JP2021100112A - 有機電界発光素子およびアントラセン化合物 - Google Patents

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琢次 畠山
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Ayako Mori
絢子 森
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Abstract

【課題】エネルギー効率が改善された有機電界発光素子を提供する。【解決手段】式(H)で表されるアントラセン系化合物と式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物とを含む発光層を有する有機電界発光素子;式(H)中、R1〜R10は水素またはアリール等、R21〜R30は水素等、Xは>O、>N−R(Rはアリール等)、または>C(−R)2(Rはメチル等)等であり、Lは単結合またはアリーレン等であり、nは1〜3の整数であり、式(D)中、A環、B環、およびC環は、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、X1およびX2は>O、>C(−R)2(Rはメチル等)、または>N−R(Rはアリール等)である。【選択図】なし

Description

本発明は、有機電界発光素子、ならびにこれを用いた表示装置および照明装置に関する。本発明は、また、上記有機電界発光素子の製造のために使用可能なアントラセン化合物に関する。
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、省電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子(以下、有機EL素子ということがある)は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色などの発光特性を有する有機材料の開発、および最適な発光特性となる複数材料の組み合わせについては、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。
有機EL素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、当該一対の電極間に配置され、有機化合物を含む一層または複数の層とからなる構造を有する。有機化合物を含む層には、発光層や、正孔、電子などの電荷を輸送または注入する電荷輸送/注入層などがあるが、これらの層に適当な種々の有機材料が開発されている。
発光層用材料として、近年、ホウ素などを中心原子として複数の芳香族環を縮合した多環芳香族化合物が報告されている(特許文献1)。さらに特許文献2ではこの多環芳香族化合物をドーパント材料として含有し、さらに特定のアントラセン系化合物をホスト材料として含有する発光層を一対の電極間に配置して有機EL素子を構成することにより、優れた有機EL素子が得られることが報告されている。
特許文献3では、アントラセン骨格とベンゾキサンテン骨格を有する構造の化合物を有機EL素子の発光層や電子輸送層に用いることが記載されている。
国際公開第2015/102118号 国際公開第2016/152544号 米国特許公開第2015−001479号明細書
上記特許文献に開示されているように、有機EL素子に用いられる材料としては種々の材料や組み合わせが開発されている。さらに具体的な組み合わせや添加材料を検討することにより、所望の発光特性を有するのみではなく、より実用に好ましい特性を有する有機EL素子を提供することが期待される。本発明は、エネルギー効率が改善された有機EL素子の提供を課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、アントラセン骨格とベンゾキサンテン骨格等とを有する構造の化合物およびホウ素を中心原子として複数の芳香族環を縮合した多環芳香族化合物を含む発光層を使用することで、エネルギー効率が向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の構成を有する。
[1] 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層とを有する有機電界発光素子であって、
前記発光層は、下記式(H)で表されるアントラセン系化合物と、下記式(D)で表される単量体または下記式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物とを含む、有機電界発光素子。
Figure 2021100112
(式(H)中、
1〜R10は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
ただし、R1〜R10のいずれかn個はLを構成しており、
21〜R30は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルで置換されていてもよく、
ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、>Si(−R)2、または>Seであり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
Xとしての、前記>C(−R)2または>Si(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
Xとしての、前記>N−RのRは、連結基または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、
Lは、R1〜R10のいずれかが結合する炭素原子およびR21〜R30のいずれかが結合する炭素原子に結合し、
Lは、単結合、アルキレン、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリーレン、またはアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリーレンであり、
nは、1〜3の整数であり、
nが2または3であるとき、複数のL、複数のX、複数のR21、複数のR22、複数のR23、複数のR24、複数のR25、複数のR26、複数のR27、複数のR28、複数のR29、複数のR30はそれぞれ、互いに同一であっても異なっていてもよく、
式(H)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。)
Figure 2021100112
(式(D)中、
A環、B環、およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
1およびX2は、それぞれ独立して、>O、>C(−R)2、または>N−Rであり、前記>N−RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルであり、また、前記>N−RのRは連結基または単結合により前記A環、B環、およびC環のうちの少なくとも1つの環と結合していてもよく、前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、前記>C(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
前記単量体または前記多量体における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの−CH2−は−O−で置換されていてもよく、
前記単量体または前記多量体におけるB環とC環とは、単結合、あるいは−O−、−S−、−C(−R)2−を介して結合していてもよく、前記−C(−R)2−のRは、水素、アルキル、またはシクロアルキルであり、2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
前記単量体または前記多量体における少なくとも1つの水素は、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。)
[2] 前記アントラセン系化合物が下記式(HA)、下記式(HB)、下記式(HC)、下記式(HD)または下記式(HE)で表される、[1]に記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)中、
1、R2、R3、R6、R7、R8、R9、およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
Figure 2021100112
で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
[3] 前記アントラセン系化合物が式(HA)または式(HB)で表される、[2]に記載の有機電界発光素子。
[4] R2、R3、R6、およびR7は、いずれも水素であり、
9は炭素数6〜18のアリールまたは、または式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
21〜R30のうち、Lを構成している1つ以外は、いずれも水素であり、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは炭素数6〜16のアリールであり、前記>C(−R)2のRはいずれもメチルであり、
Lは、単結合または炭素数6〜10のアリーレンであり、
式(HA)および式(HB)それぞれで表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい、
[3]に記載の有機電界発光素子。
[5] 前記アントラセン系化合物が下記構造式のいずれかで表される、[4]に記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
(式中、Dは重水素、Meはメチルを示す。)
[6] 前記アントラセン系化合物が式(HC)、式(HD)または式(HE)で表される、[2]に記載の有機電界発光素子。
[7] R1、R8、およびR10はいずれも炭素数6〜18のアリールであり、
21〜R30のうち、Lを構成している1つ以外は、いずれも水素であり、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは炭素数6〜16のアリールであり、前記>C(−R)2のRはいずれもメチルであり、
Lは、単結合または炭素数6〜10のアリーレンであり、
式(HC)、式(HD)および式(HE)それぞれで表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい、
[6]に記載の有機電界発光素子。
[8] 前記アントラセン系化合物が下記構造式のいずれかで表される、[7]に記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
(式中、Dは重水素を示す。)
[9] 式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)または式(HE)で表される化合物における全ての水素が重水素で置換されている、[2]に記載の有機電界発光素子。
[10] 前記多環芳香族化合物が、下記式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される単量体または式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、[1]〜[9]のいずれかに記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
(式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)中、
1〜R11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、または置換シリルであり、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、また、R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環、またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、または置換シリルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルであり、また、前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
1およびX2は、それぞれ独立して、>O、>C(−R)2、または>N−Rであり、前記>N−RのRは、炭素数6〜12のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキルであり、前記>N−RのRにおける炭素数6〜12のアリールおよび炭素数2〜15のヘテロアリールはいずれも炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、a環、b環、およびc環の少なくとも1つと結合していてもよく、
前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜12のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜6のアルキル、または炭素数3〜14のシクロアルキルであり、前記>C(−R)2のRにおける炭素数6〜12のアリールおよび炭素数2〜15のヘテロアリールはいずれも炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、前記>C(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
前記単量体または前記多量体における、a環、b環、c環、前記形成された環、前記アリール、および前記ヘテロアリールの少なくとも1つは、炭素数3〜24の、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの−CH2−は−O−で置換されていてもよく、
前記単量体または前記多量体における少なくとも1つの水素は、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
多量体の場合には、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、または(D−f)で表される部分構造を2個または3個有する2量体または3量体である。)
[11] 前記多環芳香族化合物が、式(D−a)で表される単量体または式(D−a)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、[10]に記載の有機電界発光素子。
[12] 前記多環芳香族化合物が下記構造式のいずれかで表される、[11]に記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
(式中、Dは重水素、Meはメチル、tBuはt−ブチルを示す。)
[13] 前記多環芳香族化合物が、式(D−b)で表される単量体または式(D−b)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、[10]に記載の有機電界発光素子。
[14] 前記多環芳香族化合物が下記構造式のいずれかで表される、[13]に記載の有機電界発光素子。
Figure 2021100112
(式中、Meはメチル、tBuはt−ブチルを示す。)
[15] 前記陰極と前記発光層との間に配置される電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つを有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリノール系金属錯体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、シロール誘導体およびアゾリン誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、[1]〜[14]のいずれかに記載の有機電界発光素子。
[16] 前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つが、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、[15]に記載の有機電界発光素子。
[17] [1]〜[16]のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
[18] [1]〜[16]のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
[19] 下記式(HA’)または下記式(HB’)で表される化合物。
Figure 2021100112
式(HA’)および式(HB’)中、
2、R3、R6、R7、およびR9は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
Figure 2021100112
で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
Rは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Rは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
式(HA’)および式(HB’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
[20] R2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R9は無置換の炭素数6〜30のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、無置換の炭素数6〜12のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、Rは無置換の炭素数6〜16のアリールであり、Lはいずれも単結合である[19]に記載の化合物。
[21] 下記式(HC’)または下記式(HE’)で表される化合物。
Figure 2021100112
式(HC’)、および式(HE’)中、
1、R2、R3、R6、R7、およびR8は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
Figure 2021100112
で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
式(HC’)、および式(HE’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
[22] R2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R1およびR8はそれぞれ独立に無置換の炭素数6〜30のアリールであり、Lはいずれも単結合である[21]に記載の化合物。
[23] 下記式(HD’)で表される化合物。
Figure 2021100112
式(HD’)中、
2、R3、R6、R7、およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
Figure 2021100112
で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
21〜R30は、いずれか1つが無置換の炭素数6〜16のアリール、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、R21〜R30のその他の、いずれか1つは無置換の炭素数6〜16のアリールであり、その他は水素であり、
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
式(HD’)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
[24] R2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R10は無置換の炭素数6〜30のアリールである[23]に記載の化合物。
本発明により、高効率、長寿命な有機EL素子を提供することができる。本発明の好ましい態様では、さらに発光スペクトルの半値幅がより狭く色純度が改善された有機EL素子を提供することができる。
有機EL素子の例を示す概略断面図である。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書において構造式の説明における「水素」は「水素原子(H)」を意味する。
本明細書において化学構造や置換基を炭素数で表すことがあるが、化学構造に置換基が置換した場合や、置換基にさらに置換基が置換した場合などにおける炭素数は、化学構造や置換基それぞれの炭素数を意味し、化学構造と置換基の合計の炭素数や、置換基と置換基の合計の炭素数を意味するものではない。例えば、「炭素数Xの置換基Aで置換された炭素数Yの置換基B」とは、「炭素数Yの置換基B」に「炭素数Xの置換基A」が置換することを意味し、炭素数Yは置換基Aおよび置換基Bの合計の炭素数ではない。また例えば、「置換基Aで置換された炭素数Yの置換基B」とは、「炭素数Yの置換基B」に「(炭素数限定がない)置換基A」が置換することを意味し、炭素数Yは置換基Aおよび置換基Bの合計の炭素数ではない。
<<有機電界発光素子>>
本発明の有機電界発光素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置される発光層とを有する。前記発光層は、式(H)で表されるアントラセン系化合物と、式(D)で表される多環芳香族化合物および式(D)で表される部分構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体の少なくとも1つとを含む。
1.式(H)で表されるアントラセン系化合物
本発明の有機EL素子は、発光層に下記式(H)で表されるアントラセン系化合物を含む。下記式(H)で表されるアントラセン系化合物はホスト材料として発光層に含まれていることが好ましい。
Figure 2021100112
式(H)中、R1〜R10は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、ただし、R1〜R10のいずれかn個はLを構成している。
式(H)で表されるアントラセン系化合物はアントラセン骨格に以下の式(H−sub)で表される基がn個結合した構造を有する。すなわち、式(H)中のn個の式(H−sub)で表される基以外のR1〜R10はいずれも、式(H−sub)で表される基であることはない。これは後述の式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および下記式(HE)においても同様である。
Figure 2021100112
式(H−sub)中、L、X、R21〜R30は、式(H)中のL、X、R21〜R30とそれぞれ同義であり、*は結合位置を示す。
式(H−sub)で表される基においてR21〜R30のいずれがLを構成していてもよいが、R21、R22、R23、R24、R25、R28またはR29であることが好ましく、R23、R28またはR29であることがより好ましい。式(H)で表されるアントラセン系化合物において、式(H−sub)で表される基が2個または3個あるとき、Lが結合する環構成原子の位置(R21〜R30のうちのいずれか)は、互いに同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
式(H)中、Lを構成しているn個以外のR1〜R10は、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルであることが好ましく、それぞれ独立して、水素、無置換の炭素数6〜30のアリール、または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリールであることがより好ましく、それぞれ独立して、水素、無置換の炭素数6〜12のアリール、炭素数2〜12のヘテロアリール、または下記式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であることがさらに好ましい。
Figure 2021100112
式(H)中、Lを構成しているn個以外のR1〜R10は、全てが水素であるか、または1つまたは2つが水素以外であり、その他が水素であることが好ましい。
式(H)中、R21〜R30は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルである。また、R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルで置換されていてもよい。ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成している。
21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成するときのアリール環またはヘテロアリール環としては、炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環が好ましく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい。
21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環を形成するときの「アリール環」としては、具体的には、単環系であるベンゼン環、二環系であるビフェニル環、縮合二環系であるナフタレン環、インデン環、三環系であるテルフェニル環(m−テルフェニル、o−テルフェニル、p−テルフェニル)、縮合三環系である、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、縮合四環系であるトリフェニレン環、ピレン環、ナフタセン環、縮合五環系であるペリレン環、ペンタセン環などがあげられる。
21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してヘテロアリール環を形成するときの「ヘテロアリール環」としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、1H−インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、1H−ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環、フェナザシリン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラザン環、チアントレン環、インドロカルバゾール環、ベンゾインドロカルバゾール環、ベンゾベンゾインドロカルバゾール環、ナフトベンゾフラン環などがあげられる。
式(H)中、Lを構成する1つ以外のR21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルであることが好ましく、いずれも水素であることがより好ましい。
式(H)中、Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、>Si(−R)2、または>Seであり、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であることが好ましく、O、>S、>N−R、または>C(−R)2であることがより好ましく、Oまたは>N−Rであることがさらに好ましい。
式(H)におけるXとしての>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルであることが好ましい。
式(H)におけるXとしての、>C(−R)2または>Si(−R)2の2つのRは互いに結合して環を形成していてもよい。形成される環は炭素数3〜12のシクロアルカン環であることが好ましい。また、式(H)におけるXとしての、前記>N−RのRは、連結基または単結合により、R21またはR30と結合していてもよい。例えば、水素であるR21またはR30が、この水素と置換するようにRに結合(Rが、式(H)中でR21が結合している位置にある炭素原子またはR30が結合している位置にある炭素原子に結合)していてもよい。このときの連結基としては−O−、−S−、または−C(−R)2−があげられ、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜24のアルキルまたは炭素数3〜24のシクロアルキルである。
式(H)におけるXとしての、>N−RのRは、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルであることが好ましく、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリールであることがより好ましく、無置換の炭素数6〜10のアリールであることがさらに好ましく、無置換フェニルであることが特に好ましい。
式(H)におけるXとしての、>C(−R)2および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリール、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルであることが好ましく、炭素数1〜24のアルキルであることがより好ましく、炭素数1〜6のアルキルであることがさらに好ましい。
式(H)におけるXとしての>C(−R)2のRは、いずれもメチルであることが特に好ましい。
Lは、R1〜R10のいずれかが結合する炭素原子とR21〜R30のいずれかが結合する炭素原子とを結合させる、単結合または2価の連結基である。Lは、単結合、アルキレン、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリーレン、またはアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリーレンであり、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜30のアリーレン、または炭素数1〜24のアルキルもしくは炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜30のヘテロアリーレンであることが好ましく、炭素数6〜30のアリーレンまたは炭素数2〜30のヘテロアリーレンであることがより好ましく、単結合または炭素数6〜30のアリーレンであることがさらに好ましい。Lとして具体的には、単結合、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、1,2−フェニレン、2,7−ナフチレン、2,6−ナフチレン、1,4−ナフチレン、2,8−ジベンゾフラニレン、2,8−ジベンゾチオフェニレン、4,6−ジベンゾフラニレン、4,6−ジベンゾチオフェニレン、2,7−N−フェニルカルバゾリレン、3,6−N−フェニルカルバゾリレン、1,8−N−フェニルカルバゾリレンなどがあげられ、単結合、1,4−フェニレン、1,3−フェニレン、1,2−フェニレン、2,7−ナフチレン、2,6−ナフチレン、または1,4−ナフチレンが好ましく、単結合がより好ましい。
nは、1〜3の整数である。
nが2であるときの2つのL、2つのX、2つのR21、2つのR22、2つのR23、2つのR24、2つのR25、2つのR26、2つのR27、2つのR28、2つのR29、2つのR30はそれぞれ、互いに同一であっても異なっていてもよいが、いずれも同一であることが好ましい。nが3であるときの3つのL、3つのX、3つのR21、3つのR22、3つのR23、3つのR24、3つのR25、3つのR26、3つのR27、3つのR28、3つのR29、3つのR30はそれぞれ、いずれも同一であっても、いずれか2つが同一であっても、3つとも互いに異なっていてもよいが、いずれも同一であることが好ましい。
式(H)中のR1〜R10のうち、Lを構成しているn個の位置は互いに隣接していないことが好ましく、具体的には後述の、式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)または式(HE)で示される位置が好ましい。
式(H)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。例えば、式(H)中の少なくとも1つの式(H−sub)で表される基またはR1〜R10であるアリールまたはヘテロアリールにおけるいずれか1つ以上の水素が置換シリル、シアノ、またはハロゲンで置換されている化合物、特に(H−sub)で表される基におけるいずれか1つの水素がトリメチルシリルまたはシアノで置換されている化合物が好ましい例としてあげられる。また、式(H)で表される化合物における少なくとも1つの水素が重水素に置換されている化合物が化合物の耐久性の観点から好ましく、アントラセン環の水素(アントラセン環に結合する水素およびアントラセン環に結合する置換基中の水素)がすべて重水素で置換されていること、または、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましく、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましい。
式(H)で表される化合物の説明における「アリール」は、アリール環より形成される一価の基である。「アリール環」としては、R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環を形成するときの「アリール環」として上述したものがあげられる。式(H)で表される化合物におけるアリールとして具体的には、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、5’−m−テルフェニリルなどがあげられる。
式(H)で表される化合物の説明における「ヘテロアリール」は、ヘテロアリール環より形成される一価の基である。「ヘテロアリール環」としては、R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してヘテロアリール環を形成するときの「ヘテロアリール環」として上述したものがあげられる。
「ヘテロアリール」としてはまた、下記式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基を好ましい例としてあげることができる。
Figure 2021100112
式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基としては、例えば以下の基をあげることができる。式中*は結合位置を示す。
Figure 2021100112
式(H)で表される化合物の説明において「アルキル」というときの「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよい。
具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル(t−アミル)、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、t−オクチル(1,1,3,3−テトラメチルブチル)、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、2,6−ジメチル−4−ヘプチル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−デシル、n−ウンデシル、1−メチルデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、1−ヘキシルヘプチル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−エイコシルなどがあげられる。
また、例えば、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1,1−ジメチルブチル、1−エチル−1−メチルブチル、1,1,4−トリメチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,1−ジメチルオクチル、1,1−ジメチルペンチル、1,1−ジメチルヘプチル、1,1,5−トリメチルヘキシル、1−エチル−1−メチルヘキシル、1−エチル−1,3−ジメチルブチル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、1−ブチル−1−メチルペンチル、1,1−ジエチルブチル、1−エチル−1−メチルペンチル、1,1,3−トリメチルブチル、1−プロピル−1−メチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1−エチル−1,2,2−トリメチルプロピル、1−プロピル−1−メチルブチル、1,1−ジメチルヘキシルなどもあげられる。
式(H)で表される化合物の説明において「シクロアルキル」というときの具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、ノルボルネニル、ビシクロ[1.0.1]ブチル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.0.1]ペンチル、ビシクロ[1.2.1]ヘキシル、ビシクロ[3.0.1]ヘキシル、ビシクロ[2.1.2]ヘプチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、アダマンチル、ジアマンチル、デカヒドロナフタレニル、デカヒドロアズレニル、およびこれらの炭素数1〜5のアルキル(特にメチル)置換体などがあげられる。なお、本明細書では「シクロアルキル」はシクロヘキシルのような単環式のものだけではなく、アダマンチルのような多環式のものも含める。
式(H)で表される化合物における「置換シリル」としては、例えば、アルキル、シクロアルキル、およびアリールからなる群より選択される3つの置換基で置換されたシリルがあげられる。例えば、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、アルキルジシクロアルキルシリル、トリアリールシリル、ジアルキルアリールシリル、およびアルキルジアリールシリルがあげられる。式(H)で表される化合物における「置換シリル」の好ましい例としてはトリメチルシリルおよびトリフェニルシリルがあげられる。
式(H)で表されるアントラセン系化合物は、式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)または式(HE)で表されるアントラセン系化合物であることが好ましい。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)中、R1、R2、R3、R6、R7、R8、R9およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、R21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルである。R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成している。
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)中、Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2である。前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルである。Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよい。当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルである。Xは、それぞれ独立して、O、>S、>N−R、または>C(−R)2であることが好ましく、O、または>N−Rであることがより好ましい。
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)中、Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンである。Lは単結合であることが好ましい。
式(HA)において、R2、R3、R6、R7はそれぞれ独立に水素または無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、水素であることがより好ましい。R9は無置換の炭素数6〜30のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であることが好ましく、無置換の炭素数6〜12のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であることがより好ましい。後述の式(HA’)においても同様である。
式(HB)において、R2、R3、R6、R7はそれぞれ独立に水素または無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、水素であることがより好ましい。後述の式(HB’)においても同様である。
式(HC)において、R2、R3、R6、R7はそれぞれ独立に水素または無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、水素であることがより好ましい。R1およびR8はそれぞれ独立に無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、無置換の炭素数6〜12のアリールであることがより好ましい。後述の式(HC’)においても同様である。
式(HD)において、R2、R3、R6、R7はそれぞれ独立に水素または無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、水素であることがより好ましい。R10は無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、無置換の炭素数6〜12のアリールであることがより好ましい。後述の式(HD’)においても同様である。
式(HE)において、R2、R3、R6、R7はそれぞれ独立に水素または無置換の炭素数6〜30のアリールであることが好ましく、水素であることがより好ましい。後述の式(HE’)においても同様である。
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)において、Lを構成する1つ以外のR21〜R30は、いずれも水素であることがより好ましい。
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。少なくとも1つの水素が重水素に置換されている化合物が化合物の耐久性の観点から好ましく、アントラセン環の水素がすべて重水素で置換されていること、または、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましく、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましい。
式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)における各置換基等の好ましい範囲について、特に記載の無いものについては、式(H)における対応する置換基等の好ましい範囲の記載を参照することができる。
特に好ましい式(H)で表されるアントラセン系化合物として、式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)または式(HE’)で表されるアントラセン系化合物があげられる。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、R1、R2、R3、R6、R7、R8、R9およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基である。
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、R21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよい。
ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成している。
式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRおよび式(HA’)のR’は、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、式(HA’)のR’およびXとしての>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよい。当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルである。
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンである。
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)における各置換基等の好ましい範囲については、それぞれ、式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)、式(HE)、における対応する置換基等の好ましい範囲の記載を参照することができる。特に、式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、および式(HE’)において、R21〜R30は、Lを構成している1つ以外は、いずれも水素であることが好ましい。ただし、式(HD’)においては、R21〜R30は、Lを構成している1つ以外のいずれか1つは無置換の炭素数6〜16のアリールであり、その他は水素であることが好ましい。
また、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、Xは、それぞれ独立して、>O、>N−R、または>C(−R)2であることが好ましく、前記>N−RのRは炭素数6〜16のアリールであることが好ましく、>C(−R)2のRはいずれもメチルであることが好ましく、式(HA’)において、R’は、炭素数6〜16のアリールであることが好ましく、フェニルであることがより好ましい。さらに、式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)において、Lは、単結合または炭素数6〜10のアリーレンであることが好ましく、単結合であることがより好ましい。
式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)および式(HE’)で表される化合物それぞれにおいては、少なくとも1つの水素が重水素に置換されている化合物が化合物の耐久性の観点から好ましく、アントラセン環の水素がすべて重水素で置換されていること、または、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましく、すべての水素が重水素で置換されていることがより好ましい。
なお式(H)(好ましくは式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)、または式(HE)、より好ましくは式(HA’)、式(HB’)、式(HC’)、式(HD’)または式(HE’))で表されるアントラセン系化合物には、アトロプ異性体などが存在する場合があるが、式(H)で表されるアントラセン系化合物としては、存在しうるどの異性体であってもよく、またそれら異性体の任意の混合比の混合物であってもよい。
式(H)で表されるアントラセン系化合物のさらに具体的な例としては、以下の構造式で表される化合物があげられる。なお、下記構造式中の「D」は重水素、「Me」はメチルを示す。
Figure 2021100112
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式(H)で表されるアントラセン系化合物は、アントラセン部位の所望の位置に反応性基を有する化合物と、Xを含む多環構造部位に反応性基を有する化合物を出発原料として、鈴木カップリング、根岸カップリング、その他の公知のカップリング反応を応用して製造することができる。これらの反応性化合物の反応性基としては、ハロゲンやボロン酸などがあげられる。具体的な製造方法としては、例えば国際公開第2014/141725号の段落[0089]〜[0175]における合成法を参考にすることができる。また、米国特許公開第2015−001479号明細書に記載の方法を参照して製造することができる。
2.式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物
本発明の有機EL素子は、発光層に下記式(D)で表される単量体または下記式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物を含む。上記多環芳香族化合物はドーパント材料として発光層に含まれていることが好ましい。多環芳香族化合物は、好ましくは、式(D−a)、式(D−b)、式(D−c)、式(D−d)、式(D−e)、または式(D−f)で表される単量体または式(D−a)、式(D−b)、式(D−c)、式(D−d)、式(D−e)、または式(D−f)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である。
Figure 2021100112
なお、各構造式において「A」〜「C」および「a」〜「c」はそれぞれリング、ベンゼン環、または5員環で示される環構造を示す符号であり、その他の符号は上述する定義と同じである。
式(D)におけるA環、B環、およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環である。これらの環における少なくとも1つの水素は、置換基で置換されていてもよい。
A環、B環、およびC環は少なくともいずれかが、少なくとも1つの置換基を有するアリール環または少なくとも1つの置換基を有するヘテロアリール環であることが好ましく、A環、B環、およびC環のいずれも少なくとも1つの置換基を有するアリール環または少なくとも1つの置換基を有するヘテロアリール環であることがより好ましく、A環、B環、およびC環それぞれが1つの置換基を有するアリール環または1つの置換基を有するヘテロアリール環であることがさらに好ましい。
このときの置換基としては、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のジアリールアミノ、置換もしくは無置換のジヘテロアリールアミノ、置換もしくは無置換のアリールヘテロアリールアミノ(アリールとヘテロアリールを有するアミノ)、置換もしくは無置換のジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、置換もしくは無置換のアルキル、置換もしくは無置換のシクロアルキル、置換もしくは無置換のアルコキシ、置換もしくは無置換のアリールオキシ、または置換シリルが好ましい。これらの基が置換基を有する場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、ジアリールアミノ、置換シリルがあげられる。
特に置換基としては、置換もしくは無置換のアルキル(特に、ネオペンチル)、アダマンチルのようなシクロアルキルが好ましい。また、ターシャリ−アルキル(tR)が、好ましい。このような嵩高い置換基により分子間距離が増加するため発光量子収率(PLQY)が向上するからである。また、置換基としては、置換もしくは無置換のジアリールアミノも好ましい。
前記ターシャリ−アルキルは下記式(tR)で表される。
Figure 2021100112
式(tR)中、Ra、Rb、およびRcはそれぞれ独立して炭素数1〜24のアルキルであり、前記アルキルにおける任意の−CH2−は−O−で置換されていてもよく、式(tR)で表される基は*において式(D)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素と置換する。
a、Rb、およびRcの「炭素数1〜24のアルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1〜24の直鎖アルキルまたは炭素数3〜24の分岐鎖アルキル、炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分岐鎖アルキル)、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分岐鎖アルキル)、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分岐鎖アルキル)、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分岐鎖アルキル)があげられる。
式(D)の式(tR)におけるRa、Rb、およびRcの炭素数の合計は炭素数3〜20が好ましく、炭素数3〜10が特に好ましい。
a、Rb、およびRcの具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、t−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、2,6−ジメチル−4−ヘプチル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−デシル、n−ウンデシル、1−メチルデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、1−ヘキシルヘプチル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−エイコシルなどがあげられる。
式(tR)で表される基としては、例えばt−ブチル、t−アミル、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1,1−ジメチルブチル、1−エチル−1−メチルブチル、1,1,3,3−テトラメチルブチル、1,1,4−トリメチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,1−ジメチルオクチル、1,1−ジメチルペンチル、1,1−ジメチルヘプチル、1,1,5−トリメチルヘキシル、1−エチル−1−メチルヘキシル、1−エチル−1,3−ジメチルブチル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、1−ブチル−1−メチルペンチル、1,1−ジエチルブチル、1−エチル−1−メチルペンチル、1,1,3−トリメチルブチル、1−プロピル−1−メチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1−エチル−1,2,2−トリメチルプロピル、1−プロピル−1−メチルブチル、1,1−ジメチルヘキシル基などがあげられる。これらのうち、t−ブチルおよびt−アミルが好ましい。
A環、B環、およびC環における置換基の他の好ましい例としては、例えば、式(tR)の基で置換されたジアリールアミノ、式(tR)の基で置換されたカルバゾリルまたは式(tR)の基で置換されたベンゾカルバゾリルがあげられる。「ジアリールアミノ」については下記「第1の置換基」として説明する基があげられる。ジアリールアミノ、カルバゾリルおよびベンゾカルバゾリルへの式(tR)の基の置換形態としては、これらの基におけるアリール環またはベンゼン環の一部または全ての水素が式(tR)の基で置換された例があげられる。
A環、B環およびC環におけるアリール環またはヘテロアリール環は、B(ホウ素)、X1およびX2から構成される式(D)中央の縮合2環構造と結合を共有する5員環または6員環を有していることが好ましい。
ここで、「縮合2環構造」とは、式(D)の中央に示した、B(ホウ素)、X1およびX2を含んで構成される2つの飽和炭化水素環が縮合した構造を意味する。また、「縮合2環構造と結合を共有する6員環」とは、前記縮合2環構造に縮合した6員環(例えばベンゼン環)を意味する。また、「(A環である)アリール環またはヘテロアリール環がこの6員環を有する」とは、この6員環だけでA環が形成されるか、または、この6員環を含むようにこの6員環にさらに他の環などが縮合してA環が形成されることを意味する。言い換えれば、ここで言う「6員環を有する(A環である)アリール環またはヘテロアリール環」とは、A環の全部または一部を構成する6員環が、前記縮合2環構造に縮合していることを意味する。「B環」、「C環」、また「5員環」についても同様の説明が当てはまる。
式(D)中におけるA環は、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるa環とその置換基R1〜R3に対応する。式(D)中におけるB環は、式(D−a)、(D−b)、および(D−c)におけるb環とその置換基R8〜R11、式(D−d)におけるb環とその置換基R10およびR11、ならびに式(D−e)、および(D−f)におけるb環とその置換基R8およびR9に対応する。式(D)中におけるC環は、式(D−a)におけるc環とその置換基R4〜R7、(D−b)、式(D−d)、および(D−f)におけるc環とその置換基R4およびR5、ならびに式(D−c)および(D−e)におけるc環とその置換基R6およびR7に対応する。すなわち、式(D−a)は、式(D)のA〜C環として、少なくとも6員環構造を有する環が選択された構造に対応し、式(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)はそれぞれ式(D)のA〜C環として少なくとも6員環構造を有する環および少なくとも5員環構造を有する環が選択された構造に対応する。その意味で、式(D−a)の各環を小文字のa〜cで表した。
式(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるXXは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2である。ここで前記>N−RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルであり、置換されていてもよいアリールであることが好ましく、無置換のアリールであることがより好ましい。また、前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、アルキルであることが好ましく、メチルであることがより好ましい。>C(−R)2における2つのRは同一であることが好ましい。また>C(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していることも好ましい。
Xは、それぞれ独立して、>O、>S、または>N−Rであることが好ましく、>O、または>Sであることがより好ましく、>Sであることがさらに好ましい。
式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)において、R1〜R11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、または置換シリルであり、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよい。
1〜R11は、それぞれ独立して、水素、アルキル(特に、上記ターシャリ−アルキル(tR)、ネオペンチルなど)、シクロアルキル(例えば、アダマンチルなど)、置換もしくは無置換のジアリールアミノ、または置換シリル(トリフェニルシリル、トリメチルシリルなど)であることが好ましい。
式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるR1〜R3中、0〜1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であり、R4〜R7中、0〜1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であり、R8〜R11中、0〜1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であることが好ましく、
1〜R3中、1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であり、R4〜R7中、1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であり、R8〜R11中、1個が水素以外(特に上記の好ましい置換基)であり、かつその他が水素であることがより好ましい。
式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)では、a環、b環、およびc環の置換基R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環、またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリルまたはアルキルジシクロアルキルシリルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。したがって、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)で表される多環芳香族化合物は、a環、b環およびc環における置換基の相互の結合形態によって、化合物を構成する環構造が変化する。例えば、式(D−a)で表される多環芳香族化合物について、例えば、下記式(D−a−1)および式(D−a−2)に示すように、化合物を構成する環構造が変化する。各式中のA'環、B'環、およびC'環は、式(D)におけるそれぞれA環、B環、およびC環に対応する。
Figure 2021100112
上記式(D−a−1)および式(D−a−2)中のA'環、B'環、およびC'環は、式(D−a)で説明すれば、置換基R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合して、それぞれa環、b環、およびc環と共に形成したアリール環またはヘテロアリール環を示す(a環、b環、またはc環に他の環構造が縮合してできた縮合環ともいえる)。なお、式では示してはいないが、a環、b環、およびc環の全てがA'環、B'環、およびC'環に変化した化合物もある。また、上記式(D−a−1)および式(D−a−2)から分かるように、例えば、式(D−a)におけるb環のR8とc環のR7、b環のR11とa環のR1、c環のR4とa環のR3などは「隣接する基同士」には該当せず、特別な断りのない限り、これらが結合することはない。すなわち、「隣接する基」とは同一環上で隣接する基を意味する。
上記式(D−a−1)や式(D−a−2)で表される化合物は、例えばa環(またはb環またはc環)であるベンゼン環に対してベンゼン環、インドール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、シクロペンタジエン環、またはインデン環が縮合して形成されるA'環(またはB'環またはC'環)を有する化合物であり、形成されてできた縮合環A'(または縮合環B'または縮合環C')はそれぞれナフタレン環、カルバゾール環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インデン環、またはフルオレン環である。
また、式(D−b)、式(D−c)、式(D−d)、式(D−e)、および式(D−f)においてもそれぞれ同様に、a環、b環、またはc環に他の環構造が縮合してできた縮合環が形成されていてもよい。例えばa環またはb環であるベンゼン環は上記式(D−a)におけるベンゼン環と同様に他の環構造が縮合し縮合環を形成していてもよい。
式(D−b)、式(D−c)、式(D−d)、式(D−e)、および式(D−f)においては、b環またはc環である5員環において、R4〜R11のうちの隣接する基同士が結合して環を形成し縮合環が形成されていることが特に好ましい。例えば、式(D−b)および式(D−c)のc環、ならびに式(D−d)、式(D−e)、および式(D−f)のb環およびc環において、R3〜R11のうちの隣接する基同士が結合して環を形成することにより、縮合環であるB'環またはC'環を形成することができる。形成される環がベンゼン環である場合の縮合環の例としてはインドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環があげられる。
一例として、式(D−b)のc環である5員環において、R4およびR5同士が結合してベンゼン環を形成し縮合環が形成された例を以下に示す。
Figure 2021100112
式(D−b−1)中、R1、R2、R3、R8、R9、R10、R11、XX、X1およびX2は式(D−b)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同一である。R4b、R5b、R6b、R7bは水素、またはアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、および置換シリルからなる群より選択される置換基であり、これら置換基における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよい。R4b、R5b、R6b、R7b中、0〜2個が水素以外の置換基であり、かつその他が水素であることが好ましく、1個が水素以外の置換基であり、かつその他が水素であることがより好ましい。水素以外の置換基として、好ましい範囲は、第1の置換基(第2置換基を有していてもよい。)として後述する置換基の記載を参照することができる。水素以外の置換基としては、アルキル(特に、上記ターシャリ−アルキル(tR)、ネオペンチルなど)、シクロアルキル(例えば、アダマンチルなど)、または置換もしくは無置換のジアリールアミノであることが特に好ましい。
例えば、式(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)では、例えば、XXが>Oであるとき、b環またはc環はフラン環となるが、このフラン環に対してベンゼン環が縮合して形成される式(D−a−1)のB'環またはC'環に対応する環はベンゾフラン環である。
また、例えば、式(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)では、例えば、XXが>Sであるとき、b環またはc環はチオフェン環となるが、このチオフェン環に対してベンゼン環が縮合して形成される式(D−a−1)のB'環またはC'環に対応する環はベンゾチオフェン環である。
式(D)におけるX1およびX2は、それぞれ独立して、>O、>C(−R)2、または>N−Rである。式(D)におけるX1およびX2は、少なくともいずれかが>N−Rであることが好ましく、いずれも>N−RであることまたはX1およびX2のいずれか一方が>N−Rであり他方が>C(−R)2であることがより好ましく、いずれも>N−Rであることが最も好ましい。
1およびX2における>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよい置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルである。>C(−R)2における2つのRは同一であることが好ましく、そして2つのRは結合して環を形成していてもよい。そのような化合物としては下記の化合物(D−303)のような化合物があげられる。
Figure 2021100112
1およびX2における>N−RのRは、置換されていてもよいアリール(ただし置換基としてアミノを除くことが好ましい)、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルである。
1およびX2における>N−RのRは>N−RのRは、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜12のアリールまたは炭素数1〜6のアルキルであることが好ましく、炭素数1〜5のアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜12のアリールであることが好ましく、置換されていてもよいフェニルであることがさらに好ましく、置換されていてもよいオルトビフェニル(Nに対してオルト位にフェニルを有するフェニル)であることがさらに好ましい。X1およびX2における>N−Rのいずれか片方のみがオルトビフェニルであることが特に好ましい。例としては下記式(D−202)で表される化合物があげられる。
Figure 2021100112
1およびX2における>N−RにおけるRは連結基または単結合により前記A環、B環、およびC環の少なくとも1つの環と結合していてもよい。連結基としては、−O−、−S−、または−C(−R)2−が好ましい。なお、前記「−C(−R)2−」のRは、水素、アルキル、またはシクロアルキルである。この規定は、例えば、下記式(D−a−3−1)で表される、X1やX2が縮合環B'および縮合環C'に取り込まれた環構造を有する化合物で表現できる。すなわち、例えば式(D−a)におけるb環(またはc環)であるベンゼン環に対してX1(またはX2)を取り込むようにして他の環が縮合して形成されるB'環(またはC'環)を有する化合物である。形成されてできた縮合環B'(または縮合環C')は例えば、カルバゾール環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、またはアクリジン環である。
また、上記規定は、下記式(D−a−3−2)や式(D−a−3−3)で表される、X1および/またはX2が縮合環A'に取り込まれた環構造を有する化合物でも表現できる。すなわち、例えば式(D−a)におけるa環であるベンゼン環に対してX1(および/またはX2)を取り込むようにして他の環が縮合して形成されるA'環を有する化合物である。形成されてできた縮合環A'は、例えば、カルバゾール環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、またはアクリジン環である。
Figure 2021100112
式(D)のB環とC環、または式(D−a)のb環とc環は、Xzとして表される連結基または単結合により結合してもよい。そのような形態としては、式(D−a−7−1)あるいは式(D−a−7−2)のような形態があげられる。連結基としては、−O−、−S−または−C(−R)2−が好ましい。なお、前記「−C(−R)2−」のRは、水素、アルキル、またはシクロアルキルであり、2つのRは環を形成していてもよい。
Figure 2021100112
式(D)のA環、B環、およびC環である「アリール環」としては、例えば、炭素数6〜30のアリール環があげられ、炭素数6〜16のアリール環が好ましく、炭素数6〜12のアリール環がより好ましく、炭素数6〜10のアリール環が特に好ましい。
具体的な「アリール環」としては、単環系であるベンゼン環、二環系であるビフェニル環、縮合二環系であるナフタレン環、インデン環、三環系であるテルフェニル環(m−テルフェニル、o−テルフェニル、p−テルフェニル)、縮合三環系である、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、縮合四環系であるトリフェニレン環、ピレン環、ナフタセン環、縮合五環系であるペリレン環、ペンタセン環などがあげられる。
式(D)のA環、B環、およびC環である「ヘテロアリール環」としては、例えば、炭素数2〜30のヘテロアリール環があげられ、炭素数2〜25のヘテロアリール環が好ましく、炭素数2〜20のヘテロアリール環がより好ましく、炭素数2〜15のヘテロアリール環がさらに好ましく、炭素数2〜10のヘテロアリール環が特に好ましい。また、「ヘテロアリール環」としては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などがあげられる。なお、この「ヘテロアリール環」は、式(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるXxを含む5員環、または式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)で規定された「R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環、またはc環と共に形成されたヘテロアリール環」に対応する。
具体的な「ヘテロアリール環」としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、1H−インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、1H−ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環、フェナザシリン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラザン環、チアントレン環、インドロカルバゾール環、ベンゾインドロカルバゾール環、ベンゾベンゾインドロカルバゾール環、ナフトベンゾフラン環などがあげられる。
上記「アリール環」または「ヘテロアリール環」における少なくとも1つの水素は、第1の置換基である、置換もしくは無置換の「アリール」、置換もしくは無置換の「ヘテロアリール」、置換もしくは無置換の「ジアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「ジヘテロアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)」、置換もしくは無置換の「アルキル」、置換もしくは無置換の「シクロアルキル」、置換もしくは無置換の「アルコキシ」、置換もしくは無置換の「アリールオキシ」、または、置換の「シリル」で置換されていてもよいが、この第1の置換基としての「アリール」や「ヘテロアリール」、「ジアリールアミノ」のアリール、「ジヘテロアリールアミノ」のヘテロアリール、「アリールヘテロアリールアミノ」のアリールとヘテロアリール、「ジアリールボリル」のアリール、また「アリールオキシ」のアリールとしては上述した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基があげられる。
また第1の置換基としての「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1〜24の直鎖アルキルまたは炭素数3〜24の分岐鎖アルキルがあげられる。炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分岐鎖アルキル)が好ましく、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分岐鎖アルキル)がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル(炭素数3〜8の分岐鎖アルキル)がさらに好ましく、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分岐鎖アルキル)が特に好ましく、炭素数1〜5のアルキル(炭素数3〜5の分岐鎖アルキル)が最も好ましい。
具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル(t−アミル)、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、t−オクチル(1,1,3,3−テトラメチルブチル)、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、2,6−ジメチル−4−ヘプチル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−デシル、n−ウンデシル、1−メチルデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、1−ヘキシルヘプチル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−エイコシルなどがあげられる。
また、例えば、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1,1−ジメチルブチル、1−エチル−1−メチルブチル、1,1,4−トリメチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,1−ジメチルオクチル、1,1−ジメチルペンチル、1,1−ジメチルヘプチル、1,1,5−トリメチルヘキシル、1−エチル−1−メチルヘキシル、1−エチル−1,3−ジメチルブチル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、1−ブチル−1−メチルペンチル、1,1−ジエチルブチル、1−エチル−1−メチルペンチル、1,1,3−トリメチルブチル、1−プロピル−1−メチルペンチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1−エチル−1,2,2−トリメチルプロピル、1−プロピル−1−メチルブチル、1,1−ジメチルヘキシルなどもあげられる。
また第1の置換基としての「シクロアルキル」としては、炭素数3〜24のシクロアルキル、炭素数3〜20のシクロアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、炭素数3〜14のシクロアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数5〜8のシクロアルキル、炭素数5〜6のシクロアルキル、炭素数5のシクロアルキルなどがあげられる。
具体的なシクロアルキルとしては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、およびこれらの炭素数1〜5のアルキル(特にメチル)置換体や、ノルボルネニル、ビシクロ[1.0.1]ブチル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.0.1]ペンチル、ビシクロ[1.2.1]ヘキシル、ビシクロ[3.0.1]ヘキシル、ビシクロ[2.1.2]ヘプチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、アダマンチル、ジアマンチル、デカヒドロナフタレニル、デカヒドロアズレニルなどがあげられる。
また第1の置換基としての「アルコキシ」としては、例えば、炭素数1〜24の直鎖または炭素数3〜24の分岐鎖のアルコキシがあげられる。炭素数1〜18のアルコキシ(炭素数3〜18の分岐鎖のアルコキシ)が好ましく、炭素数1〜12のアルコキシ(炭素数3〜12の分岐鎖のアルコキシ)がより好ましく、炭素数1〜6のアルコキシ(炭素数3〜6の分岐鎖のアルコキシ)がさらに好ましく、炭素数1〜5のアルコキシ(炭素数3〜5の分岐鎖のアルコキシ)が特に好ましい。
具体的なアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、t−アミルオキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシなどがあげられる。
また第1の置換基としての「置換シリル」としては、例えば、アルキル、シクロアルキル、およびアリールからなる群より選択される3つの置換基で置換されたシリルがあげられる。例えば、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、アルキルジシクロアルキルシリル、トリアリールシリル、ジアルキルアリールシリル、およびアルキルジアリールシリルがあげられる。
「トリアルキルシリル」としては、シリルにおける3つの水素がそれぞれ独立してアルキルで置換された基があげられ、このアルキルは上述した第1の置換基における「アルキル」として説明した基を引用することができる。置換するのに好ましいアルキルは、炭素数1〜5のアルキルであり、具体的にはメチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、t−アミルなどがあげられる。
具体的なトリアルキルシリルとしては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリi−プロピルシリル、トリブチルシリル、トリsec−ブチルシリル、トリt−ブチルシリル、トリt−アミルシリル、エチルジメチルシリル、プロピルジメチルシリル、i−プロピルジメチルシリル、ブチルジメチルシリル、sec−ブチルジメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、t−アミルジメチルシリル、メチルジエチルシリル、プロピルジエチルシリル、i−プロピルジエチルシリル、ブチルジエチルシリル、sec−ブチルジエチルシリル、t−ブチルジエチルシリル、t−アミルジエチルシリル、メチルジプロピルシリル、エチルジプロピルシリル、ブチルジプロピルシリル、sec−ブチルジプロピルシリル、t−ブチルジプロピルシリル、t−アミルジプロピルシリル、メチルジi−プロピルシリル、エチルジi−プロピルシリル、ブチルジi−プロピルシリル、sec−ブチルジi−プロピルシリル、t−ブチルジi−プロピルシリル、t−アミルジi−プロピルシリルなどがあげられる。
「トリシクロアルキルシリル」としては、シリルにおける3つの水素がそれぞれ独立してシクロアルキルで置換された基があげられ、このシクロアルキルは上述した第1の置換基における「シクロアルキル」として説明した基を引用することができる。置換するのに好ましいシクロアルキルは、炭素数5〜10のシクロアルキルであり、具体的にはシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.0.1]ペンチル、ビシクロ[1.2.1]ヘキシル、ビシクロ[3.0.1]ヘキシル、ビシクロ[2.1.2]ヘプチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、アダマンチル、デカヒドロナフタレニル、デカヒドロアズレニルなどがあげられる。
具体的なトリシクロアルキルシリルとしては、トリシクロペンチルシリル、トリシクロヘキシルシリルなどがあげられる。
2つのアルキルと1つのシクロアルキルが置換したジアルキルシクロアルキルシリルと、1つのアルキルと2つのシクロアルキルが置換したアルキルジシクロアルキルシリルの具体例としては、上述した具体的なアルキルおよびシクロアルキルから選択される基が置換したシリルがあげられる。
2つのアルキルと1つのアリールが置換したジアルキルアリールシリル、1つのアルキルと2つのアリールが置換したアルキルジアリールシリル、および3つのアリールが置換したトリアリールシリルの具体例としては、上述した具体的なアルキルおよびアリールから選択される基が置換したシリルがあげられる。トリアリールシリルの具体例としては、特にトリフェニルシリルがあげられる。
また第1の置換基の「ジアリールボリル」中の「アリール」としては、上述したアリールの説明を引用できる。また、この2つのアリールは単結合または連結基(例えば>C(−R)2、>O、>Sまたは>N−R)を介して結合していてもよい。ここで、>C(−R)2および>N−RのRは、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシ(以上、第1置換基)であり、当該第1置換基にはさらにアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキル(以上、第2置換基)が置換していてもよく、これらの基の具体例としては、上述した第1置換基としてのアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、またはアリールオキシの説明を引用できる。
第1の置換基である、置換もしくは無置換の「アリール」、置換もしくは無置換の「ヘテロアリール」、置換もしくは無置換の「ジアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「ジヘテロアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換もしくは無置換の「ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)」、置換もしくは無置換の「アルキル」、置換もしくは無置換の「シクロアルキル」、置換もしくは無置換の「アルコキシ」、置換もしくは無置換の「アリールオキシ」、または、置換の「シリル」は、置換または無置換と説明されているとおり、それらにおける少なくとも1つの水素が第2の置換基で置換されていてもよい。この第2の置換基としては、例えば、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルがあげられ、それらの具体例は、上述した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基、また第1の置換基としての「アルキル」または「シクロアルキル」の説明を参照することができる。また、第2の置換基としてのアリールやヘテロアリールには、それらにおける少なくとも1つの水素が、フェニルなどのアリール(具体例は上述した基)、メチル、t−ブチルなどのアルキル(具体例は上述した基)またはシクロヘキシルなどのシクロアルキル(具体例は上述した基)で置換された構造も第2の置換基としてのアリールやヘテロアリールに含まれる。その一例としては、第2の置換基がカルバゾリルの場合には、9位における少なくとも1つの水素が、フェニルなどのアリール、メチルなどのアルキルまたはシクロヘキシルなどのシクロアルキルで置換されたカルバゾリルも第2の置換基としてのヘテロアリールに含まれる。
第1置換基の構造の立体障害性、電子供与性および電子吸引性によって、発光波長を調整することができる。好ましくは以下の構造式で表される基であり、より好ましくは、メチル、t−ブチル、t−アミル、t−オクチル、ネオペンチル、シクロヘキシル、アダマンチル、フェニル、o−トリル、p−トリル、2,4−キシリル、2,5−キシリル、2,6−キシリル、2,4,6−メシチル、ジフェニルアミノ、ジ−p−トリルアミノ、ビス(p−(t−ブチル)フェニル)アミノ、カルバゾリル、3,6−ジメチルカルバゾリル、3,6−ジ−t−ブチルカルバゾリルおよびフェノキシであり、さらに好ましくは、メチル、t−ブチル、t−アミル、t−オクチル、ネオペンチル、アダマンチル、フェニル、o−トリル、2,6−キシリル、2,4,6−メシチル、ジフェニルアミノ、ジ−p−トリルアミノ、ビス(p−(t−ブチル)フェニル)アミノ、カルバゾリル、3,6−ジメチルカルバゾリルおよび3,6−ジ−t−ブチルカルバゾリルである。合成の容易さの観点からは、立体障害が大きい方が選択的な合成のために好ましく、具体的には、t−ブチル、t−アミル、t−オクチル、アダマンチル、o−トリル、p−トリル、2,4−キシリル、2,5−キシリル、2,6−キシリル、2,4,6−メシチル、ジ−p−トリルアミノ、ビス(p−(t−ブチル)フェニル)アミノ、3,6−ジメチルカルバゾリルおよび3,6−ジ−t−ブチルカルバゾリルが好ましい。
下記構造式において、「Me」はメチル、「tBu」はt−ブチル、「tAm」はt−アミル、「tOct」はt−オクチル、*は結合位置を表す。
Figure 2021100112
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式(D)のX1およびX2における>N−RのRは、上述した第2の置換基で置換されていてもよい、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルである(ただし、X1およびX2における>N−RのRとしてのアリールにはアミノは置換しないことが好ましい。)。このアリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルとしては上述する基があげられる。また、このときの第2の置換基としては、例えば、メチル、ターシャリーブチル、およびアミルなどのアルキル、p−ターシャリーブチルフェニル、トリメチルシリルなどの置換シリルなどが好ましい。アルキルの置換位置は上記Nの置換位置に対してパラ位が好ましい。X1およびX2における>N−RのRとしては特に、第2の置換基で置換されていてもよい炭素数6〜10のアリール(例えばフェニル、ナフチルなど)、炭素数2〜15のヘテロアリール(例えばカルバゾリルなど)、炭素数1〜5のアルキル(例えばメチル、エチルなど)または炭素数5〜10のシクロアルキル(好ましくはシクロヘキシルやアダマンチル)が好ましい。
この説明は、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるX1およびX2でも、同じである。
式(D)のX1およびX2における>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、水素、上述した第2の置換基で置換されていてもよい、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルである。このアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルとしては上述する基があげられる。特に炭素数6〜10のアリール(例えばフェニル、ナフチルなど)、炭素数2〜15のヘテロアリール(例えばカルバゾリルなど)、炭素数1〜5のアルキル(例えばメチル、エチルなど)または炭素数5〜10のシクロアルキル(好ましくはシクロヘキシルやアダマンチル)が好ましい。>C(−R)2の2つのRは同一であることが好ましく、また、2つのRは結合して環を形成していてもよい。特に、>C(−R)2の2つのRはいずれもメチルであることが好ましい。
この説明は、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるX1およびX2でも、同じである。
式(D)における、X1およびX2における>N−RのRがA環、B環、およびC環の少なくとも1つの環と結合する場合の連結基としては、例えば−O−、−S−、−C(−R)2−または単結合などがあげられ、これらの中の「−C(−R)2−」のRは、水素、アルキル、またはシクロアルキルであるが、このアルキルまたはシクロアルキルとしては上述する基があげられる。特に炭素数1〜5のアルキル(例えばメチル、エチルなど)または炭素数5〜10のシクロアルキル(好ましくはシクロヘキシルやアダマンチル)が好ましい。
この説明は、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)におけるX1およびX2でも、同じである。
発光層に含まれる多環芳香族化合物は、本発明は、式(D)で表される単量体であるか、または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である。式(D)で表される単量体はすなわち式(D)で表される化合物である。多量体は、2〜6量体が好ましく、2〜3量体がより好ましく、2量体が特に好ましい。多量体は、一つの化合物の中に式(D)で表される部分構造を複数有する形態であればよく、例えば、上記部分構造が単結合、炭素数1〜3のアルキレン、フェニレン、ナフチレンなどの連結基で複数結合した形態(連結型多量体)に加えて、上記部分構造に含まれる任意の環(A環、B環もしくはC環、またはa環、b環もしくはc環等)を複数の部分構造で共有するようにして結合した形態(環共有型多量体)であってもよく、また、上記部分構造に含まれる任意の環(A環、B環もしくはC環、またはa環、b環もしくはc環)同士が縮合するようにして結合した形態(環縮合型多量体)であってもよいが、環共有型多量体および環縮合型多量体が好ましく、環共有型多量体がより好ましい。
このような多量体として、例えば、式(D−a)で表される部分構造を複数有する多量体としては、下記式(D−a−4)、式(D−a−4−1)、式(D−a−4−2)、式(D−a−5−1)〜式(D−a−5−4)、または式(D−a−6)で表される多環芳香族化合物があげられる。下記式(D−a−4)で表される多環芳香族化合物は、式(D−a)中のa環であるベンゼン環を共有するようにして、複数の式(D−a)で表される部分構造を1つの化合物中に有する多環芳香族化合物である。また、下記式(D−a−4−1)で表される多環芳香族化合物は、式(D−a)中のa環であるベンゼン環を共有するようにして、2つの式(D−a)で表される部分構造を1つの化合物中に有する多環芳香族化合物である。また、下記式(D−a−4−2)で表される多環芳香族化合物は、式(D−a)中のa環であるベンゼン環を共有するようにして、3つの式(D−a)で表される部分構造を1つの化合物中に有する多環芳香族化合物である。また、下記式(D−a−5−1)〜式(D−a−5−4)で表される多環芳香族化合物は、式(D−a)中のb環(またはc環)であるベンゼン環を共有するようにして、複数の式(D−a)で表される部分構造を1つの化合物中に有する多環芳香族化合物である。また、下記式(D−a−6)で表される多環芳香族化合物は、式(D−a)で説明すれば、例えばある部分構造のb環(またはa環、c環)であるベンゼン環とある部分構造のb環(またはa環、c環)であるベンゼン環とが縮合するようにして、複数の式(D−a)で表される部分構造を1つの化合物中に有する多環芳香族化合物である。
Figure 2021100112
多環芳香族化合物は、式(D−a−4)、式(D−a−4−1)または式(D−a−4−2)で表現される多量化形態と、式(D−a−5−1)〜式(D−a−5−4)のいずれかまたは式(D−a−6)で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよく、式(D−a−5−1)〜式(D−a−5−4)のいずれかで表現される多量化形態と、式(D−a−6)で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよく、式(D−a−4)、式(D−a−4−1)または式(D−a−4−2)で表現される多量化形態と式(D−a−5−1)〜式(D−a−5−4)のいずれかで表現される多量化形態と式(D−a−6)で表現される多量化形態とが組み合わさった多量体であってもよい。
また、式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物の化学構造中の水素は、その全てまたは一部が重水素、シアノ、またはハロゲンであってもよい。例えば、式(D)においては、A環、B環、C環(A〜C環はアリール環またはヘテロアリール環)、A〜C環への置換基、ならびに、X1およびX2が>N−Rまたは>C(−R)2であるときのR(=アルキル、シクロアルキル、アリール)における水素が重水素、シアノ、またはハロゲンで置換されうるが、これらの中でもアリールやヘテロアリールにおける全てまたは一部の水素が重水素、シアノ、またはハロゲンで置換された態様があげられる。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素であり、好ましくはフッ素、塩素、または臭素、より好ましくはフッ素または塩素である。
また、式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物の化学構造中のアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される単量体または式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物についても同様である。
例えば、A環、B環、C環、a環、b環、c環であるアリール環およびヘテロアリール環中のアリール環およびヘテロアリール環、A環〜C環中の第1および第2の置換基としてのアリール(アリール、ジアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリルまたはアリールオキシにおけるアリール部分)およびヘテロアリール(ヘテロアリール、ジヘテロアリールアミノまたはアリールヘテロアリールアミノにおけるヘテロアリール部分)、a環、b環、c環への第1および第2の置換基としてのアリール(上記と同様)およびヘテロアリール(上記と同様)、ならびに、X1、X2である>N−R、および>C(−R)2のRとしてのアリール(上記と同様)およびヘテロアリール(上記と同様)のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。
好ましくは、A環、B環、C環、a環、b環、c環であるアリール環およびヘテロアリール環、A環〜C環中の第1の置換基としてのアリール(アリール、ジアリールアミノ、ジアリールボリルまたはアリールオキシにおけるアリール部分)およびヘテロアリール(ヘテロアリールまたはジヘテロアリールアミノにおけるヘテロアリール部分)、a環〜c環への第1の置換基としてのアリール(上記と同様)およびヘテロアリール(上記と同様)、ならびに、X1、X2である>N−Rおよび>C(−R)2のRとしてのアリール(上記と同様)およびヘテロアリール(上記と同様)のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。
より好ましくは、A環、B環、C環、a環、b環、c環であるアリール環、A環〜C環中の第1の置換基としてのアリール(アリールまたはジアリールアミノにおけるアリール部分)およびヘテロアリール(ヘテロアリールにおけるヘテロアリール部分)、a環、b環、c環への第1の置換基としてのアリール(上記と同様)およびヘテロアリール(上記と同様)、ならびに、X1、X2である>N−R、および>C(−R)2のRとしてのアリール(上記と同様)のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。
さらに好ましくは、A環、B環、C環、a環、b環、c環であるアリール環、A環〜C環中の第1の置換基としてのアリール(アリールまたはジアリールアミノにおけるアリール部分)、a環、b環、c環への第1の置換基としてのアリール(上記と同様)、ならびに、X1、X2である>N−R、および>C(−R)2のRとしてのアリール(上記と同様)のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよい。
「シクロアルカン」としては、炭素数3〜24のシクロアルカン、炭素数3〜20のシクロアルカン、炭素数3〜16のシクロアルカン、炭素数3〜14のシクロアルカン、炭素数5〜10のシクロアルカン、炭素数5〜8のシクロアルカン、炭素数5〜6のシクロアルカン、炭素数5のシクロアルカンなどがあげられる。
具体的なシクロアルカンとしては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、ノルボルネン、ビシクロ[1.0.1]ブタン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン、ビシクロ[2.0.1]ペンタン、ビシクロ[1.2.1]ヘキサン、ビシクロ[3.0.1]ヘキサン、ビシクロ[2.1.2]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、アダマンタン、ジアマンタン、デカヒドロナフタレンおよびデカヒドロアズレン、ならびに、これらの炭素数1〜5のアルキル(特にメチル)置換体、ハロゲン(特にフッ素)置換体および重水素置換体などがあげられる。
これらの中でも、シクロアルカンのα位の炭素(芳香族環または複素芳香族環に縮合するシクロアルキルにおいて、縮合部位の炭素に隣接する位置の炭素)における少なくとも1つの水素が置換された構造が好ましく、α位の炭素における2つの水素が置換された構造がより好ましく、2つのα位の炭素における合計4つの水素が置換された構造がさらに好ましい。この置換基としては、炭素数1〜5のアルキル(特にメチル)置換体、ハロゲン(特にフッ素)置換体および重水素置換体などがあげられる。
特に、アリール環またはヘテロアリール環において隣接する炭素原子に下記式(B10)または式(B11)で表される部分構造が結合した構造となっていることが好ましい。
Figure 2021100112
式(B10)および式(B11)中、Meはメチルを示す。*は結合位置を示し、式(B10)または式(B11)で表される基が結合するアリール環またはヘテロアリール環の環上で隣接する2つの元素にそれぞれ結合する。
このような構造を有する化合物の例としては、以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
1つのアリール環またはヘテロアリール環に縮合するシクロアルカンの数は、1〜3個が好ましく、1個または2個がより好ましく、1個がさらに好ましい。例えば1つのベンゼン環(フェニル)に1個または複数のシクロアルカンが縮合した例を以下に示す。式(Cy−1−4)および式(Cy−2−4)のように縮合したシクロアルカン同士が縮合してもよい。縮合される環(基)がベンゼン環(フェニル)以外の他の芳香族環または複素芳香族環の場合であっても、縮合するシクロアルカンがシクロペンタンまたはシクロヘキサン以外の他のシクロアルカンの場合であっても、同様である。
Figure 2021100112
シクロアルカンにおける少なくとも1つの−CH2−は−O−で置換されていてもよい。例えば1つのベンゼン環(フェニル)に縮合したシクロアルカンにおける1個または複数の−CH2−が−O−で置換された例を以下に示す。縮合される環(基)がベンゼン環(フェニル)以外の他の芳香族環または複素芳香族環の場合であっても、縮合するシクロアルカンがシクロペンタンまたはシクロヘキサン以外の他のシクロアルカンの場合であっても、同様である。
Figure 2021100112
シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、この置換基としては、例えば、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、置換シリル、重水素、シアノまたはハロゲンがあげられ、これらの詳細は、上述した第1の置換基の説明を引用することができる。これらの置換基の中でも、アルキル(例えば炭素数1〜6のアルキル)、シクロアルキル(例えば炭素数3〜14のシクロアルキル)、ハロゲン(例えばフッ素)および重水素などが好ましい。また、シクロアルキルが置換する場合はスピロ構造を形成する置換形態でもよい。この例を以下に示す。
Figure 2021100112
シクロアルカン縮合の他の形態としては、多環芳香族化合物が、例えば、Rがシクロアルカンで縮合されたアリールである>N−R、シクロアルカンで縮合されたジアリールアミノ(このアリール部分へ縮合)、シクロアルカンで縮合されたカルバゾリル(このベンゼン環部分へ縮合)またはシクロアルカンで縮合されたベンゾカルバゾリル(このベンゼン環部分へ縮合)を有する例があげられる。「ジアリールアミノ」については上記「第1の置換基」として説明した基があげられる。
また、さらに具体的な例としては、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、または(D−f)におけるR2が、シクロアルカンで縮合されたジアリールアミノ(このアリール部分へ縮合)またはシクロアルカンで縮合されたカルバゾリル(このベンゼン環部分へ縮合)である例があげられる。
本発明の多環芳香族化合物のさらに具体的な例としては、以下の構造式で表される化合物があげられる。なお、下記構造式中の「D」は重水素、「Me」はメチル、「Et」はエチル、「tBu」はt−ブチル、「tAm」はt−アミル、「TMS」はトリメチルシリルを示す。
Figure 2021100112
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式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物は、特開2018−043984号公報に記載の方法を参照して製造することができる。
3.有機電界発光素子の構造
図1に、有機電界発光素子の一例の概略断面図を示す。図1に示された有機EL素子100は、基板101と、基板101上に設けられた陽極102と、陽極102の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層104の上に設けられた発光層105と、発光層105の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けられた電子注入層107と、電子注入層107の上に設けられた陰極108とを有する。
なお、有機EL素子100は、作製順序を逆にして、例えば、基板101と、基板101上に設けられた陰極108と、陰極108の上に設けられた電子注入層107と、電子注入層107の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けられた発光層105と、発光層105の上に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層104の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上に設けられた陽極102とを有する構成としてもよい。
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極102と発光層105と陰極108とからなる構成として、正孔注入層103、正孔輸送層104、電子輸送層106、電子注入層107は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
有機EL素子を構成する層の態様としては、上述する「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」の構成態様の他に、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子注入層/陰極」の構成態様であってもよい。
4.有機電界発光素子における基板
基板101は、有機EL素子100の支持体であり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板101は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、および、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、0.2mm以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、2mm以下、好ましくは1mm以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、SiO2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板101には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板101として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
5.有機電界発光素子における陽極
陽極102は、発光層105へ正孔を注入する役割を果たす。なお、陽極102と発光層105との間に正孔注入層103および/または正孔輸送層104が設けられている場合には、これらを介して発光層105へ正孔を注入することになる。
陽極102を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機化合物としては、例えば、金属(アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど)、金属酸化物(インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム−スズ酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)など)、ハロゲン化金属(ヨウ化銅など)、硫化銅、カーボンブラック、ITOガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物としては、例えば、ポリ(3−メチルチオフェン)などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機EL素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば100〜5Ω/□、好ましくは50〜5Ω/□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常50〜300nmの間で用いられることが多い。
6.有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層
正孔注入層103は、陽極102から移動してくる正孔を、効率よく発光層105内または正孔輸送層104内に注入する役割を果たす。正孔輸送層104は、陽極102から注入された正孔または陽極102から正孔注入層103を介して注入された正孔を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たす。正孔注入層103および正孔輸送層104は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄(III)のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
正孔注入・輸送材料としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
正孔注入層103および正孔輸送層104を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、p型半導体、有機EL素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意の化合物を選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体(N−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど)、ビス(N−アリールカルバゾール)またはビス(N−アルキルカルバゾール)などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体(芳香族第3級アミノを主鎖または側鎖に持つポリマー、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N'−ジフェニル−N,N'−ジ(3−メチルフェニル)−4,4'−ジアミノビフェニル、N,N'−ジフェニル−N,N'−ジナフチル−4,4'−ジアミノビフェニル、N,N'−ジフェニル−N,N'−ジ(3−メチルフェニル)−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン、N,N'−ジナフチル−N,N'−ジフェニル−4,4'−ジフェニル−1,1'−ジアミン、N4,N4'−ジフェニル−N4,N4'−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジアミン、N4,N4,N4',N4'−テトラ[1,1'−ビフェニル]−4−イル)−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジアミン、4,4',4"−トリス(3−メチルフェニル(フェニル)アミノ)トリフェニルアミン、N−([1,1'−ビフェニル]−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、N,N−ビス(4−(ジベンゾ[b,d]フラン−4−イル)フェニル)−[1,1':4',1"−テルフェニル]−4−アミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など)、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体(無金属、銅フタロシアニンなど)、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体(例えば、1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリルなど)、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または、電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン(TCNQ)または2,3,5,6−テトラフルオロテトラシアノ−1,4−ベンゾキノンジメタン(F4TCNQ)などの強い電子受容体が知られている(例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pfeiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(6),729-731(1998)」を参照)。これらは、電子供与型ベース物質(正孔輸送物質)における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体(TPDなど)またはスターバーストアミン誘導体(TDATAなど)、または、特定の金属フタロシアニン(特に、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)など)が知られている(特開2005−167175号公報)。
7.有機電界発光素子における発光層
発光層105は、電界を与えられた電極間において、陽極102から注入された正孔と、陰極108から注入された電子とを再結合させることにより発光する層である。発光層105を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物(発光性化合物)であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光(蛍光)効率を示す化合物であるのが好ましい。本発明では、発光層用の材料として、式(H)で表されるアントラセン系化合物と、式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物の少なくとも1つとを用いる。式(H)で表されるアントラセン系化合物はホスト材料として用いられていればよく、式(D)で表される単量体または式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物はドーパント材料として用いられていればよい。
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光層用材料(ホスト材料、ドーパント材料)により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わせて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の50〜99.999質量%であり、より好ましくは80〜99.95質量%であり、さらに好ましくは90〜99.9質量%である。
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の0.001〜50質量%であり、より好ましくは0.05〜20質量%であり、さらに好ましくは0.1〜10質量%である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。
ホスト材料としては、式(H)で表されるアントラセン系化合物が用いられていればよい。そのほか、従来から発光体として知られていたその他のアントラセン、ピレン、ジベンゾクリセン、またはフルオレンなどの縮合環誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、カルバゾール誘導体を併用してもよい。
8.有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層
電子注入層107は、陰極108から移動してくる電子を、効率よく発光層105内または電子輸送層106内に注入する役割を果たす。電子輸送層106は、陰極108から注入された電子または陰極108から電子注入層107を介して注入された電子を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たす。電子輸送層106および電子注入層107は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
電子輸送層106または電子注入層107を形成する材料(電子輸送材料)としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機EL素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香族環または複素芳香族環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香族環誘導体、4,4'−ビス(ジフェニルエテニル)ビフェニルに代表されるスチリル系芳香族環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、アリールニトリル誘導体およびインドール誘導体などがあげられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
また、他の電子伝達化合物の具体例として、ピリジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体(1,3−ビス[(4−t−ブチルフェニル)1,3,4−オキサジアゾリル]フェニレンなど)、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体(N−ナフチル−2,5−ジフェニル−1,3,4−トリアゾールなど)、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体(2,2'−ビス(ベンゾ[h]キノリン−2−イル)−9,9'−スピロビフルオレンなど)、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体(トリス(N−フェニルベンゾイミダゾール−2−イル)ベンゼンなど)、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体(1,3−ビス(4'−(2,2':6' ,2"−テルピリジニル))ベンゼンなど)、ナフチリジン誘導体(ビス(1−ナフチル)−4−(1,8−ナフチリジン−2−イル)フェニルホスフィンオキサイドなど)、アルダジン誘導体、アリールニトリル誘導体、インドール誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
上述した材料の中でも、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、およびキノリノール系金属錯体が好ましい。
<ボラン誘導体>
ボラン誘導体は、例えば下記式(ETM−1)で表される化合物であり、詳細には特開2007−27587号公報に開示されている。
Figure 2021100112
式(ETM−1)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Xは、置換されていてもよいアリーレンであり、Yは、置換されていてもよい炭素数16以下のアリール、置換されているボリル、または置換されていてもよいカルバゾリルであり、そして、nはそれぞれ独立して0〜3の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
式(ETM−1)で表される化合物の中でも、下記式(ETM−1−1)で表される化合物や下記式(ETM−1−2)で表される化合物が好ましい。
Figure 2021100112
式(ETM−1−1)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、R21およびR22は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、X1は、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレンであり、nはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、そして、mはそれぞれ独立して0〜4の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
Figure 2021100112
式(ETM−1−2)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、シクロアルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいシクロアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、X1は、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレンであり、そして、nはそれぞれ独立して0〜3の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
1の具体的な例としては、下記式(X−1)〜式(X−9)のいずれかで表される2価の基があげられる。
Figure 2021100112
(各式中、Raは、それぞれ独立してアルキル、シクロアルキルまたは置換されていてもよいフェニルであり、*は結合位置を表す。)
このボラン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このボラン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<ピリジン誘導体>
ピリジン誘導体は、例えば下記式(ETM−2)で表される化合物であり、好ましくは式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)で表される化合物である。
Figure 2021100112
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1〜4の整数である。
式(ETM−2−1)において、R11〜R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1〜24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6〜30のアリール)である。
式(ETM−2−2)において、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1〜24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6〜30のアリール)であり、R11およびR12は結合して環を形成していてもよい。
各式において、「ピリジン系置換基」は、下記式(Py−1)〜式(Py−15)のいずれか(式中の*は、結合位置を表す。)であり、ピリジン系置換基はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい。具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、またはt−ブチルなどがあげられ、メチルが好ましい。また、ピリジン系置換基はフェニレンやナフチレンを介して各式におけるφ、アントラセン環またはフルオレン環に結合していてもよい。
Figure 2021100112
ピリジン系置換基は、式(Py−1)〜式(Py−15)のいずれか(式中の*は、結合位置を表す。)であるが、これらの中でも、下記式(Py−21)〜式(Py−44)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2021100112
各ピリジン誘導体における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよく、また、式(ETM−2−1)および式(ETM−2−2)における2つの「ピリジン系置換基」のうちの一方はアリールで置き換えられていてもよい。
11〜R18における「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1〜24の直鎖アルキルまたは炭素数3〜24の分岐鎖アルキルがあげられる。好ましい「アルキル」は、炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分岐鎖アルキル)である。より好ましい「アルキル」は、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分岐鎖アルキル)である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分岐鎖アルキル)である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分岐鎖アルキル)である。
具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、n−オクチル、t−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、2,6−ジメチル−4−ヘプチル、3,5,5−トリメチルヘキシル、n−デシル、n−ウンデシル、1−メチルデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、1−ヘキシルヘプチル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−エイコシルなどがあげられる。
ピリジン系置換基に置換する炭素数1〜4のアルキルとしては、上記アルキルの説明を引用することができる。
11〜R18における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数3〜12のシクロアルキルがあげられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜10のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜8のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜6のシクロアルキルである。
具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
11〜R18における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数6〜30のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数6〜18のアリールであり、さらに好ましくは炭素数6〜14のアリールであり、特に好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
具体的な「炭素数6〜30のアリール」としては、単環系アリールであるフェニル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
好ましい「炭素数6〜30のアリール」は、フェニル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルなどがあげられ、さらに好ましくはフェニル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルがあげられ、特に好ましくはフェニル、1−ナフチルまたは2−ナフチルがあげられる。
式(ETM−2−2)におけるR11およびR12は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の5員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。
このピリジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このピリジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<フルオランテン誘導体>
フルオランテン誘導体は、例えば下記式(ETM−3)で表される化合物であり、詳細には国際公開第2010/134352号に開示されている。
Figure 2021100112
式(ETM−3)中、X12〜X21は水素、ハロゲン、直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル、直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルコキシ、置換もしくは無置換のアリール、または置換もしくは無置換のヘテロアリールを表す。ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
このフルオランテン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
<BO系誘導体>
BO系誘導体は、例えば下記式(ETM−4)で表される多環芳香族化合物、または下記式(ETM−4)で表される構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体である。
Figure 2021100112
1〜R11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。
また、R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよい。
また、式(ETM−4)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
式(ETM−4)における置換基や環形成の形態の説明については、式(D)または式(D−a)等で表される多環芳香族化合物の説明を引用することができる。
このBO系誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このBO系誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<アントラセン誘導体>
アントラセン誘導体は、例えば下記式(ETM−5)で表される化合物である。
Figure 2021100112
Ar1は、それぞれ独立して、単結合、2価のベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、またはフェナレンである。
Ar2は、それぞれ独立して、炭素数6〜20のアリールであり、炭素数6〜16のアリールが好ましく、炭素数6〜12のアリールがより好ましく、炭素数6〜10のアリールが特に好ましい。「炭素数6〜20のアリール」の具体例としては、単環系アリールであるフェニル、(o−,m−,p−)トリル、(2,3−,2,4−,2,5−,2,6−,3,4−,3,5−)キシリル、メシチル(2,4,6−トリメチルフェニル)、(o−,m−,p−)クメニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m−テルフェニル−2’−イル、m−テルフェニル−4’−イル、m−テルフェニル−5’−イル、o−テルフェニル−3’−イル、o−テルフェニル−4’−イル、p−テルフェニル−2’−イル、m−テルフェニル−2−イル、m−テルフェニル−3−イル、m−テルフェニル−4−イル、o−テルフェニル−2−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、p−テルフェニル−2−イル、p−テルフェニル−3−イル、p−テルフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アントラセン−(1−,2−,9−)イル、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、テトラセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イルなどがあげられる。「炭素数6〜10のアリール」の具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどがあげられる。
1〜R4は、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数3から6のシクロアルキルまたは炭素数6〜20のアリールである。
1〜R4における炭素数1〜6のアルキルについては直鎖および分岐鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数1〜6の直鎖アルキルまたは炭素数3〜6の分岐鎖アルキルである。より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分岐鎖アルキル)である。具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、または2−エチルブチルなどがあげられ、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、またはt−ブチルが好ましく、メチル、エチル、またはt−ブチルがより好ましい。
1〜R4における炭素数3〜6のシクロアルキルの具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
1〜R4における炭素数6〜20のアリールについては、炭素数6〜16のアリールが好ましく、炭素数6〜12のアリールがより好ましく、炭素数6〜10のアリールが特に好ましい。「炭素数6〜20のアリール」の具体例としては、Ar2における「炭素数6〜20のアリール」の具体例を引用することができる。好ましい「炭素数6〜20のアリール」は、フェニル、ビフェニリル、テルフェニリルまたはナフチルであり、より好ましくは、フェニル、ビフェニリル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはm−テルフェニル−5’−イルであり、さらに好ましくは、フェニル、ビフェニリル、1−ナフチルまたは2−ナフチルであり、最も好ましくはフェニルである。
これらのアントラセン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
これらのアントラセン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<ベンゾフルオレン誘導体>
ベンゾフルオレン誘導体は、例えば下記式(ETM−6)で表される化合物である。
Figure 2021100112
Ar1は、それぞれ独立して、炭素数6〜20のアリールであり、式(ETM−5)のAr2における「炭素数6〜20のアリール」と同じ説明を引用することができる。炭素数6〜16のアリールが好ましく、炭素数6〜12のアリールがより好ましく、炭素数6〜10のアリールが特に好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどがあげられる。
Ar2は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1〜24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6〜30のアリール)であり、2つのAr2は結合して環を形成していてもよい。
Ar2における「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1〜24の直鎖アルキルまたは炭素数3〜24の分岐鎖アルキルがあげられる。好ましい「アルキル」は、炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分岐鎖アルキル)である。より好ましい「アルキル」は、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分岐鎖アルキル)である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分岐鎖アルキル)である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分岐鎖アルキル)である。具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシルなどがあげられる。
Ar2における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数3〜12のシクロアルキルがあげられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜10のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜8のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3〜6のシクロアルキルである。具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
Ar2における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数6〜30のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数6〜18のアリールであり、さらに好ましくは炭素数6〜14のアリールであり、特に好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
具体的な「炭素数6〜30のアリール」としては、フェニル、ナフチル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、ナフタセニル、ペリレニル、ペンタセニルなどがあげられる。
2つのAr2は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の5員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。
このベンゾフルオレン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このベンゾフルオレン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<ホスフィンオキサイド誘導体>
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式(ETM−7−1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2013/079217号および国際公開第2013/079678号にも記載されている。
Figure 2021100112
5は、置換または無置換の、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、炭素数6〜20のアリールまたは炭素数5〜20のヘテロアリールであり、
6は、CN、置換または無置換の、炭素数1〜20のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、炭素数1〜20のヘテロアルキル、炭素数6〜20のアリール、炭素数5〜20のヘテロアリール、炭素数1〜20のアルコキシまたは炭素数6〜20のアリールオキシであり、
7およびR8は、それぞれ独立して、置換または無置換の、炭素数6〜20のアリールまたは炭素数5〜20のヘテロアリールであり、
9は酸素または硫黄であり、
jは0または1であり、kは0または1であり、rは0〜4の整数であり、qは1〜3の整数である。
ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルなどがあげられる。
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式(ETM−7−2)で表される化合物でもよい。
Figure 2021100112
1〜R3は、同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルチオ、シクロアルキルチオ、アリールエーテル(アリールエーテル基)、アリールチオエーテル(アリールチオエーテル基)、アリール、複素環基、ハロゲン、シアノ、ホルミル、カルボニル、カルボキシル、アミノ、ニトロ、シリル、および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。
Ar1は、同じでも異なっていてもよく、アリーレンまたはヘテロアリーレンである。Ar2は、同じでも異なっていてもよく、アリールまたはヘテロアリールである。ただし、Ar1およびAr2のうち少なくとも一方は置換基を有しているか、または隣接置換基との間に縮合環を形成している。nは0〜3の整数であり、nが0のとき不飽和構造部分は存在せず、nが3のときR1は存在しない。
これらの置換基の内、アルキルとは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル、アリール、複素環基等をあげることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキルの炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常、1〜20の範囲である。
また、シクロアルキルとは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキル部分の炭素数は特に限定されないが、通常、3〜20の範囲である。
また、アラルキルとは、例えば、ベンジル、フェニルエチルなどの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていてもかまわない。脂肪族部分の炭素数は特に限定されないが、通常、1〜20の範囲である。
また、アルケニルとは、例えば、ビニル、アリル、ブタジエニルなどの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルケニルの炭素数は特に限定されないが、通常、2〜20の範囲である。
また、シクロアルケニルとは、例えば、シクロペンテニル、シクロペンタジエニル、シクロヘキセニルなどの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。
また、アルキニルとは、例えば、アセチレニルなどの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキニルの炭素数は特に限定されないが、通常、2〜20の範囲である。
また、アルコキシとは、例えば、メトキシなどのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アルコキシの炭素数は特に限定されないが、通常、1〜20の範囲である。
また、アルキルチオとは、アルコキシのエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、シクロアルキルチオとは、シクロアルコキシのエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、アリールエーテルとは、例えば、フェノキシなどのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アリールエーテルの炭素数は特に限定されないが、通常、6〜40の範囲である。
また、アリールチオエーテルとは、アリールエーテルのエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換された基である。
また、アリールとは、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニリル、フェナントリル、ターフェニリル、ピレニルなどの芳香族炭化水素基を示す。アリールは、無置換でも置換されていてもかまわない。アリールの炭素数は特に限定されないが、通常、6〜40の範囲である。
また、複素環基とは、例えば、フラニル、チエニル、オキサゾリル、ピリジル、キノリニル、カルバゾリルなどの炭素以外の原子を有する環状構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜30の範囲である。
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。
ホルミル、カルボニル、アミノには、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換された基も含むことができる。
また、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。
シリルとは、例えば、トリメチルシリルなどのケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。シリルの炭素数は特に限定されないが、通常、3〜20の範囲である。また、ケイ素数は、通常、1〜6である。
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、例えば、Ar1とR2、Ar1とR3、Ar2とR2、Ar2とR3、R2とR3、Ar1とAr2等の間で形成された共役または非共役の縮合環である。ここで、nが1の場合、2つのR1同士で共役または非共役の縮合環を形成してもよい。これら縮合環は、環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
このホスフィンオキサイド誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このホスフィンオキサイド誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<ピリミジン誘導体>
ピリミジン誘導体は、例えば下記式(ETM−8)で表される化合物であり、好ましくは下記式(ETM−8−1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2011/021689号にも記載されている。
Figure 2021100112
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。nは1〜4の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは2または3である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6〜30のアリールがあげられ、好ましくは炭素数6〜24のアリール、より好ましくは炭素数6〜20のアリール、さらに好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−4'−イル、m−テルフェニル−5'−イル、o−テルフェニル−3'−イル、o−テルフェニル−4'−イル、p−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−2−イル、m−テルフェニル−3−イル、m−テルフェニル−4−イル、o−テルフェニル−2−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、p−テルフェニル−2−イル、p−テルフェニル−3−イル、p−テルフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5'−フェニル−m−テルフェニル−2−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−3−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−4−イル、m−クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2〜30のヘテロアリールがあげられ、炭素数2〜25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2〜20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2〜15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2〜10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H−インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
このピリミジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このピリミジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<アリールニトリル誘導体>
アリールニトリル誘導体は、例えば下記式(ETM−9)で表される化合物、またはそれが単結合などで複数結合した多量体である。詳細は米国出願公開第2014/0197386号明細書に記載されている。
Figure 2021100112
Arniは、速い電子輸送性の観点からは炭素数が多いことが好ましく、高いT1の観点からは炭素数が少ないことが好ましい。Arniは、具体的には、発光層に隣接する層に用いるには高いT1であることが好ましく、炭素数6〜20のアリールであり、好ましくは炭素数6〜14のアリール、より好ましくは炭素数6〜10のアリールである。また、ニトリル基の置換個数nは、高いT1の観点からは多いことが好ましく、高いS1の観点からは少ないことが好ましい。ニトリル基の置換個数nは、具体的には、1〜4の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは1〜2の整数であり、さらに好ましくは1である。
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。高いS1および高いT1の観点からドナー性のヘテロアリールであることが好ましく、電子輸送層として用いるためドナー性のヘテロアリールは少ないことが好ましい。電荷輸送性の観点からは炭素数の多いアリールまたはヘテロアリールが好ましく、置換基を多く有することが好ましい。Arの置換個数mは、具体的には、1〜4の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは1〜2である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6〜30のアリールがあげられ、好ましくは炭素数6〜24のアリール、より好ましくは炭素数6〜20のアリール、さらに好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−4'−イル、m−テルフェニル−5'−イル、o−テルフェニル−3'−イル、o−テルフェニル−4'−イル、p−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−2−イル、m−テルフェニル−3−イル、m−テルフェニル−4−イル、o−テルフェニル−2−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、p−テルフェニル−2−イル、p−テルフェニル−3−イル、p−テルフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5'−フェニル−m−テルフェニル−2−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−3−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−4−イル、m−クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2〜30のヘテロアリールがあげられ、炭素数2〜25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2〜20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2〜15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2〜10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H−インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
アリールニトリル誘導体は、式(ETM−9)で表される化合物が単結合などで複数結合した多量体であってもよい。この場合、単結合以外に、アリール環(好ましくは多価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)で結合されていてもよい。
このアリールニトリル誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このアリールニトリル誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<トリアジン誘導体>
トリアジン誘導体は、例えば下記式(ETM−10)で表される化合物であり、好ましくは下記式(ETM−10−1)で表される化合物である。詳細は米国特許出願公開第2011/0156013号明細書に記載されている。
Figure 2021100112
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。nは1〜3の整数であり、好ましくは2または3である。
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6〜30のアリールがあげられ、好ましくは炭素数6〜24のアリール、より好ましくは炭素数6〜20のアリール、さらに好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−4'−イル、m−テルフェニル−5'−イル、o−テルフェニル−3'−イル、o−テルフェニル−4'−イル、p−テルフェニル−2'−イル、m−テルフェニル−2−イル、m−テルフェニル−3−イル、m−テルフェニル−4−イル、o−テルフェニル−2−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、p−テルフェニル−2−イル、p−テルフェニル−3−イル、p−テルフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5'−フェニル−m−テルフェニル−2−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−3−イル、5'−フェニル−m−テルフェニル−4−イル、m−クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2〜30のヘテロアリールがあげられ、炭素数2〜25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2〜20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2〜15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2〜10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H−インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。
このトリアジン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
Figure 2021100112
このトリアジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<ベンゾイミダゾール誘導体>
ベンゾイミダゾール誘導体は、例えば下記式(ETM−11)で表される化合物である。
Figure 2021100112
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1〜4の整数であり、「ベンゾイミダゾール系置換基」は、式(ETM−2)、式(ETM−2−1)および式(ETM−2−2)における「ピリジン系置換基」の中のピリジルがベンゾイミダゾリルに置き換わった置換基であり、ベンゾイミダゾール誘導体における少なくとも1つの水素は重水素で置換されていてもよい。
Figure 2021100112
上記ベンゾイミダゾリルにおけるR11は、水素、炭素数1〜24のアルキル、炭素数3〜12のシクロアルキルまたは炭素数6〜30のアリールであり、式(ETM−2−1)および式(ETM−2−2)におけるR11の説明を引用することができる。
φは、さらに、アントラセン環またはフルオレン環であることが好ましく、この場合の構造は式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)での説明を引用することができ、各式中のR11〜R18は式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)での説明を引用することができる。また、式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)では2つのピリジン系置換基が結合した形態で説明されているが、これらをベンゾイミダゾール系置換基に置き換えるときには、両方のピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えてもよいし(すなわちn=2)、いずれか1つのピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて他方のピリジン系置換基をR11〜R18で置き換えてもよい(すなわちn=1)。さらに、例えば式(ETM−2−1)におけるR11〜R18の少なくとも1つをベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて「ピリジン系置換基」をR11〜R18で置き換えてもよい。
このベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、例えば1−フェニル−2−(4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)フェニル)−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(4−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(3−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、5−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)−1,2−ジフェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、1−(4−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−2−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、1−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−2−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、5−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)−1,2−ジフェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾールなどがあげられる。
Figure 2021100112
このベンゾイミダゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<フェナントロリン誘導体>
フェナントロリン誘導体は、例えば下記式(ETM−12)または式(ETM−12−1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2006/021982号に記載されている。
Figure 2021100112
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1〜4の整数である。
各式のR11〜R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1〜24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3〜12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6〜30のアリール)である。また、式(ETM−12−1)においてはR11〜R18のいずれかがアリール環であるφとの結合手となる。
各フェナントロリン誘導体における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい。
11〜R18におけるアルキル、シクロアルキルおよびアリールとしては、式(ETM−2)におけるR11〜R18の説明を引用することができる。また、φは上記した例のほかに、例えば、以下の構造式があげられる。なお、下記構造式中のRは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルであり、*は、結合位置を表す。
Figure 2021100112
このフェナントロリン誘導体の具体例としては、例えば4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、9,10−ジ(1,10−フェナントロリン−2−イル)アントラセン、2,6−ジ(1,10−フェナントロリン−5−イル)ピリジン、1,3,5−トリ(1,10−フェナントロリン−5−イル)ベンゼン、9,9'−ジフルオロ−ビ(1,10−フェナントロリン−5−イル)、バソクプロイン、1,3−ビス(2−フェニル−1,10−フェナントロリン−9−イル)ベンゼンや下記構造式で表される化合物などがあげられる。
Figure 2021100112
このフェナントロリン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<キノリノール系金属錯体>
キノリノール系金属錯体は、例えば下記式(ETM−13)で表される化合物である。
Figure 2021100112
式中、R1〜R6は、それぞれ独立して、水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アルケニル、シアノ、アルコキシまたはアリールであり、MはLi、Al、Ga、BeまたはZnであり、nは1〜3の整数である。
キノリノール系金属錯体の具体例としては、8−キノリノールリチウム、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(3,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,5−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,6−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(フェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(4−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(4−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,3−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,4−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5−ジ−t−ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6−ジフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,6−トリフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,6−トリメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,5,6−テトラメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(2−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(4−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3,5−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3,5−ジ−t−ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−4−エチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−4−エチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−4−メトキシ−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−4−メトキシ−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン)ベリリウムなどがあげられる。
このキノリノール系金属錯体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<チアゾール誘導体およびベンゾチアゾール誘導体>
チアゾール誘導体は、例えば下記式(ETM−14−1)で表される化合物である。
Figure 2021100112
ベンゾチアゾール誘導体は、例えば下記式(ETM−14−2)で表される化合物である。
Figure 2021100112
各式のφは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1〜4の整数であり、「チアゾール系置換基」や「ベンゾチアゾール系置換基」は、式(ETM−2)、式(ETM−2−1)および式(ETM−2−2)における「ピリジン系置換基」の中のピリジルが下記のチアゾリルやベンゾチアゾリルに置き換わった置換基であり、チアゾール誘導体およびベンゾチアゾール誘導体における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい。
Figure 2021100112
φは、さらに、アントラセン環またはフルオレン環であることが好ましく、この場合の構造は式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)での説明を引用することができ、各式中のR11〜R18は式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)での説明を引用することができる。また、式(ETM−2−1)または式(ETM−2−2)では2つのピリジン系置換基が結合した形態で説明されているが、これらをチアゾール系置換基(またはベンゾチアゾール系置換基)に置き換えるときには、両方のピリジン系置換基をチアゾール系置換基(またはベンゾチアゾール系置換基)で置き換えてもよいし(すなわちn=2)、いずれか1つのピリジン系置換基をチアゾール系置換基(またはベンゾチアゾール系置換基)で置き換えて他方のピリジン系置換基をR11〜R18で置き換えてもよい(すなわちn=1)。さらに、例えば式(ETM−2−1)におけるR11〜R18の少なくとも1つをチアゾール系置換基(またはベンゾチアゾール系置換基)で置き換えて「ピリジン系置換基」をR11〜R18で置き換えてもよい。
これらのチアゾール誘導体またはベンゾチアゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<シロール誘導体>
シロール誘導体は、例えば下記式(ETM−15)で表される化合物である。詳細は特開平9−194487号公報に記載されている。
Figure 2021100112
XおよびYは、それぞれ独立して、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリール、ヘテロアリールであり、これらは置換されていてもよい。これらの基の詳細については、式(D)および式(D−a)等における説明、さらに式(ETM−7−2)における説明を引用できる。また、アルケニルオキシおよびアルキニルオキシは、それぞれアルコキシにおけるアルキル部分がアルケニルまたはアルキニルに置き換わった基であり、これらのアルケニルおよびアルキニルの詳細については式(ETM−7−2)における説明を引用できる。
また、XとYが結合してシクロアルキル環(およびその一部が不飽和になった環)を形成していてもよく、このシクロアルキル環の詳細は式(D)および式(D−a)等におけるシクロアルキルの説明を参照することができる。
1〜R4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、スルフィニル、スルフォニル、スルファニル、シリル、カルバモイル、アリール、ヘテロアリール、アルケニル、アルキニル、ニトロ、ホルミル、ニトロソ、ホルミルオキシ、イソシアノ、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、または、シアノであり、これらはアルキル、シクロアルキル、アリールまたはハロゲンで置換されていてもよく、隣接置換基との間に縮合環を形成していてもよい。
1〜R4における、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、アリール、ヘテロアリール、アルケニルおよびアルキニルの詳細については、式(D)および式(D−a)等における説明を引用できる。
1〜R4における、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシ中の、アルキル、アリールおよびアルコキシの詳細についても、式(D)および式(D−a)等における説明を引用できる。
シリルとしては、シリル、および、シリルの3つの水素の少なくとも1つが、それぞれ独立して、アリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換された基があげられ、トリ置換シリルが好ましく、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリルおよびアルキルジシクロアルキルシリル等があげられる。これらにおける、アリール、アルキルおよびシクロアルキルの詳細については、式(D)および式(D−a)等における説明を引用できる。
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、例えば、R1とR2、R2とR3、R3とR4等の間で形成された共役または非共役の縮合環である。これら縮合環は、環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
ただし、好ましくは、R1およびR4がフェニルの場合、XおよびYは、アルキルまたはフェニルではない。また、好ましくは、R1およびR4がチエニルの場合、XおよびYは、アルキルを、R2およびR3は、アルキル、アリール、アルケニルまたはR2とR3が結合して環を形成するシクロアルキルを同時に満たさない構造である。また、好ましくは、R1およびR4がシリルの場合、R2、R3、XおよびYは、それぞれ独立して、水素または炭素数1から6のアルキルではない。また、好ましくは、R1およびR2でベンゼン環が縮合した構造の場合、XおよびYは、アルキルおよびフェニルではない。
これらのシロール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<アゾリン誘導体>
アゾリン誘導体は、例えば下記式(ETM−16)で表される化合物である。詳細は国際公開第2017/014226号に記載されている。
Figure 2021100112
式(ETM−16)中、
φは炭素数6〜40の芳香族炭化水素に由来するm価の基または炭素数2〜40の芳香族複素環に由来するm価の基であり、φの少なくとも1つの水素は炭素数1〜6のアルキル、炭素数3〜14のシクロアルキル、炭素数6〜18のアリールまたは炭素数2〜18のヘテロアリールで置換されていてもよく、
Yは、それぞれ独立して、−O−、−S−または>N−Arであり、Arは炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールであり、Arの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールで置換されていてもよく、R1〜R5はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルであり、ただし、前記>N−ArにおけるArおよび前記R1〜R5のうちのいずれか1つはLと結合する部位であり、
Lは、それぞれ独立して、下記式(L−1)で表される2価の基、および下記式(L−2)で表される2価の基からなる群から選ばれ、
Figure 2021100112
式(L−1)中、X1〜X6はそれぞれ独立して=CR6−または=N−であり、X1〜X6のうちの少なくとも2つは=CR6−であり、X1〜X6のうちの2つの=CR6−におけるR6はφまたはアゾリン環と結合する部位であり、それ以外の=CR6−におけるR6は水素であり、
式(L−2)中、X7〜X14はそれぞれ独立して=CR6−または=N−であり、X7〜X14のうちの少なくとも2つは=CR6−であり、X7〜X14のうちの2つの=CR6−におけるR6はφまたはアゾリン環と結合する部位であり、それ以外の=CR6−におけるR6は水素であり、
Lの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜10のアリールまたは炭素数2〜10のヘテロアリールで置換されていてもよく、
mは1〜4の整数であり、mが2〜4であるとき、アゾリン環とLとで形成される基は同一であっても異なっていてもよく、そして、
式(ETM−16)で表される化合物中の少なくとも1つの水素は重水素で置換されていてもよい。
具体的なアゾリン誘導体は、下記式(ETM−16−1)または式(ETM−16−2)で表される化合物である。
Figure 2021100112
式(ETM−16−1)および式(ETM−16−2)中、
φは炭素数6〜40の芳香族炭化水素に由来するm価の基または炭素数2〜40の芳香族複素環に由来するm価の基であり、φの少なくとも1つの水素は炭素数1〜6のアルキル、炭素数3〜14のシクロアルキル、炭素数6〜18のアリールまたは炭素数2〜18のヘテロアリールで置換されていてもよく、
式(ETM−16−1)中、Yは、それぞれ独立して、−O−、−S−または>N−Arであり、Arは炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールであり、Arの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールで置換されていてもよく、
式(ETM−16−1)中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルであり、ただし、R1とR2は同一であり、またR3とR4は同一であり、
式(ETM−16−2)中、R1〜R5はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルであり、ただし、R1とR2は同一であり、またR3とR4は同一であり、
式(ETM−16−1)および式(ETM−16−2)中、
Lは、それぞれ独立して、下記式(L−1)で表される2価の基、および下記式(L−2)で表される2価の基からなる群から選ばれ、
Figure 2021100112
式(L−1)中、X1〜X6はそれぞれ独立して=CR6−または=N−であり、X1〜X6のうちの少なくとも2つは=CR6−であり、X1〜X6のうちの2つの=CR6−におけるR6はφまたはアゾリン環と結合する部位であり、それ以外の=CR6−におけるR6は水素であり、
式(L−2)中、X7〜X14はそれぞれ独立して=CR6−または=N−であり、X7〜X14のうちの少なくとも2つは=CR6−であり、X7〜X14のうちの2つの=CR6−におけるR6はφまたはアゾリン環と結合する部位であり、それ以外の=CR6−におけるR6は水素であり、
Lの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜10のアリールまたは炭素数2〜10のヘテロアリールで置換されていてもよく、
mは1〜4の整数であり、mが2〜4であるとき、アゾリン環とLとで形成される基は同一であっても異なっていてもよく、そして、
式(ETM−16−1)または式(ETM−16−2)で表される化合物中の少なくとも1つの水素は重水素で置換されていてもよい。
好ましくは、φは、下記式(φ1−1)〜式(φ1−18)で表される1価の基、下記式(φ2−1)〜式(φ2−34)で表される2価の基、下記式(φ3−1)〜式(φ3−3)で表される3価の基、および下記式(φ4−1)〜式(φ4−2)で表される4価の基からなる群から選択され、φの少なくとも1つの水素は炭素数1〜6のアルキル、炭素数3〜14のシクロアルキル、炭素数6〜18のアリールまたは炭素数2〜18のヘテロアリールで置換されていてもよい。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
Figure 2021100112
式中のZは、>CR2、>N−Ar、>N−L、−O−または−S−であり、>CR2におけるRは、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールであり、Rは互いに結合して環を形成していてもよく、>N−ArにおけるArは炭素数6〜12のアリールまたは炭素数2〜12のヘテロアリールであり、>N−LにおけるLは式(ETM−16)、式(ETM−16−1)または式(ETM−16−2)におけるLである。式中の*は、結合位置を表す。
好ましくは、Lは、ベンゼン、ナフタレン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、ナフチリジン、フタラジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、およびプテリジンからなる群から選択される環の2価の基であり、Lの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜10のアリールまたは炭素数2〜10のヘテロアリールで置換されていてもよい。
好ましくは、YまたはZとしての>N−ArにおけるArは、フェニル、ナフチル、ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、トリアジニル、キノリニル、イソキノリニル、ナフチリジニル、フタラジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、シンノリニル、およびプテリジニルからなる群から選択され、Yとしての>N−ArにおけるArの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキルまたは炭素数6〜10のアリールで置換されていてもよい。
好ましくは、R1〜R4はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルであり、ただし、R1とR2は同一であり、R3とR4は同一であり、またR1〜R4の全てが同時に水素になることはなく、そして、mは1または2であり、mが2であるとき、アゾリン環とLとで形成される基は同一である。
アゾリン誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。なお、構造式中の「Me」はメチルを表す。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
より好ましくは、φは、下記式(φ2−1)、式(φ2−31)、式(φ2−32)、式(φ2−33)および式(φ2−34)で表される2価の基からなる群から選択され、φの少なくとも1つの水素は炭素数6〜18のアリールで置換されていてもよく、
Figure 2021100112
Lは、ベンゼン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、およびトリアジンからなる群から選択される環の2価の基であり、Lの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキル、炭素数6〜10のアリールまたは炭素数2〜14のヘテロアリールで置換されていてもよく、
Yとしての>N−ArにおけるArは、フェニル、ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、およびトリアジニルからなる群から選択され、当該Arの少なくとも1つの水素は炭素数1〜4のアルキル、炭素数5〜10のシクロアルキルまたは炭素数6〜10のアリールで置換されていてもよく、
1〜R4はそれぞれ独立して水素、炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数5〜10のシクロアルキルであり、ただし、R1とR2は同一であり、R3とR4は同一であり、またR1〜R4の全てが同時に水素になることはなく、そして、
mは2であり、アゾリン環とLとで形成される基は同一である。
アゾリン誘導体の他の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。なお、構造式中の「Me」はメチルを表す。
Figure 2021100112
このアゾリン誘導体を規定する上記各式中の、アルキル、シクロアルキル、アリールまたはヘテロアリールの詳細については、式(D)および式(D−a)等における説明を引用できる。
このアゾリン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。
<還元性物質>
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有する物質であれば、様々な物質が用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを好適に使用することができる。
好ましい還元性物質としては、Na(仕事関数2.36eV)、K(同2.28eV)、Rb(同2.16eV)またはCs(同1.95eV)などのアルカリ金属や、Ca(同2.9eV)、Sr(同2.0〜2.5eV)またはBa(同2.52eV)などのアルカリ土類金属があげられ、仕事関数が2.9eV以下の物質が特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、K、RbまたはCsのアルカリ金属であり、さらに好ましくはRbまたはCsであり、最も好ましいのはCsである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が2.9eV以下の還元性物質として、これら2種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Csを含んだ組み合わせ、例えば、CsとNa、CsとK、CsとRb、またはCsとNaとKとの組み合わせが好ましい。Csを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
9.有機電界発光素子における陰極
陰極108は、電子注入層107および電子輸送層106を介して、発光層105に電子を注入する役割を果たす。
陰極108を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極102を形成する材料と同様の材料を用いることができる。なかでも、スズ、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金(マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、フッ化リチウム/アルミニウムなどのアルミニウム−リチウム合金など)などが好ましい。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されない。
さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
10.各層で用いてもよい結着剤
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
<<有機電界発光素子の作製方法>>
有機EL素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常2nm〜5000nmの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、ボート加熱温度+50〜+400℃、真空度10-6〜10-3Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−150〜+300℃、膜厚2nm〜5μmの範囲で適宜設定することが好ましい。
次に、有機EL素子を作製する方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料とドーパント材料からなる発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機EL素子が得られる。なお、上述の有機EL素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
このようにして得られた有機EL素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として印加すればよく、電圧2〜40V程度を印加すると、透明または半透明の電極側(陽極または陰極、および両方)より発光が観測できる。また、この有機EL素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
<<有機電界発光素子の応用例>>
また、本発明は、有機EL素子を備えた表示装置または有機EL素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
有機EL素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機EL素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光(EL)ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどがあげられる(例えば、特開平10−335066号公報、特開2003−321546号公報、特開2004−281086号公報など参照)。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび/またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
マトリクスでは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されており、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が300μm以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がmmオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
セグメント方式(タイプ)では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などがあげられる。
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどがあげられる(例えば、特開2003−257621号公報、特開2003−277741号公報、特開2004−119211号公報など参照)。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式が蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。まず、多環芳香族化合物の合成例について、以下に説明する。
合成例(A0):中間体(I−C)の合成
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、1,2−ジブロモベンゼン(10.0g)および4−メトキシ−1−ナフトール(6.2g)をジメチルホルムアミド(200ml)へ溶解させ、そこへ炭酸セシウム(46.3g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.3g)を加え、150℃で15時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水と酢酸エチルを加え有機層を分離して水洗した。その後、有機層を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラム(溶離液:トルエン)で精製することで、中間体(I−A)を得た(2.9g)。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、中間体(I−A)(2.9g)をジクロロメタン(100ml)に溶解させ、−70℃へ冷却した。そこへ、三臭化ホウ素のジクロロメタン溶液(1M,15.6ml)を滴下した。室温まで昇温し2時間撹拌した後、反応溶液を氷冷して、水(80ml)を滴下した。水層をジクロロメタン抽出し、有機層を合わせて濃縮して粗生成物を得た。得られた粗生成物をジクロロメタンで洗浄することで、中間体(I−B)を得た(2.3g)。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、中間体(1−B)(2.3g)にピリジン(60ml)を加え0℃へ冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(Tf2O,3.6g)を滴下した。室温まで昇温し2時間撹拌した後、反応溶液にソルミックスを加え結晶を得た。得られた結晶をソルミックスで洗浄することで、中間体(I−C)を得た(1.8g)。
Figure 2021100112
合成例(A1):化合物(H−1)の合成
窒素雰囲気下、中間体(I−C)(1.8g)をトルエン(100ml)へ溶解させ、4,4,5,5−テトラメチル−2−(10−フェニルアントラセン−9−イル)−1,3,2,−ジオキサボラン(2.2g)、炭酸カリウム(1.4g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB、0.4g)およびビス(ジt−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(Pd−132、0.35g)を加え加熱還流下5時間撹拌した。反応後、反応液に水と酢酸エチルを加え、粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルショートカラム(溶離液:クロロベンゼン)で精製することで、化合物(H−1)を得た(0.5g)。
EI−MS:m/z=470.
1H−NMR(CDCl3):δ=7.89(d,2H)、7.73(d,2H)、7.63(m,3H)、7.57(m,3H)、7.51(m,1H)、7.45(d,1H)、7.33(m,3H)、7.25(m,2H)、7.18(m,4H)、6.85(d,1H).
Figure 2021100112
合成例(A2):化合物(H−3)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−3)を合成した。
EI−MS:m/z=520.
合成例(A3):化合物(H−6)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−6)を合成した。
EI−MS:m/z=546.
合成例(A4):化合物(H−26)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−26)を合成した。
EI−MS:m/z=596.
1H−NMR(CDCl3):δ=8.53(d,1H)、8.12(d,1H)、8.02(d,1H)、7.95(m,2H)、7.75(m,6H)、7.60(m,5H)、7.52(m,2H)、7.33(m,4H).
合成例(A5):化合物(H−35)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−35)を合成した。
EI−MS:m/z=470.
合成例(A6):化合物(H−280)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−280)を合成した。
EI−MS:m/z=545.
合成例(A7):化合物(H−420)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−420)を合成した。
EI−MS:m/z=496.
合成例(A8):化合物(H−565)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−565)を合成した。
EI−MS:m/z=662.
合成例(A9):化合物(H−640)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−640)を合成した。
EI−MS:m/z=737.
合成例(A10):化合物(H−655)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−655)を合成した。
EI−MS:m/z=610.
合成例(A11):化合物(H−688)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−688)を合成した。
EI−MS:m/z=760.
合成例(A12):化合物(H−725)の合成
Figure 2021100112
化合物(H−1)(1g)、5%白金−炭素(5%Pt/C、300mg)、重水(D2O、40ml)、シクロヘキサン(cHex、20ml)およびイソプロピルアルコール(IPA、5ml)をアルゴン雰囲気下でフラスコに入れ100℃で加熱した。反応後、水とクロロホルムを加えて分液抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させてろ過した後に、有機層を濃縮して得られた粗体を再結晶することで化合物(H−725)を得た。
EI−MS:m/z=492.
合成例(A13):化合物(H−771)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−771)を合成した。
EI−MS:m/z=546.
合成例(A14):化合物(H−780)の合成
Figure 2021100112
合成例(A12)と同様の方法を用いて、化合物(H−780)を合成した。
EI−MS:m/z=572.
合成例(A15):化合物(H−785)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−785)を合成した。
EI−MS:m/z=838.
合成例(A16):化合物(H−798)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−798)を合成した。
EI−MS:m/z=826.
合成例(A17):化合物(H−70)の合成
Figure 2021100112
合成例(A1)と同様の方法を用いて、化合物(H−70)を合成した。
1H−NMR(CDCl3):δ=8.49(d,1H)、8.23(d,1H)、8.13(d,1H)、8.05(d,1H)、7.87(d,2H)、7.75(m,4H)、7.62(m,4H)、7.52(m,4H)、7.33(m,4H).
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明の他のアントラセン系化合物を合成することができる。
合成例(B1):化合物(D−114)の合成
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、4−メトキシサリチル酸メチル(50.0g)、ピリジン(脱水、350ml)の入ったフラスコを、氷浴で冷却した。次いで、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(154.9g)をこの溶液に滴下した。滴下終了後に氷浴を外し、室温で2時間撹拌し、水を加えて反応を停止した。トルエンを加えて分液した後、シリカゲルショートパスカラム(溶離液:トルエン)で精製することで、メチル 4−メトキシ−2−(((トリフルオロメチル)スルホニル)オキシ)ベンゾアート(86.0g)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、メチル 4−メトキシ−2−(((トリフルオロメチル)スルホニル)オキシ)ベンゾアート(23.0g)、(4−(ジフェニルアミノ)フェニル)ボロン酸(25.4g)、リン酸三カリウム(31.1g)、トルエン(184ml)、エタノール(27.6ml)および水(27.6ml)の懸濁溶液に、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh34、2.5g)を加え、還流温度で3時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、水およびトルエンを加えて分液し、有機層の溶媒を減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラム(溶離液:ヘプタン/トルエン混合溶媒)で精製し、メチル 4'−(ジフェニルアミノ)−5−メトキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−カルボキシラート(29.7g)を得た。この際、「有機化学実験のてびき(1)−物質取扱法と分離精製法−」株式会社化学同人出版、94頁に記載の方法を参考にして、溶離液中のトルエンの比率を徐々に増加させて目的物を溶出させた。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、メチル 4'−(ジフェニルアミノ)−5−メトキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−カルボキシラート(11.4g)を溶解したテトラヒドロフラン(THF、111.4ml)溶液を水浴で冷却し、その溶液に、メチルマグネシウムブロミドのTHF溶液(1.0M、295ml)を滴下した。滴下終了後、水浴を外して還流温度まで昇温して4時間撹拌した。その後、氷浴で冷却し、塩化アンモニウム水溶液を加えて反応を停止し、酢酸エチルを加えて分液した後、溶媒を減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラム(溶離液:トルエン)で精製し、2−(5'−(ジフェニルアミノ)−5−メトキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−イル)プロパン−2−オール(8.3g)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、2−(5'−(ジフェニルアミノ)−5−メトキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−イル)プロパン−2−オール(27.0g)、触媒であるTAYCACURE−15(テイカ株式会社、13.5g)およびトルエン(162ml)の入ったフラスコを還流温度で2時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、シリカゲルショートパスカラム(溶離液:トルエン)を通過させてTAYCACURE−15を除去した後、溶媒を減圧留去することで、6−メトキシ−9,9'−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(25.8g)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、6−メトキシ−9,9'−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(25.0g)、ピリジン塩酸塩(36.9g)およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP、22.5ml)の入ったフラスコを還流温度で6時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、水および酢酸エチルを加えて分液した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラム(溶離液:トルエン)で精製することで、7−(ジフェニルアミノ)−9,9'−ジメチル−9H−フルオレン−3−オール(22.0g)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、7−(ジフェニルアミノ)−9,9'−ジメチル−9H−フルオレン−3−オール(14.1g)、2−ブロモ−1,3−ジフルオロベンゼン(3.6g)、炭酸カリウム(12.9g)およびNMP(30ml)の入ったフラスコを、還流温度で5時間加熱撹拌した。反応停止後、反応液を室温まで冷却し、水を加えて析出した沈殿物を吸引ろ過にて採取した。得られた沈殿物を水、次いでメタノールで洗浄した後、シリカゲルカラム(溶離液:へプタン/トルエン混合溶媒)で精製して、6,6'−((2−ブロモ−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))ビス(9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン)(12.6g)を得た。この際、溶離液中のトルエンの比率を徐々に増加させて目的物を溶出させた。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、6,6'−((2−ブロモ−1,3−フェニレン)ビス(オキシ))ビス(9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン)(11.0g)およびキシレン(60.5ml)の入ったフラスコを−40℃まで冷却し、2.6Mのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(5.1ml)を滴下した。滴下終了後、−40℃で0.5時間撹拌した後、60℃まで昇温して3時間撹拌した。その後、反応液を減圧して低沸点の成分を留去した後、−40℃まで冷却して三臭化ホウ素(4.3g)を加えた。室温まで昇温して0.5時間撹拌した後、0℃まで冷却してN−エチル−N−イソプロピルプロパン−2−アミン(3.8g)を添加し、125℃で8時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却し、酢酸ナトリウム水溶液を加えて反応を停止させた後、トルエンを加えて分液した。有機層をシリカゲルショートパスカラム、次いでシリカゲルカラム(溶離液:へプタン/トルエン=4/1(容量比)の混合溶液)、更に活性炭カラム(溶離液:トルエン)で精製することで、化合物(D−114)(1.2g)を得た。
Figure 2021100112
NMR測定により得られた化合物(D−114)の構造を確認した。
1H−NMR(400MHz,CDCl3):δ=8.64(s,2H)、7.75(m,3H)、7.69(d,2H)、7.30(t,8H)、7.25(s,2H)、7.20(m,10H)、7.08(m,6H)、1.58(s,12H).
合成例(B2):化合物(D−52)の合成
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、3−ブロモ−N,N−ジフェニルアニリン(35g)、4−t−ブチルアニリン(19.3g)、パラジウム触媒としてジクロロビス(ジ−t−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ)パラジウム(Pd−132、76mg)、ナトリウム−t−ブトキシド(NaOtBu、15.6g)およびキシレン(200ml)をフラスコに入れ、120℃で2時間加熱した。反応終了後、反応液に水と酢酸エチルを加え撹拌した後、有機層を分離して水洗した。その後、有機層を濃縮して得た粗生成物をシリカゲルショートカラム(溶離液:トルエン/ヘプタン=1/1(容量比))で精製することで、中間体(I−1)(40g)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、中間体(I−1)(10.0g)、中間体(I−2)(12.3g)、パラジウム触媒としてPd−132(0.2g)、NaOtBu(3.7g)およびキシレン(60ml)をフラスコに入れ、120℃で1時間加熱した。反応終了後、反応液に水と酢酸エチルを加え撹拌した後、有機層を分離して水洗した。その後、有機層を濃縮して得た粗生成物をシリカゲルショートカラム(溶離液:トルエン/ヘプタン=1/4(容量比))で精製することで、中間体(I−3)(18.5g)を得た。
Figure 2021100112
中間体(I−3)(15.0g)およびtert−ブチルベンゼン(100ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、0℃で、1.56Mのtert−ブチルリチウムペンタン溶液(50.1ml)を加えた。滴下終了後、70℃まで昇温して0.5時間撹拌した後、tert−ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。−50℃まで冷却して三臭化ホウ素(19.1g)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び0℃まで冷却してN,N−ジイソプロピルエチルアミン(9.9g)を加え、発熱が収まるまで室温で撹拌した後、100℃まで昇温して1時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却し、氷浴で冷やした酢酸ナトリウム水溶液、次いで酢酸エチルを加えて分液した。有機層を濃縮後に、シリカゲルショートカラム(溶離液:クロロベンゼン)で精製した。得られた粗生成物をトルエンで再結晶させることで、化合物(D−52)(9.6g)を得た。
EI−MS:m/z=812.
Figure 2021100112
合成例(B3):化合物(D−7)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−7)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ=1.47(s,36H)、2.17(s,3H)、5.97(s,2H)、6.68(d,2H)、7.28(d,4H)、7.49(dd,2H)、7.67(d,4H)、8.97(d,2H).
合成例(B4):化合物(D−69)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D―69)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=1.20(s,9H)、1.37(s,18H)、1.46(s,9H)、1.47(s,9H)、2.18(s,3H)、5.97(s,1H)、6.08(d,1H)、6.63(d,1H)、6.66(d,1H)、7.20(d,2H)、7.27(d,2H)、7.32(dd,1H)、7.48(dd,1H)、7.61(t,1H)、7.67(d,2H)、8.84(d,1H)、8.94(d,1H).
合成例(B5):化合物(D−202)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−202)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR:δ=1.1(s,9H)、1.4(s,9H)、1.5(s,9H)、1.5(s,9H)、1.5(s,9H)、2.2(s,3H)、5.9(s,1H)、6.1(s,1H)、6.7(m,2H)、7.0(d,2H)、7.1(d,2H)、7.2(d,1H)、7.3(m,2H)、7.4(m,1H)、7.5(m,1H)、7.6(dd,1H)、7.7(m,3H)、8.9(d,1H)、8.9(d,1H).
合成例(B6):化合物(D−215)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−215)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=1.21(s,18H)、1.36(s,36H)、1.48−1.66(m,12H)、1.89(s,3H)、6.18(s,2H)、6.78(s,2H)、7.22(d,4H)、7.25−7.28(m,2H)、7.59(t,2H)、8.86(d,2H).
合成例(B7):化合物(D−201)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−201)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=0.62(t,6H)、0.75(t,6H)、1.29(s,12H)、1.43(s,12H)、1.62(q,4H)、1.75(q,4H)、5.63(s,2H)、6.70(d,2H)、6.86(m,2H)、6.92(d,4H)、7.05(m,4H)、7.14(d,4H)、7.38(m,6H)、8.85(d,2H).
合成例(B8):化合物(D−270)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−270)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=1.32(s,18H)、1.46(s,18H)、5.55(s,2H).
合成例(B9):化合物(D−206)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−206)を合成した。
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=1.08(s,6H)、1.27(s,6H)、1.42(s,6H)、1.46(s,9H)、1.47(s,9H)、1.48(s,6H)、1.69−1.81(m,8H)、2.18(s,3H)、5.97(s,1H)、6.06(s,1H)、6.52(s,1H)、6.67(d,1H)、7.08(dd,1H)、7.25−7.29(m,3H)、7.48(dd,1H)、7.59(d,1H)、7.67(d,2H)、8.89(s,1H)、8.97(d,1H).
合成例(B10):化合物(D−18)の合成
Figure 2021100112
中間体(I−4)(15g)およびトルエン(300ml)の入ったフラスコを、窒素雰囲気下で、70℃まで昇温し、中間体(I−4)を完全に溶解させた。フラスコを−20℃まで冷却した後、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA、20.8g)、1.00Mのsec−ブチルリチウムのシクロヘキサンおよびn−ヘキサン混合溶液(89ml)を加えた。0℃まで昇温し、3時間撹拌した後、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(33.3g)を加え、1時間還流した。水およびトルエンを加えて分液し、有機層の溶媒を減圧留去した。得られた固体をソルミックスA−11(商品名:日本アルコール販売株式会社)を用いて洗浄した後、トルエンに溶解させ、0℃で1時間放置した。析出した沈殿をろ別し、ろ液をシリカゲルカラム(溶離液:トルエン/ヘプタン=1/5混合溶媒(容量比))に通した。溶媒を留去した後、酢酸エチルおよびソルミックスA−11の混合溶媒で再沈殿させることで白色固体として中間体(I−5)(9.5g)を得た。
Figure 2021100112
中間体(I−5)(8.7g)、塩化アルミニウム(12.5g)、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA、6.0g)およびクロロベンゼン(44ml)の入ったフラスコを、窒素雰囲気下、120℃で1時間撹拌した。室温まで冷却した反応混合液を氷水(200ml)に注ぎ、トルエンを加え有機層を抽出した。有機層の溶媒を減圧留去し得られた固体をクロロホルムに溶解させ、シリカゲルショートパスカラム(溶離液:トルエン)に通した。溶媒を減圧留去して得られた粗生成物をシクロペンチルメチルエーテルおよびソルミックスA−11を用いて再沈殿させることで、黄色固体として化合物(D−18)(6.2g、収率70%)を得た。
Figure 2021100112
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(400MHz,CDCl3):δ=8.95(d,2H)、7.45(dd,6H)、7.13(d,4H)、7.08−7.04(m,4H)、6.95−6.88(m,6H)、6.75(d,2H)、5.56(s,2H)、1.46(s,18H)、1.33(s,18H).
合成例(B11):化合物(D−155)の合成
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、7−(ジフェニルアミノ)−9,9'−ジメチル−9H−フルオレン−3−オール(9.0g)、1,2−ジブロモ−3−フルオロベンゼン(7.9g)、炭酸カリウム(8.2g)およびNMP(45ml)の入ったフラスコを、還流温度で2時間加熱撹拌した。反応停止後、反応液を室温まで冷却し、水を加えて析出した沈殿物を吸引ろ過にて採取した。得られた沈殿物を水、次いでソルミックスで洗浄した後、シリカゲルカラム(溶離液:へプタン/トルエン=3/1(容量比))で精製することで、6−(2,3−ジブロモフェノキシ)−9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(12.4g、収率:84.8%)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、6−(2,3−ジブロモフェノキシ)−9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(10.0g)、ジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミン(5.3g)、酢酸パラジウム(0.15g)、ジシクロヘキシル(2',6'−ジイソプロポキシ−[1,1'−ビフェニル]−2−イル)ホスファン(0.61g)、NaOtBu(2.4g)およびトルエン(35ml)の入ったフラスコを80℃で6時間加熱した。反応液を室温まで冷却した後、水およびトルエンを加えて分液した。更にシリカゲルカラム(溶離液:へプタン/トルエン=2/1(容量比))で精製することで、6−(2−ブロモ−3−(ジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミノ)フェノキシ)−9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(7.4g、収率:53.1%)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、6−(2−ブロモ−3−(ジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミノ)フェノキシ)−9,9−ジメチル−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(7.9g)およびTHF(42ml)をフラスコに入れ、−40℃まで冷却し、1.6Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液(6ml)を滴下した。滴下終了後、この温度で1時間撹拌した後、トリメチルボレート(1.7g)を加えた。室温まで昇温して2時間撹拌した。その後、水(100ml)をゆっくり滴下した。次に、反応混合液を酢酸エチルで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、乾燥剤を除去することで、ジメチル(2−(ジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミノ)−6−((7−(ジフェニルアミノ)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−3−イル)オキシ)フェニル)ボロネート(7.0g、収率:100%)を得た。
Figure 2021100112
窒素雰囲気下、ジメチル(2−(ジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミノ)−6−((7−(ジフェニルアミノ)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−3−イル)オキシ)フェニル)ボロネート(6.5g)、塩化アルミニウム(10.3g)およびトルエン(39ml)をフラスコに入れて3分間撹拌した。その後、N−エチル−N−イソプロピルプロパン−2−アミン(2.5g)を加え、105℃で1時間加熱撹拌した。加熱終了後に反応液を冷却し、氷水(20ml)を添加した。その後、反応混合液をトルエンで抽出し、有機層をシリカゲルショートパスカラム(溶離液:トルエン)、次いでシリカゲルカラム(溶離液:へプタン/トルエン=3/1(容量比))で精製した後、ヘプタンで再沈殿を行い、さらに、NH2シリカゲルカラム(溶離液:ヘプタン/トルエン=1/1(容量比))で精製した。最後に、昇華精製することで、化合物(D−155)(0.74g、収率:12.3%)を得た。
Figure 2021100112
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=9.22(s,1H)、8.78(s,1H)、7.96(d,2H)、7.80〜7.77(m,6H)、7.71(d,1H)、7.59〜7.44(m,8H)、7.39(t,1H)、7.32〜7.29(m,4H)、7.71(d,1H)、7.19(dd,4H)、7.12〜7.06(m,4H)、7.00(d,1H)、6.45(d,1H)、1.57(s,6H).
合成例(B12):化合物(D−249)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−249)を合成した。
EI−MS:m/z=756.
合成例(B13):化合物(D−255)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−255)を合成した。
EI−MS:m/z=811.
合成例(B14):化合物(D−253)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−253)を合成した。
EI−MS:m/z=889.
合成例(B15):化合物(D−254)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−254)を合成した。
EI−MS:m/z=867.
合成例(B16):化合物(D−264)の合成
Figure 2021100112
合成例(B2)と同様の方法を用い、化合物(D−264)を合成した。
EI−MS:m/z=944.
合成例(B17):化合物(D−300)の合成
Figure 2021100112
トリ−p−トリルアミン(0.287g、1.00mmol)、三ヨウ化ホウ素(0.783g、2.00mmol)およびo−ジクロロベンゼン(10.0mL)を窒素雰囲気下、150℃で2時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷やし、2−イソプロペニルフェニルマグネシウムブロミド(5.25mL、1.2M、6.30mmol)を加えた。その後、フロリジルショートパスカラム(溶離液:トルエン)を用いてろ過し、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をヘキサンで洗浄することによって単離精製して、2,8−ジメチル−10−(2−(プロ−1−ペン−2−イル)フェニル)−5−(p−トリル)−5,10−ジヒドロジベンゾ[b、e][1,4]アザボリンを0.309g、収率75%で得た。
Figure 2021100112
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=2.05(s,3H)、2.31(s,6H)、2.54(s,3H)、4.78(s,2H)、6.74(d,2H)7.20−7.28(m,4H)、7.37−7.48(m,5H)、7.56(d,1H)、7.68(s,2H).
13C−NMR(CDCl3):δ=20.6(s,2C)、21.3(s,1C)、23.8(s,1C)、116.7(s,2C)、116.9(s,1C)、126.0(d,2C)、126.8(s,1C)、128.2(s,2C)、130.0(d,4C)、131.4(d,4C)、133.0(s,1C)、133.7(s,2C)、136.4(s,2C)、138.6(s,1C)、139.3(s,1C)、145.1(s,1C)、147.0(d,2C).
2,8−ジメチル−10−(2−(プロ−1−ペン−2−イル)フェニル)−5−(p−トリル)−5,10−ジヒドロジベンゾ[b,e][1,4]アザボリン(82.2mg、0.20mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム(0.100g、0.20mmol)および1,2−ジクロロエタン(55.0mL)を窒素雰囲気下、95℃で24時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷やした後、フロリジルショートパスカラム(溶離液:トルエン)を用いてろ過し、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラム(溶離液:ヘキサン/トルエン=6/1(容量比))により単離精製して、化合物(D−300)を32.0mg、収率39%で得た。
Figure 2021100112
NMR測定により得られた化合物の構造を確認した。
1H−NMR(CDCl3):δ=1.98(s,6H)、2.48(s,3H)、2.53(s,3H)、2.76(s,3H)、6.61(d,1H)、6.75(d,1H)、7.14−7.31(m,4H)、7.40−7.47(m,3H)、7.57(dt,1H)、7.81(d,1H)、8.44(d,1H)、8.50(s,1H).
13C−NMR(CDCl3):δ=20.9(s,1C)、21.4(s,1C)、24.3(s,1C)、32.6(s,2C)、43.5(s,1C)、114.0(s,1C)、116.6(s,1C)、124.7(s,1C)、125.8(s,1C)、127.0(s,1C)、128.4(s,2C)、130.1(s,2C)、130.5(s,1C)、131.4(s,2C)、133.0(s,1C)、135.2(s,1C)、135.5(s,1C)、137.7(s,1C)、138.4(s,1C)、139.5(s,1C)、144.3(s,1C)、145.4(s,1C)、151.4(s,1C)、159.5(s,1C).
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明の他の多環芳香族化合物を合成することができる。
次に、本発明をさらに詳細に説明するために、本発明の化合物を用いた有機EL素子の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
<蒸着型有機EL素子の評価>
実施例1〜42および比較例1〜4の有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m2発光時の特性である駆動電圧(V)、外部量子効率(%)、および初期輝度の90%以上の輝度を保持した時間(素子寿命)について測定した。
発光素子の量子効率には、内部量子効率と外部量子効率とがあるが、内部量子効率は、発光素子の発光層に電子(または正孔)として注入される外部エネルギーが純粋に光子に変換される割合を示している。一方、外部量子効率は、この光子が発光素子の外部にまで放出された量に基づいて算出され、発光層において発生した光子は、その一部が発光素子の内部で吸収されたりまたは反射され続けたりして、発光素子の外部に放出されないため、外部量子効率は内部量子効率よりも低くなる。
外部量子効率の測定方法は次の通りである。アドバンテスト社製電圧/電流発生器R6144を用いて、素子の輝度が1000cd/m2になる電圧を印加して素子を発光させた。TOPCON社製分光放射輝度計SR−3ARを用いて、発光面に対して垂直方向から可視光領域の分光放射輝度を測定した。発光面が完全拡散面であると仮定して、測定した各波長成分の分光放射輝度の値を波長エネルギーで割ってπを掛けた数値が各波長におけるフォトン数である。次いで、観測した全波長領域でフォトン数を積算し、素子から放出された全フォトン数とした。印加電流値を素電荷で割った数値を素子へ注入したキャリア数として、素子から放出された全フォトン数を素子へ注入したキャリア数で割った数値が外部量子効率である。
<実施例1>
実施例1で製造した有機EL素子の層構成を表1に示す。
Figure 2021100112
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(長洲産業(株)製)の基板ホルダーに固定し、HI、HAT−CN、HT−1、HT−2、化合物(H−1)、化合物(D−114)、ET−1およびET−2をそれぞれ入れたタンタル製蒸着用ボート、Liq、マグネシウムおよび銀をそれぞれ入れた窒化アルミニウム製蒸着用ボートを装着した。
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して正孔注入層1を形成した。次に、HAT−CNを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して正孔注入層2を形成した。次に、HT−1を加熱して膜厚45nmになるように蒸着して正孔輸送層1を形成した。次に、HT−2を加熱して膜厚10nmになるように蒸着して正孔輸送層2を形成した。次に、化合物(H−1)と化合物(D−114)を同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(H−1)と化合物(D−114)の質量比がおよそ98対2になるように蒸着速度を調節した。次に、ET−1を加熱して膜厚5nmになるように蒸着して電子輸送層1を形成した。次に、ET−2とLiqを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して電子輸送層2を形成した。ET−2とLiqの質量比がおよそ50対50になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。その後、Liqを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、マグネシウムと銀を同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を得た。このとき、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように0.1〜10nm/秒の間で蒸着速度を調節した。
ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として直流電圧を印加し、1000cd/m2発光時の特性を測定したところ青色発光が得られた。駆動電圧は4.21V、外部量子効率は6.78%であり、素子寿命は263時間であった。
実施例1において作製した有機EL素子における各層の材料を示す。「HI」は、N4,N4'−ジフェニル−N4,N4'−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジアミンであり、「HAT−CN」は、1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリルであり、「HT−1」は、N−([1,1'−ビフェニル]−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンであり、「HT−2」は、N,N−ビス(4−(ジベンゾ[b,d]フラン−4−イル)フェニル)−[1,1':4',1"−テルフェニル]−4−アミンである。また、「ET−1」は、1−(4−(10−([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−2−エチル−1H−ベンゾ[d]イミダゾールであり、「ET−2」は、9,9'−[(5−(6−(1,1'−ビフェニル)−4−イル)−2−フェニルピリミジン−4−イル)−1,3−フェニレン]ビス(9H−カルバゾール)である。「Liq」、そして後述する比較実施例で使用した比較化合物(1)〜(4)と共に以下に化学構造を示す。
Figure 2021100112
<実施例2〜49および比較例1〜4>
実施例1と同様の手順で有機EL素子を作製し(ただし発光層におけるホストとドーパントの組み合わせを下記表2A〜2Dに従って変更した)、EL特性を測定した。
Figure 2021100112
Figure 2021100112
Figure 2021100112
Figure 2021100112
以上、本発明に係る化合物の一部について、有機EL素子用材料としての評価を行い、優れた材料であること示したが、評価を行っていない他の化合物も同じ基本骨格を有し、全体としても類似の構造を有する化合物であり、当業者においては同様に優れた有機EL素子用材料であることを理解できる。
本発明の好ましい態様によれば、特定構造のアントラセン系化合物と多環芳香族化合物とを含む発光層を備える有機EL素子を作製することで、駆動電圧、量子効率および素子寿命が優れた有機EL素子を提供することができる。
100 有機電界発光素子
101 基板
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 発光層
106 電子輸送層
107 電子注入層
108 陰極

Claims (24)

  1. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層とを有する有機電界発光素子であって、
    前記発光層は、下記式(H)で表されるアントラセン系化合物と、下記式(D)で表される単量体または下記式(D)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物とを含む、有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    (式(H)中、
    1〜R10は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
    ただし、R1〜R10のいずれかn個はLを構成しており、
    21〜R30は、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
    21〜R30のうちの隣接する基同士が結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルで置換されていてもよく、
    ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、>Si(−R)2、または>Seであり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
    Xとしての、前記>C(−R)2または>Si(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
    Xとしての、前記>N−RのRは、連結基または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、
    Lは、R1〜R10のいずれかが結合する炭素原子およびR21〜R30のいずれかが結合する炭素原子に結合し、
    Lは、単結合、アルキレン、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリーレン、またはアルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリーレンであり、
    nは、1〜3の整数であり、
    nが2または3であるとき、複数のL、複数のX、複数のR21、複数のR22、複数のR23、複数のR24、複数のR25、複数のR26、複数のR27、複数のR28、複数のR29、複数のR30はそれぞれ、互いに同一であっても異なっていてもよく、
    式(H)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。)
    Figure 2021100112
    (式(D)中、
    A環、B環、およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
    1およびX2は、それぞれ独立して、>O、>C(−R)2、または>N−Rであり、前記>N−RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルであり、また、前記>N−RのRは連結基または単結合により前記A環、B環、およびC環のうちの少なくとも1つの環と結合していてもよく、前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、前記>C(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
    前記単量体または前記多量体における、アリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの−CH2−は−O−で置換されていてもよく、
    前記単量体または前記多量体におけるB環とC環とは、単結合、あるいは−O−、−S−、−C(−R)2−を介して結合していてもよく、前記−C(−R)2−のRは、水素、アルキル、またはシクロアルキルであり、2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
    前記単量体または前記多量体における少なくとも1つの水素は、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。)
  2. 前記アントラセン系化合物が下記式(HA)、下記式(HB)、下記式(HC)、下記式(HD)または下記式(HE)で表される、請求項1に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    Figure 2021100112
    式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)中、
    1、R2、R3、R6、R7、R8、R9、およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
    Figure 2021100112
    で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
    21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
    ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
    式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)および式(HE)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
  3. 前記アントラセン系化合物が式(HA)または式(HB)で表される、請求項2に記載の有機電界発光素子。
  4. 2、R3、R6、およびR7は、いずれも水素であり、
    9は炭素数6〜18のアリールまたは、または式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
    21〜R30のうち、Lを構成している1つ以外は、いずれも水素であり、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは炭素数6〜16のアリールであり、前記>C(−R)2のRはいずれもメチルであり、
    Lは、単結合または炭素数6〜10のアリーレンであり、
    式(HA)および式(HB)それぞれで表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい、
    請求項3に記載の有機電界発光素子。
  5. 前記アントラセン系化合物が下記構造式のいずれかで表される、請求項4に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    Figure 2021100112
    (式中、Dは重水素、Meはメチルを示す。)
  6. 前記アントラセン系化合物が式(HC)、式(HD)または式(HE)で表される、請求項2に記載の有機電界発光素子。
  7. 1、R8、およびR10はいずれも炭素数6〜18のアリールであり、
    21〜R30のうち、Lを構成している1つ以外は、いずれも水素であり、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは炭素数6〜16のアリールであり、前記>C(−R)2のRはいずれもメチルであり、
    Lは、単結合または炭素数6〜10のアリーレンであり、
    式(HC)、式(HD)および式(HE)それぞれで表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい、
    請求項6に記載の有機電界発光素子。
  8. 前記アントラセン系化合物が下記構造式のいずれかで表される、請求項7に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    (式中、Dは重水素を示す。)
  9. 式(HA)、式(HB)、式(HC)、式(HD)または式(HE)で表される化合物における全ての水素が重水素で置換されている、請求項2に記載の有機電界発光素子。
  10. 前記多環芳香族化合物が、下記式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される単量体または式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、もしくは(D−f)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    (式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、および(D−f)中、
    1〜R11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、または置換シリルであり、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、また、R1〜R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環、またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、または置換シリルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、または>C(−R)2であり、前記>N−RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいシクロアルキルであり、また、前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、水素、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換されていてもよいヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、
    1およびX2は、それぞれ独立して、>O、>C(−R)2、または>N−Rであり、前記>N−RのRは、炭素数6〜12のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキルであり、前記>N−RのRにおける炭素数6〜12のアリールおよび炭素数2〜15のヘテロアリールはいずれも炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、a環、b環、およびc環の少なくとも1つと結合していてもよく、
    前記>C(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜12のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜6のアルキル、または炭素数3〜14のシクロアルキルであり、前記>C(−R)2のRにおける炭素数6〜12のアリールおよび炭素数2〜15のヘテロアリールはいずれも炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数3〜14のシクロアルキル、または置換シリルで置換されていてもよく、前記>C(−R)2における2つのRは互いに結合して環を形成していてもよく、
    前記単量体または前記多量体における、a環、b環、c環、前記形成された環、前記アリール、および前記ヘテロアリールの少なくとも1つは、炭素数3〜24の、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜30のヘテロアリール、炭素数1〜24のアルキル、または炭素数3〜24のシクロアルキルで置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの−CH2−は−O−で置換されていてもよく、
    前記単量体または前記多量体における少なくとも1つの水素は、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
    多量体の場合には、式(D−a)、(D−b)、(D−c)、(D−d)、(D−e)、または(D−f)で表される部分構造を2個または3個有する2量体または3量体である。)
  11. 前記多環芳香族化合物が、式(D−a)で表される単量体または式(D−a)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、請求項10に記載の有機電界発光素子。
  12. 前記多環芳香族化合物が下記構造式のいずれかで表される、請求項11に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    Figure 2021100112
    (式中、Dは重水素、Meはメチル、tBuはt−ブチルを示す。)
  13. 前記多環芳香族化合物が、式(D−b)で表される単量体または式(D−b)で表される部分構造を複数有する多量体である多環芳香族化合物である、請求項10に記載の有機電界発光素子。
  14. 前記多環芳香族化合物が下記構造式のいずれかで表される、請求項13に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2021100112
    (式中、Meはメチル、tBuはt−ブチルを示す。)
  15. 前記陰極と前記発光層との間に配置される電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つを有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリノール系金属錯体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、シロール誘導体およびアゾリン誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  16. 前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つが、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項15に記載の有機電界発光素子。
  17. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
  18. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
  19. 下記式(HA’)または下記式(HB’)で表される化合物。
    Figure 2021100112
    式(HA’)および式(HB’)中、
    2、R3、R6、R7、およびR9は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
    Figure 2021100112
    で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
    21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
    ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Rは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
    式(HA’)および式(HB’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
  20. 2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R9は無置換の炭素数6〜30のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、無置換の炭素数6〜12のアリールまたは式(BO)で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、Rは無置換の炭素数6〜16のアリールであり、Lはいずれも単結合である請求項19に記載の化合物。
  21. 下記式(HC’)または下記式(HE’)で表される化合物。
    Figure 2021100112
    式(HC’)、および式(HE’)中、
    1、R2、R3、R6、R7、およびR8は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
    Figure 2021100112
    で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
    21〜R30は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、 R21〜R30のうちの隣接する基同士が結合して炭素数6〜10のアリール環または炭素数2〜10のヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルで置換されていてもよく、
    ただし、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
    式(HC’)、および式(HE’)で表される化合物それぞれにおける少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
  22. 2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R1およびR8はそれぞれ独立に無置換の炭素数6〜30のアリールであり、Lはいずれも単結合である請求項21に記載の化合物。
  23. 下記式(HD’)で表される化合物。
    Figure 2021100112
    式(HD’)中、
    2、R3、R6、R7、およびR10は、それぞれ独立して、水素、炭素数6〜30のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜16のシクロアルキル、または下記式(BO):
    Figure 2021100112
    で表される化合物のいずれかの水素を除いて得られる一価の基であり、
    21〜R30は、いずれか1つが無置換の炭素数6〜16のアリール、R21〜R30のいずれか1つはLを構成しており、R21〜R30のその他の、いずれか1つは無置換の炭素数6〜16のアリールであり、その他は水素であり、
    Xは、それぞれ独立して、>O、>S、>N−R、>C(−R)2、または>Si(−R)2であり、前記>N−R、>C(−R)2、および>Si(−R)2のRは、それぞれ独立して、炭素数6〜16のアリール、炭素数2〜15のヘテロアリール、炭素数1〜12のアルキル、または炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Xとしての前記>N−RのRは、−O−、−S−、−C(−R)2−、または単結合により、R21またはR30と結合していてもよく、当該−C(−R)2−のRは、炭素数1〜12のアルキルまたは炭素数3〜16のシクロアルキルであり、
    Lは、それぞれ独立して、単結合、炭素数1〜6のアルキレン、炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数6〜16のアリーレン、または炭素数1〜5のアルキルもしくは炭素数5〜10のシクロアルキルで置換されていてもよい炭素数2〜15のヘテロアリーレンであり、
    式(HD’)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、置換シリル、シアノ、ハロゲン、または重水素で置換されていてもよい。
  24. 2、R3、R6、R7はいずれも水素であり、R10は無置換の炭素数6〜30のアリールである請求項23に記載の化合物。
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