、０．０１６ｍｏｌ、１ｅｑ）、２−（４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）フェニル）−１，１０−フェナントロリン（２−（４−（４，４，５，５−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，３，２−ｄｉｏｘａｂｏｒｏｌａｎ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）（６．７ｇ、０．０１７ｍｏｌ、１．０５ｅｑ）、Ｋ３ＰＯ４（７．１ｇ、０．０３３ｍｏｌ、２ｅｑ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（１．０ｇ、０．０００８ｍｏｌ、０．０５ｅｑ）を、１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ）（１６０ｍｌ）、Ｈ２Ｏ（４０ｍｌ）に入れて、７０℃で６ｈ撹拌した。生成された固体をフィルタ乾燥後、化合物１１５ ７ｇを６４％の収率で得た。
前記製造例２において、２−（４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）フェニル）−１，１０−フェナントロリン（２−（４−（４，４，５，５−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，３，２−ｄｉｏｘａｂｏｒｏｌａｎ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）の代わりに下記表２の中間体Ｂを用いたことを除き、前記製造例２と同様の方法で製造して、目的化合物Ｂを合成した。



前記製造例と同様の方法で化合物を製造し、その合成確認結果を表３および表４に示した。表３は、１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、２００Ｍｚ）の測定値であり、表４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
ＯＬＥＤ用ガラス（サムスン−コーニング社製）から得られた透明電極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、真空蒸着装置の基板フォルダにＩＴＯ基板を設け、真空蒸着装置内のセルに、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。
次いで、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。真空蒸着装置内の他のセルに、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、発光層として次のような構造の青色発光材料を蒸着させた。具体的には、真空蒸着装置内の一方のセルに青色発光ホスト材料である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であるＤ１をホスト材料対比５％真空蒸着させた。
次いで、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。
前記実験例１において、電子輸送層の形成時に使用された化合物Ｅ１の代わりに下記表５に表されている化合物を用いることを除けば、実験例１と同様に行って、有機電界発光素子を作製した。本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、色座標（ＣＩＥ）、寿命を測定した結果は、下記表５の通りであった。
（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置（Ｍ６０００）により、基準輝度が７００ｃｄ／ｍ２の時、Ｔ９５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、下記表５の通りであった。

前記表５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１、３−１、３−２および３−３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９、１３、１７、３７、４１、４５、１２１、１２５、１２９、１４９、１５３および１５７は、駆動、効率、寿命のあらゆる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他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に移動するはずであり、比較的安定した化合物は、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ためと判断される。
参照として、励起された時に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、寿命のあらゆる面で優れると判断される。
＜実験例２＞
（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）から得られた透明電極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、真空蒸着装置の基板フォルダにＩＴＯ基板を設け、真空蒸着装置内のセルに、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。
次いで、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。真空蒸着装置内の他のセルに、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、発光層として次のような構造の青色発光材料を蒸着させた。具体的には、真空蒸着装置内の一方のセルに青色発光ホスト材料である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であるＤ１をホスト材料対比５％真空蒸着させた。
次いで、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。
実験例２において、電子輸送層Ｅ１の厚さを２５０Å形成した後、前記電子輸送層の上部に下記表６に表されている化合物の厚さを５０Åに正孔阻止層を形成したことを除けば、実験例２と同様に行って、有機電界発光素子を作製した。本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、色座標（ＣＩＥ）、寿命を測定した結果は、下記表６の通りであった。

前記表６の結果から分かるように、本発明の青色有機発光素子の正孔阻止層材料を用いた有機発光素子は、比較例３−４、３−５、３−６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。このような結果の原因は、Ｐ−タイプとＮ−タイプをすべて有するバイポーラタイプであるので、正孔漏れを防止し、発光層内でエキシトンを効果的に閉じ込めることができるからである。
＜実験例３＞
（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置に搬送した。
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。発光層はホストである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７に記載の化合物にＣｓ２ＣＯ３を２０％ドーピングして１００Å形成した。
第２スタックは、まず、ＭｏＯ３を５０Åの厚さに熱真空蒸着して正孔注入層を形成した。共通層である正孔輸送層をＴＡＰＣにＭｏＯ３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、発光層はホストであるＴＣｚ１に緑色燐光ドーパントである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置（Ｍ６０００）により、基準輝度が３，５００ｃｄ／ｍ２の時、Ｔ９５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２、３、４、１１４、１１５、１１６は、駆動、効率、寿命のあらゆる面で著しく優れていることを確認した。
このような結果が出た理由は、適切な長さと強度および平坦な特性を有する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から構成された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が形成されたと推定され、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通して電子輸送層に電子注入が容易になったものと判断される。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に電子注入と電子伝達をきちんと行えるようにし、このために、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。
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 (14)

  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、
    Ｒ１は、水素；Ｃ１〜Ｃ６０のアルキル基；Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基；Ｃ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；またはＳｉＲＲ’Ｒ”であり、
    Ａｒは、重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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、
    Ｒ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換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、
    前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    ｐおよびｑは、０〜５の整数である。
  2. 「置換もしくは非置換」とは、Ｃ１〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキニル；Ｃ３〜Ｃ６０の単環もしくは多環のシクロアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロシクロアルキル；Ｃ６〜Ｃ６０の単環もしくは多環のアリール；Ｃ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロアリール；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；Ｃ１〜Ｃ２０のアルキルアミン；Ｃ６〜Ｃ６０の単環もしくは多環のアリールアミン；およびＣ２〜Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロアリールアミン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、前記例示された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し、
    前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”の定義は、前記化学式１における定義と同じである、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  3. 前記Ａｒは、−（Ｌ）ｍ−（Ｚ）ｎで表してもよいし、
    Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であり、
    Ｚは、重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であり、
    ｍは、０〜４の整数であり、
    ｎは、１〜５の整数であり、
    Ｒ、Ｒ’、Ｒ”の定義は、前記化学式１における定義と同じである、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  4. 前記Ｌは、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリーレン基であり、
    前記Ｚは、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であり、
    Ｒ、Ｒ’、Ｒ”の定義は、前記請求項３における定義と同じである、請求項３に記載のヘテロ環化合物。
  5. 前記Ｒ２〜Ｒ５、ＲａおよびＲｂは、水素である、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  6. 前記化学式１のＲ１は、水素；またはＣ６〜Ｃ４０のアリール基である、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  7. 前記化学式１は、下記の化合物のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物：























  8. 第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた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層以上は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含むものである有機発光素子。
  9. 前記有機物層は、電子輸送層を含み、前記電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  10. 前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子注入層または電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  11. 前記有機物層は、電子阻止層または正孔阻止層を含み、前記電子阻止層または正孔阻止層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  12. 前記有機発光素子は、第１電極と、前記第１電極上に備えられ、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第２電極とを含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  13. 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ものである、請求項１２に記載の有機発光素子。
  14. 前記電荷生成層は、Ｎ−タイプの電荷生成層であり、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のほか、ドーパントを追加的に含むものである、請求項１３に記載の有機発光素子。
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