JP2024027771A - フェナントレン化合物およびその用途 - Google Patents

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Naoki Uchida
史成 上原
Fuminari Uehara
華奈 尾池
Kana Oike
泰裕 高橋
Yasuhiro Takahashi
拓也 山縣
Takuya Yamagata
利紀 西浦
Toshinori Nishiura
桃子 堀
Momoko Hori
圭哉 青柳
Keiya Aoyanagi
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Abstract

【課題】耐熱性が向上された有機薄膜、有機電界発光素子およびその作製に資する新規なフェナントレン化合物を提供する。【解決手段】本発明のフェナントレン化合物は、式(1)で表される特定の構造を有する。本発明の有機電界発光素子用材料および有機電界発光素子は、いずれも、当該フェナントレン化合物を含有する。【化1】JPEG2024027771000054.jpg2856【選択図】図1

Description

本発明は、フェナントレン化合物、当該フェナントレン化合物を含む有機電界発光素子用材料および有機電界発光素子に関する。
有機電界発光素子は、小型モバイル用途を中心に実用化が始まっている。しかしながら、タブレットPCやPCモニター等の中型パネル、TV等の大型や車載用途、または高温環境に曝される用途への拡大には更なる性能向上が必須であり、より高い耐熱性を有する材料が求められている。特許文献1および特許文献2は、有機電界発光(有機エレクトロルミネッセンス)素子用の材料である、フェナントレンやナフタレン等の縮合多環芳香族炭化水素化合物を開示している。
特許第5829388号 国際公開WO2014/010823号
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の縮合多環芳香族炭化水素化合物は、耐熱性を十分に満たしているとはいえない。
そこで、本発明の一態様は、新規なフェナントレン化合物であって、高温においても高いアモルファス性を保持可能なフェナントレン化合物を提供することに向けられている。
また、本発明の一態様は、異性化しにくいヘリシティを有する有機化合物を含む有機薄膜を提供することに向けられている。
さらに、本発明のさらに他の態様は、効率特性が向上された有機電界発光素子を提供することに向けられている。
本発明は、下記[1]~[14]に関する。
[1]式(1)で表されるフェナントレン化合物:
式(1)中、
Ar、Arは、各々独立して、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環、あるいはこれらが連結した構造である、置換されていても良い
(i)炭素数6~60の芳香族炭化水素基、または、
(ii)炭素数3~60のヘテロ芳香族基、または、
(iii)炭素数6~60のアリールアミノ基、または
(iv)前記(i)~(iii)から選ばれる任意の2以上の基の単結合による組み合わせで構成される基を表す;
(iv)前記(i)~(iii)から選ばれる任意の2以上の基の単結合による組み合わせ で構成される基、ただし前記組み合わせで構成される基のうち芳香族環上の置換基が 直接Lと結合することはない、
を表す;
Lは各々独立して、
炭素数6~10の芳香族炭化水素基、
炭素数3~10のヘテロ芳香族基を表す;
n及びmは、各々独立に、0~3である。但し、n=0およびm=0の際に、ArとArはともにフェニル基とはならない;
フェナントレン環の任意の水素は置換されてもよい:
[2] 式(2)で表されるフェナントレン化合物:
式(2)中、
Ar及びArは、各々独立して、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環、あるいはこれらが連結した構造である、
(i)炭素数6~36の芳香族炭化水素基、
(ii)炭素数3~36のヘテロ芳香族基、
(iii)炭素数6~36のアリールアミノ基を表す;
Ar及びArは、各々独立して、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す;
Lは、同一または相異なって、
炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または
炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す;
n及びmは、各々独立に、0~3の整数である。但し、n=0およびm=0の時、Ar及びArが同時にフェニル基とはならない;
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、各々独立に、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す:
[3]
n及びmが、各々独立に、1~3の整数である、請求項1または2に記載のフェナントレン化合物。
[4]
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQが、水素原子である、請求項2に記載のフェナントレン化合物。
[5]
Lがフェニレン基である、請求項1または2に記載のフェナントレン化合物。
[6]
Ar、Ar及びフェナントレン環の置換基は、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、若しくはトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’、Si(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基である;
Ar’は、出現毎に同一であるか異なり、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~60のアリール基または炭素数3~60のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す;
請求項1に記載のフェナントレン化合物。
[7]
式(1)で表される化合物が下記のいずれかの構造で表される、請求項1に記載のフェナントレン化合物。
[8]
一般式(3)
(式中、Q、Q、Q及びQは、各々独立に、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Tはホルミル基、アシル基、カルボキシル基またはCH(OY)を表す。Yは水素原子、アルキル基または炭素数3~12のトリアルキルシリル基を表す。)で示される化合物と、
一般式(4)
(式中、Qは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36ヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、前記と同じ意味を表す。Lは炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す。nは、0~3の整数を表す。Xは、脱離基を表す。)で示される化合物と、一般式(5)
(式中、Qは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’及びLは、前記と同じ意味を表す。mは、0~3の整数を表す。Xは、脱離基を表す。)で示される化合物を反応させることを特徴とする、一般式(2-X-1)
(式中、Q、Q、Q、Q、Q、Q、L、n、m、X及びXは、前記と同じ意味を表す。)で示されるフェナントレン化合物の製造方法。
[9]
酸の存在下で反応させることを特徴とする、請求項8に記載のフェナントレン化合物の製造方法。
[10]
一般式(1-X)
(式中、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Lは炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す。n及びmは、0~3の整数を表す。X及びXは、脱離基を表す。)で示される化合物と、一般式(6)
(式中、Arは、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Mは金属含有基または水素原子を表す。)で示される化合物と、一般式(7)
(式中、Arは、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。Ar’は、前記と同じ意味を表す。Mは金属含有基または水素原子を表す。)で示される化合物を、金属触媒及び塩基存在下、反応させることを特徴とする、一般式(2)
(式中、Ar及びAr、Q、Q、Q、Q、Q、Q、L、n及びmは、前記と同じ意味を表す。)で示されるフェナントレン化合物の製造方法。
[11]
自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜。
[12]
請求項11に記載の有機薄膜であって、
前記自由回転しない不斉軸を有する有機化合物が、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のフェナントレン化合物である有機薄膜。
[13]
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のフェナントレン化合物を含有する有機電界発光素子用電荷輸送材料。
[14]
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のフェナントレン化合物を含有する有機電界発光素子。
本発明の一態様によれば、効率特性の高い有機電界発光素子の作製に資する、新規なフェナントレン化合物を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、高い温度環境においてもアモルファス性を保つ耐熱性を保有する有機薄膜を提供することができる。
また、本発明の他の態様によれば、寿命特性が向上された有機電界発光素子を提供することができる。
本発明の一態様に係る有機電界発光素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。 本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の積層構成の他の例(素子実施例-1の構成)を示す概略断面図である。
以下、本発明の各態様について詳細に説明する。
[フェナントレン化合物]
本発明の一態様に係るフェナントレン化合物は、式(1)で表される。
式(1)中、Ar及びArは、各々独立して、
(i)炭素数6~60の芳香族炭化水素基、
(ii)炭素数3~60のヘテロ芳香族基、または、
(iii)炭素数6~60のアリールアミノ基、または
(iv)前記(i)~(iii)から選ばれる任意の2以上の基の単結合による組み合わせ で構成される基、ただし前記組み合わせで構成される基のうち芳香族環上の置換基 が直接Lと結合することはない、
を表す;
Ar及びArは、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環又はこれらが連結した構造であってよく、また後述の置換基で置換されていてもよい。
中でも、Ar及びArは、上記の(i)、(ii)または(iii)であることが、有機電界発光素子の寿命特性の観点から好ましい。
炭素数6~60の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、ジフェニルフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ジナフトクリセニル基などが挙げられる。
炭素数3~60のヘテロ芳香族基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナジチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナントリジニル基、ピロリル基、インドリル基、インドリジニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾカルボリニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、キサンテニル基、スピロキサンテニル基、ベンゾキサンテニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアザリル基、アザベンゾフルオランテニル基などが挙げられる。
炭素数6~60のアリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビフェニリルアミノ基、ジビフェニリルアミノ基、ナフチルアミノ基、ジナフチルアミノ基等が挙げられる。
Ar及びArは、ジフェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニルフェニル基、ジフェニルピリミジル基、ジフェニルピリミジルフェニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、フェナントロリニル基、ビピリジル基、シアノフェニル基、であることが、電子輸送性および寿命特性の観点から好ましい。
また、Ar及びArは、カルバゾリル基、ジフェニルアミノ基、フェニル-ビフェニルアミノ基、ジヒドロアクリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、フェニル-フルオレニルアミノ基、ビフェニル-フルオレニルアミノ基、ジフルオレニルアミノ基であることが、正孔輸送性及び寿命特性の観点から好ましい。
[Lについて]
式(1)中、Lは、各々独立して、炭素数6~10の芳香族炭化水素基、または炭素数3~10のヘテロ芳香族基を表す。
炭素数6~10の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ナフチレン基、アズレンジイル基、インデンジイル基などが挙げられる。
炭素数3~10のヘテロ芳香族基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナジチリジニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアザリル基などが挙げられる。
[n、mについて]
式(1)中、n及びmは0~3の整数である。nまたはmが0の時、Lはフェナントレン環とArまたはArとを連結する単結合となることを意味する。n及びmは、後述の有機電界発光素子用電子輸送材料などの用途に応じた機能あるいは取扱性の観点から、適宜決めることが可能である。例えはこのような観点によれば、n及びmは1以上が好ましく、1以上2以下がさらに好ましい。
n=0およびm=0の際に、ArとArが同時にフェニル基とはならない。
n=0およびm=0の際に、ArとArが同時にフェニル基であると、立体反転が容易に進行し、形成した有機薄膜のなかで、局所的にS体同士で、またはR体同士で凝集することが可能となり、より安定な結晶構造を取りやすく、アモルファス性の保持が困難となる。
[置換基について]
式(1)中、Ar、Ar,フェナントレン環の任意の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。
式(1)におけるAr、Ar,フェナントレン環が有していてよい置換基の例には、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、シアノ基、ニトロ基、分岐または環化またはかご状に環化してもよい炭素数1~20のアルキル基、分岐または環化してもよい炭素数2~20のアルケニル基、分岐または環化してもよい炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアルコキシ基、単環または連結してもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、単環または連結してもよい炭素数3~20のヘテロ芳香族基、P(=O)(Ar’)、C(=O)Ar’、B(Ar’)、B(OAr’)、OSOAr’およびSi(Ar’)が含まれる。
Ar’は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~60のアリール基および炭素数3~60のヘテロアリール基からなる群から構成される1つ以上の基を表す。
当該置換基は、Ar、Ar,フェナントレン環のそれぞれにおいて、一つでもよいしそれ以上でもよく、複数の場合では同じであってもよいし異なっていてもよい。また、置換基の置換位置は限定されない。
Ar、Arにおける置換基は、限定されないが、合成のしやすさの観点から、重水素、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、アザベンゾフルオランテニル基、トリアジニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリアジニルフェニル基又はアダマンチル基であることが好ましい。
フェナントレン環における置換基は、限定されないが、合成のしやすさの観点から、重水素、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、アザベンゾフルオランテニル基、トリアジニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリアジニルフェニル基又はアダマンチル基であることが好ましい。
[好ましい態様について]
後述の有機電界発光素子用電子輸送材料などの用途に応じた機能あるいは取扱性の観点からは、以下の態様は本開示の技術的範囲から除外することが好ましい。
[フェナントレン化合物]
本発明の一態様に係るフェナントレン化合物は、式(2)で表される。
[Ar、Arについて]
式(2)中、Ar及びArは、各々独立して、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環、あるいはこれらが連結した構造である、
(i)炭素数6~36の芳香族炭化水素基、
(ii)炭素数3~36のヘテロ芳香族基、
(iii)炭素数6~36のアリールアミノ基、を表し、
Ar及びArは、各々独立して、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。
Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。
炭素数6~36の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、ジフェニルフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ジナフトクリセニル基などが挙げられる。
炭素数3~36のヘテロ芳香族基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナントリジニル基、ピロリル基、インドリル基、インドリジニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾカルボリニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、キサンテニル基、スピロキサンテニル基、ベンゾキサンテニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアザリル基、アザベンゾフルオランテニル基などが挙げられる。
炭素数6~36のアリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビフェニリルアミノ基、ジビフェニリルアミノ基、ナフチルアミノ基、ジナフチルアミノ基などが挙げられる。
Ar及びArは、ジフェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニルフェニル基、ジフェニルピリミジル基、ジフェニルピリミジルフェニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、フェナントロリニル基、ビピリジル基、及びシアノフェニル基、であることが、電子輸送性および寿命特性の観点から好ましい。
また、Ar及びArは、カルバゾリル基、ジフェニルアミノ基、フェニル-ビフェニルアミノ基、ジヒドロアクリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、フェニル-フルオレニルアミノ基、ビフェニル-フルオレニルアミノ基、及びジフルオレニルアミノ基であることが、正孔輸送性及び寿命特性の観点から好ましい。
Ar及びArは、各々独立して、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。当該炭素数2~10のアシル基としては、具体的には、アセチル基、プロピオニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ベンゾイル基などを例示することができる。当該炭素数1~20のアルキル基としては、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、シクロヘキシルメチル基、エチル基、2-シクロペンチルエチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、3-シクロプロピルプロピル基、1-メチルエチル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-ブチル基、3-メチルブタン-2-イル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、2-メチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、2-ペンチル基、2-メチルペンタン-2-イル基、4,4-ジメチルペンタン-2-イル基、3-ペンチル基、3-エチルペンタン-3-イル基、シクロペンチル基、2,5-ジメチルシクロペンチル基、3-エチルシクロペンチル基、ヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3,3-ジメチルヘキシル基、4-エチルヘキシル基、2-ヘキシル基、2-メチルヘキサン-2-イル基、5,5-ジメチルヘキサン-2-イル基、3-ヘキシル基、2,4-ジメチルヘキサン-3-イル基、シクロヘキシル基、4-エチルシクロヘキシル基、4,4-ジメチルシクロヘキシル基、ヘプチル基、2-ヘプチル基、3-ヘプチル基、4-ヘプチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、オクチル基、2-オクチル基、3-オクチル基、4-オクチル基、シクロオクチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタドシル基などを例示することができる。当該炭素数2~20のアルケニル基としては、直鎖状又は分岐状の脂肪族不飽和炭化水素のいずれでもよく、エテニル基、アリル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-ヘキセニル基、オレイル基、(E)-3,7-ジメチル-2,6-オクタジエニル基、3,7,11-トリメチル-1,6,10-ドデカトリエン-3-イル基、3,7,11-トリメチル-2,6,10-ドデカトリエニル基などを例示することができる。当該炭素数2~20のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基などを例示することができる。当該炭素数5~20のビシクロアルキル基としては、exo-2-ノルボルニル基,endo-2-ノルボルニル基,3-ピナニル基、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン-2-イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン-3-イル基などを例示することができる。当該炭素数8~20のトリシクロアルキル基としては、1-アダマンチル基,2-アダマンチル基などを例示することができる。当該炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、シクロブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n-へプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマンチルオキシ基などを例示することができる。当該炭素数6~36のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、ジフェニルフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ジナフトクリセニル基などを例示することができる。当該炭素数6~36のヘテロアリール基としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナントリジニル基、ピロリル基、インドリル基、インドリジニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾカルボリニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、キサンテニル基、スピロキサンテニル基、ベンゾキサンテニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアザリル基、アザベンゾフルオランテニル基などを例示することができる。当該炭素数1から8までのハロアルキル基としては、直鎖状、分岐状又は環状ハロアルキル基のいずれでもよく、具体的には、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ペルフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、1,1-ジフルオロエチル基、2,2-ジフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基、1,1-ジフルオロプロピル基、ペルフルオロイソプロピル基、2,2,2-トリフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチル基、ペルフルオロシクロプロピル基、2,2,3,3-テトラフルオロシクロプロピル基、ペルフルオロブチル基、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル基、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル基、4,4,4-トリフルオロブチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基、2-クロロエチル基、3-ブロモプロピル基、トリフルオロヘキシル基、トリフルオロオクチル基などを例示することができる。当該炭素数3から12までトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジエチルプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ(イソプロピル)シリル基、トリブチルシリル基、トリ(イソブチル)シリル基などを例示することができる。
Ar’で表される、炭素数1~10のアルキル基としては、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、シクロヘキシルメチル基、エチル基、2-シクロペンチルエチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、3-シクロプロピルプロピル基、1-メチルエチル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-ブチル基、3-メチルブタン-2-イル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、2-メチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、2-ペンチル基などを例示することができる。
Ar’で表される、炭素数6~36のアリール基としては、前記の炭素数6~36のアリール基と同様のものを例示することができる。
Ar’で表される、炭素数3~36のヘテロアリール基としては、前記の炭素数6~36のヘテロアリール基と同様のものを例示することができる。
Ar、Arにおける置換基は限定されないが、式(1)で表されるフェナントレン化合物の合成が容易な観点から、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、アザベンゾフルオランテニル基、トリアジニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリアジニルフェニル基又はアダマンチル基であることが好ましい。
[Lについて]
式(2)中、Lは、同一又は相異なって、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、または炭素数3~20のヘテロ芳香族基を表す。
炭素数6~20の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ナフチレン基、アズレンジイル基、インデンジイル基などが挙げられる。
炭素数3~20のヘテロ芳香族基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアザリル基などが挙げられる。
中でも、Lは、フェニレン基であることが、式(2)で表されるフェナントレン化合物の合成が容易な観点から好ましく、1,4-フェニレン基がより好ましい。
[n、mについて]
式(2)中、n及びmは0~3の整数である。nまたはmが0の時、Lはフェナントレン環とArまたはArとを連結する単結合となることを意味する。n及びmは、後述の有機電界発光素子用電子輸送材料などの用途に応じた機能あるいは取扱性の観点から、適宜決めることが可能である。例えはこのような観点によれば、n及びmは1以上が好ましく、1又は2がさらに好ましい。
n=0およびm=0の際に、ArとArが同時にフェニル基とはならない。
[Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQについて]
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、各々独立に、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、前記と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数2~10のアシル基としては、前記の炭素数2~10のアシル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数1~20のアルキル基としては、前記の炭素数1~20のアルキル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数2~20のアルケニル基としては、前記の炭素数2~20のアルケニル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数2~20のシクロアルキル基としては、前記の炭素数2~20のシクロアルキル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数5~20のビシクロアルキル基としては、前記の炭素数5~20のビシクロアルキル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数8~20のトリシクロアルキル基としては、前記の炭素数8~20のトリシクロアルキル基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数1~10のアルコキシ基としては、前記の炭素数1~10のアルコキシ基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数6~36のアリール基としては、前記の炭素数6~36のアリール基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数3~36のヘテロアリール基としては、前記の炭素数3~36のヘテロアリール基と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数1から8までのハロアルキル基、としては、前記の炭素数1から8までのハロアルキル基、と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQで表される、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、としては、前記の炭素数3から12までトリアルキルシリル基、と同様のものを例示することができる。
、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、限定されないが、式(1)で表されるフェナントレン化合物の合成が容易な観点から、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、アザベンゾフルオランテニル基、トリアジニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリアジニルフェニル基又はアダマンチル基であることが好ましく、水素原子がより好ましい。
フェナントレン環における置換基は限定されないが、式(2)で表されるフェナントレン化合物の合成が容易な観点から、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、アザベンゾフルオランテニル基、トリアジニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリアジニルフェニル基又はアダマンチル基であることが好ましい。
[好ましい態様について]
n=0およびm=0の際に、ArとArが同時にフェニル基であると、立体反転が容易に進行し、形成した有機薄膜のなかで、局所的にS体同士で、またはR体同士で凝集することが可能となり、より安定な結晶構造を取りやすく、アモルファス性の保持が困難となるため、本開示の技術的範囲から除外することが好ましい。
後述の有機電界発光素子用電子輸送材料などの用途に応じた機能あるいは取扱性の観点からは、以下の態様は本開示の技術的範囲から除外することが好ましい。
以下、式(1)または式(2)で表されるフェナントレン化合物の具体的な例を示す。なお、本開示におけるフェナントレン化合物は、これらに限定されない。
本発明の一態様のフェナントレン化合物は高い耐熱性を有する有機薄膜を提供することができる。ここでいう耐熱性とは、アモルファス状態の有機薄膜が高い温度環境においても結晶化しにくく、アモルファス性を保持する性能を意味する。
<高い耐熱性を有する構造的な理由>
フェナントレンに代表される縮合多環芳香族炭化水素化合物は、その剛直な骨格により化合物のガラス転移点(Tg)を向上させる手段としてこれまで広く活用されてきたが、環自体の高い平面性により、縮合多環芳香族炭化水素環の間でπ-πスタックを形成しやすく、高い温度環境においてアモルファス性を保持する能力が高いとは言えない。
これまでフェナントレン環に対称性の低い置換基を導入する手法。または、例えばナフタレン環の1位および2位、またはフェナントレン環の9位および10位の様に隣接する位置に芳香族置換基を導入することで芳香族置換基と縮合多環芳香族炭化水素環との二面角を大きくし、縮合多環芳香族炭化水素環のπ-πスタックを阻害する手法、などによって有機薄膜のアモルファス性を保持する検討がなされてきたが、縮合芳香族炭化水素化合物の結晶化を抑えることは困難であり、実際、示差走査熱量測定(DSC)で加熱時の化合物の状態変化に伴う温度変化を測定すると、公知の縮合多環芳香族炭化水素化合物は大きな熱量の発熱を伴う結晶化が観測される。
これに対し、本発明の一態様であるフェナントレン化合物は、立体的に混み入ったフェナントレン環の4位と5位に同時に置換基を導入している。この4位と5位の置換基は立体反発を起こすため、フェナントレン環自体を屈曲させ、フェナントレン環のπ-πスタックを阻害する。また同時に、置換基の立体反発によりフェナントレン環の長軸方向を軸とした軸不斉が生じ、そのラセミ体はフェナントレン化合物の連続的な配向を阻害、すなわち化合物の結晶化を阻害する。これらの効果により本発明の一態様であるフェナントレン化合物は高い温度環境においても結晶しにくいため、それを含む有機薄膜の耐熱性を向上せしめるものである。
ここで軸不斉とは、分子が不斉中心を持たないが、キラリティ軸(置換基の組がその鏡像と重ね合わせることができない空間的配置に固定されている軸)を有するキラリティの特別な形式の一つである。軸不斉は、アリール-アリール結合の回転が制限されているアトロプ異性ビアリール化合物において最もよく見られる(例:ビフェニル化合物、1,1’-ビ-2-ナフトールといったビナフチル化合物、ジヒドロアントラセノン化合物など)。これは中央のC-C結合が回転できないことに起因する不斉である。一方でらせん性(ヘリシティ)によって引き起こされる不斉を、らせん不斉と呼ぶ。らせん不斉の最も分かりやすい化合物はヘリセン分子である。6個以上の芳香環がオルト位で縮合したヘリセンは、両端の環の立体障害のためπ電子系がラセン上にねじれ、このため「右巻き」と「左巻き」に由来する「キラリティ」が存在する。一方で4個の芳香環がオルト位で縮合したテトラヘリセン([4]Helicene)からは立体障害のために上下に螺旋を巻き始めるが、立体障害が小さいため容易に異性化し、ラセミ化してしまう。また、一般にベンゼン環が山型に3つ繋がったフェナントレンは通常らせんを巻かないが、本発明の一態様であるフェナントレン化合物は、立体的に混み入ったフェナントレン環の4位と5位に同時に置換基を導入することで、異性化しにくい、らせん不斉を有している。
本発明の一態様のフェナントレン化合物は、例えば、有機電界発光素子および光電素子等の有機電子素子用途に用いることができる。
<フェナントレン化合物の合成方法>
式(1)で表されるフェナントレン化合物は、
金属触媒(例えばパラジウム化合物、ニッケル化合物、銅化合物)と塩基存在下、下記反応式(R1)または(R2)で表されるカップリング反応、または、下記反応式(R3)で表される環化反応、によって合成することが可能である。なお、本明細書におけるフェナントレン化合物の合成方法は、これらに限定されない。
反応式R1、R2及びR3中、
Ar、Ar、L、n、mは式(1)と同義である;
、Mは金属含有基または水素原子を表す;
、Xは脱離基を表す。
nは1~5の整数である。
Rはホルミル基、アシル基、またはCH(OR’)である。
R’は、水素、アルキル基、シリル基である。
反応式(R1)及び(R2)における、M及びMで表される金属含有基の具体例としては、B(OR)で表されるボロン酸、鎖状また環状のボロン酸エステル、ZnCl、ZnBr、MgCl、MgBrおよびMgI、等が挙げられる。脱離基としては、ハロゲン原子およびトリフルオロメタンスルホナート(TfO)基等が挙げられる。
当該カップリング反応で用いることのできるパラジウム触媒としては、特に限定されるものではないが、具体的には、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、硝酸パラジウム等のパラジウム塩;π-アリルパラジウムクロリドダイマー、パラジウムアセチルアセトナト、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム等の錯化合物;及び、
ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロ[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム、ビス(トリ-t-ブチルホスフィン)パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム等の第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体;を例示することができる。
第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体は、パラジウム塩又は錯化合物に第三級ホスフィンを添加し、反応系中で調製することもできる。この際用いることのできる第三級ホスフィンとしては、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、t-ブチルジフェニルホスフィン、9,9-ジメチル-4,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、2-(ジフェニルホスフィノ)-2’-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-(ジ-t-ブチルホスフィノ)ビフェニル、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)ビフェニル、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリ(2-フリル)ホスフィン、トリ(o-トリル)ホスフィン、トリス(2,5-キシリル)ホスフィン、(±)-2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等が例示できる。
これらの中でも、第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体が収率のよい点で好ましく、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル又はトリフェニルホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体がより好ましい。
第三級ホスフィンとパラジウム塩又は錯化合物とのモル比は1:10~10:1の範囲にあることが好ましく、収率がよい点で1:2~3:1の範囲にあることがより好ましい。反応式(R1)及び(R2)で用いるパラジウム触媒の量に制限はないが、収率がよい点で、パラジウム触媒のモル当量はトリアジン化合物に対して0.005~0.5モル当量の範囲にあることが好ましい。
当該カップリング反応は、塩基を添加して実施してもよく、用いられる塩基としては、特に限定されるものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物塩;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の金属炭酸塩;酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の金属酢酸塩;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等の金属リン酸塩;フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等の金属フッ化物塩;ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムイソプロピルオキシド、カリウムtert-ブトキシド等の金属アルコキシド;等を挙げることができる。中でも反応収率がよい点で、金属炭酸塩又は金属リン酸塩が好ましく、炭酸カリウム又はリン酸カリウムがより好ましい。塩基の量に特に制限は無いが、反応収率がよい点で、塩基とトリアジン化合物とのモル比は、1:2~10:1の範囲にあることが好ましく、1:1~4:1の範囲にあることがより好ましい。
当該カップリング反応は溶媒中で実施することができ、該溶媒としては、水;ジイソプロピルエ-テル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族炭化水素;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4-フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、γ-ラクトン等のエステル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)等のアミド;N,N,N’,N’-テトラメチルウレア(TMU)、N,N’-ジメチルプロピレンウレア(DMPU)等のウレア;ジメチルスルホキシド(DMSO);及び、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2,2,2-トリフルオロエタノール等のアルコール;等を例示することができ、これらを任意の比で混合して用いてもよい。溶媒の使用量に特に制限はない。これらのうち、反応収率がよい点で水、エーテル、アミド、アルコール又はこれらの混合溶媒が好ましく、THFと水の混合溶媒がより好ましい。
当該カップリング反応による生成物は、再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華精製あるいは分取高圧液体クロマトグラフ(HPLC)などの一般的な精製処理を必要に応じて適宜組み合わせることによって単離することが可能である。また、得られた生成物の構造は、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光および質量分析などの公知の分析方法によって確認することが可能である。
反応式(R3)は、酸存在で反応を行うことが好ましい。
反応式(R3) で用いられる酸としては、メタンスルホン酸等のブレンステッド酸、またはB(C6F5)3等のルイス酸が挙げられる。フェナントレン化合物(1)の収率が良好な点でB(C6F5)3が好ましい。
式(2)で表されるフェナントレン化合物は、
金属触媒(例えばパラジウム化合物、ニッケル化合物、銅化合物)と塩基存在下、下記反応式(A1)または(A2)で表されるカップリング反応、または、下記反応式(A3)で表される環化反応によって合成することが可能である。なお、本明細書におけるフェナントレン化合物の合成方法は、これらに限定されない。
反応式(A1)、(A2)及び(A3)中、
Ar、Ar、L、Q、Q、Q、Q、Q及びQは式(1)と同義である;
及びMは金属含有基または水素原子を表す;
及びXは脱離基を表す。
n及びmは1~5の整数である。
Tはホルミル基、アシル基、またはCH(OY)である。
Yは水素原子、アルキル基または炭素数3~12のトリアルキルシリル基である。当該炭素数3~12のトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジエチルプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ(イソプロピル)シリル基、トリブチルシリル基、トリ(イソブチル)シリル基等を例示することができ、フェナントレン化合物(1―X)の収率が高い点で、トリエチルシリル基、トリ(イソプロピル)シリル基が好ましく、トリエチルシリル基がより好ましい。
反応式(A1)及び(A2)における、M及びMで表される金属含有基の具体例としては、B(OZ)で表されるボロン酸、鎖状または環状のボロン酸エステル、ZnCl、ZnBr、MgCl、MgBrおよびMgI、等が挙げられる。X及びXで表される脱離基としては、ハロゲン原子およびトリフルオロメタンスルホナート(TfO)基等が挙げられる。
当該カップリング反応で用いることのできるパラジウム触媒としては、特に限定されるものではないが、具体的には、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、硝酸パラジウム等のパラジウム塩;π-アリルパラジウムクロリドダイマー、パラジウムアセチルアセトナト、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム等の錯化合物;及び、
ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロ[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム、ビス(トリ-t-ブチルホスフィン)パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム等の第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体;を例示することができる。
第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体は、パラジウム塩又は錯化合物に第三級ホスフィンを添加し、反応系中で調製することもできる。この際用いることのできる第三級ホスフィンとしては、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、t-ブチルジフェニルホスフィン、9,9-ジメチル-4,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、2-(ジフェニルホスフィノ)-2’-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-(ジ-t-ブチルホスフィノ)ビフェニル、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)ビフェニル、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリ(2-フリル)ホスフィン、トリ(o-トリル)ホスフィン、トリス(2,5-キシリル)ホスフィン、(±)-2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等が例示できる。
これらの中でも、第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体が収率のよい点で好ましく、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル又はトリフェニルホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体がより好ましい。
第三級ホスフィンとパラジウム塩又は錯化合物とのモル比は1:10~10:1の範囲にあることが好ましく、収率がよい点で1:2~3:1の範囲にあることがより好ましい。反応式(A1)及び(A2)で用いるパラジウム触媒の量に制限はないが、収率がよい点で、パラジウム触媒のモル当量はトリアジン化合物に対して0.005~0.5モル当量の範囲にあることが好ましい。
当該カップリング反応は、塩基を添加して実施してもよく、用いられる塩基としては、特に限定されるものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物塩;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の金属炭酸塩;酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の金属酢酸塩;リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等の金属リン酸塩;フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等の金属フッ化物塩;ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムイソプロピルオキシド、カリウムtert-ブトキシド等の金属アルコキシド;等を挙げることができる。中でも反応収率がよい点で、金属炭酸塩又は金属リン酸塩が好ましく、炭酸カリウム又はリン酸カリウムがより好ましい。塩基の量に特に制限は無いが、反応収率がよい点で、塩基とトリアジン化合物とのモル比は、1:2~10:1の範囲にあることが好ましく、1:1~4:1の範囲にあることがより好ましい。
当該カップリング反応は溶媒中で実施することができ、該溶媒としては、水;ジイソプロピルエ-テル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族炭化水素;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4-フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、γ-ラクトン等のエステル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)等のアミド;N,N,N’,N’-テトラメチルウレア(TMU)、N,N’-ジメチルプロピレンウレア(DMPU)等のウレア;ジメチルスルホキシド(DMSO);及び、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2,2,2-トリフルオロエタノール等のアルコール;等を例示することができ、これらを任意の比で混合して用いてもよい。溶媒の使用量に特に制限はない。これらのうち、反応収率がよい点で水、エーテル、アミド、アルコール又はこれらの混合溶媒が好ましく、THFと水の混合溶媒がより好ましい。
当該カップリング反応による生成物は、再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華精製あるいは分取高圧液体クロマトグラフ(HPLC)などの一般的な精製処理を必要に応じて適宜組み合わせることによって単離することが可能である。また、得られた生成物の構造は、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光および質量分析などの公知の分析方法によって確認することが可能である。
反応式(A3)は、酸存在で反応を行うことが好ましい。
反応式(A3)で用いられる酸としては、メタンスルホン酸等のブレンステッド酸、またはB(C等のルイス酸が挙げられる。フェナントレン化合物(1)の収率が良好な点でB(Cが好ましい。
式(1―X-1)で表されるフェナントレン化合物は、下記反応式(A4)で表される環化反応によって合成することが可能である。なお、本明細書におけるフェナントレン化合物の合成方法は、これらに限定されない。
反応式(A4)中、
L、Q、Q、Q、Q、Q及びQは式(1)と同義である;
及びXは脱離基を表す。
n及びmは1~5の整数である。
Tはホルミル基、アシル基、またはCH(OY)である。Tはフェナントレン化合物(1―X-1)の収率が高い点で、ホルミル基またはCH(OY)が好ましくCH(OY)がより好ましい。
Yは水素原子、アルキル基または炭素数3~12のトリアルキルシリル基である。当該炭素数3~12のトリアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジエチルプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ(イソプロピル)シリル基、トリブチルシリル基、トリ(イソブチル)シリル基等を例示することができ、フェナントレン化合物(1―X-1)の収率が高い点で、トリエチルシリル基、トリ(イソプロピル)シリル基が好ましく、トリエチルシリル基がより好ましい。
当該環化反応による生成物は、再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華精製あるいは分取高圧液体クロマトグラフ(HPLC)などの一般的な精製処理を必要に応じて適宜組み合わせることによって単離することが可能である。また、得られた生成物の構造は、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光および質量分析などの公知の分析方法によって確認することが可能である。
反応式(A4)における、X及びXで表される脱離基としては、ハロゲン原子およびトリフルオロメタンスルホナート(TfO)基等が挙げられる。
反応式(A4)は、酸存在で反応を行うことが好ましい。
反応式(A4)で用いられる酸としては、メタンスルホン酸等のブレンステッド酸、またはB(C等のルイス酸が挙げられる。フェナントレン化合物(1)の収率が良好な点でB(Cが好ましい。
当該環化反応による生成物は、再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華精製あるいは分取高圧液体クロマトグラフ(HPLC)などの一般的な精製処理を必要に応じて適宜組み合わせることによって単離することが可能である。また、得られた生成物の構造は、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光および質量分析などの公知の分析方法によって確認することが可能である。
<有機電界発光素子用電子輸送材>
本発明の一態様に係る有機電界発光素子用電子輸送材は、式(1)または式(2)で表されるフェナントレン化合物を含有する。上記のフェナントレン化合物は、例えば、有機電界発光素子用電子輸送材料として好適に用いることができる。本発明の一態様に係る有機電界発光素子用材料は、所期の特性および性能を発現する範囲において、前述したフェナントレン化合物のみから構成されていてもよいし、フェナントレン化合物に加えて、ドーパントのような他の成分をさらに含有していてもよい。
<有機電界発光素子>
以下、本発明の一態様に係る有機電界発光素子(以下、単に「有機電界発光素子」と称することがある)について説明する。
本発明の一態様に係る有機電界発光素子は、式(1)または式(2)で表されるフェナントレン化合物を含有する。有機電界発光素子において、当該フェナントレン化合物は、前述した有機電界発光素子用材料あるいは有機電界発光素子用電荷輸送材料が適用された状態で有機電界発光素子に含有される。
本発明の一態様に係る有機電界発光素子は、陽極と、陰極と、少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層と、を備え、前記有機薄膜層の少なくとも一層が、上記のフェナントレン化合物を含有する。有機電界発光素子の構成については限定されないが、例えば、以下に示す(i)~(vi)の構成が挙げられる。
(i):陽極/発光層/陰極
(ii):陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(iii):陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iv):陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(v):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
(vi):陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
フェナントレン化合物は、上記のいずれの層に含まれていてもよいが、有機電界発光素子の発光特性に優れる点で、発光層および当該発光層と陰極との間の層からなる群より選ばれる一層以上に含まれることが好ましい。したがって、上記(i)~(vi)に示された構成の場合、フェナントレン化合物が、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層からなる群より選ばれる一層以上に含まれることが好ましい。
以下、本発明の一態様に係る有機電界発光素子を、上記(v)の積層構成をとる図1、およびその他の積層構成をとる図2を参照しながらより詳細に説明する。
なお、図1に示す有機電界発光素子は、いわゆるボトムエミッション型の素子構成を有するが、本発明の一態様に係る有機電界発光素子はボトムエミッション型の素子構成に限定されない。すなわち、本発明の一態様に係る有機電界発光素子は、トップエミッション型など、他の公知の素子構成であってもよい。
図1は、本発明の一態様に係る有機電界発光素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。図2は、本発明の一態様に係る有機電界発光素子の積層構成の他の例を示す概略断面図である。
図1に示される有機電界発光素子100は、基板1、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、および陰極8をこの順で備える。ただし、これらの層のうちの一部の層が省略されていてもよく、また逆に他の層が追加されていてもよい。例えば、発光層5と電子輸送層6との間に正孔阻止層が設けられていてもよく、正孔注入層3が省略され、陽極2上に正孔輸送層4が直接設けられていてもよい。
また、例えば電子注入層の機能と電子輸送層の機能とを単一の層で併せ持つ電子注入・輸送層のような、複数の層が有する機能を併せ持った単一の層を、当該複数の層の代わりに備えた構成であってもよい。さらに、例えば単層の正孔輸送層4、単層の電子輸送層6が、それぞれ複数層からなっていてもよい。
<フェナントレン化合物を含有する層>
図1に示される構成例において有機電界発光素子100は、発光層5、電子輸送層6および電子注入層7からなる群より選ばれる一層以上に上記フェナントレン化合物を含む。特に、電子輸送層6がフェナントレン化合物を含むことが好ましい。なお、フェナントレン化合物は、有機電界発光素子が備える複数の層に含まれていてもよい。
以下においては、電子輸送層6がフェナントレン化合物を含む有機電界発光素子100について説明する。
[基板1]
基板1としては特に限定はなく、通常の有機電界発光素子に使用できる基板を使用することができる。例えばガラス板、石英板、プラスチック板などが挙げられる。
[陽極2]
基板1上(正孔注入層3側)には陽極2が設けられている。
陽極の材料としては、通常の有機電界発光素子に使用できる化合物を使用することができる。例えば仕事関数の大きい(例えば4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物が挙げられる。陽極の材料の具体例としては、Auなどの金属;CuI、酸化インジウム-スズ(ITO;Indium Tin Oxide)、SnO、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。
[正孔注入層3、正孔輸送層4]
陽極2と後述する発光層5との間には、陽極2側から、正孔注入層3、正孔輸送層4がこの順で設けられている。
正孔注入層、正孔輸送層の材料としては、正孔注入性、正孔輸送性、電子障壁性の少なくともいずれかを有するものである。正孔注入層、正孔輸送層の材料は、有機物、無機物のいずれであってもよく、通常の有機電界発光素子に使用できる化合物を使用することができる。
正孔注入層、正孔輸送層は、一種または二種以上の材料からなる単構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
正孔輸送層4は、二層以上の積層構造であってもよい。たとえば正孔輸送層4は、図2に示される有機電界発光素子200のように、陽極2側から、第一正孔輸送層1051、第二正孔輸送層1052の順で設けられる積層型の正孔輸送層105であってもよい。第二正孔輸送層1052は上記(vi)の構成における電子阻止層として使用することができる。
[発光層5]
正孔輸送層4と後述する電子輸送層6との間には、発光層5が設けられている。
発光層の材料としては、通常の有機電界発光素子に使用できる発光材料を使用することができる。例えば燐光発光材料、蛍光発光材料、熱活性化遅延蛍光発光材料が挙げられる。
発光層は、単一の低分子材料または単一のポリマー材料からなっていてもよいが、より一般的には、ゲスト化合物でドーピングされたホスト材料からなっている。発光は主としてドーパントから生じ、任意の色を有することができる。
また、発光材料は発光層のみに含有されることに限定されない。例えば、発光材料は、発光層に隣接した層(正孔輸送層4、または電子輸送層6)に含有されていてもよい。このような構成によってさらに有機電界発光素子の発光効率を高めることができる。
発光層は、一種または二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
[電子輸送層6]
発光層5と後述する電子注入層7との間には、電子輸送層6が設けられている。
電子輸送層は、フェナントレン化合物を含むことが好ましい。また、電子輸送層は、フェナントレン化合物に加えてさらに従来公知の電子輸送材料から選ばれる一種以上を含んでいてもよい。
なお、フェナントレン化合物が電子輸送層に含まれず、他の層に含まれる場合は、従来公知の電子輸送材料から選ばれる一種以上を、電子輸送層を構成する電子輸送材料として用いることができる。
従来公知の電子輸送性材料としては、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、土類金属錯体等が挙げられる。アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、土類金属錯体としては、例えば、8-ヒドロキシキノリナートリチウム(Liq)、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2-メチル-8-キノリナート)クロロガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)(o-クレゾラート)ガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-1-ナフトラートアルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-2-ナフトラートガリウム等が挙げられる。
電子輸送層は、一種または二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
本態様に係る有機電界発光素子においては、電子注入性を向上させ、素子特性(例えば、発光効率、低電圧駆動、または高耐久性)を向上させる目的で、電子注入層を設けてもよい。
電子輸送層6は、二層以上の積層構造であってもよい。たとえば電子輸送層6は、図2に示される有機電界発光素子200のように、発光層5側から、第一電子輸送層1071、第二電子輸送層1072の順で設けられる積層型の電子輸送層107であってもよい。第一電子輸送層1071は上記(vi)の構成における正孔阻止層として使用することができる。
本発明の一態様に係るフェナントレン化合物は第一電子輸送層および第二電子輸送層の両方、またはいずれか一方に使用することができる。
[電子注入層7]
電子輸送層6と後述する陰極8との間には、電子注入層7が設けられている。
電子注入層の材料としては、通常の有機電界発光素子に使用できる化合物を使用することができる。例えば、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等の有機化合物が挙げられる。
また、電子注入層の材料としては、SiO、AlO、SiN、SiON、AlON、GeO、LiO、LiON、TiO、TiON、TaO、TaON、TaN、LiF、C、Ybなどの各種酸化物、フッ化物、窒化物、酸化窒化物等の無機化合物も挙げられる。本発明の一態様に係るアザベンゾフルオランテン化合物を使用することもできる。
[陰極8]
電子注入層7上には陰極8が設けられている。
陰極の材料としては、通常の有機電界発光素子に使用できる化合物を使用することができる。例えば、仕事関数の小さい金属(以下、電子注入性金属とも称する)、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物が挙げられる。ここで、仕事関数の小さい金属とは、例えば、4eV以下の金属である。
電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物などが好ましい。
[各層の形成方法]
以上説明した、電極(陽極、陰極)を除く各層は、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、およびLB(Langmuir-Blodgett method)法などの公知の方法によって薄膜化することにより、形成することができる。各層の材料は、それ単独で用いてもよく、必要に応じて結着樹脂などの材料、溶剤と共に用いてもよい。
このようにして形成された各層の膜厚については、制限はなく、状況に応じて適宜選択することができ、通常は5nm~5μmの範囲である。
陽極および陰極は、電極材料を蒸着およびスパッタリングなどの方法によって薄膜化することにより、形成することができる。蒸着またはスパッタリングの際に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよく、蒸着またはスパッタリングなどによって薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーで所望の形状のパターンを形成してもよい。
陽極および陰極の膜厚は、1μm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましい。
なお、フェナントレン化合物を含む層を形成するは、上記の従来公知の電子輸送性材料と併用してもよい。したがって、例えば、フェナントレン化合物と従来公知の電子輸送性材料とを共蒸着してもよく、フェナントレン化合物の層に従来公知の電子輸送性材料の層を積層してもよい。
有機電界発光素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像をスクリーン等に投影するタイプのプロジェクション装置、あるいは静止画像または動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
動画再生用の表示装置として有機電界発光素を使用する場合、駆動方式としては、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式であってもよく、アクティブマトリクス方式であってもよい。また、異なる発光色を有する有機電界発光素子を二種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
このような構成によれば、長寿命特性をより一層発揮する有機電界発光素子を提供することが可能である。これにより、さらなる長寿命の画像表示技術の発展への貢献が期待される。よって、本発明の実施形態によれば、情報伝達技術の普及、および廃棄物による環境への負荷の軽減などの観点から、労働意欲の向上、産業の発展、および環境保全に係る持続可能な開発目標(SDGs)の達成への貢献が期待される。
<自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜>
本発明の一態様には、自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜、が含まれる。
ここで、「自由回転しない不斉軸を有する」とは、分子の構造から通常想定される結合の長さ、結合同士の角度および立体障害を考慮した際に、自由な回転はできない不斉軸が存在することをいう。
自由回転しない不斉軸を有する有機化合物には、例えば[6]Helicene、[7]Helicene、[8]Helicene、[9]Helicene、[10]Helicene、[13]Helicene、[14]Helicene、[16]Helicene、[3]Helical fused Anthracenes、[4]Helical fused Anthracenes、ジアザ[6]ヘテロヘリセン、テトラチオ[6]ヘテロヘリセン、テトラチオ[7]ヘテロヘリセンなどが挙げられる。また例えば、4位および5位に置換基を有するフェナントレン化合物などが挙げられる。
自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜としては、上記[1]~[6]のいずれかに記載の化合物を含む有機薄膜が好ましい。
本発明の一態様である自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜は高い温度環境においてもアモルファス性を保つ耐熱性を保有するという効果を有し得る。
本発明の一態様である自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜は、当該有機化合物を用いて、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、およびLB(Langmuir-Blodgett method)法などの公知の方法によって薄膜化することにより、形成することができる。各層の材料は、それ単独で用いてもよく、必要に応じて結着樹脂などの材料、溶剤と共に用いてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定して解釈されない。
なお、下記実施例において、H-NMRスペクトルの測定は、Bruker AVANCE III 400 または AVANCE III HD 400 NMR(BRUKER製)を用いて行った。
また、下記実施例における有機電界発光素子の発光特性は、室温下、作製した素子に直流電流を印加し、輝度計(製品名:BM-9,トプコンテクノハウス社製)を用いて評価した。
[フェナントレン化合物の実施例]
合成実施例-1(化合物ET-1の合成)
アルゴン雰囲気下で、4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレン(1.31g,2.7mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(1.73g,6.8mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(637mg,0.55mmol)及び酢酸カリウム(2.27g,23mmol)をTHF(25mL)中に懸濁させ、26時間還流した。室温まで放冷後、反応混合物にクロロホルム及び水を加えた後、有機層を抽出した。有機層に硫酸ナトリウム及び活性炭を加えて撹拌した後、セライト濾過を行い、ろ液から低沸点留分を減圧除去した。得られた固体をメタノールで洗浄することで4,5-ビス(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)フェナントレン(IM-1)を得た(1.36g,収率87%)。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):7.76(dd,J=7.8,1.3Hz,2H),7.69(s,2H),7.48(dd,J=7.8,7.4Hz,2H),7.42-7.36(m,4H),7.11(dd,J=7.3,1.3Hz,2H),6.57-6.52(m,4H)1.38(s,24H).
アルゴン雰囲気下で、化合物 IM-1(1.36g,2.3mmol)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.40g,5.2mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(276mg,0.24mmol)をTHF(100mL)中に懸濁させた。この懸濁液に2M-炭酸カリウム水溶液(7mL,14mmol)を加え、80℃で14.5時間撹拌した。室温まで放冷後、溶媒を半分になるまで減圧除去した後、水及びメタノールを加えて濾取した。濾取物をキシレン中(100mL)に懸濁させ、140℃まで加熱してから活性炭を加えて撹拌した後、セライト濾過を行った。低沸分を留去し、キシレンによる再結晶を繰り返し行うことで4,5-ビス(4-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)フェニル)フェナントレン(ET-1)を得た(668mg,収率36%)。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):8.73(brd,J=7.1Hz,8H),8.44(dd,J=8.5,8.5Hz,4H),7.88(dd,J=7.8,1.7Hz,2H),7.80(s,2H),7.61(dd,J=7.6,7.5Hz,2H),7.53(brt,J=7.3Hz,4H),7.43(brdd,J=7.7,7.3Hz,8H),7.28(dd,J=7.2,1.2Hz,2H),6.87(d,J=8.3Hz,2H),6.82(d,J=8.3Hz,2H)
合成実施例-2(化合物ET-2の合成)
アルゴン雰囲気下、4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレン(1.5g,3.1mmol)、2-(フルオランテン-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(2.2mL,6.8mmol)、酢酸パラジウム(0.041g,0.18mmol)及び2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.18g,0.37mmol)をTHF(60mL)中に懸濁させた。この懸濁液に2M-炭酸カリウム水溶液(10mL,20mmol)を加え、80℃にて18時間撹拌した。反応溶液に水とヘキサンを加えて生じた固体をろ取し、水、メタノール、ヘキサン及びクロロホルムにて洗浄した。得られた固体を熱トルエンに溶解させ、室温まで冷却することで析出した固体をろ取することで4,5-ビス(4-(フルオランテン-3-イル)フェニル)フェナントレン(ET-2)を得た(1.6g,71%)。
H-NMR(400Hz,CDCl)δ(ppm):8.10(d,J=8.3Hz,2H),8.00(d,J=7.1Hz,2H),7.94(d,J=7.0Hz,2H),7.94-7.90(m,4H),7.85(dd,J=7.8,1.3Hz,2H),7.78(s,2H),7.67(d,J=7.1Hz,2H),7.61(dd,J=7.8,7.4Hz,2H),7.55(dd,J=8.3,7.0Hz,2H),7.44(brd,J=8.1Hz,2H),7.40-7.37(m,4H),7.35(dd,J=7.4,1.3Hz,2H),7.30(brd,J=8.1Hz,2H),6.98(brd,J=8.1Hz,2H),6.91(brd,J=8.1Hz,2H).
合成実施例-3(化合物ET-3の合成)
4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレン(150mg,0.30mmol)、9-アントラセンボロン酸(130mg,0.60mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(26.5mg,23μmol)をTHF(1.3mL)中に懸濁させた。この懸濁液に2M-炭酸カリウム水溶液(0.8mL,1.6mmol)を加え、80℃で20時間撹拌した。この溶液にクロロホルム及び水を加えた後、有機層を抽出し、有機層に硫酸ナトリウム及び活性炭を加えて撹拌した後、セライト濾過を行い、低沸点留分を減圧除去した。得られた固体をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=100:0~95:5)にて精製することにより4,5-ビス(4-(アントラセン-9-イル)フェニル)フェナントレン(ET-3)を得た(34.4mg,収率13%)。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):8.45(s,2H),8.35(d,J=8.4Hz,2H),8.00(d,J=8.9Hz,4H),7.86(dd,J=7.8,1.3Hz,2H),7.79(s,2H),7.65(dd,J=7.6,7.5Hz,2H),7.55(d,J=8.8Hz,2H),7.47(dd,J=7.3,1.3Hz,2H),7.43-7.33(m,10H),7.28-7.24(m,2H),7.12(d,J=7.8Hz,2H),7.01(d,J=7.9Hz,2H).
合成実施例-4(化合物HT-1の合成)
アルゴン雰囲気下で、4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレン(0.73g,1.5mmol)、ジフェニルアミン(0.76g,3.8mmol)、酢酸パラジウム(17mg,75μmol)及び2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.14g,0.30mmol)をTHF(3mL)中に懸濁させた。この懸濁液にナトリウム-t-ブトキシド(0.44g,0.4.5mmol)を加え、100℃で18時間撹拌した。室温まで放冷後、クロロホルム及び水、次いで飽和塩化ナトリウム水溶液を用いて分液し、有機層を分取した。得られた有機層に活性炭及び硫酸マグネシウムを加え、攪拌した後、セライト濾過を行い、低沸点留分を減圧除去した。トルエン/メタノールによる再沈殿を行った後、メタノール及びヘキサン洗浄を行った。酢酸エチルを用いて再結晶を行うことで、4,4’-(フェナントレン-4,5-ジイル)ビス(N,N-ジフェニルアニリン)(HT-1)を得た(150mg,収率15%)。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):7.70(dd,J=7.8,1.3Hz,2H),7.65(s,2H),7.48(dd,J=7.4,7.4Hz,2H),7.17(m,10H),7.07(brd,J=7.4Hz,8H),6.95(tdd,J=7.3,1.4,1.2Hz,4H),6.89(dd,J=8.4,2.1Hz,2H),6.79(dd,J=8.4,1.8Hz,2H),6.68(dd,J=8.4,2.1Hz,2H),6.52(dd,J=8.4,1.8Hz,2H)
合成参考例-1
2,2′-(1,4-フェニレン)ジアセトアルデヒド
アルゴン雰囲気下、二口フラスコ内に1,4-ビス(2-ヒドロキシエチル)ベンゼン(1.00g,6.0mmol)とジクロロメタン(20mL)を加えた。0℃まで冷却後、トリクロロシアヌル酸(2.93g,12.6mmol)を加えて5分間攪拌した。攪拌後、TEMPO(20.4mg,0.12mmol)を加えて、0℃で30分攪拌した。H NMRで反応の完結を確認後、セライトろ過を行い、少量のクロロホルムで洗いこんだ。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて分液を行い、有機層を抽出した。抽出した有機層に1N 塩酸を加えて分液を行い、回収した有機層に硫酸ナトリウムを加え、室温で攪拌後、乾燥剤をろ取した。得られた溶液を加熱せずに室温でエバポレーターを用いて、低沸分を減圧留去し、真空ポンプで真空乾燥させることで白色固体の2,2′-(1,4-フェニレン)ジアセトアルデヒドを得た(収量682mg,収率70%)。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ9.76(t,J=2.2Hz,2H),7.23(s,4H),3.70(d,J=2.2Hz,4H).
合成参考例-2
4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレン
反応は厳密な脱水・脱気条件で行った。加熱乾燥した二口フラスコ内に加熱乾燥したモレキュラーシーブ4Aを加えて真空ポンプで減圧しながらさらに加熱乾燥を行った。室温まで放冷後、2,2′-(1,4-フェニレン)ジアセトアルデヒド(162mg,1.0mmol)及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(102mg,0.20mmol)をジクロロメタン(25mL)中に懸濁させた。さらに4-ブロモフェニルアセチレンを加え、室温で17時間反応させた。反応後、水とクロロホルムを加えて、セライトろ過を行い、固形分を除去した。得られた溶液から有機層を抽出し、飽和食塩水で洗浄した。硫酸マグネシウムを加え、室温で攪拌後、乾燥剤をろ取し、低沸分を減圧留去した。得られた粗精製物をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=9:1)によって精製することで、4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレンを得た(収量57mg,収率12%)。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ7.79(dd,J=7.8,1.3Hz,2H),7.70(s,2H),7.52(dd,J=7.8,7.3Hz,2H),7.23(brd,J=8.2Hz,2H),7.12(dd,J=7.3,1.3Hz,2H),7.09(brd,J=8.4Hz,2H),6.51(brd,J=8.2Hz,2H),6.49(brd,J=8.4Hz,2H).
反応は厳密な脱水・脱気条件で行った。モレキュラーシーブ4Åを加えて真空ポンプで減圧しながらさらに加熱乾燥を行った。室温まで放冷後、1,4-ビス(2,2-ビス(トリメチルシリルオキシ)エチル)ベンゼン(6.9g,10mmol)、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(1.1g,2.1mmol)及び4-ブロモフェニルアセチレン(4.7g,26mmol)を超脱水ジクロロメタン(230mL)及び1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(23mL)中に懸濁させ、室温で15時間反応させた。反応後、セライトろ過を行い、水とクロロホルムを加えて、有機層を抽出した。有機層に硫酸マグネシウムを加えて撹拌した後、乾燥材をろ取し、低沸点留分を減圧除去した。得られた粗精製物をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム=9:1)によって精製することで、4,5-ビス(4-ブロモフェニル)フェナントレンを得た(収量1.5g,収率30%)。
[結晶化温度の測定]
DSC(SIIナノテクノロジー社製 EXSTART DSC 7020)を用いて、約5mgのサンプルを10℃/分の昇温速度で融点+20℃まで加熱した。その後、サンプルを急冷し、Alを参照サンプルとして再度10℃/分の昇温速度で加熱した。その際の熱特性を下表に示す。また、比較のため測定を行ったETL-1およびETL-2の構造は以下の通りである。
得られた結果より、本発明の一態様であるフェナントレン化合物は公知の化合物と比較して結晶化しにくく、高い温度環境においてもアモルファス性を保つ耐熱性を保有していることが明らかである。
また得られた結果より、本発明の一態様である自由回転を制限された軸不斉を有する有機化合物を含む有機薄膜が、高い温度環境においてもアモルファス性を保つ耐熱性を保有していることは明らかである。
[有機電界発光素子の実施例]
有機電界発光素子の作製と性能評価に用いる化合物の構造式およびその略称を以下に示す。以下の実施例における有機電界発光素子の積層構成については、図2を参照されたい。
実施例3-1
(基板101、陽極102の用意)
陽極をその表面に備えた基板として、2mm幅の酸化インジウム-スズ(ITO)膜(膜厚110nm)がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用意した。ついで、この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。
(真空蒸着の準備)
洗浄後の表面処理が施された基板上に、真空蒸着法で各層の真空蒸着を行い、各層を積層形成した。
まず、真空蒸着槽内に前記ガラス基板を導入し、1.0×10-4Paまで減圧した。そして、以下の順で、各層の成膜条件に従ってそれぞれ作製した。
(正孔注入層103の作製)
昇華精製したHTLとNDP-9とを99:1(質量比)の割合で10nm成膜し、正孔注入層103を作製した。成膜速度は0.15nm/秒であった。
(第一正孔輸送層1051の作製)
昇華精製したHTLを0.15nm/秒の速度で85nm成膜し、第一正孔輸送層1051を作製した。
(第二正孔輸送層1052の作製)
昇華精製したEBL-1を0.15nm/秒の速度で5nm成膜し、第二正孔輸送層1052を作製した。
(発光層106の作製)
昇華精製したBH-1とBD-1とを95:5(質量比)の割合で20nm成膜し、発光層106を作製した。成膜速度は0.18nm/秒であった。
(第一電子輸送層1071の作製)
昇華精製したHBL-1を0.05nm/秒の速度で6nm成膜し、第一電子輸送層1071を作製した。
(第二電子輸送層1072の作製)
化合物ET-1およびLiqを50:50(質量比)の割合で25nm成膜し、第二電子輸送層1072を作製した。成膜速度は0.15nm/秒であった。
(陰極108の作製)
最後に、基板上のITOストライプと直交するようにメタルマスクを配し、陰極108を成膜した。陰極は、イッテルビウムと銀/マグネシウム(質量比9/1)と銀とを、この順番で、それぞれ2nm、12nmと90nmとで成膜し、3層構造とした。イッテルビウムの成膜速度は0.02nm/秒、銀/マグネシウムの成膜速度は0.5nm/秒、銀の成膜速度は成膜速度0.2nm/秒であった。
以上により、発光面積が4mmの、図2に示すような有機電界発光素子200を作製した。なお、上記の製膜した層および陰極のそれぞれの膜厚は、触針式膜厚測定計(DEKTAK、Bruker社製)で測定した。
さらに、この素子を酸素および水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと成膜基板(素子)とを、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いて行った。
実施例3-2
実施例3-1において、化合物ET-1の代わりに化合物ET-2を用いた以外は、実施例3-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
比較例3-1
実施例3-1において、化合物ET-1の代わりにETL-1を用いた以外は、実施例3-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
[評価]
実施例3-1から実施例3-2および素子比較例-1で作製した有機電界発光素子に直流電流を印加し、流れた電流値が10mA/cm時の電流効率(cd/A)を測定した。なお、電流効率は、素子比較例3-1の素子における結果を基準値(100)とした相対値である。得られた測定結果を表1に示す。
表2から、化合物ET-1、およびET-2は、いずれも、電荷輸送材料として公知の縮合芳香族炭化水素化合物に比べて、有機電界発光素子の効率特性を高めることが明らかである。
本発明は、高い耐熱性を保有するため、多くの有機薄膜デバイスに利用することができる。また、高い効率特性を発揮する有機電界発光素子に利用することができる。また、本発明は、有機電界発光素子以外の有機薄膜素子において、その耐熱性を高める電荷輸送材料として好適に利用され得る。
100、200 有機電界発光素子
1、101 基板
2、102 陽極
3、103 正孔注入層
4、105 正孔輸送層
5、106 発光層
6、107 電子輸送層
7 電子注入層
8、108 陰極
1051 第一正孔輸送層
1052 第二正孔輸送層
1071 第一電子輸送層
1072 第二電子輸送層

Claims (14)

  1. 式(1)で表されるフェナントレン化合物:
    式(1)中、
    Ar、Arは、各々独立して、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環、あるいはこれらが連結した構造である、置換されていても良い
    (i)炭素数6~60の芳香族炭化水素基、または、
    (ii)炭素数3~60のヘテロ芳香族基、または、
    (iii)炭素数6~60のアリールアミノ基、または
    (iv)前記(i)~(iii)から選ばれる任意の2以上の基の単結合による組み合わせで構成される基を表す;
    (iv)前記(i)~(iii)から選ばれる任意の2以上の基の単結合による組み合わせ で構成される基、ただし前記組み合わせで構成される基のうち芳香族環上の置換基が 直接Lと結合することはない、
    を表す;
    Lは各々独立して、
    炭素数6~10の芳香族炭化水素基、
    炭素数3~10のヘテロ芳香族基を表す;
    n及びmは、各々独立に、0~3である。但し、n=0およびm=0の際に、ArとArはともにフェニル基とはならない;
    フェナントレン環の任意の水素は置換されてもよい:
  2. 式(2)で表されるフェナントレン化合物:
    式(2)中、
    Ar及びArは、各々独立して、連結していてもよい単環、連結していてもよい縮環、あるいはこれらが連結した構造である、
    (i)炭素数6~36の芳香族炭化水素基、
    (ii)炭素数3~36のヘテロ芳香族基、
    (iii)炭素数6~36のアリールアミノ基を表す;
    Ar及びArは、各々独立して、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
    Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す;
    Lは、同一または相異なって、
    炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または
    炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す;
    n及びmは、各々独立に、0~3の整数である。但し、n=0およびm=0の時、Ar及びArが同時にフェニル基とはならない;
    、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、各々独立に、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す:
  3. n及びmが、各々独立に、1~3の整数である、請求項1または2に記載のフェナントレン化合物。
  4. 、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQが、水素原子である、請求項2に記載のフェナントレン化合物。
  5. Lがフェニレン基である、請求項1または2に記載のフェナントレン化合物。
  6. Ar、Ar及びフェナントレン環の置換基は、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、若しくはトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~40のアリール基、炭素数3~40のヘテロアリール基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’、Si(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基である;
    Ar’は、出現毎に同一であるか異なり、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~60のアリール基または炭素数3~60のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す;
    請求項1に記載のフェナントレン化合物。
  7. 式(1)で表される化合物が下記のいずれかの構造で表される、請求項1に記載のフェナントレン化合物。
  8. 一般式(3)
    (式中、Q、Q、Q及びQは、各々独立に、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Tはホルミル基、アシル基、カルボキシル基またはCH(OY)を表す。Yは水素原子、アルキル基または炭素数3~12のトリアルキルシリル基を表す。)で示される化合物と、
    一般式(4)
    (式中、Qは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36ヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、前記と同じ意味を表す。Lは炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す。nは、0~3の整数を表す。Xは、脱離基を表す。)で示される化合物と、一般式(5)
    (式中、Qは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’及びLは、前記と同じ意味を表す。mは、0~3の整数を表す。Xは、脱離基を表す。)で示される化合物を反応させることを特徴とする、一般式(2-X-1)
    (式中、Q、Q、Q、Q、Q、Q、L、n、m、X及びXは、前記と同じ意味を表す。)で示されるフェナントレン化合物の製造方法。
  9. 酸の存在下で反応させることを特徴とする、請求項8に記載のフェナントレン化合物の製造方法。
  10. 一般式(1-X)
    (式中、Q、Q、Q、Q、Q、Q、Q及びQは、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる基を表す。Ar’は、Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Lは炭素数6~20の2価の芳香族炭化水素基、または炭素数3~20の2価のヘテロ芳香族基を表す。n及びmは、0~3の整数を表す。X及びXは、脱離基を表す。)で示される化合物と、一般式(6)
    (式中、Arは、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。Ar’は、同一または相異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~36のアリール基または炭素数3~36のヘテロアリール基からなる群から構成される基を表す。Mは金属含有基または水素原子を表す。)で示される化合物と、一般式(7)
    (式中、Arは、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ホルミル基、炭素数2~10のアシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のシクロアルキル基、炭素数5~20のビシクロアルキル基、炭素数8~20のトリシクロアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~36のアリール基、炭素数3~36のヘテロアリール基、炭素数1から8までのハロアルキル基、炭素数3から12までトリアルキルシリル基、P(=O)(Ar’)2、C(=O)Ar’、B(Ar’)2、B(OAr’)、OSOAr’、S(=O)Ar’及びSi(Ar’)からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。Ar’は、前記と同じ意味を表す。Mは金属含有基または水素原子を表す。)で示される化合物を、金属触媒及び塩基存在下、反応させることを特徴とする、一般式(2)
    (式中、Ar及びAr、Q、Q、Q、Q、Q、Q、L、n及びmは、前記と同じ意味を表す。)で示されるフェナントレン化合物の製造方法。
  11. 自由回転しない不斉軸を有する有機化合物を含む有機薄膜。
  12. 請求項11に記載の有機薄膜であって、
    前記自由回転しない不斉軸を有する有機化合物が、請求項1または2に記載のフェナントレン化合物である有機薄膜。
  13. 請求項1または2に記載のフェナントレン化合物を含有する有機電界発光素子用電荷輸送材料。
  14. 請求項1または2に記載のフェナントレン化合物を含有する有機電界発光素子。
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