JP2024028882A - 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス - Google Patents

有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】発光体として使用するための化合物の提供。【解決手段】下式IIで示される第1の配位子Lxを含むOLED用材料とする。JPEG2024028882000234.jpg6295(式中、Fは、5又は6員環の炭素環又は複素環;Gは、5つ以上の縮合された複素環又は炭素環を含む縮合環構造;配位子Lxは、任意に他の配位子と連結され、三座、四座、五座、又は六座配位子を含む。)【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
本願は、2018年3月15日出願の米国特許出願第62/643,472の非仮出願である2018年12月28日出願の米国特許出願第16/235,390号の一部継続出願であり、本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、2018年3月12日出願の米国特許仮出願第62/641,644号及び2018年5月18日出願の米国特許仮出願第62/673,178号に対する優先権を主張するものである。
本発明は、発光体として使用するための化合物、及びそれを含む有機発光ダイオードなどのデバイスに関する。
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光ダイオード/デバイス(OLED)、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。OLEDについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
OLEDはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。OLEDは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のOLED材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献1、特許文献2及び特許文献3において記述されている。
リン光性発光分子の1つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和(saturated)」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。若しくは、OLEDは、白色光を照射するように設計することができる。従来の、白色バックライトからの液晶ディスプレイ発光は、吸収フィルターを用いてフィルタリングされ、赤色、緑色、及び青色発光を生成する。同様の技術は、OLEDでも用いられることができる。白色OLEDは、単一のEMLデバイス又は積層体構造のいずれかであることができる。色は、当技術分野において周知のCIE座標を使用して測定することができる。
緑色発光分子の一例は、下記の構造:
Figure 2024028882000002
を有する、Ir(ppy)と表示されるトリス(2-フェニル)イリジウムである。
この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属(ここではIr)への配位結合を直線として描写する。
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、OLEDの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
本明細書において使用される場合、「頂部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、且つ/又は該媒質から堆積することができるという意味である。
配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」(HOMO)又は「最低空分子軌道」(LUMO)エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のHOMO又はLUMOエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル(IP)は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いHOMOエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するIP(あまり負でないIP)に相当する。同様に、より高いLUMOエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力(EA)(あまり負でないEA)に相当する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のLUMOエネルギー準位は、同じ材料のHOMOエネルギー準位よりも高い。「より高い」HOMO又はLUMOエネルギー準位は、「より低い」HOMO又はLUMOエネルギー準位よりもそのような図の頂部に近いように思われる。
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。頂部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、HOMO及びLUMOエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
OLEDについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献4において見ることができる。
本開示の1つの態様においては、下記の式Iの構造を有する第1の配位子Lを含む化合物が提供される。
式Iの構造において、
~Y12は、それぞれ独立して、CR又はNであり;
Rは、それぞれ同じでも異なっていてもよく、任意の2つの隣接するRは、任意に結合又は縮合して環を形成し;
とY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される少なくとも1つの対は、CRであり、前記Rは、結合又は縮合して5員環又は6員環の炭素環又は複素環を形成し;
各Rは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された一般的な置換基の1つであり;
は、40超の原子質量を有する金属Mと錯体化し;
Mは、任意に他の配位子と配位され;
配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、二座配位子、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。
本開示の他の態様によれば、下記の式IIの第1の配位子Lを含む化合物が提供される。
式IIの化合物において、
Fは、5員環又は6員環の炭素環又は複素環であり;
及びRは、独立して、モノから置換の最大可能数を表す、又は無置換を表し;
及びZは、それぞれ独立して、C又はNであり、金属Mに配位し、5員環のキレート環を形成し;
Gは、5つ以上の縮合された複素環又は炭素環を含む縮合環構造であって、少なくとも1つの環が下記の式IIIであり;
環Gに含まれる前記縮合された複素環又は炭素環は、5員環又は6員環であり;2つ以上の5員環が存在する場合、前記5員環の少なくとも2つは、互いに縮合し;
Yは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
R’、R’’、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された一般的な置換基の1つであり;
金属Mは、任意に他の配位子に配位され;
配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。
有機層中に1つ以上の本開示の化合物を含むOLEDも開示される。
前記OLEDを含む消費者製品も開示される。
図1は、有機発光デバイスを示す。
図2は、別の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。
概して、OLEDは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも1つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層(複数可)に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
初期のOLEDは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第4,769,292号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子(「蛍光」)を使用していた。蛍光発光は、概して、10ナノ秒未満の時間枠で発生する。
ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料(「リン光」)を有するOLEDが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Baldoら、「Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices」、395巻、151~154、1998;(「Baldo-I」)及びBaldoら、「Very high-efficiency green organic light emitting devices based on electrophosphorescence」、Appl.Phys.Lett.、75巻、3号、4~6(1999)(「Baldo-II」)。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第7,279,704号5~6段において更に詳細に記述されている。
図1は、有機発光デバイス100を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス100は、基板110、アノード115、正孔注入層120、正孔輸送層125、電子ブロッキング層130、発光層135、正孔ブロッキング層140、電子輸送層145、電子注入層150、保護層155、カソード160、及びバリア層170を含み得る。カソード160は、第一の導電層162及び第二の導電層164を有する複合カソードである。デバイス100は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるUS7,279,704、6~10段において更に詳細に記述されている。
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板-アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第5、844、363号において開示されている。p-ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第2003/0230980号において開示されている通りの、50:1のモル比でm-MTDATAにF-TCNQをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるThompsonらの米国特許第6,303,238号において開示されている。n-ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第2003/0230980号において開示されている通りの、1:1のモル比でBPhenにLiをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第5,703,436号及び同第5,707,745号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したITO層を持つMg:Ag等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第6,097,147号及び米国特許出願公開第2003/0230980号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第2004/0174116号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第2004/0174116号において見ることができる。
図2は、反転させたOLED200を示す。デバイスは、基板210、カソード215、発光層220、正孔輸送層225、及びアノード230を含む。デバイス200は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なOLED構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス200はアノード230の下に配置されたカソード215を有するため、デバイス200は「反転させた」OLEDと称されることがある。デバイス100に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス200の対応する層において使用してよい。図2は、いくつかの層が如何にしてデバイス100の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
図1及び2において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なOLEDは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス200において、正孔輸送層225は正孔を輸送し、正孔を発光層220に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、OLEDは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図1及び2に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
参照によりその全体が組み込まれるFriendらの米国特許第5,247,190号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるOLED(PLED)等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するOLEDが使用され得る。OLEDは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるForrestらの米国特許第5,707,745号において記述されている通り、積み重ねられてよい。OLED構造は、図1及び2において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Forrestらの米国特許第6,091,195号において記述されている通りのメサ構造及び/又はBulovicらの米国特許第5,834,893号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第6,013,982号及び同第6,087,196号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるForrestらの米国特許第6,337,102号において記述されているもの等の有機気相堆積(OVPD)、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第7,431,968号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング(OVJP)による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第6,294,398号及び同第6,468,819号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及び有機蒸気ジェット印刷(OVJP)等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも3個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。20個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、3~20個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の1つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び/又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第7,968,146号、PCT特許出願第PCT/US2007/023098号及び同第PCT/US2009/042829号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び/又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、95:5から5:95の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電気製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール(又はユニット)に組み込まれることができる。このような電気製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス(離散的光源デバイス又は照明パネル等)が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び/又は電源を任意に含むことができる。本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた1つ以上の電子部品モジュール(又はユニット)を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。OLEDの有機層に本開示の化合物を含むOLEDを含む消費者製品が開示される。このような消費者製品は、1つ以上の光源及び/又は1つ以上のある種の表示装置を含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、曲がったディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び/又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、丸めることができるディスプレイ、折り畳むことができるディスプレイ、伸ばすことができるディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント(PDAs)、ウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ビューファインダー、マイクロディスプレイ(対角で2インチ未満のディスプレイ)、3-Dディスプレイ、バーチャルリアリティ又は拡張現実ディスプレイ、車両、共に並べた多重ディスプレイを含むビデオウォール(video walls)、劇場又はスタジアムのスクリーン、光療法デバイス、及び看板を含む。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、摂氏18度から摂氏30度、より好ましくは室温(摂氏20~25度)等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、摂氏-40度~+80度で用いることもできる。
本明細書において記述されている材料及び構造は、OLED以外のデバイスにおける用途を有し得る。例えば、有機太陽電池及び有機光検出器等の他の光電子デバイスが、該材料及び構造を用い得る。より一般的には、有機トランジスタ等の有機デバイスが、該材料及び構造を用い得る。
相互交換可能に使用される、「ハロ」、「ハロゲン」、及び「ハライド」という用語は、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を指す。
「アシル」という用語は、置換されたカルボニル基(C(O)-R)を指す。
「エステル」という用語は、置換されたオキシカルボニル(-O-C(O)-R又は-C(O)-O-R)基を指す。
「エーテル」という用語は、-OR基を指す。
「スルファニル」又は「チオエーテル」という用語は、相互交換可能に使用され、-SR基を指す。
「スルフィニル」という用語は、-S(O)-R基を指す。
「スルホニル」という用語は、-SO-R基を指す。
「ホスフィノ」という用語は、-P(R基を指し、各Rは、同じでも異なっていてもよい。
「シリル」という用語は、-Si(R基を指し、各Rは、同じでも異なっていてもよい。
上記のそれぞれにおいて、Rは、水素である、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組合せからなる群から選択される基であることができる。好ましいRは、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
「アルキル」という用語は、直鎖及び分岐鎖アルキル基のいずれを指し、含む。好ましいアルキル基としては、1個から15個までの炭素原子を含むものであり、メチル、エチル、プロピル、1-メチルエチル、ブチル、1-メチルプロピル、2-メチルプロピル、ペンチル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、及び2,2-ジメチルプロピル等が挙げられる。更に、前記アルキル基は、任意に置換される。
「シクロアルキル」という用語は、単環式、多環式、及びスピロアルキル基を指し、含む。好ましいシクロアルキル基は、3~12個の環炭素原子を含むものであり、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビシクロ[3.1.1]ヘプチル、スピロ[4.5]デシル、スピロ[5.5]ウンデシル、アダマンチルなどが挙げられる。更に、前記シクロアルキル基は、任意に置換される。
「ヘテロアルキル」又は「ヘテロシクロアルキル」という用語は、それぞれ、ヘテロ原子によって置換された少なくとも1つの炭素原子を有するアルキル又はシクロアルキル基を指す。任意に、少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。更に、前記ヘテロアルキル又は前記ヘテロシクロアルキル基は、任意に置換される。
「アルケニル」という用語は、直鎖及び分枝鎖のアルケン基の両方を指し、含む。アルケニル基は、本質的に、アルキル鎖中に少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含むアルキル基である。シクロアルケニル基は、本質的に、シクロアルキル環中に少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を含むシクロアルキル基である。本明細書で使用される「ヘテロアルケニル」という用語は、ヘテロ原子によって置換された少なくとも1つの炭素原子を有するアルケニル基を指す。任意に、少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。好ましいアルケニル、シクロアルケニル、又はヘテロアルケニル基は、2~15個の炭素原子を含むものである。更に、前記アルケニル、前記シクロアルケニル、又は前記ヘテロアルケニル基は、任意に置換される。
「アルキニル」という用語は、直鎖及び分枝鎖アルキン基の両方を指し、含む。好ましいアルキニル基は、2~15個の炭素原子を含むものである。更に、前記アルキニル基は、任意に置換される。
「アラルキル」又は「アリールアルキル」という用語は、相互交換可能に使用され、アリール基で置換されたアルキル基を指す。更に、前記アラルキル基は、任意に置換される。
「複素環式基」という用語は、少なくとも1つのヘテロ原子を含む芳香族及び非芳香族の環式基を指し、含む。任意に、前記少なくとも1つのヘテロ原子は、O、S、N、P、B、Si、及びSe、好ましくはO、S、又はNから選択される。ヘテロ芳香族環式基は、ヘテロアリールと相互交換可能に使用され得る。好ましいヘテロ非芳香族環式基は、少なくとも1つのヘテロ原子を含み、モルホリノ、ピペリジノ、ピロリジノなどの環式アミン、及び例えばテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオフェンなどの環式エーテル/チオエーテルが挙げられる。更に、前記複素環式基は、任意に置換されることができる。
「アリール」という用語は、単環式芳香族ヒドロカルビル基及び多環式芳香族環系の両方を指し、含む。多環とは、2つの隣接する環(前記環は、「縮合」している)により2つの炭素が共有されている2つ以上の環を有することができ、前記環の少なくとも1つは、芳香族ヒドロカルビル基であり、例えば、他の環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロ環、及び/又はヘテロアリールである。好ましいアリール基は、6~30個の炭素原子を含むものであり、6~20個の炭素原子を含むものが好ましく、6~12個の炭素原子を含むものが更に好ましい。6個の炭素を有するアリール基、10個の炭素を有するアリール基、又は12個の炭素を有するアリール基が特に好ましい。好適なアリール基としては、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナンスレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、及びアズレン等が挙げられ、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、フルオレン、及びナフタレンが好ましい。更に、前記アリール基は、任意に置換される。
「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも1つのヘテロ原子を含む単環式芳香族基及び多環式芳香族環系の両方を指し、含む。ヘテロ原子としては、O、S、N、P、B、Si、及びSeが挙げられるが、これらに限定されない。多くの例においては、O、S、又はNが好ましいヘテロ原子である。ヘテロ単環式芳香族系は、好ましくは5つ又は6個の環原子を有する単環であり、前記環は1~6個のヘテロ原子を有することができる。ヘテロ多環式環系は、2つの原子が2つの隣接する環に共通である2つ以上の環を有してもよく(前記環は「縮合している」)、前記環の少なくとも1つはヘテロアリールであり、例えば、他の環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロ環、及び/又はヘテロアリールであることができる。複素多環式芳香族環系は、多環式芳香族環系の環当たり1~6個のヘテロ原子を有することができる。好ましいヘテロアリール基は、3~30個の炭素原子を含むものであり、3~20個の炭素原子を含むものが好ましく、3~12個の炭素原子を含むものがより好ましい。好適なヘテロアリール基としては、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン、及びセレノフェノジピリジンが挙げられ、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、トリアジン、ベンズイミダゾール、1,2-アザボリン、1,3-アザボリン、1,4-アザボリン、ボラジン、及びこれらのアザ類似体が好ましい。更に、前記ヘテロアリール基は、任意に置換される。
上記にリストされる前記アリール及び前記ヘテロアリール基のうち、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、及びベンズイミダゾールの基、並びにそのそれぞれのアザ類似体が、特に興味深い。
本明細書において使用される用語であるアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アラルキル、複素環基、アリール、及びヘテロアリールは、独立して非置換である、又は独立して1つ以上の一般的な置換基で置換される。
多くの例において、前記一般的な置換基は、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
幾つかの例において、好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
幾つかの例において、好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アリール、ヘテロアリール、スルファニル、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
更に他の例においては、より好ましい一般的な置換基は、重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
「置換された」及び「置換」という用語は、関連する位置(例えば炭素又は窒素)に結合されているH以外の置換基を指す。例えば、Rがモノ置換を表す場合、RはH以外でなければならない(即ち、置換)。同様に、Rがジ置換を表す場合、Rの2つはH以外でなければならない。同様に、Rが無置換を表す場合、Rは、例えば、ベンゼンにおける炭素原子及びピロール中の窒素原子の場合のように、環原子の利用可能な原子価における水素であることができる、又は完全に満たされた原子価を有する環原子(例えば、ピリジン中の窒素)の場合には単に何も表さない。環構造において可能な置換の最大数は、環原子における利用可能な原子価の総数に依存する。
本明細書中で使用される場合、「これらの組合せ」は、適用されるリストから当業者が想到することができる知られた又は化学的に安定な配置を形成するために、適用されるリストの1つ以上のメンバーが組み合わされることを示す。例えば、アルキル及び重水素は、組み合わされて、部分的又は完全に重水素化されたアルキル基を形成することができる;ハロゲン及びアルキルは、組み合わされて、ハロゲン化アルキル置換基を形成することができる;ハロゲン、アルキル、及びアリールは、組み合わされて、ハロゲン化アリールアルキルを形成することができる。1つの例においては、置換という用語は、リストされた基の2~4個の組合せを含む。別の例においては、置換という用語は、2~3個の基の組合せを含む。更に別の例では、置換という用語は、2個の基の組合せを含む。置換基の好ましい組合せは、水素又は重水素でない50個までの原子を含むもの、又は水素又は重水素ではない40個までの原子を含むもの、又は水素若しくは重水素ではない30個までの原子を含むものである。多くの例においては、置換基の好ましい組合せは、水素又は重水素ではない20個までの原子を含む。
本明細書において記述されるフラグメント、例えば、アザ-ジベンゾフラン、アザ-ジベンゾチオフェン等の中の「アザ」という名称は、各芳香族環中のC-H基の1つ以上が窒素原子に置き換わることができることを意味し、例えば、何ら限定するものではないが、アザトリフェニレンは、ジベンゾ[f,h]キノキサリンとジベンゾ[f,h]キノリンのいずれをも包含する。当業者であれば、上述のアザ誘導体の他の窒素アナログを容易に想像することができ、このようなアナログ全てが本明細書に記載の前記用語によって包含されることが意図される。
本明細書で使用される場合、「重水素」は、水素の同位体を指す。重水素化化合物は、当該分野で公知の方法を用いて容易に調製されることができる。例えば、それらの内容の全体を参照によって援用する、米国特許第8,557,400号明細書、国際公開第WO2006/095951号、及び米国特許出願公開第2011/0037057号には、重水素で置換された有機金属錯体の作製が記載されている。更なる参照は、それらの内容の全体を参照によって組み込まれる、Tetrahedron 2015,71,1425~30(Ming Yanら)及びAngew.Chem.Int.Ed.(Reviews)2007,46,7744~65(Atzrodtら)によって為され、ベンジルアミン中のメチレン水素の重水素化及び芳香族環水素を重水素で置換する効率的な経路が、それぞれ記載されている。
分子フラグメントが置換基であるとして記述される、又は他の部分に結合されているものとして記述される場合、その名称は、フラグメント(例えば、フェニル、フェニレン、ナフチル、ジベンゾフリル)又は分子全体(例えば、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン)であるように記載されることがあることを理解されたい。本明細書においては、置換基又は結合フラグメントの表示の仕方が異なっていても、これらは、等価であると考える。
本開示の態様によれば、式Iの構造を有する第1の配位子Lを含む化合物が開示される。
式Iの構造において、
~Y12は、それぞれ独立して、CR又はNであり;
Rは、それぞれ同じでも異なっていてもよく、任意の2つの隣接するRは、任意に結合又は縮合して環を形成し;
とY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される少なくとも1つの対は、CRであり、前記Rは、結合又は縮合して5員環又は6員環の炭素環又は複素環を形成し;
各Rは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された一般的な置換基の1つであり;
は、40超の原子質量を有する金属Mと錯体化し;
Mは、任意に他の配位子と配位され;
配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、二座配位子、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。
式Iにおいて、破線は、隣接するRが結合又は縮合して、5員環又は6員環の炭素環又は複素環を形成する任意の構造を表す。
幾つかの実施形態においては、Rは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された好ましい一般的な置換基の1つである、又は上記で定義されたより好ましい一般的な置換基の1つである。
幾つかの実施形態においては、前記第1の配位子Lは、二座配位子である。
幾つかの実施形態においては、1つのRは、5員環又は6員環の炭素環又は複素環を含み、Mに配位される。幾つかの実施形態においては、1つのRは、5員環又は6員環のアリール環又はヘテロアリール環を含む。幾つかの実施形態においては、Yは、CRY1であり、RY1は、アリール又はヘテロアリールであり、RY1は、Mに配位される。幾つかの実施形態においては、YはNY2又はCRY2であり、NY2又はRY2は、Mに配位される。
幾つかの実施形態においては、1つのRは、ピリジン、ピリミジン、イミダゾール、ピラゾール、及びN-複素環カルベンからなる群から選択される置換又は非置換の環を含み、前記置換又は非置換の環は、配位結合によってMに配位される。幾つかの実施形態においては、1つのRは、ベンゼン環を含み、シグマ結合によってMに配位される。
幾つかの実施形態においては、Y~Y12は、それぞれCである。幾つかの実施形態においては、Y~Y12の少なくとも1つは、Nである。
幾つかの実施形態においては、YとY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される正確に(exactly)1つの対は、CRであり、前記Rは、結合又は縮合して5員環又は6員環の炭素環又は複素環を形成する。幾つかの実施形態においては、YとY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される正確に1つの対は、CRであり、前記Rは、結合又は縮合して5員環又は6員環のアリール環又はヘテロアリール環を形成する。
幾つかの実施形態においては、YとY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される1つの対は、CRであり、Rは、縮合して、フラン環、チオフェン環、ピロール環、シロール環、ベンゼン環、及びピリジン環からなる群から選択される環を形成する。幾つかの実施形態においては、YとY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される正確に1つの対は、CRであり、Rは、縮合して、フラン環、チオフェン環、ピロール環、シロール環、ベンゼン環、及びピリジン環からなる群から選択される環を形成する。
幾つかの実施形態においては、Os、Ir、Pd、Pt、Cu、及びAuからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、Mは、Pt又はIrである。幾つかの実施形態においては、Mは、Pt(II)又はIr(III)である。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ホモレプティックである。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ヘテロレプティックである。
幾つかの実施形態においては、Lは、下記からなる群から選択される式を含む。
(式中、R及びRは、独立して、水素である、又は重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基である。)
幾つかの実施形態においては、Lは、下記からなる群から選択される。
Figure 2024028882000008
Figure 2024028882000009
Figure 2024028882000010
Figure 2024028882000011
式中、
明確にするために、上記表において、配位子LA1は、下記の配位子LA1-1に基づき、
環上で3とラベルされた原子は、メチルであり、他の全ての原子又はR、R、及びRは、Hである。同様に、配位子LA2は、下記の配位子LA1-1に基づき、
環上で3とラベルされた原子は、メチルであり、R環上で8とラベルされた原子は、メチルであり、他の全ての原子又はR、R、及びRは、Hである。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、M(L(L(Lの式を有し、L及びLのそれぞれ1つは、二座配位子であり;xは1、2、又が3であり;yは0、1、又は2であり;zは0、1、又は2であり;x+y+zは、前記金属Mの酸化状態である。幾つかのそのような実施形態においては、前記化合物は、Ir(L、Ir(L)(L、Ir(L(L)、Ir(L(L)、及びIr(L)(L)(L)からなる群から選択される式を有し;L、L、及びLは、互いに異なっている。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、Pt(L)(L)の式で表され、L及びLは、同じでも異なっていてもよい。幾つかのそのような実施形態においては、L及びLは、接続され、四座配位子を形成する。幾つかのそのような実施形態においては、L及びLは、2箇所で接続され、大環状の四座配位子を形成する。
前記化合物がM(L(L(Lの構造を有する幾つかの実施形態においては、配位子L及びLは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択される。
(式中、X~X13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
Xは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
R’及びR’’は、任意に縮合又は結合して環を形成し;
、R、R、及びRは、それぞれ、モノ置換から置換の最大可能数を表す、又は無置換を表してもよく;
R’、R’’、R、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択され;
、R、R、及びRの任意の2つの隣接する置換基は、任意に縮合又は結合し、環を形成する又は多座配位子を形成する。)
前記化合物がM(L(L(Lの構造を有する幾つかの実施形態においては、配位子L及びLは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、式Ir(LAiを有する化合物Ax、式Ir(LAi)(LBkを有する化合物By、又は式Ir(LAi(LCj)を有する化合物Czである。このような実施形態においては、x=iであり、y=468i+k-468であり、z=1260j+j-1260であり、iは、1~122の整数であり、kは、1~468の整数であり、jは、1~1260の整数である。このような実施形態においては、LBkは、下記の構造を有する。
式中、LC1~LC1260は、下記の式Xの構造に基づき、
Figure 2024028882000037
式中、R、R、及びRは、下記に定義される。
D1~RD81は、下記の構造を有する。
本開示の他の態様においては、下記の式IIの第1の配位子Lを含む化合物が開示される。
Figure 2024028882000054
式IIの化合物において、
Fは、5員環又は6員環の炭素環又は複素環であり;
及びRは、独立して、モノから置換の最大可能数を表す、又は無置換を表し;
及びZは、それぞれ独立して、C又はNであり、金属Mに配位し、5員環のキレート環を形成し;
Gは、5つ以上の縮合された複素環又は炭素環を含む縮合環構造であって、少なくとも1つの環が下記の式IIIであり;
環Gに含まれる前記縮合された複素環又は炭素環は、5員環又は6員環であり;2つ以上の5員環が存在する場合、前記5員環の少なくとも2つは、互いに縮合し;
Yは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
R’、R’’、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された一般的な置換基の1つであり;
金属Mは、任意に他の配位子に配位され;
配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。
幾つかの実施形態においては、環F及びGは、独立して、アリール又はヘテロアリールである。
幾つかの実施形態においては、Lは、下記の式IVの構造を有する。
式IVにおいて、
~Aは、それぞれ独立して、C又はNであり;
~Aの1つは、式IIにおけるZであり;
及びRは、モノから置換の最大可能数を表す、又は無置換を表し;
環Hは、5員環又は6員環の芳香族環であり;
nは0又は1であり;
nが0である場合、Aは存在せず、A~Aの2つの隣接する原子はCであり、A~Aの残りの原子は、NR’、O、S、及びSeからなる群から選択され、
nが1である場合、A~Aの2つの隣接する原子はCであり、A~Aの残りの原子は、C及びNからなる群から選択され、
及びRの隣接する置換基は、共に結合又は縮合し、少なくとも2つの縮合された複素環又は炭素環を形成し;
R’、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された一般的な置換基の1つであり;
任意の2つの置換基は、共に結合又は縮合し、環を形成してもよい。
幾つかの実施形態においては、R及びRの隣接する置換基は、共に結合又は縮合して、少なくとも2つのアリール又はヘテロアリール環を形成する。幾つかの実施形態においては、R及びRの隣接する置換基の少なくとも2つのセットは、共に結合又は縮合して、環を形成する。幾つかの実施形態においては、隣接する置換基の1つのセットは、2つの縮合した環(即ち、縮合環及びそれと縮合した他の環)を含む。幾つかのそのような実施形態においては、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は上記で定義された好ましい一般的な置換基の1つである。
幾つかの実施形態においては、Mは、Ir、Rh、Re、Ru、Os、Pt、Au、及びCuからなる群から選択される。幾つかの実施形態においては、Mは、Ir又はPtである。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ホモレプティックである。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、ヘテロレプティックである。
幾つかの実施形態においては、YはOである。幾つかの実施形態においては、YはCR’R’’である。幾つかの実施形態においては、nは0である。幾つかの実施形態においては、nは1である。
幾つかの実施形態においては、nは0であり、Rは、互いに縮合し、環Hに縮合する2つの6員環を含む。幾つかの実施形態においては、nは1であり、A~Aは、それぞれCであり、6員環は、A及びAに縮合し、他の6員環は、A及びAに縮合する。幾つかの実施形態においては、環Fは、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、イミダゾール、ピラゾール、及びN-複素環カルベンからなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記第1の配位子Lは、下記からなる群から選択される。
式中、Z~Z14、及び存在する場合、Z15~Z18は、それぞれ独立して、N又はCRであり;Rは、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;任意の2つの置換基は、共に結合又は縮合し、環を形成してもよい。
幾つかの実施形態においては、前記第1の配位子Lは、下記の構造に基づき、LX1~LX222からなる群から選択される。
式中、配位子LX1~LX166は、下記の定義を有する。
幾つかの実施形態においては、前記化合物が、M(L(L(Lの式を有し、L及びLのそれぞれ1つが、二座配位子であり;xは1、2、又が3であり;yは0、1、又は2であり;zは0、1、又は2であり;x+y+zが、前記金属Mの酸化状態である。
式M(L(L(Lの幾つかの実施形態においては、前記化合物は、Ir(L、Ir(L)(L、Ir(L(L)、Ir(L(L)、及びIr(L)(L)(L)からなる群から選択される式を有し;式中、L、L、及びLは、互いに異なる。
式M(L(L(Lの幾つかの実施形態においては、前記化合物は、Pt(L)(L)の式を有し;L及びLは、同じでも異なっていてもよい。幾つかのそのような実施形態においては、配位子L及びLは、接続され、四座配位子を形成する。幾つかのそのような実施形態においては、配位子L及びLは、2箇所で接続され、大環状の四座配位子を形成する。
式M(L(L(Lの幾つかの実施形態においては、配位子L及びLは、それぞれ独立して、下記ならなる群から選択される。
式中、X~X13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
Xは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
R’及びR’’は、任意に縮合又は結合して環を形成し;
、R、R、及びRは、それぞれ、モノ置換から置換の最大可能数を表す、又は無置換を表してもよく;
R’、R’’、R、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択され;
、R、R、及びRの任意の2つの隣接する置換基は、任意に縮合又は結合し、環を形成する又は多座配位子を形成する。
幾つかのそのような実施形態においては、配位子L及びLは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、式Ir(LXiを有する化合物Ax、式Ir(LXi)(LBkを有する化合物By、又は式Ir(LXi(LCj)を有する化合物Czである。化合物Ax、By、及びCzの式においては、x=i、y=468i+k-468、及びz=1260+j-1260、式中iは1から166までの整数であり、kは1から468までの整数であり、jは1から1260までの整数である。化合物Ax、By、及びCzの式においては、配位子LBkは、LB1~LB468から選択され;配位子LCjは、LC1~LC1260から選択される。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、可撓性があること、丸めることができること、折り畳むことができること、伸ばすことができること、曲げることができることからなる群から選択される1つ以上の特性を有する。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、透明又は半透明である。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、カーボンナノチューブを含む層を更に含む。
幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、遅延蛍光発光体を含む層を更に含む。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、RGB画素配列又は白色及びカラーフィルター画素配列を含む。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、又はウェアラブルデバイスである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、10インチ未満の対角線又は50平方インチ未満の面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、少なくとも10インチの対角線又は少なくとも50平方インチの面積を有するディスプレイパネルである。幾つかの実施形態においては、前記OLEDは、照明パネルである。
他の態様においては、OLED中の発光領域(例えば、本明細書中に記載される有機層)が開示される。前記発光領域は、本明細書中に記載される式Iの第1の配位子Lを含む化合物、又は式IIの第1の配位子Lを含む化合物を含む。幾つかの実施形態においては、前記発光領域中の第1の化合物は、発光ドーパント又は非発光ドーパントである。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができる。幾つかの実施形態においては、前記化合物は、リン光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちTADF(E型遅延蛍光とも言われる;例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第15/700,352号参照)、三重項-三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる。幾つかの実施形態においては、前記発光ドーパントは、ラセミ混合物であることができる、又は1つのエナンチオマーに富む(enriched)ことができる。
幾つかの実施形態においては、前記化合物は、OLEDにおいてリン光増感剤として用いられることができ、前記OLED中の1つ又は複数の層は、蛍光発光体を含む。前記化合物は、蛍光材料へエネルギー移動を可能にしなくてはならず、発光は、前記蛍光発光体から起こることができる。前記蛍光発光体は、マトリックス内にドープされ得る、又はそのままの(neat)層としてあり得る。前記蛍光発光体は、前記リン光増感剤と同じ層である、又は異なる層であり得る。幾つかの実施形態においては、前記蛍光発光体は、TADF発光体である。
他の態様によれば、本明細書中に記載される前記化合物を含む配合物も開示される。
本明細書中に開示される前記OLEDは、消費者製品、電子部品モジュール、及び照明パネルの1つ以上に組み込まれることができる。前記有機層は、発光層であることができ、幾つかの実施形態においては、前記化合物は、発光ドーパントであることができ、他の実施形態においては、前記化合物は、非発光ドーパントであることができる。
前記有機層は、ホストを含むこともできる。幾つかの実施形態においては、2つ以上のホストが好ましい。幾つかの実施形態においては、使用される前記ホストは、a)双極性(bipolar)材料、b)電子輸送材料、c)正孔輸送材料、又はd)電荷輸送の役割がほとんどないワイドバンドギャップ材料であることができる。幾つかの実施形態においては、前記ホストは、金属錯体を含むことができる。前記ホストは、ベンゾ縮合チオフェン又はベンゾ縮合フランを含むトリフェニレンであることができる。前記ホスト中のいずれの置換基は、独立して、C2n+1、OC2n+1、OAr、N(C2n+1、N(Ar)(Ar)、CH=CH-C2n+1、C≡C-C2n+1、Ar、Ar-Ar、及びC2n-Arからなる群から選択される非縮合置換基であることができる、又は前記ホストは無置換である。前述の置換基において、nは1から10の範囲にわたることができ、Ar及びArは、独立して、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、トリフェニレン、カルバゾール、及びこれらの複素芳香族類似体からなる群から選択されることができる。前記ホストは、無機化合物であることができる。例えば、ZnS等、Zn含有無機材料が挙げられる。
前記ホストは、トリフェニレン、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、アザトリフェニレン、アザカルバゾール、アザ-ジベンゾチオフェン、アザ-ジベンゾフラン、及びアザ-ジベンゾセレノフェンからなる群から選択される少なくとも1つの化学基を含む化合物であることができる。前記ホストは、金属錯体を含むことができる。前記ホストは、下記からなる群から選択される具体的な化合物であることができるが、これらに限定されない。
Figure 2024028882000076
Figure 2024028882000077
可能なホストに関する追加の情報は、下記に提供される。
本開示の更に他の態様においては、本明細書に開示される新規化合物を含む配合物が記載される。前記配合物は、本明細書に開示される溶媒、ホスト、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子ブロッキング材料、正孔ブロッキング材料、及び電子輸送材料からなる群から選択される1つ以上の成分を含むことができる
他の材料との組合せ
有機発光デバイス中の特定の層に有用として本明細書において記述されている材料は、デバイス中に存在する多種多様な他の材料と組み合わせて使用され得る。例えば、本明細書において開示されている発光性ドーパントは、多種多様なホスト、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極、及び存在し得る他の層と併せて使用され得る。以下で記述又は参照される材料は、本明細書において開示されている化合物と組み合わせて有用となり得る材料の非限定的な例であり、当業者であれば、組み合わせて有用となり得る他の材料を特定するための文献を容易に閲覧することができる。
伝導性(導電性)ドーパント:
電荷輸送層は、伝導性ドーパントでドープされ、電荷キャリアの密度を大きく変え、それによりその伝導性を変えることとなる。伝導性は、マトリックス材料中の電荷キャリアを生成することで、又はドーパントのタイプに応じて増加され、半導体のフェルミ準位における変化も達成することができる。正孔輸送層は、p型伝導性ドーパントでドープされることができ、n型伝導性ドーパントは、電子輸送層中に用いられる。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができる伝導性ドーパントの非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
EP01617493、EP01968131、EP2020694、EP2684932、US20050139810、US20070160905、US20090167167、US2010288362、WO06081780、WO2009003455、WO2009008277、WO2009011327、WO2014009310、US2007252140、US2015060804、US20150123047、及びUS2012146012
HIL/HTL:
本発明の実施形態において使用される正孔注入/輸送材料は特に限定されず、その化合物が正孔注入/輸送材料として典型的に使用されるものである限り、任意の化合物を使用してよい。材料の例は、フタロシアニン又はポルフィリン誘導体;芳香族アミン誘導体;インドロカルバゾール誘導体;フッ化炭化水素を含有するポリマー;伝導性ドーパントを持つポリマー;PEDOT/PSS等の導電性ポリマー;ホスホン酸及びシラン誘導体等の化合物に由来する自己集合モノマー;MoO等の金属酸化物誘導体;1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル等のp型半導体有機化合物;金属錯体、並びに架橋性化合物を含むがこれらに限定されない。
HIL又はHTL中に使用される芳香族アミン誘導体の例は、下記の一般構造を含むがこれらに限定されない。
ArからArのそれぞれは、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、アズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群;ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群;並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基である2から10個の環式構造単位からなる群から選択され、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも1つを介して、互いに結合している。各Arは、無置換であることができる、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基によって置換されることができる。
一態様において、ArからArは、
からなる群から独立に選択される。
式中、kは1から20までの整数であり;X101からX108はC(CHを含む)又はNであり;Z101はNAr、O、又はSであり;Arは、上記で定義したものと同じ基を有する。
HIL又はHTL中に使用される金属錯体の例は、下記の一般式を含むがこれに限定されない。
Figure 2024028882000082
式中、Metは、40より大きい原子量を有し得る金属であり;(Y101-Y102)は二座配位子であり、Y101及びY102は、C、N、O、P及びSから独立に選択され;L101は補助配位子であり;k’は、1から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、(Y101-Y102)は2-フェニルピリジン誘導体である。別の態様において、(Y101-Y102)はカルベン配位子である。別の態様において、Metは、Ir、Pt、Os及びZnから選択される。更なる態様において、金属錯体は、Fc/Fcカップルに対して、溶液中で約0.6V未満の最小酸化電位を有する。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるHIL材料及びHTL材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
CN102702075、DE102012005215、EP01624500、EP01698613、EP01806334、EP01930964、EP01972613、EP01997799、EP02011790、EP02055700、EP02055701、EP1725079、EP2085382、EP2660300、EP650955、JP07-073529、JP2005112765、JP2007091719、JP2008021687、JP2014-009196、KR20110088898、KR20130077473、TW201139402、US06517957、US20020158242、US20030162053、US20050123751、US20060182993、US20060240279、US20070145888、US20070181874、US20070278938、US20080014464、US20080091025、US20080106190、US20080124572、US20080145707、US20080220265、US20080233434、US20080303417、US2008107919、US20090115320、US20090167161、US2009066235、US2011007385、US20110163302、US2011240968、US2011278551、US2012205642、US2013241401、US20140117329、US2014183517、US5061569、US5639914、WO05075451、WO07125714、WO08023550、WO08023759、WO2009145016、WO2010061824、WO2011075644、WO2012177006、WO2013018530、WO2013039073、WO2013087142、WO2013118812、WO2013120577、WO2013157367、WO2013175747、WO2014002873、WO2014015935、WO2014015937、WO2014030872、WO2014030921、WO2014034791、WO2014104514、WO2014157018














EBL:
電子ブロッキング層(EBL)は、発光層から出る電子及び/又は励起子の数を減らすために使用されることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して、大幅に高い効率及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接した発光体よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、EBL材料は、EBLインターフェースに最も近接したホストの1つ以上よりも高いLUMO(真空準位により近い)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。1つの態様においては、EBL中に用いられる前記化合物は、下記に記載されるホストの1つとして、同じ分子又は同じ官能基を含む。
ホスト:
本発明の有機ELデバイスの発光層は、発光材料として少なくとも金属錯体を含むことが好ましく、前記金属錯体をドーパント材料として用いたホスト材料を含むことができる。前記ホスト材料としては特に限定されず、前記ホストの三重項エネルギーがドーパントのものよりも大きければ、任意の金属錯体又は有機化合物が用いられることができる。いずれのホスト材料も、三重項の基準が満たされる限り、任意のドーパントと共に用いられることができる。
ホスト材料として使用される金属錯体の例は、下記の一般式を有することが好ましい。
Figure 2024028882000090
式中、Metは金属であり;(Y103-Y104)は二座配位子であり、Y103及びY104は、C、N、O、P及びSから独立に選択され;L101は他の配位子であり;k’は、1から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値であり;且つ、k’+k’’は、金属に付着し得る配位子の最大数である。
一態様において、金属錯体は、下記の錯体である。
式中、(O-N)は、原子O及びNに配位された金属を有する二座配位子である。
別の態様において、Metは、Ir及びPtから選択される。更なる態様において、(Y103-Y104)はカルベン配位子である。
1つの態様においては、前記ホスト化合物は、ベンゼン、ビフェニル、トリフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、及びアズレン等の芳香族炭化水素環式化合物からなる群;ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリジルインドール、ピロロジピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インドキサジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾフロピリジン、フロジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノジピリジン、ベンゾセレノフェノピリジン及びセレノフェノジピリジン等の芳香族複素環式化合物からなる群;並びに芳香族炭化水素環式基及び芳香族複素環式基から選択される同じ種類又は異なる種類の基であり、且つ、直接的に、又は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子、鎖構造単位及び脂肪族環式基の少なくとも1つを介して互いに結合している2から10個の環式構造単位からなる群から選択される群の少なくとも1つを含む。各基内の各オプションは、非置換であることができる、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基によって置換されることができる。
一つの態様においては、前記ホスト化合物は、分子中に、下記基の少なくとも1つを含む。
式中、R101は、水素、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したAr’のものと同様の定義を有する。kは0から20又は1から20までの整数である。X101~X108は、独立して、C(CHを含む)又はNから選択される。Z101及びZ102は、独立して、NR101、O、又はSから選択される。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるホスト材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
EP2034538、EP2034538A、EP2757608、JP2007254297、KR20100079458、KR20120088644、KR20120129733、KR20130115564、TW201329200、US20030175553、US20050238919、US20060280965、US20090017330、US20090030202、US20090167162、US20090302743、US20090309488、US20100012931、US20100084966、US20100187984、US2010187984、US2012075273、US2012126221、US2013009543、US2013105787、US2013175519、US2014001446、US20140183503、US20140225088、US2014034914、US7154114、WO2001039234、WO2004093207、WO2005014551、WO2005089025、WO2006072002、WO2006114966、WO2007063754、WO2008056746、WO2009003898、WO2009021126、WO2009063833、WO2009066778、WO2009066779、WO2009086028、WO2010056066、WO2010107244、WO2011081423、WO2011081431、WO2011086863、WO2012128298、WO2012133644、WO2012133649、WO2013024872、WO2013035275、WO2013081315、WO2013191404、WO2014142472、US20170263869、US20160163995、US9466803
追加の発光体:
1つ以上の追加の発光体ドーパントを本開示の化合物と共に使用することができる。前記追加の発光体ドーパントの例としては、特に限定されず、前記化合物が典型的に発光体材料として用いられるものであれば、いずれの化合物も用いられることができる。好適な発光体材料の例としては、リン光、蛍光、熱活性化遅延蛍光、即ちTADF(E型遅延蛍光とも言われる)、三重項-三重項消滅、又はこれらの過程の組合せを介して、発光を生成することができる化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができる発光体材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。
CN103694277、CN1696137、EB01238981、EP01239526、EP01961743、EP1239526、EP1244155、EP1642951、EP1647554、EP1841834、EP1841834B、EP2062907、EP2730583、JP2012074444、JP2013110263、JP4478555、KR1020090133652、KR20120032054、KR20130043460、TW201332980、US06699599、US06916554、US20010019782、US20020034656、US20030068526、US20030072964、US20030138657、US20050123788、US20050244673、US2005123791、US2005260449、US20060008670、US20060065890、US20060127696、US20060134459、US20060134462、US20060202194、US20060251923、US20070034863、US20070087321、US20070103060、US20070111026、US20070190359、US20070231600、US2007034863、US2007104979、US2007104980、US2007138437、US2007224450、US2007278936、US20080020237、US20080233410、US20080261076、US20080297033、US200805851、US2008161567、US2008210930、US20090039776、US20090108737、US20090115322、US20090179555、US2009085476、US2009104472、US20100090591、US20100148663、US20100244004、US20100295032、US2010102716、US2010105902、US2010244004、US2010270916、US20110057559、US20110108822、US20110204333、US2011215710、US2011227049、US2011285275、US2012292601、US20130146848、US2013033172、US2013165653、US2013181190、US2013334521、US20140246656、US2014103305、US6303238、US6413656、US6653654、US6670645、US6687266、US6835469、US6921915、US7279704、US7332232、US7378162、US7534505、US7675228、US7728137、US7740957、US7759489、US7951947、US8067099、US8592586、US8871361、WO06081973、WO06121811、WO07018067、WO07108362、WO07115970、WO07115981、WO08035571、WO2002015645、WO2003040257、WO2005019373、WO2006056418、WO2008054584、WO2008078800、WO2008096609、WO2008101842、WO2009000673、WO2009050281、WO2009100991、WO2010028151、WO2010054731、WO2010086089、WO2010118029、WO2011044988、WO2011051404、WO2011107491、WO2012020327、WO2012163471、WO2013094620、WO2013107487、WO2013174471、WO2014007565、WO2014008982、WO2014023377、WO2014024131、WO2014031977、WO2014038456、WO2014112450
HBL:
正孔ブロッキング層(HBL)を使用して、発光層から出る正孔及び/又は励起子の数を低減させることができる。デバイス中のそのようなブロッキング層の存在は、ブロッキング層を欠く同様のデバイスと比較して大幅に高い効率及び/又はより長い寿命をもたらし得る。また、ブロッキング層を使用して、OLEDの所望の領域に発光を制限することもできる。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接した発光体よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、HBL材料は、HBLインターフェースに最も近接したホストの1つ以上よりも低いHOMO(真空準位から更に離れて)及び/又は高い三重項エネルギーを有する。
一態様において、前記HBL中に使用される前記化合物は、上述したホストとして使用されるものと同じ分子を含有する。
別の態様において、前記HBL中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群の少なくとも1つを含有する。
式中、kは1から20までの整数であり;L101は他の配位子であり、k’は1から3までの整数である。
ETL:
電子輸送層(ETL)は、電子を輸送することができる材料を含み得る。電子輸送層は、真性である(ドープされていない)か、又はドープされていてよい。ドーピングを使用して、伝導性を増強することができる。ETL材料の例は特に限定されず、電子を輸送するために典型的に使用されるものである限り、任意の金属錯体又は有機化合物を使用してよい。
一態様において、前記ETL中に使用される前記化合物は、分子中に下記の群の少なくとも1つを含有する。
式中、R101は、水素、重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ及びこれらの組合せからなる群から選択され、それがアリール又はヘテロアリールである場合、上記で言及したArのものと同様の定義を有する。ArからArは、上記で言及したArのものと同様の定義を有する。kは1から20までの整数である。X101からX108はC(CHを含む)又はNから選択される。
別の態様において、前記ETL中に使用される金属錯体は、下記の一般式を含有するがこれらに限定されない。
式中、(O-N)又は(N-N)は、原子O、N又はN、Nに配位された金属を有する二座配位子であり;L101は他の配位子であり;k’は、1から金属に付着し得る配位子の最大数までの整数値である。
本明細書において開示される材料と組み合わせて、OLED中に用いられることができるETL材料の非制限的な例は、これらの材料を開示する文献と共に下記に例示される。CN103508940、EP01602648、EP01734038、EP01956007、JP2004-022334、JP2005149918、JP2005-268199、KR0117693、KR20130108183、US20040036077、US20070104977、US2007018155、US20090101870、US20090115316、US20090140637、US20090179554、US2009218940、US2010108990、US2011156017、US2011210320、US2012193612、US2012214993、US2014014925、US2014014927、US20140284580、US6656612、US8415031、WO2003060956、WO2007111263、WO2009148269、WO2010067894、WO2010072300、WO2011074770、WO2011105373、WO2013079217、WO2013145667、WO2013180376、WO2014104499、WO2014104535
電荷発生層(CGL)
タンデム型、又は積層型のOLED中で、CGLは、性能において重要な役割を果たし、それぞれ、電子及び正孔の注入ためのn-ドープ層及びp-ドープ層からなる。電子及び正孔は、前記CGL及び電極から供給される。前記CGL中の消費された電子及び正孔は、それぞれカソード及びアノードから注入された電子及び正孔によって再び満たされ、その後バイポーラ電流が徐々に安定した状態に達する。典型的なCGL材料は、輸送層で用いられるn型及びp型伝導性ドーパントを含む。
OLEDデバイスの各層中に使用される任意の上記で言及した化合物において、水素原子は、部分的に又は完全に重水素化されていてよい。故に、メチル、フェニル、ピリジル等であるがこれらに限定されない任意の具体的に挙げられている置換基は、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンであることができる。同様に、アルキル、アリール、シクロアルキル、ヘテロアリール等であるがこれらに限定されない置換基のクラスは、それらの重水素化されていない、部分的に重水素化された、及び完全に重水素化されたバージョンであることができる。
実験
IrLX36(LB461の合成
フェナントレン-9-オール(16g、82mmol)を100mLのジメチルホルムアミド(DMF)に溶解し、アイスバス中で冷却した。1-ブロモピロリジン-2,5-ジオン(NBS、14.95g、84mmol)を50mLのDMFに溶解し、15分間の期間に亘って、冷却した反応混合物に滴下した。撹拌を30分間続け、その後反応物を300mLの水でクエンチした。この混合物をジクロロメタン(DCM)で抽出した。DCM抽出物をLiCl水溶液で洗浄し、その後硫酸マグネシウムで乾燥した。これらの抽出物をその後濾過し、真空下で濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中20~23%DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮し、10-ブロモフェナントレン-9-オールを得た(12.07g、44.2mmol、収率53.6%)。
100mLの乾燥DMFを含む反応フラスコに、10-ブロモフェナントレン-9-オール(13.97g、51.1mmol)を投入した。この溶液をウェットアイスバス中で冷却し、その後15分間の期間に亘って、水素化ナトリウム(2.97g、74.2mmol)を滴下添加した。その後、この混合物を1時間撹拌し、ウェットアイスバスを用いて冷却した。ヨードメタン(18.15g、128mmol)を70mLのDMFに溶解し、その後冷却した反応混合物に滴下した。この混合物は、濃い黄褐色の析出物を生じた。混合物を徐々に室温(約22℃)まで加温しながら、撹拌を続けた。反応混合物を300mLの水でクエンチし、その後DCMで抽出した。有機抽出物を合わせ、LiCl水溶液で洗浄し、その後硫酸マグネシウムで乾燥した。これらの抽出物を濾過し、真空中で濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中15~22%DCMで溶離した。純粋な生成物画分から、ライトイエロー固体として、9-ブロモ-10-メトキシフェナントレンを得た(5.72g、19.92mmol、収率38.9%)。
9-ブロモ-10-メトキシフェナントレン(8.75g、30.5mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(6.11g、35.0mmol)、リン酸カリウム三塩基酸一水和物(21.03g、91mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(Pd(dba))(0.558g、0.609mmol)、及び2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(Sphos)(1.4g、3.41mmol)を300mLのトルエンに懸濁した。この混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。加熱を止めて、反応混合物を300mLの水で希釈した。トルエン層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥した。有機溶液を濾過し、真空中で濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、カラムをヘプタン中25~30%DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、濃縮し、白色固体として、9-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-10-メトキシフェナントレンを得た(8.75g、26.0mmol、収率85%)。
9-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-10-メトキシフェナントレン(1.5g、4.45mmol)を40mLのDCMに溶解した。この均一な混合物を0℃に冷却した。DCM中1M三臭化ホウ素(BBr)溶液(11.13ml、11.13mmol)を反応混合物に5分間の期間に亘って滴下した。撹拌を0℃で3.5時間続けた。反応混合物をウェットアイスのビーカーに注いだ。有機層を分離した。水相をDCMで抽出した。DCM抽出物を有機相と合わせ、LiCl水溶液で洗浄し、その後硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を濾過し、真空中で濃縮し、オフホワイトの固体として、10-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-9-オールを得た(1.4g、4.34mmol、収率97%)。
3-クロロ-10-(2-フルオロフェニル)フェナントレン-9-オール(1.4g、4.34mmol)及び炭酸カリウム(1.796g、13.01mmol)を1-メチルピロリジン-2-オン(15ml、156mmol)に懸濁した。この混合物を窒素で脱気し、その後150℃に設定したオイルバス中で18時間加熱した。反応混合物を室温に冷却し、200mLの水で希釈し、灰色の析出物を減圧下で濾過した。この固体を温DCMに溶解し、LiCl水溶液で洗浄し、その後硫酸マグネシウムで乾燥した。溶液を濾過し、真空中で濃縮し、10-クロロフェナントロ[9,10-b]ベンゾフランを得た(1.23g、4.06mmol、収率94%)。
80mLのジオキサンに、10-クロロフェナントロ[9,10-b]ベンゾフラン(1.23g、4.06mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(1.341g、5.28mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.093g、0.102mmol)、及びSPhos(0.250g、0.609mmol)を懸濁した。その後、酢酸カリウム(0.995g、10.16mmol)を反応フラスコに一度に添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。加熱を止めた。2-ブロモ-4,5-ビス(メチル-d3)ピリジン(1.052g、5.48mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)(0.140g、0.122mmol)、及びリン酸カリウム三塩基酸一水和物(2.80g、12.17mmol)を添加し、その後10mLの水を添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。反応混合物を室温(約22℃)に冷却し、その後200mLの水で希釈した。この混合物をDCMで抽出し、抽出物を合わせ、LiCl水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。これらの抽出物を濾過し、真空中で濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、DCM中0.5~4%酢酸エチルで溶離した。純粋な画分を共に合わせ、真空下で濃縮し、4,5-ビス(メチル-d3)-2-(フェナントロ[9,10-b]ベンゾフラン-10-イル)ピリジンを得た(1.13g、2.98mmol、収率73.4%)。
4,5-ビス(メチル-d3)-2-(フェナントロ[9,10-b]ベンゾフラン-10-イル)ピリジン(2g、5.27mmol)及び上記に示されたイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.445g、2.85mmol)を25mLの2-エトキシエタノール及び25mLのDMFの混合物に懸濁した。この混合物を窒素で脱気し、その後95℃で21日間加熱した。反応混合物を冷却し、150mLのメタノールで希釈した。黄色の析出物を回収し、真空中で乾燥した。その後、この固体を500mLのDCMに溶解し、塩基性アルミナのプラグに通した。DCM濾液を濃縮し、真空中で乾燥し、オレンジ色の固体を得た。固体をシリカゲルカラムに通し、10%DCM/45%トルエン/ヘプタンで、その後ヘプタン中65%トルエンで溶離した。
蒸発後の純粋な画分から、所望のイリジウム錯体であるIrLX36(LB461を得た(1.07g、1.046mmol、収率36.7%)。
IrLX169(LB461の合成
500mLのトルエン及び10mLの水に、(4-メトキシフェニル)ボロン酸(22.50g、148mmol)及びリン酸カリウム三塩基酸一水和物(68.2g、296mmol)を懸濁した。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2.71g、2.96mmol)、ジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(Sphos、4.86g、11.85mmol)、及び((2-ブロモフェニル)エチニル)トリメチルシラン(35.3ml、99mmol)を添加した。100℃に設定したオイルバス中で、窒素下で反応混合物を13時間加熱した。反応混合物をシリカゲルに通して濾過し、濾液を濃縮し、茶色の油状物を得た。茶色の油状物をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCM75/25(v/v)混合物で溶離し、((4’-メトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)エチニル)トリメチルシランを得た(25.25g、収率91%)。
((4’-メトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)エチニル)トリメチルシラン(25.2g、90mmol)を300mLのテトラヒドロフラン(THF)に溶解した。反応物をアイスバス中で冷却し、その後THF中テトラ-n-ブチルアンモニウムフルオリドの1M溶液(108mL、108mmol)を滴下した。反応混合物を室温まで加温させた。2時間後、反応混合物を濃縮し、塩化アンモニウム溶液及びブラインで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過及び濃縮して、茶色の油状物を得た。茶色の油状物をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCM75/25(v/v)で溶離し、オレンジ色の油状物として、2-エチニル-4’-メトキシ-1,1’-ビフェニルを得た(17.1g、収率91%)。
2-エチニル-4’-メトキシ-1,1’-ビフェニル(19.5g、94mmol)を600mlのトルエンに溶解し、200mlのトルエン中スラリー混合物として、塩化白金(II)(2.490g、9.36mmol)を添加した。反応物を80℃で14時間加熱した。その後、反応物を冷却し、シリカゲルプラグに通して濾過した。濾液を濃縮し、茶色の固体を得た。固体をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCM75/25(v/v)で溶離し、オフホワイトの固体として、2-メトキシフェナントレンを得た(14.0g、収率71.8%)。
窒素下で、2-メトキシフェナントレン(11.7g、56.2mmol)を乾燥THF(300ml)中に溶解した。溶液をブライン/ドライアイスバスで冷却し、-10℃より低い温度を維持し、その後sec-ブチルリチウムTHF溶液(40.4ml、101mmol)を分けて添加し、混合物の温度を-10℃より低い温度に維持した。反応混合物は直ちに暗色になった。冷却バス中で1時間反応混合物を連続的に撹拌した。その後、反応混合物をバスから除去し、室温で3時間撹拌した。
反応物を30分間冷却バスに戻し、その後1,2-ジブロモエタン(11.14ml、129mmol)を分けて添加し、温度を-10℃より低い温度に維持した。反応物を16時間に亘って室温に加温させた。その後、反応混合物を水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。合わせた有機抽出物を飽和ブラインで一度洗浄し、その後硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮して、茶色の固体を得た。シリカゲルカラム上で固体を精製し、ヘプタン/DCM75/25(v/v)で溶離し、白色固体として、3-ブロモ-2-メトキシフェナントレンを得た(13.0g、収率80%)。
3-ブロモ-2-メトキシフェナントレン(13.0g、45.3mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(7.89g、45.3mmol)、リン酸カリウム三塩基酸一水和物(31.3g、136mmol)、及びトルエン(400ml)をフラスコに合わせた。溶液を窒素で15分間パージし、その後トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.244g、1.358mmol)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、2.230g、5.43mmol)を添加した。反応混合物を窒素下で13時間加熱還流した。更に0.5gの(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸、0.2gのPddba、及び0.4gのジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファンを添加し、反応混合物を更に1日間還流で維持し、反応を完了した。
得られた反応溶液をデカントし、フラスコを酢酸エチルで2回濯いだ。得られた黒色の残渣を水で溶解し、酢酸エチルで2回抽出し、その後濾紙に通して濾過し、黒色の析出物を除去した。合わせた有機溶液をブラインで一度洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、茶色の固体を得た。茶色の固体をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCM75/25(v/v)混合物で溶離し、3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-メトキシフェナントレンを単離した(6.95g、収率45.6%)。
3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-メトキシフェナントレン(6.9g、20.49mmol)をDCM(100mL)に溶解し、ブライン/アイスバス中で冷却した。DCM中三臭化ホウ素1M溶液(41.0mL、41.0mmol)を速く滴下し、その後反応物を室温(約22℃)に加温させ、4時間撹拌した。反応物をアイスバス中で冷却し、冷水で注意深くクエンチした。反応物を30分間撹拌し、その後更に水を添加し、反応物をDCMで抽出した。合わせたDCM溶液を一度水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、ベージュの固体として、3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-2-オールを単離した(6.55g、収率99%)。
3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-2-オール(6.5g、20.14mmol)を1-メチルピロリジン-2-オン(NMP)(97ml、1007mmol)に溶解した。反応物を窒素で15分間パージし、その後炭酸カリウム(8.35g、60.4mmol)を添加した。150℃に設定したオイルバス中で、反応物を窒素下で8時間加熱した。反応物を水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。合わせた有機抽出物をブラインで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、ベージュの固体を得た。ベージュの固体をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCM85/15(v/v)で溶離し、白色固体として、9-クロロフェナントロ[2,3-b]ベンゾフランを得た(5.5g、収率91%)。
9-クロロフェナントロ[2,3-b]ベンゾフラン(5.2g、17.18mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(8.72g、34.4mmol)、及び酢酸カリウム(5.06g、51.5mmol)を1,4-ジオキサン(150ml)中に懸濁した。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.315g、0.344mmol)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、0.564g、1.374mmol)を添加した。110℃に設定したオイルバス中で反応物を14時間加熱した。反応物を室温に冷却し、その後2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(3.48g、17.18mmol)、リン酸カリウム三塩基酸水和物(10.94g、51.5mmol)、及び40mlの水を添加した。反応物を窒素で15分間パージし、その後テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.595g、0.515mmol)を添加した。100℃に設定したオイルバス中で、反応物を14時間加熱した。
反応混合物を酢酸エチルで希釈し、水で一回、その後ブラインで一回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、その後濃縮し、ベージュの固体を得た。ベージュの固体をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/酢酸エチル/DCM80/10/10~75/10/15(v/v/v)グラジエント混合物で溶離し、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[2,3-b]ベンゾフラン-9-イル)ピリジン(5.9g、ライトイエローの固体)を得た。サンプルをシリカゲルカラムで更に精製し、トルエン/酢酸エチル/DCM85/5/10~75/10/15(v/v/v)グラジエント混合物で溶離し、白色固体として、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[2,3-b]ベンゾフラン-9-イル)ピリジンを得た(3.75g、収率50.2%)。
上記で示されるイリジウムのトリフリン酸塩錯体(2.1g、2.61mmol)及び4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[2,3-b]ベンゾフラン-9-イル)ピリジン(2.043g、4.70mmol)をDMF(30ml)及び2-エトキシエタノール(30.0ml)の混合物に懸濁した。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後10日間80℃に加熱した。溶媒を真空中で蒸発させ、その後残渣をメタノール(MeOH)で希釈した。ブラウンイエローの析出物を濾過し、MeOHで洗浄した。析出物をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/トルエン25/75~10/90(v/v)グラジエント混合物で溶離し、黄色固体を得た。固体をDCM中に溶解し、酢酸エチルを添加し、得られた混合物をロータリーエバポレータ(rotovap)で濃縮した。析出物を濾過し、真空中で4時間乾燥し、明るい黄色の固体として、目的化合物であるIrLX169(LB461を得た(1.77g、収率62.8%)。
IrLX99(LB461の合成
窒素雰囲気下で、ジベンゾ[b,d]フラン(38.2g、227mmol)を乾燥THF(450ml)中に溶解した。ドライアイス-アセトンバス中で、溶液を冷却し、その後ヘキサン中2.5Mのn-ブチルリチウム溶液(100ml、250mmol)を滴下した。反応混合物を室温(約22℃)で5時間撹拌し、その後ドライアイス-アセトンバス中で冷却した。110mLのTHF中ヨウ素(57.6g、227mmol)を滴下し、16時間かけて得られた混合物を室温に加温させた。飽和炭酸水素ナトリウム溶液及び酢酸エチルを添加し、得られた反応混合物を撹拌し、層を分離し、合わせた有機抽出物を亜硫酸水素ナトリウム溶液で洗浄しながら、水相を酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。得られた組成物をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタンで溶離し、250mLのヘプタンから再結晶化した。固体材料を濾過し、ヘプタンで洗浄し、乾燥し、4-ヨードジベンゾ[b,d]フランを得た(43.90g、収率64%)。
ジオキサン(300ml)中に、4-ヨードジベンゾ[b,d]フラン(10.52g、35.8mmol)、2-ブロモ安息香酸(14.38g、71.5mmol)、トリシクロヘキシルホスフィンテトラフルオロボラート(tetraflouroborate)(1.970g、5.37mmol)、及び炭酸セシウム(46.6g、143mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジエン(14.49ml、143mmol)、その後酢酸パラジウム(0.402g、1.789mmol)を添加した。その後、反応混合物を130℃に加熱した。2時間後、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジエン(14.49ml、143mmol) 130℃で16時間窒素下で。水を添加し、得られた組成物を酢酸エチルで二回抽出した。有機溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、蒸発させ、残渣をDCMに溶解した。シリカゲルカラムを用いて、目的化合物を精製し、ヘプタン中0~40%DCMで溶離した。その後、得られた生成物をヘプタンで粉砕し、濾過し、ヘプタンで洗浄し、フェナントロ[1,2-b]ベンゾフランを得た(5.0g、収率52%)。
乾燥THF(80mL)に、フェナントロ[1,2-b]ベンゾフラン(4g、14.91mmol)を溶解した。ドライアイス-アセトンバス中で、溶液を冷却し、sec-ブチルリチウムヘキサン溶液(15.97ml、22.36mmol)を添加した。冷却バス中で、反応物を3時間撹拌し、10mLのTHF中2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(6.08ml、29.8mmol)を添加し、得られた反応混合物を窒素下で16時間室温で撹拌した。得られた混合物を水でクエンチし、酢酸エチルで二回抽出し、その後有機物をブラインで洗浄し、硫酸マグネシウムで有機物を乾燥し、濾過し、蒸発させ、固体として、4,4,5,5-テトラメチル-2-(フェナントロ[1,2-b]ベンゾフラン-12-イル)-1,3,2-ジオキサボロランを得た(5.88g)。
ジメチルエーテル(DME)(120mL)及び水(20.00mL)の混合物中に、4,4,5,5-テトラメチル-2-(フェナントロ[1,2-b]ベンゾフラン-12-イル)-1,3,2-ジオキサボロラン(7.3g、17.59mmol)、2-ブロモ-4,5-ビス(メチル-d3)ピリジン(3.72g、19.35mmol)、ジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、0.433g、1.055mmol)、及びリン酸カリウム三塩基酸一水和物(8.10g、35.2mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.483g、0.528mmol)を添加し、得られた混合物を窒素下で100℃に13時間加熱した。その後、混合物を水及び酢酸エチルで希釈し、不溶性固体を濾過し、水層を酢酸エチルで抽出し、有機物を硫酸マグネシウムで乾燥しながら、層を分離した。その後濾過し、蒸発させ、茶色の油状物を得た。茶色の油状物中に生成物はほとんどなかった。不溶性材料が、生成物である。不溶性材料のほとんどを350mLの温DCMに溶解し、シリカプラグに通して濾過し、黒色の不純物と少量の不溶性白色固体を除去した。黄色の濾液から白色の固体が析出した。固体を濾過し、白色固体として、4,5-ビス(メチル-d3)-2-(フェナントロ[1,2-b]ベンゾフラン-12-イル)ピリジンを得た(2.27g、収率34%)。
DMF(120ml)中に、4,5-ビス(メチル-d3)-2-(フェナントロ[1,2-b]ベンゾフラン-12-イル)ピリジン(2.70g、7.13mmol)を懸濁し、オイルバス中で100℃に加熱し、固体材料を溶解した。2-エトキシエタノール(40ml)を添加し、その後固体が析出するまで得られた混合物を冷却し、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(3.38g、4.07mmol) 脱気し、固体が溶解するまで、窒素下で100℃に加熱した。得られた混合物を窒素下において100℃で2週間加熱し、その後室温に冷却した。その後、溶媒を真空中で蒸発させた。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで固体残渣を精製し、ヘプタン中70~90%トルエンで溶離した。明るい黄色の固体として、目的材料であるIrLX99(LB461を単離した(1.53g、収率37%)。
化合物IrLX101(LB463の合成:
IrLX99(LB461と同じ技術を用いて、化合物IrLX101(LB463を合成した。
IrLX152(LB461の合成
DME(500ml)及び水(125ml)中、(4-メトキシフェニル)ボロン酸(26.2g、173mmol)及び炭酸カリウム(47.7g、345mmol)を懸濁した。溶液を窒素で15分間パージし、その後1-ブロモ-2-エチニルベンゼン(25g、138mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(4.79g、4.14mmol)を添加した。窒素下で14時間反応混合物を加熱還流した。加熱を停止し、有機相を分離し、濃縮し、暗色の油状物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ヘプタン/DCM3/1(v/v)で溶離し、オレンジ色の油状物として、2-エチニル-4’-メトキシ-1,1’-ビフェニルを得た(20.0g、収率69%)。
600mlのトルエン中に、2-エチニル-4’-メトキシ-1,1’-ビフェニル(20g、96mmol)及び塩化白金(II)(2.55g、9.60mmol)を懸濁した。反応物を80℃に14時間加熱した。トルエンを蒸発させ、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ヘプタン/DCM85/15(v/v)で溶離し、2-メトキシフェナントレンを単離した(13.8g、収率69%)。
アセトニトリル(500ml)中に、2-メトキシフェナントレン(13.86g、66.6mmol)を溶解し、混合物を-20℃に冷却した。トリフルオロメタンスルホン酸(6.46ml、73.2mmol)を、その後1-ブロモピロリジン-2,5-ジオン(13.03g、73.2mmol)を徐々に添加した。混合物を室温に加温させ、5時間撹拌した。反応物を水でクエンチし、酢酸エチル(EtOAc)で抽出した。有機抽出物を合わせ、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。シリカゲルカラム上で残渣を精製し、ヘプタン中20%DCMで溶離し、1-ブロモ-2-メトキシフェナントレンを単離した(21g、収率99%)。
DME(250ml)/水(50.0ml)中に、1-ブロモ-2-メトキシフェナントレン(19g、66.2mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.212g、1.323mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(13.84g、79mmol)、SPhos(2.173g、5.29mmol)、及びリン酸カリウム三塩基酸一水和物(3当量)を懸濁した。混合物を脱気し、90℃に14時間加熱した。反応混合物を室温に冷却した後、混合物を水で希釈し、酢酸エチル(EtOAc)で抽出した。有機相を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。得られた残渣をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン及びDCM(8/2、v/v)の混合物で溶離し、1-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-メトキシフェナントレンを得た(19g、56.4mmol、収率85%)。
DCM(200ml)中に、1-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-メトキシフェナントレン(19g、56.4mmol)を溶解し、アイスバス中で冷却した。DCM中1M三臭化ホウ素溶液(113ml、113mmol)を滴下した。混合物を室温で16時間撹拌し、0℃で水でクエンチした。混合物をDCMで抽出し、有機相を合わせた。溶媒を蒸発させ、シリカゲルカラム上で残渣を精製し、7/3DCM/ヘプタン(v/v)で溶離し、1-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-2-オールを得た(16.5g、51.1mmol、収率91%)。
1-メチルピロリジン-2-オン(271ml、2812mmol)中、1-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-2-オール(16.5g、51.1mmol)及びKCO(21.20g、153mmol)の混合物を真空にかけ(vacuumed)、アルゴンガスで満たした。混合物を150℃で16時間加熱した。室温に冷却した後、溶液をEtOAcで抽出し、有機抽出物をブラインで洗浄した。溶媒を蒸発させ、残渣をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/DCMグラジエント混合物で溶離し、その後DCM/ヘプタンから結晶化し、8-クロロフェナントロ[2,1-b]ベンゾフランを得た(10g、33.0mmol、収率64.6%)。
100mLの乾燥1,4-ジオキサンに、8-クロロフェナントロ[2,1-b]ベンゾフラン(3.0g、9.91mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(5.03g、19.8mmol)、及び酢酸カリウム(2.92g、30mmol)を懸濁した。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(181mg、2mol.%)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(Sphos、325mg、8mol.%)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で14時間加熱還流した。その後、室温に冷却し、炭酸ナトリウム(3.15g、30mmol)、10mLの水、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(344mg、3mol.%)、及び2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(2.03g、9.9mmol)を添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で12時間加熱還流した。水相を酢酸エチルで抽出しながら、有機相を分離した。合わせた有機溶液を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。シリカゲルカラムクロマトグラフィーに残渣を付し、ヘプタン/酢酸エチル5~10%グラジエント混合物で溶離し、白色固体として、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[2,1-b]ベンゾフラン-8-イル)ピリジンを得た(2.37g、収率63%)。
DMF(30mL)/2-エトキシエタノール(30mL)混合物中に、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.0g、2.33mmol)及び4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[2,1-b]ベンゾフラン-8-イル)ピリジン(2.127g、4.89mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、100℃に10日間加熱した。溶媒を真空中で蒸発させ、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、トルエン/DCM/ヘプタン4/3/3(v/v/v)で溶離し、明るい黄色の固体として、目的材料IrLX152(LB461を得た(1.25g、収率50%)。
IrLX79(LB463の合成
窒素下で、窒素フラッシュした500mLの2つ口丸底フラスコにおいて、200mlの1,4-ジオキサンに、1-ヨード-4-メトキシベンゼン(12g、51.3mmol)、2-ブロモ安息香酸(20.61g、103mmol)、炭酸セシウム(75g、231mmol)、ジアセトキシパラジウム(Pd(OAc))(0.576g、2.56mmol)、及びトリシクロヘキシルホスフィンBF-塩(2.82g、7.69mmol)を溶解し、赤色の懸濁物を得た。窒素下で、反応混合物を14時間加熱還流した。その後、室温に冷却し、水で希釈し、EtOAcで抽出した。有機溶液をNaSOで乾燥し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲルカラムに添加し、DCM/ヘプタングラジエント混合物で溶離し、黄色固体として、3-メトキシフェナントレンを得た(3.5g、16.81mmol、収率32.8%)。
窒素雰囲気下で、乾燥THF中に3-メトキシフェナントレン(2.73g、13.11mmol)を溶解し、IPA/ドライアイスバス中で冷却した。シリンジを介して、THF中n-ブチルリチウムの溶液(8.39ml、20.97mmol)を反応物に添加した。反応混合物を室温に加温し、4時間撹拌した。その後、―75℃に冷却し、シリンジを介して1,2-ジブロモエタンを添加した。その後、反応混合物を室温まで加温し、16時間撹拌した。得られた反応混合物を蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ヘプタン/DCM3/1(v/v)で溶離し、2-ブロモ-3-メトキシフェナントレンを得た(2.65g、収率70%)。
窒素下で、窒素フラッシュした500mL2つ口丸底フラスコにおいて、DME(80ml)/トルエン(80ml)混合物に、2-ブロモ-3-メトキシフェナントレン(8.9g、31.0mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(9.73g、55.8mmol)、及びリン酸カリウム三塩基酸水和物(21.41g、93mmol)を溶解し、無色の懸濁物を得た。反応混合物に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.568g、0.620mmol)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、1.018g、2.479mmol)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で16時間加熱還流した。その後、反応混合物を冷却し、シリカゲルに通して濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲルカラムに添加し、ヘプタン/DCM3/1(v/v)で溶離し、白色固体として、2-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-3-メトキシフェナントレン(8.5g、25.2mmol、収率81%)を得た。
窒素下で、窒素フラッシュした500mL丸底フラスコにおいて、DCM(100ml)に2-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-3-メトキシフェナントレン(7.85g、23.31mmol)を溶解し、無色の溶液を得た。ドライアイス/アセトニトリルバスを用いて、反応混合物を-20℃に冷却した。反応混合物に、DCM中トリブロモボランの1M溶液(46.6ml、46.6mmol)を30分間かけて添加した。反応混合物を室温に加温させ、14時間撹拌した。反応混合物を冷水で注意深くクエンチし、DCMで希釈し、水で洗浄した。硫酸ナトリウムで有機溶液を乾燥し、濾過し、濃縮した。粗生成物をシリカゲルカラムに添加し、ヘプタン/酢酸エチル1/1(v/v)で溶離し、黄色固体として、2-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-3-オールを得た(6.2g、19.21mmol、収率82%)。
100mLのN-メチルピロリドン(NMP)に、2-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-3-オール(12g、37mmol)及び炭酸カリウム(10.3g、2当量)を懸濁し、脱気し、120℃に14時間加熱した。その後、NMP溶媒の約半分を蒸発させ、LiClの10%水溶液で反応混合物を希釈した。反応混合物から生成物を析出させ、その後濾過した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ヘプタン/DCM7/3(v/v)で溶離し、1-クロロフェナントロ[3,2-b]ベンゾフランを得た(9.1g、収率81%)。
100mLの乾燥ジオキサンに、1-クロロフェナントロ[3,2-b]ベンゾフラン(3.0g、9.9mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(4.03g、16mmol)、及び酢酸カリウム(1.94g、20mmol)を懸濁した。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(181mg、2mol.%)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、325mg、4mol.%)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で16時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却し、リン酸カリウム三塩基酸水和物(4.56g、19.8mmol)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)ピリジン(1.84g、9.9mmol)、10mLの水、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(229mg、2mol%)、及び75mLのDMFを添加した。
反応混合物を脱気し、90℃で16時間オイルバス中で浸した。その後、反応混合物を室温に冷却し、水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。有機抽出物を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。得られた材料をシリカゲルカラム上で精製し、ヘプタン/酢酸エチル3~20%グラジエント混合物で溶離し、純粋な4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-2-(フェナントロ[3,2-b]ベンゾフラン-11-イル)ピリジンを得た(1.9g、収率47%)。
室温で、75mLの2-エトキシエタノール/DMF混合物(1/1、v/v)に、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-2-(フェナントロ[3,2-b]ベンゾフラン-11-イル)ピリジン(1.62g、1.8当量)を溶解し、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(1.44g、1.0当量)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、オイルバス中で100℃で7日間浸した。反応混合物を冷却し、水で希釈し、黄色の析出物を濾過した。析出物を水、メタノール、ヘプタンで洗浄し、真空乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーに残渣を付し、ヘプタン/トルエン/DCM混合物(70/15/15、v/v/v)で溶離し、明るい黄色の固体として、目的錯体を得た。トルエン/ヘプタンからの追加の結晶化から、1.2g(収率49%)の純粋な目的材料IrLX79(LB463を得た。
同じ方法で、最後の工程で45%の収率で、下記化合物IrLX75(LB284を調製した。
IrLX114(LB461の合成
120mlのTHFに、((2’-メトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)エチニル)トリメチルシラン(18g、64mmol)を溶解し、THF(2当量)中テトラ-n-ブチルアンモニウムフルオリド(TBAF)の1N溶液を滴下した。反応混合物を室温で12時間撹拌し、水で希釈し、酢酸エチルで抽出した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させ、2-エチニル-2’-メトキシ-1,1’-ビフェニルを得た(13g、収率97%)。
250mLのトルエンに、2-エチニル-2’-メトキシ-1,1’-ビフェニル(11.7g、56mmol)及び塩化白金(II)(1.5g、0.1当量)を懸濁し、14時間加熱還流した。トルエンを蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで粗材料を精製し、ヘプタン/DCM9/1(v/v)で溶離し、4-メトキシフェナントレンを得た(8.7g、収率74%)。
窒素雰囲気下で、130mLの乾燥THFに4-メトキシフェナントレン(8.7g、42mmol)を溶解し、0.5mLのテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)を添加し、イソプロパノール(IPA)/ドライアイス冷却バス中で、溶液を冷却した。N-ブチルリチウム(THF中1.6M溶液、2当量)を滴下し、反応混合物を-78℃で2時間撹拌した。20mLの乾燥THF中1,2-ジブロモエタン(19.6g、2.5当量)を滴下し、反応混合物を室温に加温させた。ロータリーエバポレータ上で濃縮し、水で希釈し、DCMで抽出した。有機相を蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、ヘプタン/DCMグラジエント混合物で溶離した。白色固体として、3-ブロモ-4-メトキシフェナントレンを得た(9.2g、収率77%)。
250mLのジメトキシエタン(DME)及び50mLの水混合物中で、3-ブロモ-4-メトキシフェナントレン(15.0g、52mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(9.11g、52mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(Pd(dba))(957mg、2mol.%)、ジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、1716mg、8mol.%)、及びリン酸カリウム三塩基酸水和物(24.06g、104mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、窒素下で14時間加熱還流した。その後、室温に冷却し、酢酸エチルで希釈し、水で洗浄した。有機溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。シリカゲルカラムクロマトグラフィーに残渣を付し、ヘプタン/酢酸エチル5~10%グラジエント混合物で溶離し、白色固体として、3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-4-メトキシフェナントレンを得た(14.8g、収率84%)。
300mLのDCM中に、3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-4-メトキシフェナントレン(20g、59.4mmol)を室温で溶解した。DCM(2当量)中三臭化ホウ素の1M溶液を滴下し、室温で14時間反応混合物を撹拌した。反応混合物を水でクエンチし、その後水及び炭酸水素ナトリウム溶液で洗浄した。有機溶液を乾燥し、蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで残渣を精製し、ヘプタン/酢酸エチル1/1(v/v)で溶離し、純粋な3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-4-オールを得た(12.0g、収率59%)。
窒素下で、オーブン乾燥させた250mL丸底フラスコにおいて、N-メチルピロリドン(NMP)(75ml)中に、3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)フェナントレン-4-オール(5.5g、17.04mmol)及び炭酸カリウム(4.71g、34.1mmol)を溶解し、赤色の懸濁物を得た。反応混合物を脱気し、120℃に10時間加熱した。その後、反応混合物を室温に冷却し、水で希釈し、撹拌し、濾過した。水、エタノール、及びヘプタンで析出物を洗浄した。DCM/ヘプタンからの析出物の結晶化により、12-クロロフェナントロ[4,3-b]ベンゾフランを得た(4.0g、収率78%)。
120mLの乾燥ジオキサンに、12-クロロフェナントロ[4,3-b]ベンゾフラン(5g、16.5mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(8.4g、33mmol)、及び酢酸カリウム(3.24g、33mmol)を懸濁した。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(151mg、1mol.%)及びジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(Sphos、271mg、4mol%.)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で16時間加熱還流した。
反応混合物を冷却し、リン酸カリウム三塩基酸水和物(11.4g、3当量)、10mLの水、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(382mg、2mol.%)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(3.68g、18.2mmol)、及び75mLのジメチルホルムアミド(DMF)を添加した。反応混合物を脱気し、90℃で16時間オイルバイス中に浸した。その後、反応混合物を冷却し、水で希釈し、複数回酢酸エチルで抽出した。有機抽出物を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。得られた生成物をシリカゲルのカラム上で精製し、ヘプタン/酢酸エチルグラジエント混合物で溶離し、純粋な4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[4,3-b]ベンゾフラン-12-イル)ピリジンを得た(2.8g、収率39%)。
DMF(25mL)/エトキシエタノール(25mL)混合物中に、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.1g、2.447mmol)及び4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[4,3-b]ベンゾフラン-12-イル)ピリジン(1.915g、4.41mmol)を共に懸濁し、その後脱気し、100℃で10日間オイルバス中で加熱した。反応混合物を冷却し、EtOAc(200mL)で希釈し、水で洗浄し、蒸発させ、粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムに添加し、ヘプタン/DCM/トルエン70/15/15~60/20/20(v/v/v)グラジエント混合物で溶離し、黄色固体として、目的化合物であるIrLX114(LB461を得た(1.1g、1.020mmol、収率41.7%)。
IrLX206(LB467の合成
フラスコ中に、ジベンゾ[b,d]フラン-4-イルボロン酸(10g、47.2mmol)、2,2’-ジブロモ-1,1’-ビフェニル(22.07g、70.8mmol)、炭酸ナトリウム(12.50g、118mmol)、ジメトキシエタン(DME)(200ml)、及び水(40ml)を合わせた。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.635g、1.415mmol)を添加した。90℃に設定したオイルバス中で、反応混合物を16時間加熱した。その後、反応混合物を分液漏斗に移し、酢酸エチルで2回抽出した。合わせた有機物をブラインで一度洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、茶色の油状物を得た。95/5~90/10ヘプタン/DCM(v/v)を用いて、シリカゲルのカラム上で、茶色の油状物を精製し、清澄な凝固された油状物の4-(2’-ブロモ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ジベンゾ[b,d]フランを得た(11.25g、収率59.7%)。
240mLのトルエン中、4-(2’-ブロモ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ジベンゾ[b,d]フラン(11.25g、28.2mmol)を溶解し、窒素で15分間パージした。炭酸セシウム(22.03g、67.6mmol)、トリス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホスファン(1.889g、2.82mmol)、及びビス-(ベンゾニトリル)ジクロロパラジウム(II)(0.540g、1.409mmol)を添加し、115℃に設定したオイルバス中において、得られた反応混合物を窒素下で16時間加熱した。反応物をシリカゲルに通して濾過し、酢酸エチルで洗浄し、その後合わせた有機溶液を濃縮し、茶色の固体を得た。
茶色の固体をシリカゲルカラム上で精製し、85/15~75/25ヘプタン/DCM(v/v)で溶離し、オフホワイトの固体として、トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフランを得た。DCM中で固体を溶解し、ヘプタンを添加し、ロータリーエバポレータを用いて、30℃で溶液を部分的に濃縮した。その後、固体を濾過し、ふわふわした白色固体を得た。真空中で16時間固体を乾燥し、トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフランを得た(3.9g、収率43.5%)。
トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフラン(3.37g、10.59mmol)をフラスコに置き、系を窒素で30分間パージした。テトラヒドロフラン(THF)(150ml)を添加し、その後ドライアイス/アセトンバス中で30分間、溶液を冷却した。反応物が白色の懸濁物に変化し、-60℃より低い温度で、THF中sec-ブチルリチウム(13.23ml、18.52mmol)1.4M溶液を添加した。反応物は、黒色に変化した。2.5時間後、2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(4.32ml、21.17mmol)を全て一度に添加した。アイスバス中で2時間反応混合物を加温させた。その後、反応物を水でクエンチし、ブラインを添加し、水相をEtOAcで2回抽出した。合わせた有機物をブラインで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、白色固体として、4,4,5,5-テトラメチル-2-(トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフラン-14-イル)-1,3,2-ジオキサボロランを得た(4.5g、収率96%)。
1,4-ジオキサン(120ml)及び水(30.0ml)中に、4,4,5,5-テトラメチル-2-(トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフラン-14-イル)-1,3,2-ジオキサボロラン(4.5g、10.13mmol)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(2.156g、10.63mmol)、及びリン酸カリウム一水和物(6.45g、30.4mmol)を懸濁した。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.351g、0.304mmol)を添加した。100℃に設定したオイルバス中で、反応物を16時間加熱した。ロータリーエバポレータ上で、得られた反応混合物を部分的に濃縮し、その後水で希釈し、DCMで抽出した。合わせた有機物を水で一度洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、濃縮し、ライトブラウンの固体を得た。シリカゲルカラム上で、ライトブラウンの固体を精製し、98.5/1.5~98/2DCM/EtOAcグラジエント混合物で溶離し、5.1gの白色固体を得た。400mlの温DCMに、5.1gのサンプルを溶解し、その後EtOAcを添加し、30℃に設定したバスを用いて、ロータリーエバポレータ上で得られた混合物を部分的に濃縮した。析出物を濾過し、真空オーブン中で16時間乾燥し、白色固体として、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフラン-14-イル)ピリジンを得た(3.1g、収率63.2%)。
DMF(25ml)及び2-エトキシエタノール(25.00ml)の混合物中に、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.2g、2.123mmol)及び4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[1,2-b]ベンゾフラン-14-イル)ピリジン(1.852g、3.82mmol)を懸濁した。反応混合物を窒素で15分間パージし、その後窒素下で、3.5日間80℃に加熱した。ロータリーエバポレータ上で、得られた混合物を濃縮し、冷却し、メタノールで希釈した。ブラウンイエローの析出物を濾過し、メタノールで洗浄し、その後DCMを用いて、固体を回収した。シリカゲルカラム上で固体を精製し、50/50~25/75ヘプタン/トルエングラジエント混合物で溶離し、2.2gの黄色固体を得た。70/30~40/60ヘプタン/DCM(v/v)を用いて、塩基性アルミナカラム上で黄色固体を更に精製し、1.8gの黄色固体を得た。固体をDCMに溶解し、50mlのトルエン及び300mlのイソプロピルアルコールと混合し、その後ロータリーエバポレータ上で部分的に濃縮した。析出物を濾過し、真空オーブン中で3時間乾燥し、明るい黄色の固体として、目的錯体IrLX206(LB467を得た(1.23g、収率44.3%)。
IrLX133(LB461の合成
300mLのトルエンを含む反応フラスコに、2-ヨード-1,3-ジメトキシベンゼン(16g、60.6mmol)、(3-クロロ-2-フルオロフェニル)ボロン酸(12.15g、69.7mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(1.109g、1.212mmol)、及びSPhos(2.73g、6.67mmol)を投入した。その後、リン酸カリウム三塩基酸一水和物(41.8g、182mmol)を反応混合物に添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後115℃に設定したオイルバス中で47時間撹拌し、加熱した。反応混合物を室温に冷却し、水で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、その後濾過し、真空中で濃縮した。シリカゲルカラムに粗残渣を通し、ヘプタン中15~25%DCMで溶離した。蒸発後、純粋な生成物画分から、白色固体として、3-クロロ-2-フルオロ-2’,6’-ジメトキシ-1,1’-ビフェニルを得た(8.5g、31.9mmol、収率52.6%)。
75mLのDCMに、3-クロロ-2-フルオロ-2’,6’-ジメトキシ-1,1’-ビフェニル(8.5g、31.9mmol)を溶解した。ウェットアイスバス中で、この溶液を冷却し、DCM中三臭化ホウ素の1M溶液(130ml、130mmol)を滴下した。16時間かけて反応混合物を徐々に室温に加温しながら撹拌を続けた。反応混合物をウェットアイスのビーカーに注いだ。濾過を介して、固体を回収した。濾液を分離し、DCMに溶解し、溶液を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶液を濾過し、真空中で濃縮し、白色固体として、3’-クロロ-2’-フルオロ-[1,1’-ビフェニル]-2,6-ジオールを得た(7.45g、31.2mmol、収率98%)。
70mLのNMPを含む反応フラスコに、3’-クロロ-2’-フルオロ-[1,1’-ビフェニル]-2,6-ジオール(7.45g、31.2mmol)及び炭酸カリウム(9.49g、68.7mmol)を投入した。この反応混合物を130℃で18時間加熱した。加熱を止めた。反応混合物を200mLの水で希釈し、その後DCMで抽出した。抽出物を合わせ、LiCl水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、溶媒を真空中で蒸発させた。この粗残渣をバルブ-バルブ(bulb-bulb)蒸留に付し、NMPを除去した。残っている残渣をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中70~80%DCMで溶離した。純粋な画分を合わせ、真空中で濃縮した。その後、ヘプタンで固体を粉砕した。濾過を介して、黄褐色の固体を回収し、その後乾燥し、6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-オールを得た(5.6g、25.6mmol、収率82%)。
DCM中に、6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-オール(5.55g、25.4mmol)を溶解した。この反応混合物に、ピリジン(5.74ml、71.1mmol)を一度に添加した。ウェットアイスバスを用いて、均一な溶液を0℃に冷却した。20mLのDCM中に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(10.03g、35.5mmol)を溶解し、冷却した反応混合物に滴下した。16時間にわたり、反応混合物を徐々に室温まで加温させながら撹拌を続けた。LiCl水溶液で反応混合物を洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。粗生成物をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中5~30%DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、濃縮し、白色固体として、6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イルトリフルオロメタンスルホナートを得た(8.9g、25.4mmol、収率100%)。
250mLのジオキサンを含む反応フラスコに、6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イルトリフルオロメタンスルホナート(10g、28.5mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(9.41g、37.1mmol)、酢酸カリウム(6.43g、65.6mmol)、及び[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロライド(0.93g、1.14mmol)を投入した。この混合物を窒素で脱気し、その後14時間加熱還流した。加熱を止めた。溶媒を蒸発させ、その後500mLの水及び200mLのDCMを用いて粗生成物を分画した。有機溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、その後濾過し、真空中で濃縮した。粗生成物をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中20~35%DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮し、固体として、2-(6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランを得た(6.9g、21.00mmol、収率73.6%)。
150mLのDMEを含む反応フラスコに、2-(6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(7.5g、22.82mmol)、((2-ブロモフェニル)エチニル)トリメチルシラン(7.34g、29.0mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.07g、0.927mmol)を投入した。15mLの水中に、炭酸カリウム(9.5g、68.8mmol)を溶解し、その後一度に全て反応混合物に添加した。この反応混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却し、その後真空中で溶媒を除去した。200mLのDCMと100mLの水との間で、粗生成物を分画した。水相をDCMで抽出した。DCM抽出物を合わせ、硫酸マグネシウムで乾燥し、その後濾過し、真空中で濃縮した。ヘプタン中7~12%DCMを含むシリカゲルカラムに、粗生成物を通した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮し、粘性の黄色油状物として、((2-(6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)フェニル)エチニル)トリメチルシランを得て(7.35g、19.60mmol、収率86%)、一晩静置して凝固させた。
100mLのTHFに、((2-(6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)フェニル)エチニル)トリメチルシラン(13.95g、37.2mmol)を溶解した。5分間の期間に亘って、反応混合物にTHF中テトラブチルアンモニウムフルオリド(TBAF)の1M溶液(45ml、45.0mmol)を添加しながら、この溶液を室温で撹拌した。反応は僅かに発熱性であったが、冷却は必要としなかった。室温で4時間撹拌を続けた。200mLの水で反応混合物を希釈し、その後DCMで抽出した。抽出物を合わせ、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中10~15%DCMで溶離し、白色固体として、エチニルフェニル)ジベンゾ[b,d]フランを得た(9.6g、31.7mmol、収率85%)。
50mLのトルエンを含む反応フラスコに、塩化白金(II)(0.527g、1.982mmol)を投入した。その後、反応フラスコに6-クロロ-1-(2-エチニルフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン(5g、16.51mmol)、その後100mLのトルエンを添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後93℃に設定したオイルバス中で24時間加熱した。加熱を止めた。シリカゲルのパッドに反応混合物を通した。真空下でトルエン濾液を濃縮した。シリカゲルカラムにこの粗残渣を通し、ヘプタン中10~15%DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮し、白色固体として、10-クロロフェナントロ[3,4-b]ベンゾフランを得た(3.2g、10.57mmol、収率64.0%)。
140mLのジオキサンを含む反応フラスコに、10-クロロフェナントロ[3,4-b]ベンゾフラン(3.25g、10.73mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(3.54g、13.96mmol)、酢酸カリウム(2.63g、26.8mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.246g、0.268mmol)、及びSPhos(0.682g、1.664mmol)を投入した。この混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。加熱を止めた。反応混合物は、精製することなく、次の工程で用いた。
前の工程からの反応混合物に、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(2.98g、14.70mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.743g、0.644mmol)、リン酸カリウム三塩基酸一水和物(7.40g、32.2mmol)、及び20mLの水を添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後18時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却した。真空下でジオキサンを除去した。粗残渣を100mLの水で希釈し、その後DCMで抽出した。抽出物を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、濃縮した。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、DCM中0.5~2%酢酸エチルで溶離し、白色固体として、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[3,4-b]ベンゾフラン-10-イル)ピリジンを得た(3.2g、7.36mmol、収率68.6%)。
40mLの2-エトキシエタノール及び40mLのDMFを含む反応フラスコに、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(フェナントロ[3,4-b]ベンゾフラン-10-イル)ピリジン(1.773g、4.08mmol)及び上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2g、2.331mmol)を投入した。この混合物を窒素で脱気し、その後100℃に設定したオイルバス中で10日間加熱した。加熱を止めて、溶媒を真空中で除去した。その後粗残渣を150mLのメタノールで粉砕した。濾過を介して固体を単離した。この材料を真空下で乾燥し、その後ヘプタン中80%DCMに溶解し、10インチの活性塩基性アルミナに通した。ヘプタン中80%DCMで、アルミナカラムを溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮し、2.6gの黄色固体を得た。その後、固体をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中35~60%トルエンで溶離した。シリカゲルカラム上の第2のクロマトグラフィー精製に、材料を付し、ヘプタン中35%トルエンで溶離した。純粋な画分を合わせ、真空中で濃縮し、その後メタノールで粉砕した。濾過を介して、明るい黄色の固体を回収し、所望のイリジウム錯体であるIrLX133(LB461を得た(1.45g、1.344mmol、収率57.7%)。
IrLX220(LB467の合成
エタノール(65ml)/エトニトリル(130ml)混合物中に、トリフェニルホスフィン(0.974g、3.71mmol)、ジアセトキシパラジウム(0.417g、1.856mmol)、炭酸カリウム(10.26g、74.3mmol)、2-ブロモ-2’-ヨード-1,1’-ビフェニル(13.33g、37.1mmol)、及び2-(6-クロロジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(12.2g、37.1mmol)を懸濁した。35℃で16時間窒素雰囲気下で反応混合物を脱気して、加熱した。反応混合物を室温に冷却し、その後シリカゲルのプラグに通して濾過し、EtOAcで洗浄した。濾液を蒸発させた。ジクロロメタンを添加し、得られた混合物を水で洗浄し、乾燥し、蒸発させ、暗褐色の半固体を得て、シリカゲルに吸収させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、98%ヘプタン/2%THFで溶離した。不純物をこの溶離液で溶離した。溶離液を100%DCMに変え、純粋な生成物をシリカゲルから溶離し、1-(2’-ブロモ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)-6-クロロジベンゾ[b,d]フラン(8.8g、20.3mmol、収率54.66%)を得た。
125mLのo-キシレンを含む反応フラスコに、1-(2’-ブロモ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)-6-クロロジベンゾ[b,d]フラン(3g、6.92mmol)、トリス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ホスファン(0.695g、1.038mmol)、炭酸セシウム(5.40g、16.60mmol)、及びビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)クロライド(0.199g、0.519mmol)を投入した。この混合物を窒素で脱気し、その後148℃に設定したオイルバス中で18時間加熱した。反応混合物を室温に冷却した。ガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS)分析によって、約15%の形成された生成物を示した。反応混合物に、パラジウム触媒(0.4g)及び1.5gのトリアリールホスフィンを添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後148℃で2日半バスの中で加熱した。反応混合物を室温に冷却した。GC/MS分析は、出発材料を示さなかった。この混合物をシリカゲルの薄いパッドに通して濾過した。パッドをトルエンで濯いだ。トルエン/キシレン濾液を真空中で濃縮した。この粗生成物をシリカゲルに吸収させ、その後シリカゲルカラムに通し、15~18%DCM/ヘプタンで溶離した。生成物画分を合わせ、真空中でほぼ乾燥状態となるまで濃縮した。その後この材料をヘプタンで粉砕した。濾過を介して、白色固体を回収し、白色固体として、8-クロロトリフェニレノ[2,1-b]ベンゾフランを得た(1.48g、4.19mmol、収率60.6%)。
100mlのジオキサンを含む反応フラスコに、8-クロロトリフェニレノ[2,1-b]ベンゾフラン(3.05g、8.64mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(2.96g、11.67mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(.21g、0.230mmol)、及びSPhos(.65g、1.585mmol)を投入した。その後、反応混合物に酢酸カリウム(2.25g、22.96mmol)を添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後20時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却し、反応混合物をジオキサン溶液として、「そのまま」用いた。
混合物に、4,4,5,5-テトラメチル-2-(トリフェニレノ[2,1-b]ベンゾフラン-8-イル)-1,3,2-ジオキサボロラン(3.84g、8.64mmol)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(2.452g、12.10mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.42g、0.364mmol)を投入した。その後、20mLの水中でリン酸カリウム三塩基酸一水和物(5.96g、25.9mmol)を溶解し、混合物に添加した。この反応混合物を窒素で脱気し、その後24時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却し、白色の析出物が生成された。この混合物を150mLの水で希釈し、濾過を介して、析出物を回収し、400mLのDCM中に溶解した。この溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、その後濾過し、蒸発させた。粗残渣をシリカゲルカラムに通し、100%DCM、その後1~4%酢酸エチル/DCMで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮した。この材料を温ヘプタンで粉砕した。濾過を介して、白色固体を回収し、その後真空中で乾燥し、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[2,1-b]ベンゾフラン-8-イル)ピリジンを得た(2.85g、5.88mmol、収率68.1%)。
60mLの2-エトキシエタノール及び60mLのDMFを含む反応フラスコに、4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[2,1-b]ベンゾフラン-8-イル)ピリジン(2.1g、4.33mmol)及び上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.5g、2.412mmol)を投入した。反応混合物を窒素で脱気し、その後100℃に設定したオイルバス中で8日間加熱した。加熱を止めて、溶媒を真空中で蒸発させた。その後、粗生成物をメタノールで粉砕した。濾過を介して、黄色固体を回収した。この材料を少量のDCMに溶解し、活性塩基性アルミナカラムに通し、30~40%DCM/ヘプタンで溶離した。カラム画分を合わせ、真空中で濃縮し、2.25gの生成物を得た。この材料をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中35~50%トルエンで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、濃縮し、その後メタノールで粉砕した。濾過を介して、黄色固体を回収し、黄色固体として、IrLX220(LB467を得た(2.15g、1.643mmol、収率68.1%)。
IrLX211(LB466の合成
130mLの1,4-ジオキサンを含む反応フラスコに、4,4,5,5-テトラメチル-2-(トリフェニレノ[2,3-b]ベンゾフラン-11-イル)-1,3,2-ジオキサボロラン(4.5g、10.13mmol)、2-ブロモ-4,5-ビス(メチル-d3)ピリジン(3.12g、16.24mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.584g、0.506mmol)を添加した。その後、リン酸カリウム三塩基酸一水和物(6.99g、30.4mmol)を20mLの水に溶解し、反応混合物に添加した。この混合物を窒素で脱気し、その後26時間還流下で加熱した。白色の析出物が反応混合物中に形成された。加熱を止めて、反応混合物をほぼ乾燥状態となるまで濃縮し、その後300mLの水で希釈した。濾過を介して析出物を回収し、その後水で濯いだ。その後、この固体を350mLのDCMに懸濁し、加熱還流した。この不均一な(heterogeneous)混合物を室温にまで冷却した。濾過を介して、白色固体を回収し、4,5-ビス(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[2,3-b]ベンゾフラン-11-イル)ピリジン(2.7g、6.29mmol、収率62.1%)を得た。
80mLの2-エトキシエタノール及び80mLのDMFの混合物中に、4,5-ビス(メチル-d3)-2-(トリフェニレノ[2,3-b]ベンゾフラン-11-イル)ピリジン(2g、4.66mmol)を溶解した。その後、上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.56g、2.55mmol)を投入し、窒素を用いて反応混合物を脱気し、その後、103℃に設定したオイルバス中で12日間撹拌し、加熱した。反応混合物を室温に冷却し、濾過を介して、黄色固体を回収した。真空中でこの固体を乾燥し、その後ヘプタン中40%DCMに溶解し、塩基性アルミナカラムに通し、ヘプタン中40~50%DCMでカラムを溶離した。生成物画分を合わせ、濃縮した。その後、この材料をシリカゲルカラムに通し、ヘプタン中40~70%トルエンで溶離した。純粋な生成物画分を合わせ、真空中で濃縮した。この材料をメタノールで粉砕し、その後濾過し、真空中で乾燥し、黄色固体として、所望のイリジウム錯体であるIrLX211(LB466を得た(1.25g、1.026mmol、収率40.2%)。
比較化合物1の合成
DCM(400ml)中に、3-クロロ-3’,6’-ジフルオロ-2,2’’-ジメトキシ-1,1’:2’,1’’-テルフェニル(10.8g、29.9mmol)を溶解し、その後0℃に冷却した。DCM中1Nトリブロモボラン(BBr)溶液(90ml、90mmol)を滴下した。20℃で16時間反応混合物を撹拌し、その後水でクエンチし、DCMで抽出した。合わせた有機相をブラインで洗浄した。溶媒を除去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、DCM/ヘプタングラジエント混合物で溶離し、白色固体として、3-クロロ-3’,6’-ジフルオロ-[1,1’:2’,1’’-テルフェニル]-2,2’’-ジオールを得た(4.9g、収率53%)。
1-メチルピロリジン-2-オン(75mL)中、3-クロロ-3’,6’-ジフルオロ-[1,1’:2’,1’’-テルフェニル]-2,2’’-ジオール(5g、15.03mmol)及びKCO(6.23g、45.08mmol)の混合物を真空にかけ、窒素下で保存した。混合物を150℃で16時間加熱した。反応物を20℃に冷却した後、水で希釈し、EtOAcで抽出した。合わせた有機相をブラインで洗浄した。溶媒を除去した後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、ヘプタン中20%DCMで溶離し、白色固体として、目的塩化物を得た(3.0g、収率68%)。
4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(5.21g、20.50mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.188g、0.205mmol)、ジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、0.337g、0.820mmol)、及び酢酸カリウム(“KOAc”)(2.012g、20.50mmol)と、上記塩化物分子(3g、10.25mmol)とを混合し、1,4-ジオキサン(80ml)中で懸濁した。混合物を脱気し、100℃で16時間加熱した。反応混合物を20℃に冷却し、200mLの水で希釈し、EtOAcで抽出した(50mLずつ3回)。合わせた有機相をブラインで洗浄した。溶媒を蒸発させた後、シリカゲルカラム上で残渣を精製し、DCM中2%EtOAcで溶離し、白色固体として、目的のボロン酸エステルを得た(3.94g、収率99%)。
DME(80ml)及び水(20ml)の混合物中で、上記からのボロン酸エステル(3.94g、10.25mmol)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(3.12g、15.38mmol)、及び炭酸ナトリウム(2.72g、25.6mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.722g、0.625mmol)を一度に添加した。混合物を100℃で14時間加熱した。反応物を20℃に冷却した後、水で希釈し、EtOAcで抽出した。合わせた有機相をブラインで洗浄した。溶媒を蒸発させた後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、DCM中2%EtOAcで溶離し、白色固体として、目的配位子を得た(1.6g、収率37%)。
2-エトキシエタノール(35ml)及びDMF(35ml)の混合物中で、上記で示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(1.7g)及び前の工程からの目的配位子(1.5g、3.57mmol)を懸濁した。混合物を20分間脱気し、窒素下で18時間加熱還流した(90℃)。反応物を20℃に冷却した後、溶媒を蒸発させた。残渣をDCMに溶解し、ショートシリカゲルプラグに通して濾過した。溶媒を蒸発させ、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、DCM及びヘプタン(7/3、v/v)の混合物で溶離し、黄色結晶として、比較化合物1を得た(0.8g、収率38%)。
比較化合物2の合成
水(140mL)/ジオキサン(140mL)混合物中で、炭酸ナトリウム(11.69g、110mmol)、1,4-ジブロモ-2,3-ジフルオロベンゼン(15g、55.2mmol)、(2-メトキシフェニル)ボロン酸(8.80g、57.9mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(3.19g、2.76mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、80℃のオイルバス中で20時間加熱し、冷却させた。得られた混合物をブラインと混合し、EtOAcで抽出した。抽出物を水及びブラインで洗浄し、その後乾燥し、蒸発させ、固体/液体混合物を得て、シリカゲルカラム上に吸収させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、ヘプタン、その後ヘプタン/DCM4/1(v/v)で溶離し、無色の液体として、12.5gの目的構造を得た(収率76%)。
水(125mL)/ジオキサン(125mL)混合物中で、炭酸ナトリウム(8.77g、83mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.435g、1.242mmol)、4-ブロモ-2,3-ジフルオロ-2’-メトキシ-1,1’-ビフェニル(12.38g、41.4mmol)、及び(3-クロロ-2-メトキシフェニル)ボロン酸(8.10g、43.5mmol)を懸濁した。反応混合物を脱気し、80℃のオイルバス中で20時間加熱した。その後、追加の触媒(1.435g、1.242mmol)及びボロン酸(2.4g、0.3当量)を添加し、反応混合物を再度脱気し、窒素下で80℃のオイルバス中で12時間加熱した。反応混合物を冷却させ、その後ブラインで希釈し、DCMで抽出した。抽出物を水及びブラインで洗浄し、その後乾燥し、蒸発させ、23.7gの白色固体を得て、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ヘプタン/DCMグラジエント混合物で溶離し、白色固体として、9.95gの目的材料を得た(収率67%)。
氷/塩バス中で、DCM(150mL)中3-クロロ-2’,3’-ジフルオロ-2,2’’-ジメトキシ-1,1’:4’,1’’-テルフェニル(9.95g、27.6mmol)の溶液を冷却し、DCM中三臭化ホウ素の1M溶液(110mL、110mmol)を滴下した。反応混合物を14時間撹拌し、徐々に室温に加温させた。その後、アイスバス中で反応混合物を冷却し、125mLの水を滴下した。得られた混合物を30分間撹拌し、DCMで、その後EtOAcで抽出した。抽出物を水で洗浄し、乾燥し、蒸発させ、8.35gの白色固体を得た(収率91%)。
窒素下で、N-メチル-2-ピロリジノン(100mL)中で、3-クロロ-2’,3’-ジフルオロ-[1,1’:4’,1’’-テルフェニル]-2,2’’-ジオール(8.35g、25.10mmol)及び炭酸カリウム(7.63g、55.2mmol)を懸濁し、オイルバス中で16時間130℃に加熱した。反応混合物を冷却させ、溶媒を蒸留した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ヘプタン/酢酸エチル9/1(v/v)で溶離し、白色固体として、目的塩化物を得た(6.5g、収率88%)。
ジオキサン(250mL)に、前の工程からの塩化物(6.5g、22.21mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(11.28g、44.4mmol)、エトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスファン(SPhos、0.547g、1.332mmol)、及びトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.305g、1.5mol.%)を溶解した。反応混合物を脱気し、窒素下で18時間加熱還流した。反応混合物を冷却させ、水で希釈し、EtOAcで抽出した。抽出物を合わせ、水で洗浄し、乾燥し、蒸発させ、オレンジ色の半固体を得た。、オレンジ色の半固体をヘプタンで粉砕し、固体を濾過し、7.3gの目的ボロン酸エステルを得た(収率85%)。
ジオキサン(110ml)中で、前の工程からのボロン酸エステル(3.6g、9.37mmol)、2-クロロ-4-(2,2-ジメチルプロピル-1,1-d2)-5-(メチル-d3)ピリジン(1.899g、9.37mmol)、及びテトラキス(トリフェニル)ホスフィン)パラジウム(0)(0.541g、0.468mmol)を懸濁した。水(20mL)中リン酸カリウム三塩基酸一水和物(6.46g、28.1mmol)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で24時間加熱還流した。反応混合物を冷却させ、ブラインで希釈し、酢酸エチルで抽出した。抽出物をブラインで洗浄し、乾燥し、蒸発させ、固体を得て、シリカゲルのプラグに吸収させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、ヘプタン/DCM1/1(v/v)で、その後DCM中5%メタノールで溶離し、白色固体として、所望の配位子を単離した(3.17g、収率80%)。
2-エトキシエタノール(25mL)/DMF(25mL)混合物中に、前の工程からの配位子(1.95g、4.59mmol)を懸濁した。上記に示されるイリジウム錯体トリフリン酸塩(2.362g、2.55mmol)を一度に添加した。反応混合物を脱気し、窒素下で9日間100℃のオイルバス中で加熱した。反応混合物を冷却させ、溶媒を蒸発させた。残渣をメタノールで粉砕し、3.4gの黄色固体を回収し、シリカゲルプラグに吸収させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、ヘプタン/トルエン/DCM6/3/1(v/v/v)混合物で溶離した。ヘプタン/トルエン1/1(v/v)溶媒で溶離した、シリカゲルカラム上の追加の精製によって、明るい黄色の固体材料を得て、メタノールで粉砕し、濾過し、乾燥し、上記に示される純粋なインジウム目的材料(比較化合物2)を0.93g得た(収率19%)。
デバイス実施例
実施例デバイスはいずれも高真空下(<10-7Torr)における熱蒸着で作製した。アノード電極は、800Åの酸化インジウムスズ(ITO)であった。カソードは、1,000ÅのAlからなった。デバイスはいずれも、作製後直ちに、窒素グローブボックス(HO及びOは、<1ppm)中で、エポキシ樹脂で封止したガラス製の蓋で封入し、水分ゲッターをパッケージに入れた。デバイス実施例の有機積層体は、ITO表面から順に、正孔注入層(HIL)として、100ÅのHATCNと;正孔輸送層(HTL)として、400ÅのHTL-1と;電子ブロッキング層として、50ÅのEBL-1と;ホスト-1及びホスト-2の60/40混合物を含むホスト中に12%のドーパントを含む400Åの発光層(EML)と;ETLとして、35%のETM-1でドープした350ÅのLiqと;電子注入層(EIL)として、10ÅのLiqと、からなった。
作製時に、デバイスのエレクトロルミネセンス(EL)及び電流密度-電圧-輝度(JVL)性能を測定した。80mA/cmの電流密度でデバイス寿命を評価した。デバイスデータは比較例1を基準とし、表1に纏める。デバイスデータは、本発明のドーパントが、比較例よりも良好なデバイス寿命を有する緑色発光デバイスを提供することを実証している。例えば、デバイス実施例1対1’、及び2対2’を比べてみると、ジベンゾフラン部分をフェナントレン部分(下記スキームを参照)に取り替えることで、デバイス寿命を実質的に増加させることが認められることができる(1対1’では9倍の改善、2対2’では6.2倍の改善)。更に、発光スペクトルの狭さは、本発明のドーパントにおいて、実質的に改善する。例えば、デバイス実施例1対1’を比べてみると、ジベンゾフラン部分をフェナントレン部分(下記スキームを参照)に取り替えることで、53nmから38nm(1’対1)へのFWHM(半値全幅)の減少をもたらすことが認められることができる。一般に、本発明のドーパントは、50nm未満のFWHMを有する(デバイス例1、3、4、5、8、及び9を参照)。当業者に知られているように、デバイス寿命及び発光スペクトルの狭さは、商業的に有用なOLEDデバイスを製造するために非常に重要であり、改良するのが最も難しいパラメータの一部である2つのパラメータである。一般に、数パーセントの改善は、OLED分野の当業者にとって顕著な改善と考えられる。本発明では、これら2つのパラメータは、分子における1つの設計変更により予想外にも大きく改善される。
Figure 2024028882000197
*値は比較例1’を基準とした。
本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。
米国特許第5,844,363号明細書 米国特許第6,303,238号明細書 米国特許第5,707,745号明細書 米国特許第7,279,704号明細書
100 有機発光デバイス
110 基板
115 アノード
120 正孔注入層
125 正孔輸送層
130 電子ブロッキング層
135 発光層
140 正孔ブロッキング層
145 電子輸送層
150 電子注入層
155 保護層
160 カソード
162 第一の導電層
164 第二の導電層
170 バリア層
200 反転させたOLED、デバイス
210 基板
215 カソード
220 発光層
225 正孔輸送層
230 アノード

Claims (11)

  1. 下記の式IIの第1の配位子Lを含むことを特徴とするOLED用材料。
    (式II中、Fは、5員環又は6員環の炭素環又は複素環であり;
    及びRは、独立して、モノから置換の最大可能数を表す、又は無置換を表し;
    及びZは、それぞれ独立して、C又はNであり、金属Mに配位し、5員環のキレート環を形成し;
    Gは、5つ以上の縮合された複素環又は炭素環を含む縮合環構造であって、少なくとも1つの環が下記の式IIIであり;
    環Gに含まれる前記縮合された複素環又は炭素環は、5員環又は6員環であり;2つ以上の5員環が存在する場合、前記5員環の少なくとも2つは、互いに縮合し;
    Yは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
    R’、R’’、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;
    金属Mは、任意に他の配位子に配位され;
    配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。)
  2. Lxが下記の式IVを有する請求項1に記載のOLED用材料。
    (式IV中、A~Aは、それぞれ独立して、C又はNであり;
    ~Aの1つは、式IIにおけるZであり;
    及びRは、モノから置換の最大可能数を表す、又は無置換を表し;
    環Hは、5員環又は6員環の芳香族環であり;
    nは0又は1であり;
    nが0である場合、Aは存在せず、A~Aの2つの隣接する原子はCであり、A~Aの残りの原子は、NR’、O、S、及びSeからなる群から選択され、
    nが1である場合、A~Aの2つの隣接する原子はCであり、A~Aの残りの原子は、C及びNからなる群から選択され、
    及びRの隣接する置換基は、共に結合又は縮合し、少なくとも2つの縮合された複素環又は炭素環を形成し;
    R’、R、及びRは、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;
    任意の2つの置換基は、共に結合又は縮合し、環を形成してもよい。)
  3. 、R、及びRが、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基である請求項2に記載のOLED用材料。
  4. YがOである請求項2に記載のOLED用材料。
  5. nが0であり、Rが2つの6員環を含み、前記2つの6員環が互いに縮合し、環Hに縮合する請求項2に記載のOLED用材料。
  6. nが1であり、A~AがそれぞれCであり、6員環がA及びAに縮合し、他の6員環がA及びAに縮合する請求項2に記載のOLED用材料。
  7. 前記第1の配位子Lが、下記からなる群から選択される請求項2に記載のOLED用材料。
    (式中、Z~Z14、及び存在する場合、Z15~Z18は、それぞれ独立して、N又はCRであり;
    は、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、フッ素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ニトリル、イソニトリル、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;
    任意の2つの置換基は、共に結合又は縮合し、環を形成してもよい。)
  8. 前記第1の配位子Lが、下記の構造に基づいたLX1~LX222からなる群から選択される請求項2に記載のOLED用材料。
    (式中、配位子Lx1~Lx166は、下記の定義を有する。)
  9. 前記OLED用材料が、M(L(L(Lの式を有し、L及びLのそれぞれ1つが、二座配位子であり;
    xは1、2、又が3であり;yが0、1、又は2であり;zが0、1、又は2であり;
    x+y+zが、前記金属Mの酸化状態であり;
    及びLは、それぞれ独立して、下記からなる群から選択される請求項2に記載のOLED用材料。
    (式中、X~X13は、それぞれ独立して、炭素及び窒素からなる群から選択され;
    Xは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO、CR’R’’、SiR’R’’、及びGeR’R’’からなる群から選択され;
    R’及びR’’は、任意に縮合又は結合して環を形成し;
    、R、R、及びRは、それぞれ、モノ置換から置換の最大可能数を表す、又は無置換を表してもよく;
    R’、R’’、R、R、R、及びRは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハライド、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボニル、カルボン酸、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択され;
    、R、R、及びRの任意の2つの隣接する置換基は、任意に縮合又は結合し、環を形成する又は多座配位子を形成する。)
  10. 前記OLED用材料が、式Ir(LXiを有する化合物Axである、又は式Ir(LXi)(LBkを有する化合物Byである請求項8に記載のOLED用材料。
    (式中、x=iであり、y=468i+k-468であり;
    iは、1~166の整数であり、kは、1~468の整数であり;
    Bkは、下記の構造を有するLB1~LB468からなる群から選択される。)
  11. 下記の式Iを含む第1の配位子Lを含むことを特徴とするOLED用材料。
    (式I中、Y~Y12は、それぞれ独立して、CR又はNであり;
    Rは、それぞれ同じでも異なっていてもよく、任意の2つの隣接するRは、任意に結合又は縮合して環を形成し;
    とY、YとY、及びY11とY12からなる群から選択される少なくとも1つの対は、CRであり、前記Rは、結合又は縮合して5員環又は6員環の炭素環又は複素環を形成し;
    Rは、それぞれ独立して、水素である、又は重水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、シリル、アルケニル、シクロアルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アシル、カルボン酸、エーテル、エステル、ニトリル、イソニトリル、スルファニル、スルフィニル、スルホニル、ホスフィノ、及びこれらの組合せからなる群から選択される置換基であり;
    は、40超の原子質量を有する金属Mと錯体化し;
    Mは、任意に他の配位子と配位され;
    配位子Lは、任意に他の配位子と連結され、二座配位子、三座配位子、四座配位子、五座配位子、又は六座配位子を含む。)

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