JP2023534498A - 新規な複素環式化合物及びそれを含む有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
前記A1の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子と、前記A2の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記置換基R1及びR2に連結された炭素原子と5員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基L1~L4は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して単結合又は置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基であり、
前記Mは、N-R3、CR4R5、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記M’は、N-R6、CR7R8、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R1~R8、R11~R15は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R1及びR2は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環をさらに形成することができ、
前記s1~s4は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して1~3の整数であり、これらのそれぞれが2以上である場合に、それぞれの連結基L1~L4は、互いに同一でも異なってもよく、
前記x、y、z及びwは、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して0又は1の整数であり、
化学式Aでは、x+y+z=1又はx+y+z=2を満たし、
化学式Bでは、x+y+z+w=1又はx+y+z+w=2を満たし、
前記化学式Aにおいて、A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記化学式Bにおいて、前記A1環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q2の*と結合して縮合環を形成し、前記A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記Ar1~Ar4は、それぞれ互いに同一でも異なってくよく、互いに独立して下記[構造式C]で表され、
[構造式C]
前記構造式C中のR21~R30は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R21~R30のいずれかは、連結基L1~L4に結合する単結合であり、
前記[化学式A]、[化学式B]及び[構造式C]において、前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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3~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数7~24のアルキルアリール基、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12~24のジアリールアミノ基、炭素数2~24のジヘテロアリールアミノ基、炭素数7~24のアリール(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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基、及び炭素数6~24のアリールチオニル基よりなる群から選択された1種以上の置換基で置換されることを意味する。
前記A1の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子と、前記A2の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記置換基R1及びR2に連結された炭素原子と5員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基L1~L4は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して単結合又は置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基であり、
前記Mは、N-R3、CR4R5、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記M’は、N-R6、CR7R8、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R1~R8、R11~R15は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R1及びR2は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環をさらに形成することができ、
前記s1~s4は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して1~3の整数であり、これらのそれぞれが2以上である場合に、それぞれの連結基L1~L4は、互いに同一でも異なってもよく、
前記x、y、z及びwは、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して0又は1の整数であり、
化学式Aでは、x+y+z=1又はx+y+z=2を満たし、
化学式Bでは、x+y+z+w=1又はx+y+z+w=2を満たし、
前記化学式Aにおいて、A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記化学式Bにおいて、前記A1環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q2の*と結合して縮合環を形成し、前記A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記Ar1~Ar4は、それぞれ互いに同一でも異なってくよく、互いに独立して下記[構造式C]で表され、
[構造式C]
前記構造式C中のR21~R30は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R21~R30のいずれかは、連結基L1~L4に結合する単結合であり、
前記[化学式A]、[化学式B]及び[構造式C]において、前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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3~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数7~24のアルキルアリール基、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12~24のジアリールアミノ基、炭素数2~24のジヘテロアリールアミノ基、炭素数7~24のアリール(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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基、及び炭素数6~24のアリールチオニル基よりなる群から選択された1種以上の置換基で置換されることを意味する。
本発明による前記[化学式A]及び[化学式B]におけるA1、A2、E及びFは、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して置換もしくは無置換の炭素数6~50の芳香族炭化水素環であり、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数6~18の芳香族炭化水素環であり、さらに好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数6~14の芳香族炭化水素環であり得る。
前記前記[構造式10]~[構造式21]の芳香族炭化水素環がA1環又はA2環に該当しながら構造式Q1又は構造式Q2と結合する場合には、これらのうちの隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合するか、或いは構造式Q2の*と結合して縮合環を形成し、
[構造式10]~[構造式21]において、Rは水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~20のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記mは1~8の整数であり、mが2以上の場合又はRが2以上の場合には、それぞれのRは、互いに同一でも異なってもよい。
前記A31の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子と、前記A32の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記置換基R51及びR52に連結された炭素原子と5員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基L21~L32は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1~60のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のアルキニレン基、置換もしくは無置換の炭素数3~60のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数6~60のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~60のヘテロアリーレン基の中から選択され、
前記W及びW’は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、N-R53、CR54R55、SiR56R57、GeR58R59、O、S、Seの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R51~R59、Ar21~Ar28は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素1~30のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R51及びR52は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環を形成することができ、前記形成された脂環族、芳香族の単環又は多環の炭素原子は、N、O、P、Si、S、Ge、Se、Teの中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
前記p11~p14、r11~r14及びs11~s14は、それぞれ1~3の整数であるが、これらのそれぞれが2以上である場合に、それぞれの連結基L21~L32は、互いに同一でも異なってもよく、
前記x1は、1であり、y1、z1、及びz2は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して0~1の整数であり、
前記Ar21とAr22、Ar23とAr24、Ar25とAr26、及びAr27とAr28は、それぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
前記化学式D1において、A32環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q11の*と結合して縮合環を形成し、
前記化学式D2において、前記A31環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q12の*と結合して縮合環を形成し、前記A32環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q11の*と結合して縮合環を形成することができる。
前記X1は、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記T1~T3は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50の芳香族炭化水素環、又は置換もしくは無置換の炭素数2~40の芳香族複素環であり、
前記Y1は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記Y2は、N-R66、CR66R68、O、S、SiR69R70の中から選択されるいずれかであり、
前記R61~R70は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、前記R61~R70は、それぞれ前記T1~T3の中から選択される少なくとも1つの環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができる。
前記X2は、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記T4~T6は、[化学式D3]におけるT1~T3と同一であり、
前記Y4は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記Y5は、N-R66、CR66R68、O、S、SiR69R70の中から選択されるいずれかであり、
前記Y6は、N-R71、CR72R73、O、S、SiR74R75の中から選択されるいずれかであり、
前記R61~R75は、[化学式D3]における前記R61~R70と同一である。
前記T7~T9は、[化学式D3]におけるT1~T3と同じであり、
前記Y6は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R61~R65、R71~R72は、それぞれ[化学式D3]における前記R61~R70と同一であり、
前記R71及びR72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をさらに形成するか、或いは前記T7環又はT9環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができる。
前記Xは、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記Q1~Q3は、それぞれ[化学式D3]におけるT1~T3と同一であり、
前記連結基Yは、N-R3、CR4R5、O、S、Seの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R3~R5は、それぞれ[化学式D3]における前記R61~R70と同一であり、
前記R3~R5は、それぞれ前記Q2環又はQ3環に結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができ、
前記R4及び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をさらに形成することができ、
前記Cy1によって形成される環は、窒素(N)原子、前記窒素(N)原子が結合したQ1環内の芳香族炭素原子、及び前記Cy1に結合するQ1環内の芳香族炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
前記化学式D9において、
前記「Cy2」は、前記Cy1に付加されて飽和炭化水素環を形成可能であり、前記Cy2によって形成される環は、Cy1に含まれる炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
前記化学式D10において、
前記Cy3によって形成される環は、前記Cy3に結合するQ3環内の芳香族炭素原子、窒素(N)原子と結合するQ3内の芳香族炭素原子、窒素(N)原子、前記窒素(N)原子が結合したCy1内の炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
ここで、前記[化学式D1]~[化学式D10]における前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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のハロゲン化アルキル基、炭素数2~24のアルケニル基、炭素数2~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基又は炭素数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6~24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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基よりなる群から選択される1つ以上の置換基で置換されることを意味する。
前記置換基R41~R48は、同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基Ar5及びAr6は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基であり、
前記連結基L1は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基、及び置換もしくは無置換の炭素数2~20のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれかであり、
前記nは1~2の整数であり、nが2以上である場合、それぞれの連結基L1は、互いに同一でも異なってもよい。
前記置換基R41~R48、R49~R55は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基Ar5は、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基であり、
前記連結基L11は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基、及び置換もしくは無置換の炭素数2~20のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれかであり、
前記kは1~2の整数であり、kが2以上である場合、それぞれの連結基L11は、互いに同一でも異なってもよく、
前記[化学式E-1]及び[化学式E-2]における前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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のハロゲン化アルキル基、炭素数2~24のアルケニル基、炭素数2~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基又は炭素数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6~24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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基よりなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されることを意味する。
前記[構造式C-1]における「-*」は、[化学式E]、[化学式E-1]又は[化学式E-2]中のアントラセニル基の10位に結合する結合位置である。
合成例1.[H1]の合成
合成例1-(1):<1-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 608.21[M+]
合成例2-(1):<2-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 810.29[M+]
合成例3-(1):<3-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M+]
合成例4-(1):<4-a>の合成
合成例4-(4):[H44]の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例5-(1):<5-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 635.26[M]+
合成例6-(1):<6-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例7-(1):<7-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 610.23[M]+
合成例8-(1):<8-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例9-(1):<9-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例10-(1):<10-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例11-(1):<11-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 560.21[M]+
合成例12-(1):<12-a>の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 565.25[M]+
合成例13-(1):[H51]の合成
MS(MALDI-TOF):m/z 565.25[M]+
ITOガラスの発光面積が2mm×2mmのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。前記ITOガラスを真空チャンバーに取り付けた後、ベース圧力が1×10-7torrとなるようにし、しかる後に、前記ITO上にDNTPD(700Å)、α-NPD(300Å)の順に成膜した。発光層として、本発明に係るホスト化合物と下記のドーパント(BD)化合物(1wt%)とを混合して成膜(200Å)した後、電子輸送層として[E-1]と[ET5]を1:1の比で300Å、電子注入層として[E-1]を10Å、Alを1000Åに順次成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は、0.4mAで測定して下記表1及び表2に示した。
比較例のための有機発光素子は、前記実施例の素子構造においてホストとして使用した本発明による化合物の代わりに、下記の化合物312(韓国公開特許第10-2018-0077887号における化合物312である)又は[BH1]を使用した以外は、同様に製作して実験した。前記有機発光素子の発光特性は、0.4mAで測定して下記表1及び表2に示した。
ITOガラスの発光面積が2mm×2mmのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。ITOガラスを真空チャンバーに装着した後、ベース圧力が1×10-7torrとなるようにし、しかる後に、前記ITO上にDNTPD(700Å)、α-NPD(300Å)の順に成膜した。本発明に係る発光層は、第1発光層及び第2発光層を順次形成するが、第1発光層は、本発明によるホスト化合物と前記BDドーパント化合物(1wt%)とを混合して成膜(50Å)し、第2発光層は、下記の化合物313(韓国公開特許第2018-0077887号における化合物313)と前記BDドーパント化合物(1wt%)とを混合して成膜(150Å)した後、電子輸送層として[E-1]と[ET5]を1:1の比で300Å、電子注入層として[E-1]を10Å、Alを1000Åに順次成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は、0.4mAで測定して下記[表3]に示した。
比較例のための有機発光素子は、前記実施例1~14の素子構造においてホストとして使用した本発明による化合物の代わりに、下記の化合物313(韓国公開特許第10-2018-0077887号における化合物313である)を使用した以外は、同様に製作して実験した。前記有機発光素子の発光特性は、0.4mAで測定して下記[表3]に示した。
Claims (21)
- 下記[化学式A]又は[化学式B]で表される化合物。
(前記[化学式A]及び[化学式B]において、A1、A2、E及びFは、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50の芳香族炭化水素環であり、
前記A1の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子と、前記A2の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記置換基R1及びR2に連結された炭素原子と5員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基L1~L4は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、単結合又は置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基であり、
前記Mは、N-R3、CR4R5、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記M’は、N-R6、CR7R8、O、Sの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R1~R8、R11~R15は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R1及びR2は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環をさらに形成することができ、
前記s1~s4は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して1~3の整数であり、これらのそれぞれが2以上である場合に、それぞれの連結基L1~L4は、互いに同一でも異なってもよく、
前記x、y、z及びwは、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して0又は1の整数であり、
化学式Aでは、x+y+z=1又はx+y+z=2を満たし、
化学式Bでは、x+y+z+w=1又はx+y+z+w=2を満たし、
前記化学式Aにおいて、A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記化学式Bにおいて、前記A1環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q2の*と結合して縮合環を形成し、前記A2環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合して縮合環を形成し、
前記Ar1~Ar4は、それぞれ互いに同一でも異なってくよく、互いに独立して下記[構造式C]で表され、
[構造式C]
前記構造式C中のR21~R30は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R21~R30のいずれかは、連結基L1~L4に結合する単結合であり、
前記[化学式A]、[化学式B]及び[構造式C]において、前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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3~24のシクロアルキル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数7~24のアルキルアリール基、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12~24のジアリールアミノ基、炭素数2~24のジヘテロアリールアミノ基、炭素数7~24のアリール(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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基、及び炭素数6~24のアリールチオニル基よりなる群から選択された1種以上の置換基で置換されることを意味する。) - 前記化学式A又は化学式BにおけるA1、A2、E及びFは、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~18の芳香族炭化水素環であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
- 前記置換もしくは無置換の炭素数6~18の芳香族炭化水素環は、同一でも異なってもよく、互いに独立して、[構造式10]~[構造式21]の中から選択されるいずれかであることを特徴とする、請求項2に記載の化合物。
(前記[構造式10]~[構造式21]において、「-*」は、前記置換基R1及びR2に連結された炭素を含む5員環を形成するか、或いは前記構造式Q1及びQ2におけるMを含む5員環を形成するための結合位置を意味し、
前記[構造式10]~[構造式21]の芳香族炭化水素環がA1環又はA2環に該当しながら構造式Q1又は構造式Q2と結合する場合には、これらのうちの隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q1の*と結合するか、或いは構造式Q2の*と結合して縮合環を形成し、
前記[構造式10]~[構造式21]において、前記Rは、請求項1で定義したR1及びR2と同一であり、mは1~8の整数であり、mが2以上である場合又はRが2以上である場合には、それぞれのRは互いに同一でも異なってもよい。) - 前記化学式A及び化学式Bにおける連結基L1~L4は、それぞれ単結合であるか、或いは下記[構造式1]~[構造式5]の中から選択されるいずれかであり、
s1~s4は、それぞれ1又は2であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
前記連結基における芳香族環の炭素には、水素又は重水素が結合できる。 - 前記化学式A中のxは1であり、y及びzはそれぞれ0であるか、
或いは、前記yは1であり、x及びzはそれぞれ0であるか、
或いは、前記zは1であり、x及びyはそれぞれ0であり、
前記化学式B中のxは1であり、y、z及びwはそれぞれ0であるか、
或いは、x及びyはそれぞれ1であり、z及びwは0であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。 - 前記化学式A又は化学式Bにおける前記置換基R1及びR2は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキル基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
- 前記構造式C中のR21~R23のうちのいずれかが連結基L1~L4に結合する単結合であり、
前記R11~R15は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~18のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~15のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリールシリル基、シアノ基、及びハロゲン基の中から選択される置換基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。 - 前記構造式C中のR21~R30は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~12のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~12のヘテロアリール基の中から選ばれるいずれかであり、
前記構造式C中のL1~L4と連結されないR21~R30の少なくとも1つは、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~12のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~12のヘテロアリール基の中から選択されるいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。 - 前記化合物は、下記[H1]~[H180]で表される群から選択されたいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
- 第1電極;
前記第1電極に対向している第2電極;及び
前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機層;を含み、前記有機層が請求項1~9のいずれか一項に記載の化合物を1種以上含む、有機発光素子。 - 前記有機層は、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、発光層、電子輸送層及び電子注入層のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項10に記載の有機発光素子。
- 前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機層は発光層を含み、前記発光層はホストとドーパントからなり、前記化合物はホストとして使用されることを特徴とする、請求項11に記載の有機発光素子。
- 前記ドーパントは、下記[化学式D1]~[化学式D10]の中から選択される少なくとも一つが使用されることを特徴とする、請求項12に記載の有機発光素子。
(前記[化学式D1]及び[化学式D2]において、A31、A32、E1及びF1は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50の芳香族炭化水素環、又は置換もしくは無置換の炭素数2~40の芳香族複素環であり、
前記A31の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子と、前記A32の芳香族環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記置換基R51及びR52に連結された炭素原子と5員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基L21~L32は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1~60のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のアルキニレン基、置換もしくは無置換の炭素数3~60のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数2~60のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数6~60のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~60のヘテロアリーレン基の中から選択され、
前記W及びW’は、N-R53、CR54R55、SiR56R57、GeR58R59、O、S、Seの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R51~R59、Ar21~Ar28は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~20のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素1~30のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記R51及びR52は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環又は多環を形成することができ、前記形成された脂環族、芳香族の単環又は多環の炭素原子は、N、O、P、Si、S、Ge、Se、Teの中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
前記p11~p14、r11~r14及びs11~s14は、それぞれ1~3の整数であり、これらのそれぞれが2以上である場合に、それぞれの連結基L21~L32は、互いに同一でも異なってもよく、
前記x1は、1であり、y1、z1及びz2は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して0~1の整数であり、
前記Ar21とAr22、Ar23とAr24、Ar25とAr26、及びAr27とAr28は、それぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
前記化学式D1において、A32環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q11の*と結合して縮合環を形成し、
前記化学式D2において、前記A31環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q12の*と結合して縮合環を形成し、前記A32環内の隣り合う2つの炭素原子は、前記構造式Q11の*と結合して縮合環を形成することができる。)
[化学式D3]
(前記[化学式D3]において、
前記X1は、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記T1~T3は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50の芳香族炭化水素環、又は置換もしくは無置換の炭素数2~40の芳香族複素環であり、
前記Y1は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記Y2は、N-R66、CR66R68、O、S、SiR69R70の中から選択されるいずれかであり、
前記R61~R70は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数5~30のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、前記R61~R70は、それぞれ前記T1~T3の中から選択される少なくとも1つの環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができる。)
(前記[化学式D4]及び[化学式D5]において、
前記X2は、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記T4~T6は、[化学式D3]におけるT1~T3と同一であり、
前記Y4は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記Y5は、N-R66、CR66R68、O、S、SiR69R70の中から選択されるいずれかであり、
前記Y6は、N-R71、CR72R73、O、S、SiR74R75の中から選択されるいずれかであり、
前記R61~R75は、[化学式D3]における前記R61~R70と同一である。)
(前記X3は、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記T7~T9は、[化学式D3]におけるT1~T3と同一であり、
前記Y6は、N-R61、CR62R63、O、S、SiR64R65の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R61~R65、R71~R72は、それぞれ[化学式D3]における前記R61~R70と同一であり、
前記R71及びR72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をさらに形成するか、或いは前記T7環又はT9環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができる。)
(前記[化学式D8]~[化学式D10]において、
前記Xは、B、P、P=Oの中から選択されるいずれかであり、
前記Q1~Q3は、それぞれ[化学式D3]におけるT1~T3と同一であり、
前記連結基Yは、N-R3、CR4R5、O、S、Seの中から選択されるいずれかであり、
前記置換基R3~R5は、それぞれ[化学式D3]における前記R61~R70と同一であり
前記R3~R5は、それぞれ前記Q2環又はQ3環と結合して脂環族又は芳香族の単環又は多環をさらに形成することができ、
前記R4及び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をさらに形成することができ、
前記Cy1によって形成される環は、窒素(N)原子、前記窒素(N)原子が結合したQ1環内の芳香族炭素原子、及び前記Cy1に結合するQ1環内の芳香族炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
前記化学式D9において、
前記「Cy2」は、前記Cy1に付加されて飽和炭化水素環を形成可能であり、前記Cy2によって形成される環は、Cy1に含まれる炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
前記化学式D10において、
前記Cy3によって形成される環は、前記Cy3に結合するQ3環内の芳香族炭素原子、窒素(N)原子に結合するQ3内の芳香族炭素原子、窒素(N)原子、前記窒素(N)原子が結合したCy1内の炭素原子を除けば、置換もしくは無置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
ここで、前記[化学式D1]~[化学式D10]における前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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のハロゲン化アルキル基、炭素数2~24のアルケニル基、炭素数2~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基又は炭素数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6~24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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基よりなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されることを意味する。) - 第1電極と、
前記第1電極に対向している第2電極と、を含み、
前記第1電極と前記第2電極との間には、第1ホストと第1ドーパントとを含む第1発光層、及び第2ホストと第2ドーパントとを含む第2発光層を順次含み、
前記第1ホスト及び前記第2ホストのうちの少なくとも1つは、請求項1~9のいずれか一項に記載の化合物を1種以上含むことを特徴とする、有機発光素子。 - 前記第1電極と第1発光層との間には正孔輸送層及び正孔注入層のうちの少なくとも一つが備えられ、かつ、第2発光層と第2電極との間には電子輸送層及び電子注入層のうちの少なくとも一つが備えられることを特徴とする、請求項14に記載の有機発光素子。
- 前記第1発光層は、請求項1~9のいずれか一項に記載の化合物を1種以上含むことを特徴とする、請求項14に記載の有機発光素子。
- 前記第2発光層には、下記化学式Eで表されるアントラセン誘導体がホストとして使用されることを特徴とする、請求項16に記載の有機発光素子。
[化学式E]
(前記[化学式E]において、
前記置換基R41~R48は、同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基Ar5及びAr6は、それぞれ互いに同一でも異なってもよく、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基であり、
前記連結基L1は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基、及び置換もしくは無置換の炭素数2~20のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれかであり、
前記nは1~2の整数であり、nが2以上である場合、それぞれの連結基L1は、互いに同一でも異なってもよく、
前記[化学式E]における前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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のハロゲン化アルキル基、炭素数2~24のアルケニル基、炭素数2~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基又は炭素数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6~24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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基よりなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されることを意味する。) - 前記[化学式E]で表されるアントラセン誘導体は、下記化学式E-1又は化学式E-2で表されるアントラセン化合物であることを特徴とする、請求項17に記載の有機発光素子。
[化学式E-1]
[化学式E-2]
(前記[化学式E-1]及び[化学式E-2]において、
前記置換基R41~R48、R49~R55は、それぞれ同一でも異なってもよく、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6~30のアリールシリル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選択されるいずれかであり、
前記置換基Ar5は、置換もしくは無置換の炭素数6~50のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数2~50のヘテロアリール基であり、
前記連結基L11は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6~20のアリーレン基、及び置換もしくは無置換の炭素数2~20のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれかであり、
前記kは1~2の整数であり、kが2以上である場合、それぞれの連結基L11は、互いに同一でも異なってもよく、
前記[化学式E-1]及び[化学式E-2]における前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、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のハロゲン化アルキル基、炭素数2~24のアルケニル基、炭素数2~24のアルキニル基、炭素数1~24のヘテロアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~24のアリールアルキル基、炭素数2~24のヘテロアリール基又は炭素数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6~24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6~24のアリールシリル基、炭素数6~24のアリールオキシ基よりなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されることを意味する。) - 前記第1発光層又は第2発光層には、同一でも異なってもよく、互いに独立して、下記化学式D1~化学式D10の中から選択される少なくとも一つが使用されることを特徴とする、請求項17に記載の有機発光素子。
(前記[化学式D1]~[化学式D10]は、それぞれ請求項13に記載されたのと同一である。) - 前記それぞれの層の中から選択された一つ以上の層は、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11に記載の有機発光素子。
- 前記有機発光素子は、フラットパネルディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色又は白色のフラットパネル照明用装置、及び単色又は白色のフレキシブル照明用装置の中から選択されるいずれかの装置に使用されることを特徴とする、請求項10に記載の有機発光素子。
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