JP2023008043A - アントラセン化合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機EL素子等の有機デバイスの製造に用いることができる新規材料の提供。【解決手段】式(1);TIFF2023008043000189.tif71170[R1~R10はアリール等、Z1はC-H等、X1およびX2は>O等、Tph-はトリフェニレニルである。]で表される化合物、および前記化合物を含む有機EL素子。【選択図】なし
Description
本発明は、アントラセン化合物、これを用いた有機電界発光素子、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。
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1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。
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。さらに様々な材料や組み合わせを検討することにより、所望の発色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、有機EL素子等の有機デバイスの製造に用いることができる新規材料を提供することを課題とする。
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、特定の置換基を有する新規アントラセン化合物を得た。そして、この化合物がホスト化合物として機能し、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などをドーパント化合物として発光層を形成することで、エネルギー効率が向上する有機電界発光素子が得られることを見出し、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。
式(1)中、
R1~R10のいずれかn個はLとの結合手としてLと結合しており、
結合手であるn個以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
いずれか2つのZ1は一方がTphと結合している炭素であり、他方はLと結合している炭素であり、Tphは式(Tph)で表される基であり、
その他のZ1は、それぞれ独立して、NまたはC-R11であり、R11はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのヘテロアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
R11のうちの隣接する基同士が結合してR12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成していてもよく、R12はR11と同義であるが、水素を表すことはなくかつ隣接する基同士が結合して環を形成することはなく、
X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>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、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
X1またはX2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、
X1またはX2としての前記>N-RのRは、連結基または単結合によりいずれかのR11と結合していてもよく、
Lは、いずれかのZ1に結合し、かつR1~R10のいずれかを結合手としてアントラセン環構成炭素に結合し、
Lは、単結合、置換もしくは無置換のアルキレン、置換もしくは無置換のアリーレン、または置換もしくは無置換の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X1、複数のX2および複数のR11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(Tph)中、
いずれか1つのZ2は炭素であるZ1と結合している炭素であり、
その他のZ2は、それぞれ独立して、NまたはC-R22であり、R22はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのアリール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リールヘテロアリールアミノ(2つのアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
式(1)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。
R1~R10のいずれかn個はLとの結合手としてLと結合しており、
結合手であるn個以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
いずれか2つのZ1は一方がTphと結合している炭素であり、他方はLと結合している炭素であり、Tphは式(Tph)で表される基であり、
その他のZ1は、それぞれ独立して、NまたはC-R11であり、R11はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのヘテロアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
R11のうちの隣接する基同士が結合してR12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成していてもよく、R12はR11と同義であるが、水素を表すことはなくかつ隣接する基同士が結合して環を形成することはなく、
X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>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、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
X1またはX2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、
X1またはX2としての前記>N-RのRは、連結基または単結合によりいずれかのR11と結合していてもよく、
Lは、いずれかのZ1に結合し、かつR1~R10のいずれかを結合手としてアントラセン環構成炭素に結合し、
Lは、単結合、置換もしくは無置換のアルキレン、置換もしくは無置換のアリーレン、または置換もしくは無置換の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X1、複数のX2および複数のR11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(Tph)中、
いずれか1つのZ2は炭素であるZ1と結合している炭素であり、
その他のZ2は、それぞれ独立して、NまたはC-R22であり、R22はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのアリール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リールヘテロアリールアミノ(2つのアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
式(1)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。
<2> その他のZ1がいずれもC-R11であり、R11がいずれも水素であり、
その他のZ2がいずれもC-R22であり、R22がいずれも水素である<1>に記載のアントラセン化合物。
<3> Lが単結合である<1>または<2>に記載のアントラセン化合物。
その他のZ2がいずれもC-R22であり、R22がいずれも水素である<1>に記載のアントラセン化合物。
<3> Lが単結合である<1>または<2>に記載のアントラセン化合物。
<5> 式(1A)または式(1C)で表される<4>に記載のアントラセン化合物。
<6> R1、R8、R9が、それぞれ独立して、水素または炭素数1~24のアルキルであり、
R2、R3、R6、R7が、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数6~30のアリール、または炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数2~15のヘテロアリールである<5>に記載のアントラセン化合物。
<6> R1、R8、R9が、それぞれ独立して、水素または炭素数1~24のアルキルであり、
R2、R3、R6、R7が、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数6~30のアリール、または炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数2~15のヘテロアリールである<5>に記載のアントラセン化合物。
<8> 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有機電界発光素子であって、前記発光層が<1>~<7>のいずれかに記載のアントラセン化合物を含む、有機電界発光素子。
式(D)中、
環A、環B、および環C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;
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環A、環B、および環C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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における、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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における環Bと環Cとは、単結合または-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;そして、
式(D)で表される化合物またはその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。
環A、環B、および環C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;
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環A、環B、および環C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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における、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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における環Bと環Cとは、単結合または-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;そして、
式(D)で表される化合物またはその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。
式(D-B)中、
環A1、環A2および環A3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環、置換もしくは無置換のヘテロアリール環、または置換もしくは無置換のシクロアルカン環であるが、環A1、環A2および環A3の少なくとも1つの環は、アリール環またはヘテロアリール環であり;
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;
式(D-B)で表される化合物またはその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。
環A1、環A2および環A3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環、置換もしくは無置換のヘテロアリール環、または置換もしくは無置換のシクロアルカン環であるが、環A1、環A2および環A3の少なくとも1つの環は、アリール環またはヘテロアリール環であり;
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;
式(D-B)で表される化合物またはその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。
<11> <8>~<10>のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた、表示装置または照明装置。
本発明により、有機電界発光素子等の有機デバイス用材料として有用な新規多環芳香族化合物が提供される。この化合物を用いて、高効率、長寿命な有機EL素子を提供することができる。
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)」、「重水素」は「重水素原子(D)」、「炭素」は「炭素原子(C)」を意味する。
本明細書において、「隣接する基」というときは、構造式中で隣接する2つの原子(共有結合で直接結合する2つの原子)にそれぞれ結合している2つの基を意味する。
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。
<<式(1)で表されるアントラセン化合物>>
本発明のアントラセン化合物は、下記式(1)で表される。
本発明者らは、アントラセン骨格と、ジベンゾフラン等の式(A)で表される縮合環構造と、トリフェニレンなどの縮合4環系構造からなる式(Tph)で表される1価の基を含むアントラセン化合物が有機電界発光素子の発光層に用いた場合に高量子効率をもたらすことを見出した。
本発明のアントラセン化合物は、下記式(1)で表される。
本発明者らは、アントラセン骨格と、ジベンゾフラン等の式(A)で表される縮合環構造と、トリフェニレンなどの縮合4環系構造からなる式(Tph)で表される1価の基を含むアントラセン化合物が有機電界発光素子の発光層に用いた場合に高量子効率をもたらすことを見出した。
式(1)で表されるアントラセン化合物はアントラセン骨格に以下の式(1Sub)で表される基がn個結合した構造を有する。式(1)においてアントラセン骨格には、式(1)中のn個の式(1Sub)で表される基以外に、R1~R10(結合手となっているものを除く)が結合しているが、それらはいずれも、式(1Sub)で表される基に該当する基ではない。
式(1Sub)において、*は結合位置を示す。
式(1Sub)中、いずれか2つのZ1は、一方がTphと結合している炭素であり、他方はLと結合している炭素である。
その他のZ1は、それぞれ独立して、NまたはC-R11であり、R11はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのヘテロアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルである。ただし、R11のうちの隣接する基同士が結合して、R12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成していてもよい。ここで、形成される環は、隣接するR11がそれぞれ結合している炭素とともにR11が形成する環であり、式(A)で表される縮合環の一部を構成する環となる。R12はR11と同義であるが、水素を表すことはなくかつ隣接する基同士が結合して環を形成することはない。
その他のZ1は、それぞれ独立して、NまたはC-R11であり、R11はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのヘテロアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルである。ただし、R11のうちの隣接する基同士が結合して、R12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成していてもよい。ここで、形成される環は、隣接するR11がそれぞれ結合している炭素とともにR11が形成する環であり、式(A)で表される縮合環の一部を構成する環となる。R12はR11と同義であるが、水素を表すことはなくかつ隣接する基同士が結合して環を形成することはない。
R11のうちの隣接する基同士が結合して形成される「R12で置換されていてもよいアリール環」におけるアリール環の例としては、ベンゼン環、ナフタレン環などがあげられる。R11のうちの隣接する基同士が結合して形成される「R12で置換されていてもよいヘテロアリール環」におけるヘテロアリール環の例としては、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、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、アクリジン環などがあげられる。
上記のように、R11のうちの隣接する基同士が結合してR12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成している場合の式(A)で表される縮合環の具体例としては、以下式(A-1)~(A-11)のいずれかで表される縮合環があげられる。
式(A-1)~(A-11)中、Z1はN、C-HまたはC-R12である、R12はR11と同義であるが水素を示すことはなく、隣接するR12が互いに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ことはない。
上記のように形成された環がNであるZ1を含めば形成された環はヘテロアリール環であり、形成された環のZ1がいずれもC-HまたはC-R12であれば形成された環はアリール環である。
式(1Sub)中、炭素であるZ1以外のZ1は、それぞれ独立して、いずれもC-R11であることが好ましい。
R11としては水素、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、置換もしくは無置換のシクロアルキル、または置換もしくは無置換のアルキルが好ましく、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2~15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1価の基(後述)であることがより好ましい。R11としては、水素、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~15のヘテロアリールまたは炭素数1~24のアルキルがさらに好ましく、水素または炭素数6~30のアリールが特に好ましい。R11は、いずれも水素であることが最も好ましい。
式(1Sub)中、X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>O、>S、>N-R、>C(-R)2、>Si(-R)2、または>Se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、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルである。X1またはX2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い。
式(1Sub)中、X1またはX2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い。式(A)において、X1が>C(-R)2または>Si(-R)2であり、その2つのRは互いに結合して環を形成している具体的な態様を下記に示す。
式(1Sub)中、X1またはX2としての前記>N-RのRは、連結基(例えば、>C(-R)2、>O、>Sまたは>N-R)または単結合によりいずれかのR11と結合していてもよい。結合するR11としては、当該>N-RのNが直接結合する炭素に隣接するZ1中のR11が好ましい。この態様を具体的に表すと、例えば下記の通りになる。
式(1Sub)中、X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>O、>S、>N-Rまたは>C(-R)2であることが好ましい。このときの前記>N-Rおよび>C(-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2~15のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキル、炭素数3~16のシクロアルキルであることが好ましい。X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>O、>S、>N-R(Rはフェニル)または>C(-Me)2であることがより好ましく、単結合、>O、または>C(-Me)2であることがさらに好ましい。
X1またはX2のいずれか一方が単結合であることが好ましい。またX1またはX2のいずれか一方が単結合である場合、他方は>O、>S、>N-Rまたは>C(-R)2であることが好ましく、>O、>Sまたは>C(-R)2であることがより好ましく、>Oまたは>Sであることがさらに好ましく、>Oであることが最も好ましい。
式(1Sub)中、式(A)で表される縮合環は、最も好ましくはジベンゾフラン環である。
式(1Sub)中、Tphは以下の式(Tph)で表される構造のいずれか1つのZ2に結合手を有する1価の基である。
式(Tph)において、いずれか1つのZ2は炭素であるZ1と結合している炭素である。その他のZ2は、それぞれ独立して、NまたはC-R22であり、R22はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのアリール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リールヘテロアリールアミノ(2つのアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルである。その他のZ2は、それぞれ独立して、NまたはC-R22であるが、それぞれ独立していずれもC-R22であることが好ましい。またR22としては水素、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シクロアルキルまたは置換もしくは無置換のアルキルが好ましく、水素、置換もしくは無置換のアリールがより好ましく、水素が最も好ましい。より具体的には、R22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2~15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1価の基であることが好ましい。R22としては水素、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~15のヘテロアリールまたは炭素数1~24のアルキルが好ましく、水素、炭素数6~30のアリールであることがより好ましく、いずれも水素であることがさらに好ましい。すなわち、Tphは最も好ましくは無置換のトリフェニレニルである。
式(1Sub)中のLを除く下記式(1Sub’)で表される基の好ましい例を以下に示す。各式において*は、Lとの結合位置を表す。
式(1Sub)中、Lは、単結合、置換もしくは無置換のアルキレン、置換もしくは無置換のアリーレン、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレンである。式(1Sub)中でLは、いずれかのZ1に結合している。Lは、式(1)中で、さらにR1~R10のいずれかを結合手としてアントラセン環構成炭素に結合している。すなわち、式(1)において、式(1Sub)で表される基はR1~R10のいずれかを結合手としてアントラセン骨格に結合している。
Lとしては、単結合、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アリーレン、もしくは、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ヘテロアリーレンが好ましい。
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、2,4-ビフェニリレン、2,7-フェナンスリレンなどがあげられる。
Lとしては単結合が最も好ましい。
Lとしては単結合が最も好ましい。
式(1)中、nは、1~3の整数である。ただしnが2または3であるとき、複数の式(1Sub)は互いに同一であっても異なっていてもよい。すなわち、複数のL、複数のX1、複数のX2および複数のR11はそれぞれ、互いに同一であっても異なっていてもよい。nは1であることが最も好ましい。
式(1)中、R1~R10のいずれかn個はLとの結合手である。
結合手である上記のn個以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルである。結合手である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(後述)であることがさらに好ましい。
結合手である上記のn個以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルである。結合手である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(後述)であることがさらに好ましい。
結合手であるもの以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、フェニル、ナフチル(1-ナフチル、2-ナフチル)、ビフェニリル(3-ビフェニリル、4-ビフェニリル等)、テルフェニル、ジベンゾフラニル、ベンゾナフトフラニル、フェニル置換ナフチル、ナフチル置換フェニルであることが特に好ましく、結合手であるもの以外のR1~R10は、いずれも水素であるか、1つまたは2つを除いていずれも水素であることが好ましい。
式(1)で表されるアントラセン化合物における少なくとも1つの水素はハロゲン、シアノまたは重水素で置換されていてもよく、重水素で置換されている形態はより好ましい。
式(1)で表されるアントラセン化合物において、1分子中の芳香族環を構成する炭素と結合する水素および重水素の総数100%に対する、重水素が占める割合としては、好ましくは10~100%、より好ましくは30~100%、更に好ましくは50~100%、より更に好ましくは80~100%、特に好ましくは100%である。またアントラセン環を構成する炭素に直接結合する水素がすべて重水素であることも好ましく、芳香環を構成する元素に直接結合する水素がすべて重水素である態様がより好ましい。
なお、上記「1分子中の芳香族環を構成する炭素(環形成炭素)と結合する水素および重水素」とは、環形成炭素と直接結合する水素および重水素を指し、当該環形成炭素と結合する置換基が有する水素および重水素のように、環形成炭素と炭素や窒素等の連結原子を介して結合する水素および重水素は含まれない。例えば、下記の化合物(1-91)の場合、「1分子中の芳香族環を構成する水素と結合できる環形成炭素」の個数は38個であり、このうち「重水素(D)」と21個結合しており、「水素(H)」と17個結合している。そのため、化合物(1-91)における、上記の「重水素が占める割合」は、約55.3%(≒21/(21+17)×100)となる。
また、例えば、下記の化合物(1-392)の場合、「1分子中の芳香族環を構成する水素と結合できる炭素(環形成炭素)」の個数は30個であり、このうち「重水素(D)」と30個結合している。そして、メチルが有する水素は「芳香環を構成する炭素(環形成炭素)と結合する水素」には該当しないため考慮する必要はない。そのため、化合物(1-392)における、上記の「重水素が占める割合」は、100%(=30/30×100)となる。
また、アントラセン環を構成する炭素に置換する水素が、すべて重水素で置換された形態も好ましい。
式(1)で表されるアントラセン化合物の好ましい例としては、式(1A)、式(1B)、式(1C)、式(1D)または式(1E)で表される化合物があげられる。
式(1A)、式(1B)、式(1C)、式(1D)および式(1E)中、R1、R2、R3、R6、R7、R8、R9、R10、Z1、X1、X2、L、Tphは、式(1)におけるR1、R2、R3、R6、R7、R9、R10、Z1、X1、X2、L、Tphとそれぞれ同義であり、好ましい範囲も同一である。
式(1A)、式(1B)、式(1C)、式(1D)および式(1E)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6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリー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2~15のヘテロアリール、炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数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1価の基であることが好ましく、水素、フェニル、ナフチル(1-ナフチル、2-ナフチル)、ビフェニリル(3-ビフェニリル、4-ビフェニリル等)、テルフェニル、ジベンゾフラニル、ベンゾナフトフラニル、フェニル置換ナフチル、ナフチル置換フェニルであることがより好ましい。
式(1A)、式(1B)、式(1C)、式(1D)または式(1E)で表される化合物は、式(1A)または式(1C)で表される化合物であることがより好ましい。式(1A)または式(1C)で表される化合物において、R2、R3、R6、R7は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~24のアルキ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。式(1A)または式(1C)で表される化合物において、R1、R8、R9は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリー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6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数2~15のヘテロアリールであることが好ましく、フェニル、ナフチル(1-ナフチル、2-ナフチル)、ビフェニリル(3-ビフェニリル、4-ビフェニリル等)、テルフェニル、ジベンゾフラニル、ベンゾナフトフラニル、フェニル置換ナフチル、ナフチル置換フェニルであることがより好ましい。
式(1)で表される化合物の説明で「アリール」というときの「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、炭素数6~24のアリールが好ましく、炭素数6~20のアリールがより好ましく、炭素数6~16のアリールがさらに好ましく、炭素数6~12のアリールが特に好ましく、炭素数6~10のアリールが最も好ましい。
具体的なアリールとしては、例えば、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、(2-、3-、4-、5-、6-、7-)インデニル、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。
式(1)で表される化合物の説明で「ヘテロアリール」というときの「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、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、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジル、ピラジル、トリアジル、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、キノキサリル、フタラジル、ナフチリジル、プリル、プテリジル、カルバゾリル、アクリジル、フェノキサチイリル、フェノキサジル、フェノチアジル、フェナジル、フェナザシリル、インドリジル、フラニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ナフトベンゾフラニル、ジナフトフラニル、チエニル、ベンゾチエニル、ジベンゾチエニル、ナフトベンゾチエニル、ジナフトチエニル、フラザニル、チアントレニル、インドロカルバゾリル、ベンゾインドロカルバゾリル、ベンゾベンゾインドロカルバゾリル、ジオキシニル、ジヒドロアクリジニル、キサンテニル、チオキサンテニル、ジベンゾジオキシニルなどがあげられる。また、ヘテロアリールとしては、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も含まれる。
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。
式(1)で表される化合物の説明で「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。
式(1)で表される化合物の説明で「アルキレン」、「アリーレン」、および「ヘテロアリーレン」としては、上記で説明した「アルキル」、「アリール」および「ヘテロアリール」中のいずれかの水素を除いて得られる2価の基があげられる。アルキレンとしては、メチレン、エチレンが好ましく、またアリーレンとしてはフェニレン、ナフタレンが好ましく、またヘテロアリーレンとしてはジベンゾフラニレンが好ましい。フェニレン、ナフタレンおよびジベンゾフラニレンは無置換であることがより好ましい、
式(1)で表される化合物の説明で「シクロアルキル」というときの「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、ノルボルニル(ビシクロ[2.2.1]ヘプチル)、ビシクロ[1.1.0]ブチル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.1.0]ペンチル、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル、ビシクロ[3.1.0]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]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。
式(1)で表される化合物の説明で「アルケニル」というときの「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。
式(1)で表される化合物の説明で「アルコキシ」というときの「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。
式(1)で表される化合物の説明で「置換シリル」というときの「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、シリル基における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、シリル基における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[2.1.0]ペンチル、ビシクロ[1.2.1]ヘキシル、ビシクロ[3.1.0]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]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。
式(1)で表される化合物の説明における「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」または「ヘテロアリール」の説明を引用できる。
「ジアリールボリル」中の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。
式(1)で表される化合物の説明において、「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」、「アルケニル」、「アルコキシ」、「アリールオキシ」、「置換シリル」、「アルキレン」、「アリーレン」、および「ヘテロアリーレン」等において、「置換または無置換」または「置換されていてもよい」と説明されている場合は、第1の置換基である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」または「ヘテロアリール」、「アルキル」、「シクロアルキル」または「シリル」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。
式(1)で表されるアントラセン化合物の例としては、以下いずれか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。
式(1)で表されるアントラセン化合物は、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、式(1Sub)で表される基に該当する構造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。また、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式(1Sub)中の式(A)に対応する基をカップリング反応で結合させたのちに、反応性基を有する式(Tph)に対応する基を導入する方法で式(1)で表されるアントラセン化合物を製造してもよい。この場合、式(A)に対応する反応性基を有する化合物は、引き続く式(Tph)に対応する反応性基を有する化合物と反応させるために反応性基が2つ存在する化合物を用いるか、ハロゲン化反応やC-Hホウ素化反応などで反応性基を後に導入するか、またはメトキシのような反応性基に変換できる官能基を導入しておいて後で反応性基に変換すればよい(メトキシの場合は脱メチル化して水酸基にしたのち、トリフルオロメタンスルホナートのような擬ハロゲン基に変換すればよい)。これらの反応性化合物の反応性基としては、ハロゲンやスルホン酸エステル(トリフルオロメタンスルホナート(TfO-)またはトシレート(TsO-)のような擬ハロゲン基、またはボロン酸、またはスズ化合物(R3Sn-基などをもつ、Rはアルキルなど)、亜鉛化合物(XZn-基などを持つ、Xはハロゲンなど)またはグリニャール試薬(XMg-基などを持つ、Xはハロゲンなど)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、米国特許出願公開第2015-001479号明細書に記載の方法を参照することができる。
また重水素化合物に関しては、重水素を含む出発原料を用いて、上記の方法を用いて同様に合成できるほか、特開2014-111561号公報に記載の方法を用いて、化合物中の水素を重水素置換することでも、同様に合成することができる。
<<有機デバイス>>
本発明に係るアントラセン化合物は、有機デバイス用材料として用いることができる。有機デバイスとしては、例えば、有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などがあげられるが、有機電界発光素子用の有機デバイス用材料であることが好ましい。
本発明に係るアントラセン化合物は、有機デバイス用材料として用いることができる。有機デバイスとしては、例えば、有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などがあげられるが、有機電界発光素子用の有機デバイス用材料であることが好ましい。
<有機電界発光素子>
本発明に係るアントラセン化合物は有機電界発光素子形成用材料として用いることが好ましい。特に、発光層形成用材料として用いることが好ましく、ホスト材料として用いることがさらに好ましい。以下に、有機電界発光素子について図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るアントラセン化合物は有機電界発光素子形成用材料として用いることが好ましい。特に、発光層形成用材料として用いることが好ましく、ホスト材料として用いることがさらに好ましい。以下に、有機電界発光素子について図面に基づいて詳細に説明する。
<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。
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。
<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ことが好ましい。発光層の形成には、ホスト材料と、ドーパント材料とを用いることが好ましく、式(1)で表されるアントラセン化合物をホスト材料として用いることが好ましい。
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ことが好ましい。発光層の形成には、ホスト材料と、ドーパント材料とを用いることが好ましく、式(1)で表されるアントラセン化合物をホスト材料として用いることが好ましい。
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1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。ホスト化合物を複数の組み合わせにする場合、少なくとも1種のホスト化合物が、式(1)で表されるアントラセン化合物であればよい。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。前記の複数のホスト材料、またはドーパント材料は発光層中に濃度傾斜がある形態で含まれていてもよい。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(プレミックス法)。このプレミックス法は複数のホスト材料を複数の組み合わせにする場合も適応でき、さらにそこにドーパント材料を加えてもよい。
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。上記式(1)で表されるアントラセン化合物は特にホスト材料とすることが好ましい。
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。
式(1)で表されるアントラセン化合物と併用することができるホスト材料としては、以前から発光体として知られていたアントラセンやピ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、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
また、ドーパント材料としては、特に限定されるものではなく、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンおよびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、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、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(特開平1-245087号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2-247278号公報)、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ(2-メチルフェニル)イソベンゾフラン、ジ(2-トリフルオロメチルフェニル)イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、7-ジアルキルアミノクマリン誘導体、7-ピペリジノクマリン誘導体、7-ヒドロキシクマリン誘導体、7-メトキシクマリン誘導体、7-アセトキシクマリン誘導体、3-ベンゾチアゾリルクマリン誘導体、3-ベンゾイミダゾリルクマリン誘導体、3-ベンゾオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンゾアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、1,2,5-チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体およびベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
発色光ごとに例示すると、青~青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、クリセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、9-シラフルオレン、9,9’-スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体および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’-ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などがあげられる。
また、緑~黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体およびルブレンなどのナフタセン誘導体などがあげられ、さらに上記青~青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
さらに、橙~赤色ドーパント材料としては、ビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体などの希土類錯体、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体およびチアジアゾロピレン誘導体などあげられ、さらに上記青~青緑色および緑~黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
その他、ドーパントとしては、化学工業2004年6月号13頁、および、それにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
上述するドーパント材料の中でも、特にスチルベン構造を有するアミン、ペリレン誘導体、ボラン誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体またはピレン誘導体が好ましい。
当該式中、Ar1は炭素数6~30のアリールに由来するm価の基であり、Ar2およびAr3は、それぞれ独立して炭素数6~30のアリールであるが、Ar1~Ar3の少なくとも1つはスチルベン構造を有し、Ar1~Ar3は置換されていてもよく、そして、mは1~4の整数である。
当該式中、Ar2およびAr3は、それぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり、Ar2およびAr3は置換されていてもよい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、スチルベン、ジスチリルベンゼン、ジスチリルビフェニル、ジスチリルフルオレンなどがあげられる。
スチルベン構造を有するアミンの具体例は、N,N,N’,N’-テトラ(4-ビフェニリル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(1-ナフチル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(2-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(9-フェナントリル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミノスチルベン、4,4’-ビス[4”-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-ビフェニル、1,4-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-ベンゼン、2,7-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-9,9-ジメチルフルオレン、4,4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニル、4,4’-ビス(9-フェニル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニルなどがあげられる。
また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたスチルベン構造を有するアミンを用いてもよい。
ペリレン誘導体としては、例えば、3,10-ビス(2,6-ジメチルフェニル)ペリレン、3,10-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)ペリレン、3,10-ジフェニルペリレン、3,4-ジフェニルペリレン、2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン、3,4,9,10-テトラフェニルペリレン、3-(1’-ピレニル)-8,11-ジ(t-ブチル)ペリレン、3-(9’-アントリル)-8,11-ジ(t-ブチル)ペリレン、3,3’-ビス(8,11-ジ(t-ブチル)ペリレニル)などがあげられる。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン誘導体を用いてもよい。
ボラン誘導体としては、例えば、1,8-ジフェニル-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-フェニル-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、4-(9’-アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、4-(10’-フェニル-9’-アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、9-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-ビフェニリル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-(N-カルバゾリル)フェニル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセンなどがあげられる。
また、国際公開第2000/40586号などに記載されたボラン誘導体を用いてもよい。
当該式中、Ar4は炭素数6~30のアリールに由来するm価の基であり、Ar5およびAr6はそれぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり、Ar4~Ar6は置換されていてもよく、そして、mは1~4の整数である。
特に、Ar4がアントラセン、クリセン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはピレンに由来する2価の基であり、Ar5およびAr6がそれぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり、Ar4~Ar6は置換されていてもよく、そして、mは2である、芳香族アミン誘導体がより好ましい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレンフェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、ペンタセン、ベンゾフルオレンなどがあげられる。
芳香族アミン誘導体としては、クリセン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルクリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(ナフタレン-2-イル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミンなどがあげられる。
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフェニル)-3,8-ジフェニルピレン-1,6-ジアミンなどがあげられる。
また、アントラセン系としては、例えば、N,N,N,N-テトラフェニルアントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(m-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、9,10-ビス(4-ジフェニルアミノ-フェニル)アントラセン、9,10-ビス(4-ジ(1-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、9,10-ビス(4-ジ(2-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、10-ジ-p-トリルアミノ-9-(4-ジ-p-トリルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ-9-(4-ジフェニルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ-9-(6-ジフェニルアミノ-2-ナフチル)アントラセンなどがあげられる。
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N,N-テトラフェニル-1,8-ピレン-1,6-ジアミン、N-ビフェニル-4イル-N-ビフェニル-1,8-ピレン-1,6-ジアミン、N1,N6-ジフェニル-N1,N6-ビス-(4-トリメチルシラニル-フェニル)-1H,8H-ピレン-1,6-ジアミンなどがあげられる。
また、他には、[4-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-1-イル]-ジフェニルアミン、[6-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-2-イル]-ジフェニルアミン、4,4’-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]ビフェニル、4,4’-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]ビフェニル、4,4”-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]-p-テルフェニル、4,4”-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]-p-テルフェニルなどがあげられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
クマリン誘導体としては、クマリン-6、クマリン-334などがあげられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報などに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
また、特開2005-126399号公報、特開2005-097283号公報、特開2002-234892号公報、特開2001-220577号公報、特開2001-081090号公報、および特開2001-052869号公報などに記載されたピラン誘導体を用いてもよい。
また、好ましいドーパント化合物としてはさらに、式(D)で表される多環芳香族化合物または式(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、および式(D-B)で表される多環芳香族化合物または式(D-B)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体があげられる。これらいずれかの化合物と本発明のアントラセン化合物と発光層の形成に用いることにより、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。
[式(D)で表される多環芳香族化合物または式(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]
式(D)で表される多環芳香族化合物、または下記式(D)で表される構造を複数有する多環芳香族化合物は、好ましくは下記式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、または(D-f)で表される多環芳香族化合物またはその多量体である。
式(D)で表される多環芳香族化合物、または下記式(D)で表される構造を複数有する多環芳香族化合物は、好ましくは下記式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、または(D-f)で表される多環芳香族化合物またはその多量体である。
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る。
式(D)における環A、環B、および環C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。
環A、環Bおよび環C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、環A、環Bおよび環C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、環A、環Bおよび環C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。
式(tR)中、Rx、Ry、およびRz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。
Rx、Ry、およびRz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Rx、Ry、およびRz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。
Rx、Ry、およびRz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。
環A、環Bおよび環C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。
環A、環Bおよび環C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員環を有していてもよい。
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、「(環A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員環だけで環A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環A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(環Aである)アリール環またはヘテロアリール環」とは、環A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。「環B」、「環C」、また「5員環」についても同様の説明が当てはまる。
式(D)中における環Aは、式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、および(D-f)における環aとその置換基R1~R3に対応する。式(D)中における環Bは、式(D-a)、(D-b)、および(D-c)における環bとその置換基R8~R11、式(D-d)における環bとその置換基R10およびR11、ならびに式(D-e)、および(D-f)における環bとその置換基R8およびR9に対応する。式(D)中における環Cは、式(D-a)における環cとその置換基R4~R7、(D-b)、式(D-d)、および(D-f)における環cとその置換基R4およびR5、ならびに式(D-c)および(D-e)における環c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)の環A~C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)の環A~C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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、置換もしくは無置換の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。
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。
R1~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(ビス(4-ターシャリーブチルフェニル)アミノ、ビス(4-ターシャリーアミルフェニル)アミノ、ビス(4-アダマンチルフェニル)アミノ、ジフェニルアミノなど)、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~R1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、R1~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~R1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、環a、環bおよび環cの置換基R1~R11のうちの隣接する基同士が結合して環a、環bまたは環c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、環a、環bおよび環c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。各式中の環A’、環B’および環C’は、式(D)におけるそれぞれ環A、環Bおよび環Cに対応する。
上記式(D-a-1)および式(D-a-2)中の環A’、環B’および環C’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、それぞれ環a、環bおよび環c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(環a、環bまたは環c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、環a、環bおよび環cの全てが環A’、環B’および環C’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)における環bのR8と環cのR7、環bのR11と環aのR1、環cのR4と環a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、例えば環a(または環bまたは環c)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環A’(または環B’または環C’)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、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、環bまたは環c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)の環B’または環C’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、環bまたは環c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)の環B’または環C’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。
X1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もしくは無置換のアリール、アルキルもしくはシクロアルキルで置換もしくは無置換のヘテロアリール、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。
X1およびX2における>N-RのR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アルキル、置換もしくは無置換のシクロアルキルである。
X1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もしくは無置換の炭素数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のアルキルで置換もしくは無置換の炭素数6~12のアリールであることが好ましく、炭素数1~6のアルキルで置換、もしくは無置換のフェニルであることがさらに好ましく、炭素数1~6のアルキルで置換、もしくは無置換のオルトビフェニル(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炭素数1~6のアルキルで置換、もしくは無置換のオルトビフェニルであることが特に好ましい。このような化合物としては下記の化合物(D-202)があげられる。
X1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環A、環B、および環C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)における環b(または環c)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環B’(または環C’)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)における環a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環A’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。
式(D)の環Bと環C、または式(D-a)の環bと環c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)または式(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。
式(D)の環A、環Bおよび環C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)の環A、環Bおよび環C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環a、環bまたは環cと共に形成されたヘテロアリール環」に対応し、また、環a(または環b、環c)がすでに炭素数6のベンゼン環で構成されているため、これに5員環が縮合した縮合環の合計炭素数6が下限の炭素数となる。
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1価の基があげられる。具体例としては、式(1)の説明での「アリール」および「ヘテロアリール」の記載を参照できる。
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、ノルボルニル(ビシクロ[2.2.1]ヘプチル)、ビシクロ[1.1.0]ブチル、ビシクロ[1.1.1]ペンチル、ビシクロ[2.1.0]ペンチル、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル、ビシクロ[3.1.0]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]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[2.1.0]ペンチル、ビシクロ[2.1.1]ヘキシル、ビシクロ[3.1.0]ヘキシル、ビシクロ[2.2.1]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1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求引性によって、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。
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が環A、環B、および環C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。
ドーパント材料は、式(D)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体(好ましくは、式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、または(D-f)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体)であってもよい。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、1つの化合物の中に上記単位構造を複数有する形態であればよく、例えば、上記単位構造が単結合、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、上記単位構造に含まれる任意の環(環A、環Bもしくは環C、または環a、環bもしくは環c等)を複数の単位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、上記単位構造に含まれる任意の環(環A、環Bもしくは環C、または環a、環bもしくは環c等)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)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体としては、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)で表される多量体化合物があげられる。下記式(D-a-4)で表される多量体化合物は、式(D-a)中の環aであるベンゼン環を共有するようにして、複数の式(D-a)で表される単位構造を1つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式(D-a-4-1)で表される多量体化合物は、式(D-a)中の環aであるベンゼン環を共有するようにして、2つの式(D-a)で表される単位構造を1つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式(D-a-4-2)で表される多量体化合物は、式(D-a)中の環aであるベンゼン環を共有するようにして、3つの式(D-a)で表される単位構造を1つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式(D-a-5-1)~式(D-a-5-4)で表される多量体化合物は、式(D-a)中の環b(または環c)であるベンゼン環を共有するようにして、複数の式(D-a)で表される単位構造を1つの化合物中に有する多量体化合物である。また、下記式(D-a-6)で表される多量体化合物は、式(D-a)で説明すれば、例えばある単位構造の環b(または環a、環c)であるベンゼン環とある単位構造の環b(または環a、環c)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)で表される単位構造を1つの化合物中に有する多量体化合物である。
多量体化合物は、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)で表される多環芳香族化合物およびその多量体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、環A、環B、環C(環A~Cはアリール環またはヘテロアリール環)、環A~C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得るが、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)または式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、もしくは(D-f)で表される多環芳香族化合物およびその多量体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。
例えば、環A、環B、環C、環a、環b、環c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、環A~環C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)、環a、環b、環c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、環A、環B、環C、環a、環b、環cであるアリール環およびヘテロアリール環、環A~環C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)、環a~環c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、環A、環B、環C、環a、環b、環cであるアリール環、環A~環C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、環A、環B、環C、環a、環b、環cであるアリール環、環A~環C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)、環a、環b、環c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、ノルボルナン(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン)、ビシクロ[1.1.0]ブタン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン、ビシクロ[2.1.0]ペンタン、ビシクロ[2.1.1]ヘキサン、ビシクロ[3.1.0]ヘキサン、ビシクロ[2.2.1]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。
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。
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。
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。
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。
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く、この例を以下に示す。
シクロアルカン縮合の他の形態としては、式(D)または式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、もしくは(D-f)で表される多環芳香族化合物およびその多量体が、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)または式(D-a)、(D-b)、(D-c)、(D-d)、(D-e)、もしくは(D-f)で表される多環芳香族化合物およびその多量体における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。
式(D)で表される多環芳香族化合物の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。
式(D)で表される多環芳香族化合物およびその多量体は、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。
式(D-B)において、環A1、環A2および環A3は、それぞれ独立に置換もしくは無置換のアリール環、置換もしくは無置換のヘテロアリール環、または置換もしくは無置換のシクロアルカン環であるが、環A1、環A2および環A3の少なくともいずれか1つの環は、アリール環またはヘテロアリール環である。アリール環およびヘテロアリール環の少なくとも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。
アリール環、ヘテロアリール環、シクロアルカン環について、および置換基を有する場合の置換基については式(D)の説明におけるそれぞれの説明を参照することができる。
ドーパントとしては、式(D-B)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体(好ましくは後述する、式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)、式(D-B-D)、式(D-B-E)、および式(D-B-F)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体)を用いてもよい。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、1つの化合物の中に上記単位構造を複数有する形態であればよく、例えば、上記単位構造が単結合、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、上記単位構造に含まれる任意の環(環A1、環A2または環A3)を複数の単位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、上記単位構造に含まれる任意の環(環A1、環A2または環A3)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。
式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)、式(D-B-D)、式(D-B-E)、および式(D-B-F)中、環A4、環A5、環A6、環A7、環A8、環A9、環A10、環A11、環A12、環A13、環A14、環A15、環A16、環A17、環A18、環A19、環A20、環A21、環A23、環A24、環A25、環A26、環A27、環A28、環A30、環A31、環A32、環A33、環A34、環A35、環A36、環A37、環A38、環A39、環A40、環A41、および環A42は、それぞれ独立に置換もしくは無置換のアリール環、置換もしくは無置換のヘテロアリール環、または置換もしくは無置換のシクロアルカン環であるが、式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)中の少なくとも1つの環、式(D-B-D)中の環A19、環A20および環A21の少なくとも1つの環、式(D-B-D)中の環A23、環A24および環A25の少なくとも1つの環、式(D-B-E)中の環A26、環A27および環A28の少なくとも1つの環、式(D-B-E)中の環A30、環A31および環A32の少なくとも1つの環、式(D-B-F)中の環A33、環A34および環A35の少なくとも1つの環、式(D-B-F)中の環A37、環A38および環A39の少なくとも1つの環、式(D-B-F)中の環A40、環A41および環A42の少なくとも1つの環は置換もしくは無置換のアリール環、または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、環A4、環A5、環A6、環A7、環A8、環A9、環A10、環A11、環A12、環A13、環A14、環A15、環A16、環A17、環A18、環A19、環A20、環A21、環A23、環A24、環A25、環A26、環A27、環A28、環A30、環A31、環A32、環A33、環A34、環A35、環A36、環A37、環A38、環A39、環A40、環A41、および環A42はすべて、置換もしくは無置換のアリール環、または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であることが好ましい。
式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)、式(D-B-D)、式(D-B-E)、および式(D-B-F)中、Laは、それぞれ独立して、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、もしくは無置換のアリーレン、またはアルキルもしくはシクロアルキルで置換、もしくは無置換のヘテロアリーレンである。「アルキレン」、「アリーレン」、および「ヘテロアリーレン」としては、式(D)で説明した「アルキル」、「アリール」および「ヘテロアリール」中のいずれかの水素を除いて得られる二価の基である。アルキレンとしては、メチレン、エチレンが好ましく、またアリーレンとしてはフェニレン、ナフタレンが好ましく、またヘテロアリーレンとしてはジベンゾフラニレンが好ましい。フェニレン、ナフタレンおよびジベンゾフラニレンは無置換であることがより好ましい。また、Laは単結合であることも好ましい。
式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)、式(D-B-D)、式(D-B-E)、および式(D-B-F)におけるアリール環としては炭素数6~50のアリール環が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましい。またヘテロアリール環としては、炭素数5~50のヘテロアリール環が好ましく、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環が好ましい。
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。これらの置換基については、式(D)中のそれぞれの置換基の説明を参照することができる。
また、式(D-B-A)、式(D-B-B)、式(D-B-C)、式(D-B-D)、式(D-B-E)、および式(D-B-F)で表される多環芳香族化合物およびその多量体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。
「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、ノルボルナン(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン)、ビシクロ[1.1.0]ブタン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン、ビシクロ[2.1.0]ペンタン、ビシクロ[2.1.1]ヘキサン、ビシクロ[3.1.0]ヘキサン、ビシクロ[2.2.1]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。
また、式(D-B)で表される多環芳香族化合物、および式(D-B)で表される単位構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体としては、下記式(D-B-a1)、下記式(D-B-a)、下記式(D-B-b)、下記式(D-B-c)、下記式(D-B-d)、下記式(D-B-e)、または下記式(D-B-f)のような形態も好ましい。
式(D-B-a1)、式(D-B-a)、式(D-B-b)、式(D-B-c)、式(D-B-d)、式(D-B-e)、および式(D-B-f)中、Laは上記の定義と同じであり、Zbは、それぞれ独立してNまたはC-RZbであり、前記C-RZbのRZbは水素または置換基であり、2つの隣接するC-RZbのRZbは互いに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、前記形成された環は置換されていてもよい。またZb=Zbはそれぞれ独立して>O、>N-R、>C(-R)2、>Si(-R)2、>S、>CO、>SO、>SO2、または>Seであってもよく、前記>N-R、前記>C(-R)2および前記>Si(-R)2のRはそれぞれ独立して水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、前記>C(-R)2および前記>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。
RZbとしては、水素、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。これらの置換基については式(D)中のそれぞれの置換基の説明を参照することができる。
式(D-B-a1)、式(D-B-a)、式(D-B-b)、式(D-B-c)、式(D-B-d)、式(D-B-e)、および式(D-B-f)中、2つの隣接するC-RZbのRZbが互いに結合して形成したアリール環またはヘテロアリール環の水素は、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、または置換シリルで置換されていることが好ましい。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。これら第1の置換基に対する第2の置換基に関しては、式(D)中のそれぞれの説明を参照することができる。
また、式(D-B)で表される多環芳香族化合物およびその多量体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。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。また水素の一部が重水素であることが好ましく、すべてが重水素であることがさらに好ましい。
式(D-B)で表される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「tBu」はt-ブチルを示す。
式(D-B)で表される多環芳香族化合物およびその多量体は、国際公開第2018/186396号に記載の方法を参照して製造することができる。
<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。
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。
<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。
<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1種または2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1種または2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)。
<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1種または2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1種または2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1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1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、国際公開第2020/054676号に記載のボラン誘導体、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。
<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。
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。
<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。
<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。
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。
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。
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。まずアントラセン化合物の合成例について、以下に説明する。
合成例(A-1):化合物(1-1)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した(2-(6-クロロジベンゾフラン)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボラン(16.0g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.4g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB,2.9g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.6g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(13.0g)。
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した(2-(6-クロロジベンゾフラン)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボラン(16.0g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.4g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB,2.9g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.6g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(13.0g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-A)(13.0g)をトルエン(300ml)に溶解させ、そこへ10-フェニルアントラセン-9-ボロン酸(10.8g)、炭酸カリウム(12.6g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(2.0g)、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、0.64g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-1)を得た(12.5g)
EI-MS:m/z=646.
EI-MS:m/z=646.
NMR測定により得られた化合物(1-1)の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=9.06(d,1H)、8.92(d,1H)、8.82-8.79(m,1H)、8.77-8.72(m,3H)、8.06-8.03(dd,1H)、7.80-7.69(m,7H)、7.68-7.55(m,6H)、7.53-7.45(m,4H)、7.40(dd,1H)7.37-7.28(m,5H).
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=9.06(d,1H)、8.92(d,1H)、8.82-8.79(m,1H)、8.77-8.72(m,3H)、8.06-8.03(dd,1H)、7.80-7.69(m,7H)、7.68-7.55(m,6H)、7.53-7.45(m,4H)、7.40(dd,1H)7.37-7.28(m,5H).
合成例(A-2):化合物(1-2)の合成
窒素雰囲気下、中間体(I-A)(10.0g)をトルエン(300ml)に溶解させ、そこへ9-ビフェニルアントラセン-10-ボロン酸(6.4g)、炭酸カリウム(7.43g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(1.18g)、Pd-132(0.38g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-2)を得た(7.3g)
EI-MS:m/z=722.
窒素雰囲気下、中間体(I-A)(10.0g)をトルエン(300ml)に溶解させ、そこへ9-ビフェニルアントラセン-10-ボロン酸(6.4g)、炭酸カリウム(7.43g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(1.18g)、Pd-132(0.38g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-2)を得た(7.3g)
EI-MS:m/z=722.
合成例(A-3):化合物(1-3)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した8-クロロ-4-ジベンゾフランボロン酸(17.0g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(2.9g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.3g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-B)を得た(12.3g)。
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した8-クロロ-4-ジベンゾフランボロン酸(17.0g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(2.9g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.3g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-B)を得た(12.3g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-B)(12.3g)をトルエン(400ml)に溶解させ、そこへ10-ナフチルアントラセン-9-ボロン酸(10.2g)、炭酸カリウム(12.4g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(2.0g)、Pd-132(0.67g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-3)を得た(12.5g)
EI-MS:m/z=696.
EI-MS:m/z=696.
合成例(A-4):化合物(1-4)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した9-ビフェニル-10-アントラセンボロン酸(20.0g)をトルエン(400ml)へ溶解させ、そこへ1-ブロモ-7-クロロジベンゾフラン(12.4g)、炭酸カリウム(12.2g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.12g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.5g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-C)を得た(14.1g)。
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した9-ビフェニル-10-アントラセンボロン酸(20.0g)をトルエン(400ml)へ溶解させ、そこへ1-ブロモ-7-クロロジベンゾフラン(12.4g)、炭酸カリウム(12.2g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.12g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.5g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-C)を得た(14.1g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-C)(14.1g)をシクロペンチルメチルエーテル(500ml)へ溶解させ、そこへビス(ピナコラト)ジボロン(3.9g)、酢酸カリウム(5.1g)、炭酸カリウム(0.72g)、酢酸パラジウム(0.29g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos、1.1g)加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-D)を得た(11.3g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-D)(11.3g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(5.6g)、炭酸カリウム(5.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.63g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で1.5時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-4)を得た(12.5g)
EI-MS:m/z=722.
EI-MS:m/z=722.
合成例(A-5):化合物(1-5)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した8-クロロ-3-ジベンゾフランボロン酸(34.0g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(27.2g)、炭酸カリウム(36.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(6.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(2.6g)および水(100ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-E)を得た(24.0g)。
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した8-クロロ-3-ジベンゾフランボロン酸(34.0g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(27.2g)、炭酸カリウム(36.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(6.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(2.6g)および水(100ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-E)を得た(24.0g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-E)(24.0g)をトルエン(600ml)に溶解させ、そこへ10-オルトビフェニルアントラセン-9-ボロン酸(25.1g)、炭酸カリウム(15.5g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.36g)、Pd-132(2.0g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-5)を得た(32.3g)
EI-MS:m/z=722.
EI-MS:m/z=722.
合成例(A-6):化合物(1-6)の合成
化合物(1-5)(1g)、5%白金-炭素(5%Pt/C、600mg)、重水(D2O、80ml)、シクロヘキサン(cHex、40ml)およびイソプロピルアルコール(IPA、10ml)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(1-6)を得た。
EI-MS:m/z=756.
化合物(1-5)(1g)、5%白金-炭素(5%Pt/C、600mg)、重水(D2O、80ml)、シクロヘキサン(cHex、40ml)およびイソプロピルアルコール(IPA、10ml)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(1-6)を得た。
EI-MS:m/z=756.
合成例(A-7):化合物(1-7)の合成
窒素雰囲気下、7-クロロ-3-ジベンゾフランボロン酸(17.0g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(3.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.3g)および水(100ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(1-F)を得た(11.0g)。
窒素雰囲気下、7-クロロ-3-ジベンゾフランボロン酸(17.0g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(13.6g)、炭酸カリウム(18.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(3.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(1.3g)および水(100ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(1-F)を得た(11.0g)。
窒素雰囲気下、中間体(1-F)(11.0g)をトルエン(600ml)に溶解させ、そこへ10-オルトビフェニルアントラセン-9-ボロン酸(12.5g)、炭酸カリウム(8.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.18g)、Pd-132(1.0g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-7)を得た(16.0g)
EI-MS:m/z=722.
EI-MS:m/z=722.
合成例(A-8):化合物(1-8)の合成
窒素雰囲気下、1,8-ジクロロアントラセン(14.1g)をシクロペンチルメチルエーテル(CPME、500ml)へ溶解させ、そこへ1-ジベンゾフランボロン酸(4.8g)、炭酸カリウム(7.9g)、酢酸パラジウム(0.38g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(1.5g)加え、加熱還流下で1時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-G)を得た(11.9g)。
窒素雰囲気下、1,8-ジクロロアントラセン(14.1g)をシクロペンチルメチルエーテル(CPME、500ml)へ溶解させ、そこへ1-ジベンゾフランボロン酸(4.8g)、炭酸カリウム(7.9g)、酢酸パラジウム(0.38g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(1.5g)加え、加熱還流下で1時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-G)を得た(11.9g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-G)(11.9g)をシクロペンチルメチルエーテル(500ml)へ溶解させ、そこへフェニルボロン酸(3.8g)、炭酸カリウム(4.0g)、酢酸パラジウム(0.19g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(0.8g)加え、加熱還流下で1時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-H)を得た(10.4g)。
窒素雰囲気下、中間体(I-H)(10.4g)をテトラヒドロフラン(300ml)へ溶解させ、そこへN-ブロモスクシンイミド(4.4g)を加え、60℃に加熱し1時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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-I)を得た(12.3g)。
窒素雰囲気下、7-クロロ-3-ジベンゾフランボロン酸(7.3g)をトルエン(500ml)へ溶解させ、そこへ中間体(I-I)(12.3g)、炭酸カリウム(6.9g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.16g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.88g)および水(100ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(1-J)を得た(12.4g)。
窒素雰囲気下、中間体(1-J)(12.4g)をトルエン(500ml)に溶解させ、そこへトリフェニレンボロン酸(10.9g)、炭酸カリウム(5.5g)、Pd-132(0.5g)および水(50ml)を加え、加熱還流下で2時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-8)を得た(12.2g)
EI-MS:m/z=812.
EI-MS:m/z=812.
合成例(A-9):化合物(1-9)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した2-ブロモ-8-(10-フェニルアントラセンー9-)ジベンゾチオフェン(5.0g)をトルエン(100ml)へ溶解させ、そこへ2-トリフェニレンボロン酸(3.2g)、炭酸カリウム(2.8g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.06g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.3g)および水(10ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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、化合物(1-9)を得た(3.3g)
EI-MS:m/z=662.
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した2-ブロモ-8-(10-フェニルアントラセンー9-)ジベンゾチオフェン(5.0g)をトルエン(100ml)へ溶解させ、そこへ2-トリフェニレンボロン酸(3.2g)、炭酸カリウム(2.8g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.06g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.3g)および水(10ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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、化合物(1-9)を得た(3.3g)
EI-MS:m/z=662.
合成例(A-10):化合物(1-10)の合成
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した9-(7-ブロモ-9,9-ジメチルフルオレン)―10-フェニルアントラセン(1.0g)をトルエン(50ml)へ溶解させ、そこへ2-トリフェニレンボロン酸(0.7g)、炭酸カリウム(0.6g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.01g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.08g)および水(5ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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、化合物(1-10)を得た(1.0g)
EI-MS:m/z=672.
窒素雰囲気下、公知の方法で合成した9-(7-ブロモ-9,9-ジメチルフルオレン)―10-フェニルアントラセン(1.0g)をトルエン(50ml)へ溶解させ、そこへ2-トリフェニレンボロン酸(0.7g)、炭酸カリウム(0.6g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.01g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.08g)および水(5ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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、化合物(1-10)を得た(1.0g)
EI-MS:m/z=672.
合成例(A-11):化合物(1-11)の合成
窒素雰囲気下、7-クロロ-9,9-ジメチルフロオロボロン酸(5.7g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(4.5g)、炭酸カリウム(6.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(1.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.4g)および水(30ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(1-K)を得た(9.0g)。
窒素雰囲気下、7-クロロ-9,9-ジメチルフロオロボロン酸(5.7g)をトルエン(300ml)へ溶解させ、そこへ2-ブロモトリフェニレン(4.5g)、炭酸カリウム(6.0g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(1.0g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.4g)および水(30ml)を加え、加熱還流下で3時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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(1-K)を得た(9.0g)。
窒素雰囲気下、中間体(1-K)(9.0g)をトルエン(200ml)に溶解させ、そこへ10-オルトビフェニルアントラセン-9-ボロン酸(8.9g)、炭酸カリウム(5.5g)、テトラブチルアンモニウムブロミド(0.13g)、Pd-132(0.65g)および水(30ml)を加え、加熱還流下で5時間撹拌を行った。反応後、反応溶液に水とトルエン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)で精製し、昇華精製することで化合物(1-11)を得た(8.8g)
EI-MS:m/z=748.
EI-MS:m/z=748.
合成例(A-12):化合物(1-12)の合成
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-12)を得た。EI-MS:m/z=646.
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-12)を得た。EI-MS:m/z=646.
合成例(A-13):化合物(1-13)の合成
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-13)を得た。EI-MS:m/z=662.
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-13)を得た。EI-MS:m/z=662.
合成例(A-14):化合物(1-14)の合成
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-14)を得た。EI-MS:m/z=688.
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-14)を得た。EI-MS:m/z=688.
合成例(A-15):化合物(1-15)の合成
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-15)を得た。EI-MS:m/z=646.
合成例(A-1)と同様の方法を用いて化合物(1-15)を得た。EI-MS:m/z=646.
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化合物を合成することができる。
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)で精製して、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。
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(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh3)4、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。
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。
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、溶媒を減圧留去して、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。
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)で精製して、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。
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。
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)で精製して、化合物(D-114)(1.2g)を得た。
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).
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).
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))で精製して、中間体(I-1)(40g)を得た。
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))で精製して、中間体(I-3)(18.5g)を得た。
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から再結晶して、化合物(D-52)(9.6g)を得た。
EI-MS:m/z=812.
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(D-7)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).
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(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(D-69)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).
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(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(D-202)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).
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(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(D-215)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).
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(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(D-201)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).
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(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(D-270)の構造を確認した。
1H-NMR(CDCl3):δ=1.32(s,18H)、1.46(s,18H)、5.55(s,2H).
1H-NMR(CDCl3):δ=1.32(s,18H)、1.46(s,18H)、5.55(s,2H).
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(D-206)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).
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).
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て白色固体として中間体(I-5)(9.5g)を得た。
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て、黄色固体として化合物(D-18)(6.2g、収率70%)を得た。
NMR測定により得られた化合物(D-18)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).
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).
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))で精製して、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。
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))で精製して、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。
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、乾燥剤を除去して、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。
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、昇華精製して、化合物(D-155)(0.74g、収率:12.3%)を得た。
NMR測定により得られた化合物(D-155)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).
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(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(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(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(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(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.
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。
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).
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-293)を32.0mg、収率39%で得た。
NMR測定により得られた化合物(D-293)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).
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。
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1~16および比較例1>
実施例1~16および比較例1で製造した有機EL素子の層構成を表1に示す。
実施例1~16および比較例1で製造した有機EL素子の層構成を表1に示す。
作製した有機EL素子における各層の材料、および比較例1で使用した比較化合物(1)の化学構造を示す。
<実施例1>
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(1-1)、化合物(D-255)、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。
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(1-1)、化合物(D-255)、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、ホストである化合物(1-1)とドーパントである化合物(D-255)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(1-1)と化合物(D-255)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。
<実施例2~12、および比較例1>
実施例1のホストとドーパントを表1に記載の組み合わせに変更することで、実施例2~16および比較例1の素子を作製した
実施例1のホストとドーパントを表1に記載の組み合わせに変更することで、実施例2~16および比較例1の素子を作製した
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。結果を表2に示す。
形成している。
形成している。
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化合物を多環芳香族化合物とともに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、特に量子効率が優れた有機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
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 (11)
- 下記式(1)で表されるアントラセン化合物;
R1~R10のいずれかn個はLとの結合手としてLと結合しており、
結合手であるn個以外のR1~R10は、それぞれ独立して、水素、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
いずれか2つのZ1は一方がTphと結合している炭素であり、他方はLと結合している炭素であり、Tphは式(Tph)で表される基であり、
その他のZ1は、それぞれ独立して、NまたはC-R11であり、
R11はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのヘテロアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
R11のうちの隣接する基同士が結合してR12で置換されていてもよいアリール環またはR12で置換されていてもよいヘテロアリール環を形成していてもよく、
R12はR11と同義であるが、水素を表すことはなくかつ隣接する基同士が結合して環を形成することはなく、
X1およびX2は、それぞれ独立して、単結合、>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、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アルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり、
X1またはX2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、
X1またはX2としての前記>N-RのRは、連結基または単結合によりいずれかのR11と結合していてもよく、
Lは、いずれかのZ1に結合し、かつR1~R10のいずれかを結合手としてアントラセン環構成炭素に結合し、
Lは、単結合、置換もしくは無置換のアルキレン、置換もしくは無置換のアリーレン、または置換もしくは無置換の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X1、複数のX2および複数のR11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(Tph)中、
いずれか1つのZ2は炭素であるZ1と結合している炭素であり、
その他のZ2は、それぞれ独立して、NまたはC-R22であり、R22はそれぞれ独立して、水素、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(2つのアリール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ジヘテロアリールアミノ(2つのアリール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リールヘテロアリールアミノ(2つのアリール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ケニル、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、置換もしくは無置換の置換シリルであり、
式(1)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。 - その他のZ1がいずれもC-R11であり、R11がいずれも水素であり、
その他のZ2がいずれもC-R22であり、R22がいずれも水素である請求項1記載のアントラセン化合物。 - Lが単結合である請求項1または2に記載のアントラセン化合物。
- 式(1A)または式(1C)で表される請求項4に記載のアントラセン化合物。
- R1、R8、R9が、それぞれ独立して、水素または炭素数1~24のアルキルであり、
R2、R3、R6、R7が、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数6~30のアリール、または炭素数6~30のアリールもしくは炭素数2~15のヘテロアリールで置換されていてもよい炭素数2~15のヘテロアリールである請求項5に記載のアントラセン化合物。 - 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有機電界発光素子であって、前記発光層が請求項1~7のいずれか一項に記載のアントラセン化合物を含む、有機電界発光素子。
- 前記発光層が下記式(D)で表される多環芳香族化合物または下記式(D)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をさらに含む、請求項8に記載の有機電界発光素子;
環A、環B、および環C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;
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環A、環B、および環C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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における、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;
式(D)で表される化合物またはその多量体における環Bと環Cとは、単結合または-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;そして、
式(D)で表される化合物またはその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。 - 前記発光層が下記式(D-B)で表される多環芳香族化合物または下記式(D-B)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をさらに含む、請求項8に記載の有機電界発光素子;
環A1、環A2および環A3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール環、置換もしくは無置換のヘテロアリール環、または置換もしくは無置換のシクロアルカン環であるが、環A1、環A2および環A3の少なくとも1つの環は、アリール環またはヘテロアリール環であり;
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;
式(D-B)で表される化合物またはその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。 - 請求項8~10のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を備えた、表示装置または照明装置。
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