JP2023518069A - 多環芳香族誘導体化合物を用いた有機発光素子 - Google Patents

多環芳香族誘導体化合物を用いた有機発光素子 Download PDF

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Abstract

本発明に係る有機発光素子は、正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層に特徴的構造を有する化合物をそれぞれ正孔輸送材料及びドーパント材料として採用することにより、低電圧駆動が可能であり、外部量子効率に優れた高効率の発光特性を具現でき、平板ディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色又は白色の平板照明用装置、単色又は白色のフレキシブル照明用装置などに産業的に有用に活用可能である。

Description

本発明は、多環芳香族誘導体化合物を素子内有機層に採用して発光効率が顕著に向上した高効率の有機発光素子に関する。
有機発光素子は、電子注入電極(カソード電極)から注入された電子(electron)と正孔注入電極(アノード電極)から注入された正孔(hole)とが発光層で結合してエキシトン(exiton)を形成し、そのエキシトンがエネルギーを放出しながら発光する自発光型素子であり、このような有機発光素子は、低い駆動電圧、高い輝度、広い視野角及び速い応答速度を有し、フルカラー平板発光ディスプレイに適用可能であるとの利点から、次世代光源として脚光を浴びている。
かかる有機発光素子が上記のような特徴を発揮するためには、素子内の有機層の構造を最適化し、各有機層をなす物質である正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質、電子阻止物質などを安定且つ効率的な材料によってサポートすることが先行される必要があるが、依然として、安定且つ効率的な有機発光素子用の有機層の構造及び各材料の開発が必要な現状である。
このように、有機発光素子の発光特性を改善できる素子の構造とこれをサポートする新しい材料の開発が望まれつつある実情である。
したがって、本発明は、素子の発光層に採用される化合物と正孔輸送層又は正孔注入層に採用される化合物を素子内に構成することにより、低電圧駆動が可能であり、外部量子効率に優れた高効率の有機発光素子を提供しようとする。
本発明は、上記課題を解決するために、第1電極、該第1電極に対向している第2電極、前記第1電極と第2電極との間に介在している正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層を含む有機発光素子を提供する。
本発明に係る有機発光素子は、(i)前記正孔注入層又は正孔輸送層に、下記[化学式A]又は[化学式B]で表示される化合物を1種以上含み、(ii)前記発光層に、下記[化学式C]又は[化学式D]で表示される化合物を含むことを特徴とする。
[化学式A] [化学式B]
Figure 2023518069000001
上記[化学式A]及び[化学式B]において、前記Ar1及びAr2の少なくとも一つは下記[構造式1]で表示されることを特徴とする。
[構造式1]
Figure 2023518069000002
[化学式C] [化学式D]
Figure 2023518069000003
上記[化学式A]~[化学式D]の構造及びこれによって具現される具体的な化合物及び各置換基に関する説明は後述する。
本発明に係る有機発光素子は、正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層に特徴的構造を有する化合物をそれぞれ正孔輸送材料及びドーパント材料として採用することにより、低電圧駆動が可能であり、外部量子効率に優れた高効率の発光特性を具現することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明は、第1電極、該第1電極に対向している第2電極、前記第1電極と第2電極との間に介在している正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層を含む有機発光素子に関し、(i)前記正孔注入層又は正孔輸送層は、下記[化学式A]又は[化学式B]で表示される化合物を1種以上含み、(ii)前記発光層は、下記[化学式C]又は[化学式D]で表示される化合物を含むことを特徴とし、これにより、本発明に係る有機発光素子は高効率の有機発光素子を具現できることを特徴とする。
[化学式A] [化学式B]
Figure 2023518069000004
上記[化学式A]及び[化学式B]において、
A1は、置換又は非置換された炭素数6~30のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基の中から選ばれる。
Wは、酸素原子(O)又は硫黄原子(S)である。
R1及びR2は互いに同一である又は異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、前記R1及びR2は互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環を形成することができる。
Ar1及びAr2は互いに同一である又は異なり、それぞれ独立に、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、前記Ar1及びAr2の少なくとも一方は、下記の[構造式1]で表示されることを特徴とする。
[構造式1]
Figure 2023518069000005
前記[構造式1]において、
R3は、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つである。
R4は、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1~24のアルキル基、炭素数1~24のハロゲン化されたアルキル基、炭素数1~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のアルケニル基、炭素数1~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数6~30のアリールアルキル基、炭素数2~30のヘテロアリール基又は炭素数2~30のヘテロアリールアルキル基、炭素数1~24のアルコキシ基、炭素数1~24のアルキルアミノ基、炭素数6~30のアリールアミノ基、炭素数2~30のヘテロアリールアミノ基、炭素数1~24のアルキルシリル基、炭素数6~30のアリールシリル基及び炭素数6~30のアリールオキシ基の中から選ばれる。
lは、0~4の整数であり、lが2以上の場合に、複数のR4は互いに同一である又は異なる。
「-*」は、上記の[化学式A]又は[化学式B]におけるAr1とAr2の位置で窒素原子と結合するサイトを意味する。
本発明の一実施例によれば、前記R1及びR2はそれぞれ独立に、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであってよい。
また、前記R1及びR2が互いに連結されて環を形成する場合に、下記の[構造式2]で表示されるものであってよい。
[構造式2]
Figure 2023518069000006
上記の[構造式2]において、
Yは、単一結合であるか、或いは酸素原子(O)又は硫黄原子(S)である。
R5及びR6は、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1~24のアルキル基、炭素数1~24のハロゲン化されたアルキル基、炭素数1~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のアルケニル基、炭素数1~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数6~30のアリールアルキル基、炭素数2~30のヘテロアリール基又は炭素数2~30のヘテロアリールアルキル基、炭素数1~24のアルコキシ基、炭素数1~24のアルキルアミノ基、炭素数6~30のアリールアミノ基、炭素数2~30のヘテロアリールアミノ基、炭素数1~24のアルキルシリル基、炭素数6~30のアリールシリル基及び炭素数6~30のアリールオキシ基の中から選ばれ、n及びmはそれぞれ0~4の整数であり、n及びmがそれぞれ2以上の場合に、複数のR5及びR6はそれぞれ同一である又は異なる。
本発明の一実施例によれば、前記Q1は、下記の[構造式3]で表示されるものであってよい。
[構造式3]
Figure 2023518069000007
上記の[構造式3]において、
Zは、N又はCRであり、前記Rは、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルアミン基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールアミン基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選ばれるいずれか一つであり、
前記複数のRはそれぞれ、互いに結合するか或いは隣接した置換基と連結されて少なくとも一つの脂環族、芳香族の単環又は多環を形成でき、該形成された脂環族、芳香族の単環又は多環の炭素原子は、窒素原子(N)、硫黄原子(S)及び酸素原子(O)から選ばれるいずれか一つ以上のヘテロ原子で置換されてよい。
[化学式C] [化学式D]
Figure 2023518069000008
上記[化学式C]及び[化学式D]において、
Q1~Q3は互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、置換又は非置換された炭素数6~50の芳香族炭化水素環であるか、又は置換又は非置換された炭素数2~50の芳香族ヘテロ環である。
Y1~Y3は互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、N-R1、CR2R3、O、S、Se及びSiR4R5から選ばれるいずれか一つである。
Xは、B、P及びP=Oから選ばれるいずれか一つであり、本発明の好ましい実施例によれば、Bであってよく、構造的にボロン(B)を含む多環芳香族誘導体化合物を素子の発光層内にドーパント化合物として採用して高効率の有機発光素子を具現できることを特徴とする。
前記R1~R5は互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルアミン基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールアミン基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選ばれるいずれか一つである。
前記R1~R5はそれぞれ、前記Q1~Q3環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成でき、前記R2とR3及びR4とR5はそれぞれ互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成できる。
本発明の一実施例によれば、上記[化学式C]又は[化学式D]は、下記[化学式C-1]~[化学式C-3]、[化学式D-1]、[化学式D-2]などのような骨格構造を形成でき、様々な多環芳香族骨格構造を形成でき、これを用いて有機発光素子の発光層採用化合物の特性を満たして高効率の有機発光素子を具現することができる。
[化学式C-1] [化学式D-1]
Figure 2023518069000009
[化学式C-2] [化学式C-3] [化学式D-2]
Figure 2023518069000010
上記[化学式C-1]~[化学式C-3]、[化学式D-1]及び[化学式D-2]において、
ZはCR又はNであり、前記複数のZ及びRは互いに同一であるか又は異なる。
前記Rはそれぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルアミン基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールアミン基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン基及び-N(R6)(R7)の中から選ばれる。
また、前記複数のRは互いに結合する又は隣接した置換基と連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環リングを形成でき、前記形成された脂環族、芳香族の単環又は多環リングの炭素原子は、N、S及びOから選ばれるいずれか一つ以上のヘテロ原子で置換されてよい。
前記R6及びR7はそれぞれ同一であるか或いは異なり、互いに独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基の中から選ばれる。
また、前記R6とR7は互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成できる。
X及びY1~Y4はそれぞれ、上記[化学式C]及び[化学式D]におけるX及びY1~Y3の定義と同一である。
一方、本発明において「置換又は非置換された」という用語は、[化学式A]~[化学式D]に記載された様々な置換基などがそれぞれ、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1~24のアルキル基、炭素数3~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のハロゲン化されたアルキル基、炭素数1~24のアルケニル基、炭素数1~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数1~24のヘテロシクロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数6~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基、炭素数2~24のヘテロアリールアルキル基、炭素数1~24のアルコキシ基、炭素数1~24のアルキルアミノ基、炭素数1~24のアリールアミノ基、炭素数1~24のヘテロアリールアミノ基、炭素数1~24のアルキルシリル基、炭素数1~24のアリールシリル基、炭素数1~24のアリールオキシ基からなる群から選ばれる1又は2以上の置換基で置換される、前記置換基のうち2以上の置換基が連結された置換基で置換される、又はいかなる置換基も有しないことを意味する。
また、前記「置換又は非置換された炭素数1~10のアルキル基」、「置換又は非置換された炭素数6~30のアリール基」などにおける前記アルキル基又はアリール基の炭素数の範囲は、前記置換基が置換された部分を考慮しないで非置換されたものと見なした時のアルキル部分又はアリール部分を構成する全体炭素数を意味する。例えば、パラ位置にブチル基が置換されたフェニル基は、炭素数4のブチル基で置換された炭素数6のアリール基に該当するものを意味する。
また、本発明において、「隣接する基と互いに結合して環を形成する」との意味は、隣接する基と互いに結合して置換又は非置換された脂環族、芳香族環を形成できることを意味し、「隣接する置換基」は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近くに位置した置換基、又は当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味できる。例えば、ベンゼン環においてオルト(ortho)位置に置換された2個の置換基及び脂肪族環において同一炭素に置換された2個の置換基は、互いに「隣接する置換基」と解釈されてよい。
本発明において、アルキル基は直鎖又は分枝鎖であってよく、炭素数は、特に限定されないが、1~20であることが好ましい。具体的な例には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、1-メチル-ブチル基、1-エチル-ブチル基、ペンチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、ヘキシル基、n-ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、4-メチル-2-ペンチル基、3,3-ジメチルブチル基、2-エチルブチル基、へプチル基、n-へプチル基、1-メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、1-メチルへプチル基、2-エチルヘキシル基、2-プロピルペンチル基、n-ノニル、2,2-ジメチルへプチル基、1-エチル-プロピル基、1,1-ジメチル-プロピル基、イソヘキシル基、2-メチルペンチル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基などがあるが、これらに限定されない。
本発明において、アルケニル基は、直鎖又は分枝鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてよく、具体的には、ビニル基、1-プロフェニル基、イソプロフェニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、アリル基、1-フェニルビニル-1-イル基、2-フェニルビニル-1-イル基、2,2-ジフェニルビニル-1-イル基、2-フェニル-2-(ナフチル-1-イル)ビニル-1-イル基、2,2-ビス(ジフェニル-1-イル)ビニル-1-イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本発明において、アルキニル基も同様、直鎖又は分枝鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてよく、エチニル(ethynyl)、2-プロピニル(2-propynyl)などを挙げることができるが、これに限定されない。
本発明において、シクロアルキル基は、単環又は多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてよく、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接連結される又は縮合された基を意味するものであり、他の環基とは、シクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。具体的に、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、3-メチルシクロペンチル基、2,3-ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、2,3-ジメチルシクロヘキシル基、3,4,5-トリメチルシクロヘキシル基、4-tert-ブチルシクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これに限定されない。
本発明において、ヘテロシクロアルキル基は、O、S、Se、N又はSiなどの異種原子を含むものであり、同様に、単環又は多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてよく、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接連結される又は縮合された基を意味するものであり、他の環基はヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。
本発明において、アリール基は単環式又は多環式であってよく、単環式アリール基の例には、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、スチルベン基などがあり、多環式アリール基の例には、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、ぺリレニル基、テトラセニル基、クライセニル基、フルオレニル基、アセナフタセンニル基、トリフェニレン基、フルオランテン基などがあるが、本発明の範囲がこれらの例に限定されるものではない。
本発明において、ヘテロアリール基は、異種原子を含むヘテロ環基であり、その例には、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、ジオキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾジオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、フェナントロリン基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本発明において、アルコキシ基は、具体的には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、sec-ブチルオキシ、ペンチルオキシ、iso-アミルオキシ、ヘキシルオキシなどであってよいが、これらに限定されるものではない。
本発明において、シリル基は、アルキルで置換されたシリル基又はアリールで置換されたシリル基を意味し、シリル基の具体的な例には、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリフェニルシリル、トリメトキシシリル、ジメトキシフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、ジフェニルビニルシリル、メチルシクロブチルシリル、ジメチルフリルシリルなどを挙げることができる。
本発明において、アミン基は、-NH2、アルキルアミン基、アリールアミン基などであってよく、アリールアミン基は、アリールで置換されたアミンを意味し、アルキルアミン基は、アルキルで置換されたアミンを意味し、アリールアミン基の例には、置換又は非置換されたモノアリールアミン基、置換又は非置換されたジアリールアミン基、又は置換又は非置換されたトリアリールアミン基があり、前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってよく、多環式アリール基であってよく、前記アリール基が2以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、又は単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含むことができる。また、前記アリールアミン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の中から選ばれてよい。
本発明において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の通りであり、具体的に、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、p-トリルオキシ基、m-トリルオキシ基、3,5-ジメチル-フェノキシ基、2,4,6-トリメチルフェノキシ基、p-tert-ブチルフェノキシ基、3-ビフェニルオキシ基、4-ビフェニルオキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、4-メチル-1-ナフチルオキシ基、5-メチル-2-ナフチルオキシ基、1-アントリルオキシ基、2-アントリルオキシ基、9-アントリルオキシ基、1-フェナントリルオキシ基、3-フェナントリルオキシ基、9-フェナントリルオキシ基などがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、2-メチルフェニルチオキシ基、4-tert-ブチルフェニルチオキシ基などがあるが、これに限定されるものではない。
本発明において、ハロゲン基の例には、フッ素、塩素、ブロム又はヨードがある。
より具体的には、本発明に係る[化学式A]又は[化学式B]で表示される化合物は、下記化学式で表示される化合物から選ばれるいずれか一つであってよく、これにより具体的な置換基が明確に確認でき、ただし、これによって本発明に係る[化学式A]又は[化学式B]の範囲が限定されるものではない。
Figure 2023518069000011
Figure 2023518069000012
Figure 2023518069000013
Figure 2023518069000014
Figure 2023518069000015
Figure 2023518069000016
Figure 2023518069000017
Figure 2023518069000018
Figure 2023518069000019
Figure 2023518069000020
Figure 2023518069000021
また、より具体的に、本発明に係る[化学式C]又は[化学式D]で表示される発光層ドーパントとして採用される多環芳香族誘導体化合物は、下記化合物から選ばれるいずれか一つであってよく、これにより具体的な置換基が明確に確認でき、ただし、これによって本発明に係る[化学式C]又は[化学式D]の範囲が限定されるものではない。
Figure 2023518069000022
Figure 2023518069000023
Figure 2023518069000024
Figure 2023518069000025
Figure 2023518069000026
Figure 2023518069000027
Figure 2023518069000028
Figure 2023518069000029
前記具体的な化合物から確認できるように、B、P、P=Oを含みながら多環芳香族構造を形成し、そこに置換基を導入してその置換基の固有特性を有する有機発光材料を合成でき、特に、発光層に採用されるドーパント物質を製造でき、本発明に係る[化学式A]又は[化学式B]で表示される化合物と共に素子に採用して高効率の有機発光素子を具現することができる。
本発明の一実施例に係る有機発光素子は、第1電極、第2電極、それらの間に配置された正孔注入層及び/又は正孔輸送層、及び発光層を含む有機物層を含む構造を有することができ、本発明に係る[化学式A]又は[化学式B]の化合物を正孔注入層、正孔輸送層、又は正孔注入と正孔輸送の機能を同時に有する機能層内に、本発明に係る[化学式C]又は[化学式D]の化合物を発光層内のドーパントとして使用し、通常の素子の製造方法及び材料によって製造されてよい。
本発明に係る有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層の他に、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層、正孔阻止層なども含むことができ、それぞれの層に必要な材料を採用できる。
具体的に、本発明に係る有機発光素子は、下記アントラセン誘導体化合物などを発光層ホスト化合物として採用できる。
Figure 2023518069000030
Figure 2023518069000031
Figure 2023518069000032
Figure 2023518069000033
Figure 2023518069000034
Figure 2023518069000035
Figure 2023518069000036
Figure 2023518069000037
Figure 2023518069000038
Figure 2023518069000039
Figure 2023518069000040
Figure 2023518069000041
Figure 2023518069000042
Figure 2023518069000043
Figure 2023518069000044
Figure 2023518069000045
Figure 2023518069000046
Figure 2023518069000047
Figure 2023518069000048
Figure 2023518069000049
Figure 2023518069000050
Figure 2023518069000051
Figure 2023518069000052
Figure 2023518069000053
本発明に係る好ましい有機発光素子の有機物層構造などについては、後述する実施例においてより詳細に説明する。
一方、本発明の一実施例に係る有機発光素子の具体的な構造、その製造方法及び各有機層材料について説明すると、次の通りである。
まず、基板の上部にアノード電極用物質をコートしてアノードを形成する。ここで、基板としては、通常の有機発光素子で用いられる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取り扱いのしやすさ及び防水性に優れた有機基板又は透明プラスチック基板が好ましい。そして、アノード電極用物質としては、透明で、伝導性に優れた酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)などを使用する。
前記アノード電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔注入層を形成し、その後、前記正孔注入層の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔輸送層を形成する。
前記正孔注入層材料は、本発明に係る化合物、及び必要によって当業界で一般に使用されるものであれば、特に制限されることなく使用可能であり、具体的な例示として、2-TNATA[4,4’,4’’-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine]、NPD[N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine)]、TPD[N,N’-diphenyl-N,N’-bis(3-methylphenyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine]、DNTPD[N,N’-diphenyl-N,N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4’-diamine]、HATCN(Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile)などを使用することができる。
また、前記正孔輸送層材料も同様、本発明に係る化合物、及び必要によって当業界で一般に用いられるものであれば、特に限定されず、例えば、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(TPD)又はN,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(α-NPD)などを使用することができる。
次いで、前記正孔輸送層の上部に正孔補助層及び発光層を続いて積層し、前記発光層の上部に選択的に、正孔阻止層を真空蒸着方法又はスピンコーティング方法によって薄膜を形成できる。前記正孔阻止層は、正孔が有機発光層を通過してカソードに流入する場合には素子の寿命と効率が減少する問題から、HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)レベルの非常に低い物質を使用することによって当該問題を防止する役割を担う。このとき、使用される正孔阻止物質は、特に限定されないが、電子輸送能力を有すると共に発光化合物に比べて高いイオン化ポテンシャルを有する必要があり、代表的には、BAlq、BCP、TPBIなどが使用されてよい。
前記正孔阻止層に用いられる物質として、BAlq、BCP、Bphen、TPBI、NTAZ、BeBq2、OXD-7、Liqなどがあり、これに限定されるものではない。
このような正孔阻止層上に電子輸送層を真空蒸着方法又はスピンコーティング方法によって蒸着した後に電子注入層を形成し、前記電子注入層の上部にカソード形成用金属を真空熱蒸着してカソード電極を形成することで、本発明の一実施例に係る有機発光素子が完成する。
ここで、カソード形成用金属としては、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム-リチウム(Al-Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)などを使用することができ、前面発光素子を得るためには、ITO、IZOを使用した透過型カソードを用いればよい。
前記電子輸送層材料としては、カソードから注入された電子を安定して輸送する働きをするものであり、公知の電子輸送物質を使用することができる。公知の電子輸送物質の例としては、キノリン誘導体、特に、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム(Alq3)、TAZ、BAlq、ベリリウムビス(ベンゾキノリ-10-ノラート)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate:Bebq2)、オキサジアゾール誘導体であるPBD、BMD、BNDなどのような材料を使用することもできる。
また、前記有機層のそれぞれは、単分子蒸着方式又は溶液工程によって形成されてよく、ここで、前記蒸着方式は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を真空又は低圧状態で加熱などによって蒸発させて薄膜を形成する方法を意味し、前記溶液工程は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を溶媒と混合し、それをインクジェット印刷、ロールツーロールコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティングなどのような方法によって薄膜として形成する方法を意味する。
また、本発明に係る有機発光素子は、平板ディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色又は白色の平板照明用装置及び単色又は白色のフレキシブル照明用装置から選ばれるいずれかの装置に用いられてよい。
以下、好ましい実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。ただし、これらの実施例は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がそれらによって限定されないということは、当業界における通常の知識を有する者に明らかであろう。
<[化学式A]又は[化学式B]合成例>
合成例1.化学式5の合成
合成例1-(1):中間体1-aの合成
Figure 2023518069000054
<中間体1-a>
丸底フラスコに4-ブロモジベンゾフラン(100g、0.405mol)、(1R,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジアミン(46.2g、0.404mol)、アセトアミド(71.7g、1.21mol)、ヨード化銅(I)(77.1g、0.404mol)、炭酸カリウム(200g、0.809mol)、トルエン1000mlを入れて一晩還流撹拌した。反応完了後に、セルライトパッドで濾過し、酢酸エチルで洗浄した。濾液は、水と酢酸エチルで抽出して有機層を分離した。有機層は、硫酸マグネシウムで無水処理後に濾過減圧濃縮した。ジクロロメタン及び石油エーテルで再結晶して<中間体1-a>50gを得た。(収率32%)
合成例1-(2):中間体1-bの合成
Figure 2023518069000055
<中間体1-b>
丸底フラスコに<中間体1-a>(50g、0.222mol)、酢酸600mLを入れて溶かした後、常温で撹拌した。ブロム(11.37mL、0.222mol)は酢酸200mLに希釈して反応溶液に滴下し、約4時間撹拌した。反応完了後に、生成された固体は濾過し、水で洗浄した。固体は、テトラヒドロフラン/水/エタノール比率1:1:1溶液1000mLに溶かし、水酸化カリウム(250g、1.11mol)を入れて一晩還流撹拌した。反応完了後に、溶媒は減圧濃縮し、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離して硫酸マグネシウムで無水処理後に濾過、減圧濃縮した。酢酸エチルとヘプタンで再結晶して<中間体1-b>40gを得た。(収率68%)
合成例1-(3):中間体1-cの合成
Figure 2023518069000056
<中間体1-c>
丸底フラスコに<中間体1-b>(40g、0.153mol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(51.7g、0.183mol)、アセトニトリル400mlを入れて常温で撹拌した。反応溶液に亜硝酸tert-ブチル(26.2g、0229mol)を少しずつ入れて80℃で2時間撹拌した。反応完了後に、常温に冷却した。反応溶液は減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-c>20gを得た。(収率35%)
合成例1-(4):中間体1-dの合成
Figure 2023518069000057
<中間体1-d>
丸底フラスコにメチル2-ブロモ-ベンゾエート(15.7g、73mmol)、<中間体1-c>(32.8g、88mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.7g、0.15mmol)、炭酸カリウム(20.2g、146.7mmol)を入れ、トルエン125mL、テトラヒドロフラン125mL、水50mLを入れた。反応基の温度を80℃に昇温させ、10時間撹拌させた。反応が終了すると、反応基の温度を室温に下げ、酢酸エチルで抽出して有機層を分離した。有機層は減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-d>18.6gを得た。(収率67%)
合成例1-(5):中間体1-eの合成
Figure 2023518069000058
<中間体1-e>
丸底フラスコに<中間体1-d>(17.1g、45mmol)、水酸化ナトリウム(2.14g、54mmol)、エタノール170mLを入れて48時間還流撹拌した。薄膜クロマトグラフィーで反応終結確認後に室温に冷却した。冷却された溶液に2-ノルマル塩酸を滴加して酸性化させ、生成された固体は30分撹拌後に濾過した。ジクロロメタン及びノルマルヘキサンで再結晶して<中間体1-e>14.2gを得た。(収率86%)
合成例1-(6):中間体1-fの合成
Figure 2023518069000059
<中間体1-f>
丸底フラスコに<中間体1-e>(14.3g、39mmol)、メタンスルホン酸145mLを入れ、80℃に昇温して3時間撹拌した。薄膜クロマトグラフィーで反応終結確認後に室温に冷却させた。反応溶液は、氷水150mLに徐々に滴加した後に30分撹拌した。生成された固体は、濾過後に水とメタノールで洗浄し、<中間体1-f>12.0gを得た。(収率88%)
合成例1-(7):中間体1-gの合成
Figure 2023518069000060
<中間体1-g>
丸底フラスコに2-ブロモビフェニル(8.4g、0.036mol)とテトラヒドロフラン110mLを入れ、窒素雰囲気で-78℃に冷却した。冷却された反応溶液にノルマルブチルリチウム(19.3mL、0.031mol)を同一温度で滴加した。反応溶液は、2時間撹拌後に<中間体1-f>(9.1g、0.026mol)を少しずつ入れて常温で撹拌した。反応溶液の色が変わると、TLCで反応終結を確認した。H2O 50mLを入れて反応終了し、酢酸エチルと水で抽出した。有機層分離して減圧濃縮後にアセトニトリルで再結晶して<中間体1-g>10.2gを得た。(収率78%)
合成例1-(8):中間体1-hの合成
Figure 2023518069000061
<中間体1-h>
丸底フラスコに<中間体1-g>(10.6g、0.021mol)と酢酸120mL、硫酸2mLを入れて5時間還流撹拌した。固体が生成されると、薄い膜クロマトグラフィーで反応終結を確認後に室温に冷却した。生成された固体は、濾過後にH2O、メタノールで洗浄した後、モノクロルベンゼンに溶かしてシリカゲルを濾過、濃縮後に常温に冷却し、<中間体1-h>8.6gを得た。(収率84%)
合成例1-(9):中間体1-iの合成
Figure 2023518069000062
<中間体1-i>
丸底フラスコに3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾール(11.3g、0.035mol)、1-ナフチルアミン(5.6g、0.039mol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.65g、0.0007mol)、ナトリウムtert-ブトキシド(6.79g、0.0706mol)、2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフタレン(0.44g、0.0007mol)トルエン100mLを入れて3時間還流撹拌した。反応完了後に、常温冷却させた後、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離して硫酸マグネシウムで無水処理後に減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-i>11.3gを得た。(収率84%)
合成例1-(10):化学式5の合成
Figure 2023518069000063
<化学式5>
丸底フラスコに<中間体1-h>(4.4g、0.009mol)、<中間体1-i>(5.0g、0.013mol)、酢酸パラジウム(II)(0.08g、0.4mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(3.4g、0.035mol)、トリ-tert-ブチルホスフィン(0.07g、0.4mmol)、トルエン60mLを入れて2時間還流撹拌した。反応完了後に、常温に冷却した。反応溶液はジクロロメタンと水で抽出した。有機層は分離して硫酸マグネシウムで無水処理後に減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーで分離精製後にジクロロメタン及びアセトンで再結晶して<化学式5>3.3gを得た。(収率46%)
MS(MALDI-TOF):m/z788.28[M+]
合成例2.化学式8の合成
合成例2-(1):化学式8の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて2-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて2-アミノ-9.9-ジメチルフルオレンを使用して、合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式8>を得た。(収率44%)
MS(MALDI-TOF):m/z854.33[M+]
合成例3:化学式47の合成
合成例3-(1):中間体3-aの合成
Figure 2023518069000064
<中間体3-a>
丸底フラスコに4-ジベンゾフランボロン酸(85.0g、401mmol)、硝酸ビスマス(III)五水和物(99.2g、200mmol)、トルエン400mLを入れ、窒素雰囲気で70℃で3時間撹拌した。反応完了後に、常温に冷却し、生成された固体を濾過した。トルエンで洗浄し、<中間体3-a>61.5gを得た。(収率72%)
合成例3-(2):中間体3-bの合成
Figure 2023518069000065
<中間体3-b>
丸底フラスコにシアノ酢酸エチル(202.9g、1.794mol)とジメチルホルムアミド500mlを入れた。水酸化カリウム(67.10g、1.196mol)、シアン化カリウム(38.95g、0.598mol)を入れ、ジメチルホルムアミド200mLを入れて常温で撹拌した。反応溶液に<中間体3-a>(127.g、0.737mol)を少しずつ入れた後、50℃で72時間撹拌した。反応完了後に、水酸化ナトリウム水溶液(25%)200mLを入れて還流撹拌した。3時間撹拌後に常温に冷却し、酢酸エーテルと水で抽出した。有機層は分離して減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離精製して<中間体3-b>20.0gを得た。(収率16%)
合成例3-(3):中間体3-cの合成
Figure 2023518069000066
<中間体3-c>
丸底フラスコに<中間体3-b>(20.0g、96mmol)、エタノール600mL、水酸化カリウム水溶液(142.26g、2.53mol)170mLを入れて12時間還流撹拌した。反応が完了すると常温に冷却した。反応溶液に6N塩酸400mLを入れて酸性化し、生成された固体は20分撹拌後に濾過した。固体はエタノールで洗浄し、<中間体3-c>17.0gを得た。(収率88%)
合成例3-(4):中間体3-dの合成
Figure 2023518069000067
<中間体3-d>
丸底フラスコに<中間体3-c>(17.0g、75mmol)、硫酸15mLを入れて72時間還流撹拌した。反応完了後に、常温に冷却し、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離して炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層は減圧濃縮中にメタノールを過量入れ、生成された固体を濾過して<中間体3-d>14.0gを得た。(収率78%)
合成例3-(5):中間体3-eの合成
Figure 2023518069000068
<中間体3-e>
丸底フラスコに<中間体3-d>(12g、50mmol)と塩酸15mL、水75mLを入れ、0℃に冷却して1時間撹拌した。同一温度で亜硝酸ナトリウム(5.6g、81mmol)水溶液38mLを反応溶液に滴加後に1時間撹拌した。ヨード化カリウム(22.4g、135mmol)水溶液38mLを滴加する際に反応溶液の温度が5℃を超えないように注意しながら滴加した。5時間常温で撹拌し、反応完了後に、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離して<中間体3-e>11.gを得た。(収率91%)
合成例3-(6):中間体3-fの合成
Figure 2023518069000069
<中間体3-f>
丸底フラスコに1-ブロモジベンゾフラン(20.0g、81mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(26.7g、105mmol)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(1.3g、0.002mol)、酢酸カリウム(19.9g、202mmol)、1,4-ジオキサン200mLを入れ、10時間還流撹拌した。減圧濃縮した後にカラムクロマトグラフィーで分離した。ジクロロメタン及びヘプタンで再結晶して<中間体3-f>17.0gを得た。(収率70%)
合成例3-(7):中間体3-gの合成
Figure 2023518069000070
<中間体3-g>
前記合成例1-(4)で使用したメチル2-ブロモ-ベンゾエートに代えて<中間体3-e>を使用し、<中間体1-c>に代えて<中間体3-f>を使用して同じ方法で合成し、<中間体3-g>を得た。(収率75%)
合成例3-(8):中間体3-hの合成
Figure 2023518069000071
<中間体3-h>
前記合成例1-(5)で使用した<中間体1-d>に代えて<中間体3-g>を使用して同じ方法で合成し、<中間体3-h>を得た。(収率77%)
合成例3-(9):中間体3-iの合成
Figure 2023518069000072
<中間体3-i>
前記合成例1-(6)で使用した<中間体1-e>に代えて<中間体3-h>を使用して同じ方法で合成し、<中間体3-i>を得た。(収率94%)
合成例3-(10):中間体3-jの合成
Figure 2023518069000073
<中間体3-j>
丸底フラスコに<中間体3-i>(44g、122mmol>、ジクロロメタン600mLを入れて常温で撹拌した。ブロム(13.7mL、85mmol)をジクロロメタン50mLに希釈して滴加した後、約3時間撹拌した。メタノールで再結晶して<中間体3-j>40.7gを得た。(収率76%)
合成例3-(11):中間体3-kの合成
Figure 2023518069000074
<中間体3-k>
前記合成例1-(7)で使用した<中間体1-f>に代えて<中間体3-j>を使用して同じ方法で合成し、<中間体3-k>を得た。(収率74%)
合成例3-(12):中間体3-lの合成
Figure 2023518069000075
<中間体3-l>
前記合成例1-(8)で使用した<中間体1-g>に代えて<中間体3-k>を使用して同じ方法で合成し、<中間体3-l>を得た。(収率86%)
合成例3-(13):化学式47の合成
前記合成例1-(9)で使用した1-ナフチルアミンに代えて4-tert-ブチルアニリンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体3-l>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式47>を得た。(収率45%)
MS(MALDI-TOF):m/z884.34[M+]
合成例4:化学式54の合成
合成例4-(1):中間体4-aの合成
Figure 2023518069000076
<中間体4-a>
丸底フラスコにメチルメチル2-ヨードベンゾエート(19.1g、73mmol)、4-ジベンゾフランボロン酸(18.7g、88mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.7g、0.15mmol)、炭酸カリウム(20.2g、146.7mmol)を入れ、トルエン125mL、テトラヒドロフラン125mL、水50mLを入れた。反応基の温度を80℃に昇温させ、10時間撹拌させた。反応が終了すると、反応基の温度を室温に下げ、酢酸エチルで抽出して有機層を分離した。有機層は減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離して<中間体4-a>9.5gを得た。(収率43%)
合成例4-(2):中間体4-bの合成
Figure 2023518069000077
<中間体4-b>
丸底フラスコにブロモベンゼン(13.2g、83.97mmol)、テトラヒドロフラン250mLを入れ、低温の窒素環境で撹拌した。-78℃でn-ブチルリチウム約58mLを2時間徐々に滴加した後、<中間体4-a>(9.4g、31.1mmol)を入れた。反応完了後に、水100mL入れて30分間撹拌した後に抽出し、<中間体4-b>3.2gを得た。(収率24%)
合成例4-(3):中間体4-cの合成
Figure 2023518069000078
<中間体4-c>
丸底フラスコに<中間体4-b>(55.0g、129mmol)と酢酸500mL、硫酸10mLを入れ、5時間還流撹拌した。反応完了後に、常温に冷却し、生成された固体は濾過した。メタノールで洗浄し、<中間体4-c>50gを得た。(収率95%)
合成例4-(4):中間体4-dの合成
Figure 2023518069000079
<中間体4-d>
丸底フラスコに<中間体4-c>(50g、122mmol>、ジクロロメタン600mLを入れ、常温で撹拌した。ブロム(13.7mL、85mmol)をジクロロメタン50mLに希釈して滴加した後、約3時間撹拌した。メタノールで再結晶して<中間体4-d>45gを得た。(収率76%)
合成例4-(5):化学式54の合成
前記合成例1-(9)で使用した1-ナフチルアミンに代えてアニリン-2,3,4,5,6-d5を使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体4-d>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式54>を得た。(収率44%)
MS(MALDI-TOF):m/z745.31[M+]
合成例5:化学式52の合成
合成例5-(1):化学式52の合成
前記合成例1-(9)で使用した1-ナフチルアミンに代えて3-アミノイベンゾフランを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体4-d>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式52>を得た。(収率45%)
MS(MALDI-TOF):m/z830.29[M+]
合成例6:化学式41の合成
合成例6-(1):中間体6-aの合成
Figure 2023518069000080
<中間体6-a>
丸底フラスコに2-フェノキシアニリン(25.0g、0.135mol)と塩酸30mL、水150mLを入れて0℃に冷却し、1時間撹拌した。同一温度で亜硝酸ナトリウム(11.2g、0.162mol)水溶液75mLを滴加した後、1時間撹拌した。ヨード化カリウム(44.8g、0.270mol)水溶液75mLを反応溶液の温度が5℃を超えないように注意しながら滴加した。5時間常温で撹拌し、反応完了後に、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離して<中間体6-a>22.6gを得た。(収率56%)
合成例6-(2):中間体6-bの合成
Figure 2023518069000081
<中間体6-b>
前記合成例1-(7)で使用した2-ブロモビフェニルに代えて<中間体6-a>を使用した以外は同じ方法で合成し、<中間体6-b>を得た。(収率70%)
合成例6-(3):中間体6-cの合成
Figure 2023518069000082
<中間体6-c>
前記合成例1-(8)で使用した<中間体1-g>に代えて<中間体6-b>を使用した以外は同じ方法で合成し、<中間体6-c>を得た。(収率75%)
合成例6-(4):化学式41の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて2-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて4-tert-ブチルアニリンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体6-c>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式41>を得た。(収率44%)
MS(MALDI-TOF):m/z810.32[M+]
合成例7:化学式88の合成
合成例7-(1):中間体7-aの合成
Figure 2023518069000083
<中間体7-a>
丸底フラスコにシアノ酢酸エチル(202.9g、1.794mol)とジメチルホルムアミド500mLを入れた。水酸化カリウム(67.1g、1.196mol)、シアン化カリウム(38.95g、0.598mol)を入れた後にジメチルホルムアミド200mLを入れ、常温で撹拌した。反応溶液に4-ニトロベンゾフラン(127.5g、0.737mol)を少しずつ入れた後、50℃で72時間撹拌した。反応完了後に、水酸化ナトリウム水溶液(25%)200mLを入れて還流撹拌した。3時間撹拌後に常温に冷却し、酢酸エーテルと水で抽出した。有機層は分離して減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体7-a>20.0gを得た。(収率17%)
合成例7-(2):中間体7-bの合成
Figure 2023518069000084
<中間体7-b>
丸底フラスコに<中間体7-a>(20.0g、0.096mol)、エタノール600mL、水酸化カリウム水溶液(142.3g、2.53mol)170mLを入れ、12時間還流撹拌した。反応が完了すると、常温に冷却した。反応溶液に6N塩酸400mLを入れて酸性化し、生成された固体は20分撹拌後に濾過した。固体はエタノールで洗浄し、<中間体7-b>17.0gを得た。(収率88%)
合成例7-(3):中間体7-cの合成
Figure 2023518069000085
<中間体7-c>
丸底フラスコに<中間体7-b>(17.0g、0.075mol)、硫酸15mLを入れ、72時間還流撹拌した。反応完了後に、常温冷却後酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離して炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層は、減圧濃縮中にメタノールを過量入れて生成された固体を濾過し、<中間体7-c>14.0gを得た。(収率78%)
合成例7-(4):中間体7-dの合成
Figure 2023518069000086
<中間体7-d>
丸底フラスコに<中間体7-c>(14.0g、0.058mol)、塩酸20mL及び水100mLを入れ、0℃に冷却して1時間撹拌した。同一温度で亜硝酸ナトリウム(7.4g、0.116mol)水溶液50mLを反応溶液に滴加後に1時間撹拌した。ヨード化カリウム(30.0g、0.180mol)水溶液100mLを滴加する際に反応溶液の温度が5℃を超えないように注意しながら滴加した。5時間常温で撹拌し、反応完了後に、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、酢酸エチルと水で抽出した。有機層は分離減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離し、<中間体7-d>9.1gを得た。(収率48%)
合成例7-(5):中間体7-eの合成
Figure 2023518069000087
<中間体7-e>
丸底フラスコに<中間体7-d>(9.3g、25mmol)、1-ジベンゾフランボロン酸(8.3g、28mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.05mmol)、炭酸カリウム(6.7g、50mmol)を入れ、トルエン50mL、テトラヒドロフラン50mL、水20mLを入れた。反応基の温度を80℃に昇温させ、10時間撹拌させた。反応が終了すると、反応基の温度を室温に下げ、酢酸エチルで抽出して有機層を分離した。有機層は減圧濃縮後にカラムクロマトグラフィーで分離し、<中間体7-e>5.3gを得た。(収率52%)
合成例7-(6):中間体7-fの合成
Figure 2023518069000088
<中間体7-f>
丸底フラスコにブロモベンゼン(25.5g、0.163mol)とテトラヒドロフラン170mLを入れ、窒素雰囲気で-78℃に冷却した。冷却された反応溶液にブチルリチウム(1.6M)(95.6mL、0.153mol)を滴加した。同一温度で1時間撹拌後に<中間体7-e>(20.0g、0.051mol)を入れ、常温で3時間撹拌した。反応完了後に、水50mLを入れて30分撹拌した。酢酸エチルと水で抽出後に有機層は分離して減圧濃縮した。濃縮された物質に酢酸200mL、塩酸1mLを入れ、80℃に昇温して撹拌した。反応完了後に、常温で濾過してメタノールで洗浄し、<中間体7-f>20.0gを得た。(収率78%)
合成例7-(7):中間体7-gの合成
Figure 2023518069000089
<中間体7-g>
前記合成例3-(10)で使用した<中間体3-i>に代えて<中間体7-f>を使用した以外は同じ方法で合成し、<中間体7-g>を得た。(収率55%)
合成例7-(8):化学式88の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて4-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて4-(2-ナフチル)アニリンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体7-g>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式88>を得た。(収率46%)
MS(MALDI-TOF):m/z956.34[M+]
合成例8:化学式101の合成
合成例8-(1):中間体8-aの合成
Figure 2023518069000090
<中間体8-a>
テトラヒドロフラン250mLが入っている丸底フラスコに<中間体1-d>(30.5g、80mmol)を入れた後、窒素状態下で温度を-78℃に下げた。30分後に、1.0M臭化メチルマグネシウム(210mL、240mmol)を徐々に滴加する。1時間後に、徐々に滴加した後に常温に昇温させる。常温で約2時間撹拌後に塩化アンモニウム水溶液を滴加する。抽出して減圧蒸留した後、ヘキサンで再結晶して<中間体8-a>24.4gを得た。(収率80%)
合成例8-(2):中間体8-bの合成
Figure 2023518069000091
<中間体8-b>
酢酸300mLが入っている丸底フラスコに<中間体8-a>(25.2g、66mmol)を入れ、0℃で10分間撹拌する。リン酸350mLを入れて常温で約1時間撹拌する。水酸化ナトリウム水溶液で中和させて抽出後に減圧濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体8-b>17.5gを得た。(収率73%)
合成例8-(3):化学式101の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて3-ブロモ-9-(1-ナフチル)-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて2-ナフチルアミンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体8-b>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式101>を得た。(収率45%)
MS(MALDI-TOF):m/z716.28[M+]
合成例9:化学式102の合成
合成例9-(1):化学式102の合成
前記合成例1-(9)で使用した1-ナフチルアミンに代えてアニリンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体8-b>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式102>を得た。(収率48%)
MS(MALDI-TOF):m/z616.25[M+]
合成例10:化学式103の合成
合成例10-(1):化学式103の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて2-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて4-(1-ナフチル)アニリンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体8-b>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式103>を得た。(収率43%)
MS(MALDI-TOF):m/z742.30[M+]
合成例11:化学式104の合成
合成例11-(1):化学式104の合成
前記合成例1-(9)で使用した3-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールに代えて2-ブロモ-9-フェニル-9H-カルバゾールを使用し、1-ナフチルアミンに代えて2-アミノ-9,9-ジメチルフルオレンを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体8-b>を使用して合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式104>を得た。(収率44%)
MS(MALDI-TOF):m/z732.31[M+]
合成例12:化学式91の合成
合成例12-(1):中間体12-aの合成
Figure 2023518069000092
<中間体12-a>
前記合成例4-(2)で使用したブロモベンゼンに代えて1-ブロモ-4-tert-ブチルベンゼンを使用して合成例4-(2)~合成例4-(4)と同じ方法で合成し、<中間体12-a>を得た。(収率70%)
合成例12-(2):化学式91の合成
前記合成例1-(9)で使用した1-ナフチルアミンに代えて3-アミノジベンゾフランを使用し、前記合成例1-(10)で使用した<中間体1-h>に代えて<中間体12-a>を使用して、合成例1-(9)及び合成例1-(10)と同じ方法で合成し、<化学式91>を得た。(収率45%)
MS(MALDI-TOF):m/z942.42[M+]
<[化学式C]又は[化学式D]の合成例>
合成例1.化合物1の合成
合成例1-1.<中間体1-a>の合成
下記[反応式1]によって<中間体1-a>を合成した。
[反応式1]
Figure 2023518069000093
<中間体1-a>
1L反応器にベンゾフラン50g(423mmol)、ジクロロメタン500mLを入れて撹拌する。-10℃に冷却した後、ブロミン67.7g(423mmol)をジクロロメタン100mLに希釈して滴加した後、0℃で2時間撹拌する。反応終了後に、チオ硫酸ナトリウム水溶液を入れて撹拌後に酢酸エチルとH2Oで抽出する。有機層を減圧濃縮した後にエタノールで再結晶し、<中間体1-a>100gを得た。(収率93%)
合成例1-2.<中間体1-b>の合成
下記[反応式2]によって<中間体1-b>を合成した。
[反応式2]
Figure 2023518069000094
<中間体1-b>
1L反応器に水酸化カリウム48.6g(866mmol)とエタノール400mLを入れて溶かす。0℃で<中間体1-a>120g(433mmol)をエタノールに溶かして滴加する。滴加後に2時間還流撹拌する。反応終了後にエタノールを減圧濃縮し、酢酸エチルと水で抽出して有機層を濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-b>42g得た。(収率50%)
合成例1-3.<中間体1-c>の合成
下記[反応式3]によって<中間体1-c>を合成した。
[反応式3]
Figure 2023518069000095
<中間体1-c>
100mL反応器に1-ブロモ-3-ヨードベンゼン4.5g(16mmol)、アニリン5.8g(16mmol)、酢酸パラジウム0.1g(1mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド3g(32mmol)、ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル0.2g(1mmol)、トルエン45mLを入れて24時間還流撹拌する。反応終了後に濾過して濾液を濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-c>5.2gを得た。(収率82%)
合成例1-4.<中間体1-d>の合成
下記[反応式4]によって<中間体1-d>を合成した。
[反応式4]
Figure 2023518069000096
<中間体1-d>
250mL反応器に<中間体1-c>20g(98mmol)、<中間体1-b>18.4g(98mmol)、酢酸パラジウム0.5g(2mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド18.9g(196mmol)、トリ-tert-ブチルホスフィン0.8g(4mmol)、トルエン200mLを入れて5時間還流撹拌する。反応終了後に濾過して濾液を濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体1-d>22gを得た。(収率75%)
合成例1-5.<中間体1-e>の合成
下記[反応式5]によって<中間体1-e>を合成した。
[反応式5]
Figure 2023518069000097
<中間体1-e>
合成例1-3において1-ブロモ-4-ヨードベンゼンに代えて<中間体1-d>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体1-e>18.5gを得た。(収率74.1%)
合成例1-6.<中間体1-f>の合成
下記[反応式6]によって<中間体1-f>を合成した。
[反応式6]
Figure 2023518069000098
<中間体1-f>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体1-e>及び1-ブロモ-2-ヨードベンゼンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体1-f>12gを得た。(収率84.1%)
合成例1-7.<化合物1>の合成
下記[反応式7]によって<化合物1>を合成した。
[反応式7]
Figure 2023518069000099
<化合物1>
300mL反応器に<中間体1-f>12g(23mmol)、tert-ブチルベンゼン120mLを入れる。-78℃でn-ブチリチウム42.5mL(68mmol)を滴加する。滴加後に60℃で3時間撹拌する。その後、60℃で窒素を吹き付けてヘプタンを除去する。-78℃でボロントリブロミド11.3g(45mmol)を滴加する。滴加後に常温で1時間撹拌し、0℃でN,N-ジイソプロピルエチルアミン5.9g(45mmol)を滴加する。滴加後に120℃で2時間撹拌する。反応終了後に、常温で酢酸ナトリウム水溶液を入れて撹拌する。酢酸エチルで抽出して有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<化合物1>0.8gを得た。(収率13%)
MS(MALDI-TOF):m/z 460.17[M+]
合成例2.化合物2の合成
合成例2-1.<中間体2-a>の合成
下記[反応式8]によって<中間体2-a>を合成した。
[反応式8]
Figure 2023518069000100
<中間体2-a>
1L反応器にベンゾチオフェン50g(373mmol)、クロロホルム500mLを入れて撹拌する。0℃に冷却した後、ブロミン59.5g(373mmol)をクロロホルム100mLに希釈して滴加した後、常温で4時間撹拌する。反応終了後に、チオ硫酸ナトリウム水溶液を入れて撹拌後に酢酸エチルとH2Oで抽出する。有機層を減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体2-a>70gを得た。(収率91%)
合成例2-2.<中間体2-b>の合成
下記[反応式9]によって<中間体2-b>を合成した。
[反応式9]
Figure 2023518069000101
<中間体2-b>
合成例1-4において<中間体1-b>に代えて<中間体2-a>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体2-b>32gを得た。(収率75.4%)
合成例2-3.<中間体2-c>の合成
下記[反応式10]によって<中間体2-c>を合成した。
[反応式10]
Figure 2023518069000102
<中間体2-c>
合成例1-3において1-ブロモ-4-ヨードベンゼンに代えて<中間体2-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体2-c>24.5gを得た。(収率73.1%)
合成例2-4.<中間体2-d>の合成
下記[反応式11]によって<中間体2-d>を合成した。
[反応式11]
Figure 2023518069000103
<中間体2-d>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体2-c>及び1-ブロモ-2-ヨードベンゼンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体2-d>21gを得た。(収率77.5%)
合成例2-5.<化合物2>の合成
下記[反応式12]によって<化合物2>を合成した。
[反応式12]
Figure 2023518069000104
<化合物2>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体2-d>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物2>1.5gを得た。(収率10.1%)
MS(MALDI-TOF):m/z 467.15[M+]
合成例3.化合物13の合成
合成例3-1.<中間体3-a>の合成
下記[反応式13]によって<中間体3-a>を合成した。
[反応式13]
Figure 2023518069000105
<中間体3-a>
1L反応器に1-ブロモ-3(tert-ブチル)-5-ヨードベンゼン50g(177mmol)、アニリン36.2g(389mmol)、酢酸パラジウム1.6g(7mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド51g(530mmol)、ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル4.4g(7mmol)、トルエン500mLを入れて24時間還流撹拌する。反応終了後に濾過して濾液を濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体3-a>42.5gを得た。(収率50%)
合成例3-2.<中間体3-b>の合成
下記[反応式14]によって<中間体3-b>を合成した。
[反応式14]
Figure 2023518069000106
<中間体3-b>
250mL反応器に<中間体3-a>11g(42mmol)、<中間体1-b>20g(101mmol)、酢酸パラジウム1g(2mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド12.2g(127mmol)、トリ-tert-ブチルホスフィン0.7g(3mmol)、トルエン150mLを入れて5時間還流撹拌する。反応終了後に濾過して濾液を濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体3-b>11gを得た。(収率65%)
合成例3-3.<化合物13>の合成
下記[反応式15]によって<化合物13>を合成した。
[反応式15]
Figure 2023518069000107
<化合物13>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体3-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物13>0.5gを得た。(収率8%)
MS(MALDI-TOF):m/z 556.23[M+]
合成例4.化合物65の合成
合成例4-1.<中間体4-a>の合成
下記[反応式16]によって<中間体4-a>を合成した。
[反応式16]
Figure 2023518069000108
<中間体4-a>
合成例1-3において1-ブロモ-4-ヨードベンゼンに代えて1-ブロモ-2,3-ジクロロベンゼンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体4-a>35.6gを得た。(収率71.2%)
合成例4-2.<中間体4-b>の合成
下記[反応式17]によって<中間体4-b>を合成した。
[反応式17]
Figure 2023518069000109
<中間体4-b>
2L反応器にジフェニルアミン60.0g(355mmol)、1-ブロモ-3-ヨードベンゼン100.3g(355mmol)、酢酸パラジウム0.8g(4mmol)、キサントホス2g(4mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド68.2g(709mmol)、トルエン700mLを入れて2時間還流撹拌する。反応終了後に、常温でろ過後に減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体4-b>97gを得た。(収率91.2%)
合成例4-3.<中間体4-c>の合成
下記[反応式18]によって<中間体4-c>を合成した。
[反応式18]
Figure 2023518069000110
<中間体4-c>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体4-a>及び<中間体4-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体4-c>31gを得た。(収率77.7%)
合成例4-4.<中間体4-d>の合成
下記[反応式19]によって<中間体4-d>を合成した。
[反応式19]
Figure 2023518069000111
<中間体4-d>
1L反応器に3-ブロモアニリン30g(174mmol)、フェニルボロン酸25.5g(209mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム4g(3mmol)、炭酸カリウム48.2g(349mmol)、1,4-ジオキサン150mL、トルエン150mL、蒸留水90mLを入れて4時間還流撹拌する。反応終了後に常温で層分離し、有機層を減圧濃縮した後に、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体4-d>24gを得た。(収率80%)
合成例4-5.<中間体4-e>の合成
下記[反応式20]によって<中間体4-e>を合成した。
[反応式20]
Figure 2023518069000112
<中間体4-e>
合成例1-3において1-ブロモ-4-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて<中間体4-d>及び<中間体1-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体4-e>31.6gを得た。(収率68.2%)
合成例4-6.<中間体4-f>の合成
下記[反応式21]によって<中間体4-f>を合成した。
[反応式21]
Figure 2023518069000113
<中間体4-f>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体4-c>及び<中間体4-e>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体4-f>21gを得た。(収率67.7%)
合成例4-7.<化合物65>の合成
下記[反応式22]によって<化合物65>を合成した。
[反応式22]
Figure 2023518069000114
<化合物65>
250mL反応器に<中間体4-f>21g(37mmol)、tert-ブチルベンゼンを入れる。-78℃でtert-ブチリチウム42.4mL(74mmol)滴加する。滴加後に60℃で3時間撹拌する。その後、60℃で窒素を吹き付けてペンタンを除去する。-78℃でボロントリブロミド7.1mL(74mmol)を滴加する。滴加後に常温で1時間撹拌し、0℃でN,N-ジイソプロピルエチルアミン6g(74mmol)を滴加する。滴加後に120℃で2時間撹拌する。反応終了後に常温で酢酸ナトリウム水溶液を入れて撹拌する。酢酸エチルで抽出して有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィーして<化合物65>2.0gを得た。(収率17.4%)
MS(MALDI-TOF):m/z 703.28[M+]
合成例5.化合物73の合成
合成例5-1.<中間体5-a>の合成
下記[反応式23]によって<中間体5-a>を合成した。
[反応式23]
Figure 2023518069000115
<中間体5-a>
1L反応器に4-tert-ブチルアニリン40g(236mmol)をメチレンクロリド400mLに溶かした後、0℃で撹拌する。その後、N-ブロモサクシニミド42g(236mmol)を反応器に徐々に入れる。常温に上げて4時間撹拌させる。反応終了後に、H2Oを常温で滴加した後、塩化メチレンで抽出する。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体5-a>48g(収率80%)を得た。
合成例5-2.<中間体5-b>の合成
下記[反応式24]によって<中間体5-b>を合成した。
[反応式24]
Figure 2023518069000116
<中間体5-b>
2L反応器に<中間体5-a>80g(351mmol)、水450mLを入れて撹拌する。硫酸104mLを入れる。0℃で亜窒酸ナトリウム31.5g(456mmol)を水240mLに溶かして滴加する。滴加後に0℃で2時間撹拌する。0℃でヨウ化カリウム116.4g(701mmol)を水450mLに溶かして滴加する。滴加後に常温で6時間撹拌する。反応終了後に常温でチオ硫酸ナトリウム水溶液を入れて撹拌する。酢酸エチルで抽出して有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体5-b>58gを得た。(収率51%)
合成例5-3.<中間体5-c>の合成
下記[反応式25]によって<中間体5-c>を合成した。
[反応式25]
Figure 2023518069000117
<中間体5-c>
合成例3-1においてアニリンに代えて4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体5-c>95gを得た。(収率80.4%)
合成例5-4.<中間体5-d>の合成
下記[反応式26]によって<中間体5-d>を合成した。
[反応式26]
Figure 2023518069000118
<中間体5-d>
合成例1-4において<中間体1-c>に代えて<中間体5-c>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体5-d>31gを得た。(収率71.5%)
合成例5-5.<中間体5-e>の合成
下記[反応式27]によって<中間体5-e>を合成した。
[反応式27]
Figure 2023518069000119
<中間体5-e>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体5-d>及び<中間体5-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体5-e>24gを得た。(収率67.1%)
合成例5-6.<化合物73>の合成
下記[反応式28]によって<化合物73>を合成した。
[反応式28]
Figure 2023518069000120
<化合物73>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体5-e>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物73>2.4gを得た。(収率15%)
MS(MALDI-TOF):m/z 628.36[M+]
合成例6.化合物109の合成
合成例6-1.<中間体6-a>の合成
下記[反応式29]によって<中間体6-a>を合成した。
[反応式29]
Figure 2023518069000121
<中間体6-a>
1L反応器に1,5-ジクロロ-2,4-ジニトロベンゼン40.0g(123mmol)、フェニルボロン酸44.9g(368mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム2.8g(2.5mmol)、炭酸カリウム50.9g(368mmol)、1,4-ジオキサン120mL、トルエン200mLと水120mLを入れて還流撹拌する。反応終了後に水と酢酸エチルで抽出し、有機層を濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体6-a>27.5gを得た。(収率70%)
合成例6-2.<中間体6-b>の合成
下記[反応式30]によって<中間体6-b>を合成した。
[反応式30]
Figure 2023518069000122
<中間体6-b>
1L反応器に<中間体6-a>27.5g(86mmol)、トリフェニルホスフィン57.8g(348mmol)、ジクロロベンゼン300mLを入れて3日間還流撹拌する。反応終了後ジクロロベンゼンを除去し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体6-b>10.8gを得た。(収率49.0%)
合成例6-3.<中間体6-c>の合成
下記[反応式31]によって<中間体6-c>を合成した。
[反応式31]
Figure 2023518069000123
<中間体6-c>
250mL反応器に<中間体6-b>10.8g(42mmol)、<中間体2-a>11.0g(10.8mmol)、銅粉末10.7g(1mmol)、18-クラウン-6-エーテル4.5g(17mmol)、炭酸カリウム34.9g(253mmol)を入れ、ジクロロベンゼン110mLを加えた後、180℃で24時間還流撹拌する。反応終了後にジクロロベンゼンを除去し、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体6-c>9.5gを得た。(収率52%)
合成例6-4.<中間体6-d>の合成
下記[反応式32]によって<中間体6-d>を合成した。
[反応式32]
Figure 2023518069000124
<中間体6-d>
合成例6-3において<中間体1-c>及び<中間体2-a>に代えて<中間体6-c>及び1-ブロモ-2-ヨードベンゼンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体6-d>14gを得た。(収率67.1%)
合成例6-5.<化合物109>の合成
下記[反応式33]によって<化合物109>を合成した。
[反応式33]
Figure 2023518069000125
<化合物109>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体6-d>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物109>2.1gを得た。(収率14%)
MS(MALDI-TOF):m/z 472.12[M+]
合成例7.化合物126の合成
合成例7-1.<中間体7-a>の合成
下記[反応式34]によって<中間体7-a>を合成した。
[反応式34]
Figure 2023518069000126
<中間体7-a>
500mL反応器に<中間体2-b>30.0g(150mmol)、フェノール31.2g(160mmol)、炭酸カリウム45.7g(300mmol)及びNMP250mLを入れて160℃で12時間還流撹拌する。反応終結後に常温まで冷却し、NMPを減圧下で蒸留除去した後、水と酢酸エチルで抽出する。溶媒を減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで分離して<中間体7-a>22gを得た。(収率68%)
合成例7-2.<化合物126>の合成
下記[反応式35]によって<化合物126>を合成した。
[反応式35]
Figure 2023518069000127
<化合物126>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体7-a>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物126>1.2gを得た。(収率13.4%)
MS(MALDI-TOF):m/z 401.10[M+]
合成例8.化合物145の合成
合成例8-1.<中間体8-a>の合成
下記[反応式36]によって<中間体8-a>を合成した。
[反応式36]
Figure 2023518069000128
<中間体8-a>
合成例1-3において1-ブロモ-3-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて2-ブロモ-5-tert-ブチル-1,3-ジメチルベンゼン及び4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体8-a>41.6gを得た。(収率88.2%)
合成例8-2.<中間体8-b>の合成
下記[反応式37]によって<中間体8-b>を合成した。
[反応式37]
Figure 2023518069000129
<中間体8-b>
合成例4-2においてジフェニルアミンに代えて<8-a>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体8-b>37.6gを得た。(収率78.4%)
合成例8-3.<中間体8-c>の合成
下記[反応式38]によって<中間体8-c>を合成した。
[反応式38]
Figure 2023518069000130
<中間体8-c>
合成例1-3において1-ブロモ-3-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて<中間体8-b>及び4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体8-c>31.2gを得た。(収率74.2%)
合成例8-4.<中間体8-d>の合成
下記[反応式39]によって<中間体8-d>を合成した。
[反応式39]
Figure 2023518069000131
<中間体8-d>
合成例1-3において1-ブロモ-3-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて1-ブロモ-2,3-ジクロロ-5-エチルベンゼン及び4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体8-d>30.3gを得た。(収率89.8%)
合成例8-5.<中間体8-e>の合成
下記[反応式40]によって<中間体8-e>を合成した。
[反応式40]
Figure 2023518069000132
<中間体8-e>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体8-d>及び3-ブロモ-5-tert-ブチルベンゾチオフェンを使用する以外は同一の同じ方法で合成して<中間体8-e>27.4gを得た。(収率77.1%)
合成例8-6.<中間体8-f>の合成
下記[反応式41]によって<中間体8-f>を合成した。
[反応式41]
Figure 2023518069000133
<中間体8-f>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体8-e>及び<中間体8-c>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体8-f>21gを得た。(収率74.1%)
合成例8-7.<化合物145>の合成
下記[反応式42]によって<化合物145>を合成した。
[反応式42]
Figure 2023518069000134
<化合物145>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体8-f>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物145>3.4gを得た。(収率19.4%)
MS[M]+979.60
合成例9.化合物150の合成
合成例9-1.<中間体9-a>の合成
下記[反応式43]によって<中間体9-a>を合成した。
[反応式43]
Figure 2023518069000135
<中間体9-a>
合成例1-3において1-ブロモ-3-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて1-ブロモベンゼン(D-置換)及び4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体9-a>32.7gを得た。(収率78.2%)
合成例9-2.<中間体9-b>の合成
下記[反応式44]によって<中間体9-b>を合成した。
[反応式44]
Figure 2023518069000136
<中間体9-b>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体8-e>及び<中間体9-a>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体9-b>34.2gを得た。(収率84.1%)
合成例9-3.<化合物150>の合成
下記[反応式45]によって<化合物150>を合成した。
[反応式45]
Figure 2023518069000137
<化合物150>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体9-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物150>2.7gを得た。(収率11.4%)
MS[M]+663.39
合成例10.化合物153の合成
合成例10-1.<中間体10-a>の合成
下記[反応式46]によって<中間体10-a>を合成した。
[反応式46]
Figure 2023518069000138
<中間体10-a>
合成例1-3において1-ブロモ-3-ヨードベンゼン及びアニリンに代えて1-ブロモ-ジベンゾフラン及び4-tert-ブチルアニリンを使用する以外は同一の方法で合成して<中間体10-a>25.6gを得た。(収率79.2%)
合成例10-2.<中間体10-b>の合成
下記[反応式47]によって<中間体10-b>を合成した。
[反応式47]
Figure 2023518069000139
<中間体10-b>
合成例1-4において<中間体1-c>及び<中間体1-b>に代えて<中間体8-e>及び<中間体10-a>を使用する以外は同一の方法で合成して<中間体10-b>18.6gを得た。(収率74.1%)
合成例10-3.<化合物153>の合成
下記[反応式48]によって<化合物153>を合成した。
[反応式48]
Figure 2023518069000140
<化合物153>
合成例1-7において<中間体1-f>に代えて<中間体10-b>を使用する以外は同一の方法で合成して<化合物153>3.4gを得た。(収率15.4%)
MS[M]+748.37
実施例1~20:有機発光ダイオードの製造
ITOグラスの発光面積が2mm×2mm大きさになるようにパターニングHAN後洗浄した。前記ITOグラスを真空チャンバーに装着した後、2-TNATA(400Å)、下記[表1]に記載された正孔輸送層材料を(200Å)成膜した。次いで、発光層のホストとして[BH]、及びドーパントとして下記表1に記載された化合物を3%を混合して成膜(250Å)した後、電子輸送層として[化学式E-1](300Å)を、電子注入層としてLiq(10Å)を順に成膜し、陰極であるAl(1000Å)を成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の特性は、10mA/cm2で測定した。
[2-TNATA] [BH] [化学式E-1]
Figure 2023518069000141
比較例1~10
前記実施例1~20において正孔輸送層材料として[HT1]、[HT2]を、ドーパント化合物として[BD1]、[BD2]を使用した以外は同一にして有機発光素子を製作し、前記有機発光素子の発光特性は10mA/cm2で測定した。前記[HT1]、[HT2]、[BD1]、[BD2]の構造は、次の通りである。
[HT1] [HT2]
Figure 2023518069000142
[BD1] [BD2]
Figure 2023518069000143
[表1]
Figure 2023518069000144

[表2]
Figure 2023518069000145
前記[表1]及び[表2]から確認できるように、本発明に係る正孔輸送材料(化学式A/B)を正孔輸送層に採用し、本発明に係るドーパント材料(化学式C/D)を発光層に採用した素子では、従来HT1、HT2で表示される化合物を採用した素子、従来BD1、BD2で表示される化合物を採用した素子、及び本発明のように材料を組み合わせていない素子に比べて、より低電圧駆動が可能であり、外部量子効率が顕著に改善され、発光特性が向上していることが分かる。
本発明に係る有機発光素子は、正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層に特徴的構造を有する化合物をそれぞれ正孔輸送材料及びドーパント材料として採用することにより、低電圧駆動が可能であり、外部量子効率に優れた高効率の発光特性を具現でき、平板ディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色又は白色の平板照明用装置、単色又は白色のフレキシブル照明用装置などに産業的に有用に活用できる。

Claims (10)

  1. 第1電極、該第1電極に対向している第2電極、前記第1電極と前記第2電極との間に介在している正孔注入層又は正孔輸送層、及び発光層を含み、
    (i)前記正孔注入層又は前記正孔輸送層は、下記[化学式A]又は[化学式B]で表示される化合物を1種以上含み、
    (ii)前記発光層は、下記[化学式C]又は[化学式D]で表示される化合物を含むことを特徴とする有機発光素子:
    [化学式A] [化学式B]
    Figure 2023518069000146
    上記の[化学式A]及び[化学式B]において、
    A1は、置換又は非置換された炭素数6~30のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基の中から選ばれ、
    Wは、酸素原子(O)又は硫黄原子(S)であり、
    R1及びR2は、互いに同一である又は異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、
    前記R1及びR2は、互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環を形成可能であり、
    Ar1及びAr2は、互いに同一である又は異なり、それぞれ独立に、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、
    前記Ar1及びAr2の少なくとも一方は、下記の[構造式1]で表示され、
    [構造式1]
    Figure 2023518069000147
    上記の[構造式1]において、
    R3は、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、
    R4は、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1~24のアルキル基、炭素数1~24のハロゲン化されたアルキル基、炭素数1~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のアルケニル基、炭素数1~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数6~30のアリールアルキル基、炭素数2~30のヘテロアリール基又は炭素数2~30のヘテロアリールアルキル基、炭素数1~24のアルコキシ基、炭素数1~24のアルキルアミノ基、炭素数6~30のアリールアミノ基、炭素数2~30のヘテロアリールアミノ基、炭素数1~24のアルキルシリル基、炭素数6~30のアリールシリル基及び炭素数6~30のアリールオキシ基の中から選ばれ、
    lは、0~4の整数であり、lが2以上の場合に、複数のR4は互いに同一であるか異なり、
    「-*」は、上記の[化学式A]又は上記[化学式B]におけるAr1とAr2の位置で窒素原子と結合するサイトを意味し、
    [化学式C] [化学式D]
    Figure 2023518069000148
    上記[化学式C]及び[化学式D]において、
    Q1~Q3は、互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、置換又は非置換された炭素数6~50の芳香族炭化水素環であるか、又は置換又は非置換された炭素数2~50の芳香族ヘテロ環であり、
    Y1~Y3は、互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、N-R1、CR2R3、O、S、Se及びSiR4R5から選ばれるいずれか一つであり、
    Xは、B、P及びP=Oから選ばれるいずれか一つであり、
    前記R1~R5は、互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルアミン基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールアミン基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基及びハロゲン基から選ばれるいずれか一つであり、
    前記R1~R5はそれぞれ、前記Q1~Q3の環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成可能であり、
    前記R2とR3及びR4とR5は、それぞれ互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成可能である。
  2. 上記[化学式C]又は上記[化学式D」は、下記[化学式C-1]又は[化学式D-1]のいずれか一つで表示される、請求項1に記載の有機発光素子:
    [化学式C-1] [化学式D-1]
    Figure 2023518069000149

    上記[化学式C-1]及び上記[化学式D-1]において、
    ZはCR又はNであり、複数の前記Z及びRはそれぞれ互いに同一であるか又は異なり、
    前記Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン基及び-N(R6)(R7)から選ばれるいずれか一つであり、
    複数の前記Rは、互いに結合する又は隣接した置換基と連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環リングを形成可能であり、前記形成された脂環族、芳香族の単環又は多環リングの炭素原子は、N、S及びOから選ばれるいずれか一つ以上のヘテロ原子で置換可能であり、
    前記R6及びR7は、互いに同一であるか又は異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、
    前記R6とR7は、互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成可能であり、
    X及びY1~Y3はそれぞれ、上記[化学式C]及び[化学式D]における定義と同一である。
  3. 上記[化学式C]又は上記[化学式D」は、下記[化学式C-2]、[化学式C-3]及び[化学式D-2]のいずれか一つで表示される、請求項1に記載の有機発光素子:
    [化学式C-2] [化学式C-3] [化学式D-2]
    Figure 2023518069000150
    上記[化学式C-2]、[化学式C-3]及び[化学式D-2]において、
    ZはCR又はNであり、複数の前記Z及びRはそれぞれ互いに同一であるか又は異なり、
    前記Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基、置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルコキシ基、置換又は非置換された炭素数6~30のアリールオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルアミン基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールアミン基、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキルシリル基、置換又は非置換された炭素数5~30のアリールシリル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン基及び-N(R6)(R7)から選ばれるいずれか一つであり、
    複数の前記Rは、互いに結合する又は隣接した置換基と連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環リングを形成可能であり、前記形成された脂環族、芳香族の単環又は多環リングの炭素原子は、N、S及びOから選ばれるいずれか一つ以上のヘテロ原子で置換可能であり、
    前記R6及びR7は、それぞれ同一であるか或いは異なり、互いに独立に、水素、重水素、置換又は非置換された炭素数1~30のアルキル基、置換又は非置換された炭素数6~50のアリール基、置換又は非置換された炭素数3~30のシクロアルキル基及び置換又は非置換された炭素数2~50のヘテロアリール基から選ばれるいずれか一つであり、
    前記R6とR7は、互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環リングをさらに形成可能であり、
    X及びY1~Y4はそれぞれ、上記[化学式C]及び上記[化学式D]におけるX及びY1~Y3の定義と同一である。
  4. 複数の前記Rのうち少なくとも一つは、-N(R6)(R7)であることを特徴とする、請求項2に記載の有機発光素子。
  5. 複数の前記Rのうち少なくとも一つは、-N(R6)(R7)であることを特徴とする、請求項3に記載の有機発光素子。
  6. 上記[化学式A]又は上記[化学式B]で表示される前記化合物は、下記化学式で表示される化合物から選ばれるいずれか一つの化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光素子。
    Figure 2023518069000151

    Figure 2023518069000152

    Figure 2023518069000153

    Figure 2023518069000154

    Figure 2023518069000155

    Figure 2023518069000156

    Figure 2023518069000157

    Figure 2023518069000158

    Figure 2023518069000159

    Figure 2023518069000160

    Figure 2023518069000161
  7. 上記[化学式C]又は上記[化学式D]で表示される前記化合物は、下記化学式で表示される化合物から選ばれるいずれか一つの化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光素子。
    Figure 2023518069000162

    Figure 2023518069000163

    Figure 2023518069000164

    Figure 2023518069000165

    Figure 2023518069000166

    Figure 2023518069000167

    Figure 2023518069000168

    Figure 2023518069000169

    Figure 2023518069000170
  8. 前記第1電極と前記第2電極との間には前記正孔注入層、前記正孔輸送層及び前記発光層の他に、電子注入層、電子輸送層、電子遮断層、正孔遮断層及び正孔補助層から選ばれるいずれか1層以上をさらに含む、請求項1に記載の有機発光素子。
  9. それぞれの前記層から選ばれる1以上の層は、蒸着工程又は溶液工程によって形成されることを特徴とする、請求項8に記載の有機発光素子。
  10. 前記有機発光素子は、平板ディスプレイ装置;フレキシブルディスプレイ装置;単色又は白色の平板照明用装置;及び、単色又は白色のフレキシブル照明用装置;から選ばれるいずれか一つに用いられることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光素子。
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