JP2024511503A - 有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子を提供する。
Description
[関連出願との相互引用]
本出願は、2021年4月21日付の韓国特許出願第10-2021-0051874号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子に関する。
本出願は、2021年4月21日付の韓国特許出願第10-2021-0051874号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子に関する。
一般的に、有機発光現象とは、有機物質を利用して電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機発光素子は、広い視野角、優れたコントラスト、速い応答時間を有し、輝度、駆動電圧および応答速度特性に優れて多くの研究が進められている。
有機発光素子は、一般的に正極と負極、および前記正極と負極の間に有機物層を含む構造を有する。前記有機物層は、有機発光素子の効率と安全性を高めるためにそれぞれ異なる物質から構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなる。このような有機発光素子の構造において、2つの電極の間に電圧をかけると正極からは正孔が、負極からは電子が有機物層に注入され、注入された正孔と電子が接した時エキシトン(exciton)が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちる時光が出るようになる。
前記のような有機発光素子において、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子の開発が要求され続けている。
本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子に関する。
本発明は、下記の有機発光素子を提供する:
正極;
負極;および
前記正極と負極との間の発光層を含み、
前記発光層は、下記化学式1で表される化合物および下記化学式2で表される化合物を含む、
有機発光素子:
正極;
負極;および
前記正極と負極との間の発光層を含み、
前記発光層は、下記化学式1で表される化合物および下記化学式2で表される化合物を含む、
有機発光素子:
前記化学式1中、
YはOまたはSであり、
X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNであり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
n1は0~8の整数であり、
n2+n3は0~6の整数であり、
前記化学式2中、
Aは2個の隣接した環に縮環したベンゼン環であり、
Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、
R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素であり、
n4は1~10の整数である。
YはOまたはSであり、
X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNであり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
n1は0~8の整数であり、
n2+n3は0~6の整数であり、
Aは2個の隣接した環に縮環したベンゼン環であり、
Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、
R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素であり、
n4は1~10の整数である。
上述した有機発光素子は、発光層に前記化学式1で表される化合物および前記化学式2で表される化合物を含むことで、発光効率の向上、低い駆動電圧および/または向上した寿命特性を達成することができる。
以下、本発明の理解を助けるためにより詳しく説明する。
本明細書において、
または
は、他の置換基に連結される結合を意味する。
本明細書において、
本明細書において、「置換または非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミノ基;ホスフィンオキシド基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アリールチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;シリル基;ホウ素基;アルキル基;シクロアルキル基;アルケニル基;アリール基;アラルキル基;アラルケニル基;アルキルアリール基;アルキルアミン基;アラルキルアミン基;ヘテロアリールアミン基;アリールアミン基;アリールホスフィン基;またはN、OおよびS原子のうち1個以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された1個以上の置換基で置換または非置換されるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換または非置換されたことを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。即ち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~40であることが好ましい。具体的に、下記のような構造の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1~25の直鎖、分岐鎖または環状アルキル基または炭素数6~25のアリール基で置換されてもよい。具体的に、下記の構造式の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~25であることが好ましい。具体的に、下記のような構造の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は、具体的にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、ホウ素基は、具体的にトリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t-ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素がある。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖または分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが1~40であることが好ましい。一実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~20である。さらに一つの実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~10である。さらに一つの実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~6である。アルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、n-プロピル、イソプロピル、ブチル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、1-メチル-ブチル、1-エチル-ブチル、ペンチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、n-ヘキシル、1-メチルペンチル、2-メチルペンチル、4-メチル-2-ペンチル、3,3-ジメチルブチル、2-エチルブチル、ヘプチル、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n-オクチル、tert-オクチル、1-メチルヘプチル、2-エチルヘキシル、2-プロピルペンチル、n-ノニル、2,2-ジメチルヘプチル、1-エチル-プロピル、1,1-ジメチル-プロピル、イソヘキシル、4-メチルヘキシル、5-メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖または分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2~40であることが好ましい。一実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~20である。さらに一つの実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~10である。さらに一つの実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~6である。具体的な例としては、ビニル、1-プロペニル、イソプロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、3-メチル-1-ブテニル、1,3-ブタジエニル、アリル、1-フェニルビニル-1-イル、2-フェニルビニル-1-イル、2,2-ジフェニルビニル-1-イル、2-フェニル-2-(ナフチル-1-イル)ビニル-1-イル、2,2-ビス(ジフェニル-1-イル)ビニル-1-イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルキル基は、特に限定されないが、炭素数3~60であることが好ましく、一実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~30である。さらに一つの実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~20である。さらに一つの実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~6である。具体的に、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3-メチルシクロペンチル、2,3-ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3-メチルシクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル、2,3-ジメチルシクロヘキシル、3,4,5-トリメチルシクロヘキシル、4-tert-ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、アリール基は、特に限定されないが、炭素数6~60であることが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は6~30である。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は6~20である。前記アリール基が単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などであってもよいが、これらに限定されるものではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は、置換されてもよく、置換基2つが互いに結合してスピロ構造を形成することができる。前記フルオレニル基が置換される場合、
などになってもよい。但し、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロ環基は、異種元素としてO、N、SiおよびSのうち1個以上を含むヘテロ環基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数2~60であることが好ましい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基(phenanthroline)、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。
本明細書において、アラルキル基、アラルケニル基、アルキルアリール基、アリールアミン基のうちアリール基は、前述したアリール基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アラルキル基、アルキルアリール基、アルキルアミン基のうちアルキル基は、前述したアルキル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロアリールアミンのうちヘテロアリールは、前述したヘテロ環基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アラルケニル基のうちアルケニル基は、前述したアルケニル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アリーレンは、2価の基であることを除いては、前述したアリール基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロアリーレンは、2価の基であることを除いては、前述したヘテロ環基に関する説明が適用可能である。本明細書において、炭化水素環は1価の基ではなく、2個の置換基が結合して形成したことを除いては、前述したアリール基またはシクロアルキル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロ環は1価の基ではなく、2個の置換基が結合して形成したことを除いては、前述したヘテロ環基に関する説明が適用可能である。
以下、各構成別で本発明を詳細に説明する。
正極および負極
本発明で使用される正極および負極は、有機発光素子で使用される電極を意味する。
本発明で使用される正極および負極は、有機発光素子で使用される電極を意味する。
前記正極物質としては、通常有機物層に正孔注入が円滑となるように仕事関数が大きい物質が好ましい。前記正極物質の具体的な例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属、またはこられの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などの金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO2:Sbなどの金属と酸化物の組み合わせ;ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ[3,4-(エチレン-1,2-ジオキシ)チオフェン](PEDOT)、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性高分子などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。
前記負極物質としては、通常有機物層に電子注入がしやすいように仕事関数が小さい物質であることが好ましい。前記負極物質の具体的な例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛などの金属、またはこられの合金;LiF/AlまたはLiO2/Alなどの多層構造物質などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。
正孔注入層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記正極上に正孔注入層を追加で含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記正極上に正孔注入層を追加で含むことができる。
前記正孔注入層は、電極から正孔を注入する層であり、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有し正極での正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。また、正孔注入物質のHOMO(highest occupied molecular orbital)が、正極物質の仕事関数と周辺有機物層のHOMOとの間であることが好ましい。
正孔注入物質の具体的な例としては、金属porphyrin、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、quinacridone系の有機物、perylene系の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリチオフェン系の導電性高分子などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。
正孔輸送層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記正極上に(または正孔注入層が存在する場合、正孔注入層上に)正孔輸送層を含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記正極上に(または正孔注入層が存在する場合、正孔注入層上に)正孔輸送層を含むことができる。
前記正孔輸送層は、正極または正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層で、正孔輸送物質としては、正極や正孔注入層から正孔の輸送を受けて発光層に移し得る物質で、正孔に対する移動性が大きい物質が好適である。
前記正孔輸送物質の具体的な例としては、アリールアミン系の有機物、導電性高分子、および共役部分と非共役部分が共に存在するブロック共重合体などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。
電子阻止層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて正孔輸送層と発光層との問に電子阻止層を含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて正孔輸送層と発光層との問に電子阻止層を含むことができる。
前記電子阻止層は、前記正孔輸送層上に形成され、好ましくは発光層に接して備えられ、正孔移動度を調節して、電子の過多移動を防止して正孔-電子間結合確率を高めることによって、有機発光素子の効率を改善する役割をする層を意味する。
前記電子阻止層は、電子阻止物質を含み、このような電子阻止物質問の例としてアリールアミン系の有機物などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
発光層
本発明に係る有機発光素子は、正極と負極の間に発光層を含み、前記発光層は、前記第1化合物および前記第2化合物をホスト物質として含む。具体的に、前記第1化合物は、電子輸送能力が正孔輸送能力より優秀なN型ホスト物質として機能し、前記第2化合物は、正孔輸送能力が電子輸送能力より優秀なP型ホスト物質として機能して、発光層内の正孔と電子の比率を適切に維持させることができる。これにより、エキシトンが発光層全体でムラなく発光して有機発光素子の発光効率と寿命特性が同時に向上することができる。
本発明に係る有機発光素子は、正極と負極の間に発光層を含み、前記発光層は、前記第1化合物および前記第2化合物をホスト物質として含む。具体的に、前記第1化合物は、電子輸送能力が正孔輸送能力より優秀なN型ホスト物質として機能し、前記第2化合物は、正孔輸送能力が電子輸送能力より優秀なP型ホスト物質として機能して、発光層内の正孔と電子の比率を適切に維持させることができる。これにより、エキシトンが発光層全体でムラなく発光して有機発光素子の発光効率と寿命特性が同時に向上することができる。
以下、前記第1化合物および前記第2化合物を順次説明する。
(第1化合物)
前記第1化合物は、下記化学式1で表される。具体的に、前記第1化合物は、ベンゾフランを中心にカルバゾールとトリアジンが共に結合した構造を有していることにより、ドーパント物質として電子を効率的に伝達することができ、これにより、インドロカルバゾール系構造を有し、さらにインドロカルバゾールコアおよびその置換基にそれぞれ重水素が置換されていることにより正孔伝達に優れている第2化合物と共に、発光層内での正孔と電子の再結合確率を高めることができる。
前記第1化合物は、下記化学式1で表される。具体的に、前記第1化合物は、ベンゾフランを中心にカルバゾールとトリアジンが共に結合した構造を有していることにより、ドーパント物質として電子を効率的に伝達することができ、これにより、インドロカルバゾール系構造を有し、さらにインドロカルバゾールコアおよびその置換基にそれぞれ重水素が置換されていることにより正孔伝達に優れている第2化合物と共に、発光層内での正孔と電子の再結合確率を高めることができる。
前記化学式1中、
YはOまたはSであり、
X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNであり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
n1は0~8の整数であり、
n2+n3は0~6の整数である。
YはOまたはSであり、
X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNであり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
n1は0~8の整数であり、
n2+n3は0~6の整数である。
具体的に、前記化学式1でn2およびn3は、それぞれ0~4の整数であってもよく、n2+n3は、0~6の整数になる範囲内で選択される。
好ましくは、前記化学式1で表される化合物は、下記化学式1-1または化学式1-2で表されることができる:
前記化学式1-1および化学式1-2中、
Y、X1、X2、X3、Ar1、Ar2、R1、R2、R3、n1、n2、およびn3は、前記化学式1で定義した通りである。
Y、X1、X2、X3、Ar1、Ar2、R1、R2、R3、n1、n2、およびn3は、前記化学式1で定義した通りである。
この時、前記化学式1-1中、n2およびn3はそれぞれ0~3の整数であり、前記化学式1-2中、n2は0~2の整数であり、n3は0~4の整数である。
具体的には、前記第1化合物は、下記化学式1A~1Eのいずれか1つで表示されることができる:
前記化学式1A~1E中、
Y、X1、X2、X3、Ar1、Ar2、R1、R2、R3、n1、n2、およびn3は、前記化学式1で定義した通りである。
Y、X1、X2、X3、Ar1、Ar2、R1、R2、R3、n1、n2、およびn3は、前記化学式1で定義した通りである。
この時、前記化学式1A~1D中、n2およびn3はそれぞれ0~3の整数であり、前記化学式1E中、n2は0~2の整数であり、n3は0~4の整数である。
さらに具体的に、前記化学式1Cで表される化合物は、N含有6員-ヘテロ環基の置換位置に応じて、下記化学式1C-1(コアの6番位置)、化学式1C-2(コアの7番位置)、化学式1C-3(コアの8番位置)、または、化学式1C-4(コアの9番位置)で表すことができる:
前記化学式1C-1~1C-4中、
n1、およびn2はそれぞれ0~3の整数であり、
残りの置換基に関する説明は、前記化学式1で定義した通りである。
n1、およびn2はそれぞれ0~3の整数であり、
残りの置換基に関する説明は、前記化学式1で定義した通りである。
前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、化学式1C-1~1C-4中、YはOまたはSである。
また、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、化学式1C-1~1C-4中、X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNである。
好ましくは、X1~X3はいずれもNであるか、
X1およびX2はNであり、X3はCHであるか、
X1およびX3はNであり、X2はCHであるか、
X1はNであり、X2およびX3はCHであるか、または
X2はNであり、X1およびX3はCHであってもよい。
X1およびX2はNであり、X3はCHであるか、
X1およびX3はNであり、X2はCHであるか、
X1はNであり、X2およびX3はCHであるか、または
X2はNであり、X1およびX3はCHであってもよい。
また、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、化学式1C-1~1C-4中、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールである。
例えば、Ar1は、置換または非置換の炭素数6~60のアリールであり、Ar2は、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであってもよい。
好ましくは、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであり、ここで、前記Ar1およびAr2は非置換であるか、または、重水素、炭素数1~10のアルキルおよび炭素数6~20のアリールで構成される群から選択される1個以上の置換基で置換されてもよい。
例えば、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであり、ここで、前記Ar1およびAr2は非置換であるか、または、重水素、炭素数1~10のアルキルおよび炭素数6~20のアリールで構成される群から選択される1個以上の置換基で置換されてもよい。
より好ましくは、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ナフチル、ペナントリル、カルバゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾオキサゾリル、またはベンゾチアゾリルであり、ここで、前記Ar1およびAr2は、非置換であるか、または、重水素、炭素数1~10のアルキルおよび炭素数6~20のアリールで構成される群から選択される1個以上の置換基で置換されてもよい。
さらに好ましくは、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであってもよい:
具体的に、Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ナフチル、フェナントレニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、フェニル置換されたカルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェニル置換されたベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、フェニル置換されたベンゾチアゾリル、5個の重水素で置換されたフェニル、9個の重水素で置換されたビフェニリル、5個の重水素で置換されたターフェニリル、7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、8個の重水素で置換されたカルバゾリル、または、5個の重水素で置換されたフェニルが置換されたカルバゾリルであってもよい。
例えば、Ar1は、フェニル、ビフェニリル、5個の重水素で置換されたフェニル、または、9個の重水素で置換されたビフェニリルであり、Ar2は、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ナフチル、フェナントレニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、フェニル置換されたカルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェニル置換されたベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、フェニル置換されたベンゾチアゾリル、5個の重水素で置換されたフェニル、9個の重水素で置換されたビフェニリル、5個の重水素で置換されたターフェニリル、7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、8個の重水素で置換されたカルバゾリル、または、5個の重水素で置換されたフェニルが置換されたカルバゾリルであってもよい。
また、Ar1およびAr2の少なくとも1つ以上は、フェニルまたは5個の重水素で置換されたフェニルであってもよい。
また、Ar1およびAr2は互いに同じであってもよい。またはAr1およびAr2は異なってもよい。
また、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、または、化学式1C-1~1C-4中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールである。
好ましくは、R1はそれぞれ独立して、水素、重水素であるか、あるいは置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであってもよい。より好ましくは、R1はそれぞれ独立して、水素、重水素、フェニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、5個の重水素で置換されたフェニル、7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、または、8個の重水素で置換されたカルバゾリルであってもよい。最も好ましくは、R1はそれぞれ独立して、水素、重水素であるか、あるいは、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであってもよい:
好ましくは、R2およびR3はそれぞれ独立して、水素、重水素であるか、あるいは置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであってもよい。より好ましくは、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素、重水素、フェニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、または、5個の重水素で置換されたフェニルであってもよい。最も好ましくは、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素、または、重水素であるか、あるいは、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであってもよい:
また、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、または、化学式1C-1~1C-4中、置換基
は、下記化学式3a~3iで表される置換基のいずれか1つであってもよい:
前記化学式3a~3i中、
pは0~7の整数であり、
qは0~8の整数である。
pは0~7の整数であり、
qは0~8の整数である。
また、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、または、化学式1C-1~1C-4中、R1の個数を意味するn1は、0、1、2、3、4、5、6、7、または8であってもよく、R2およびR3の個数の合計を意味するn2+n3は、0、1、2、3、4、5、または6であってもよい。
好ましくは、n1は0、1、2、または8であり、n2+n3は、0、1、2、または6であってもよい。この時、n1は8である場合、R1は重水素であり、n2+n3が6である場合、R2およびR3は共に重水素であってもよい。
一方、化学式1で表される化合物は、重水素で置換されないか少なくとも1つ以上の重水素で置換されてもよく、各化合物の総水素個数までの重水素が置換されてもよい。例えば、化学式1で表される化合物は、重水素で置換されないか、または、1個の~51個、または、1個の~31個、または、1個の~13個の重水素が置換されたものであってもよい。この時、前記化学式1の重水素置換率は0~100%であってもよい。前記「重水素置換率」とは、前記化学式1に存在し得る水素の総個数対比、化学式1に含まれた重水素の個数を意味する。例えば、前記化学式1の重水素置換率は、1%以上、2%以上、5%以上、10%以上、12%以上、15%以上で、99%以下、95%以下、90%以下、80%以下、60%以下、55%以下、50%以下、または48%以下であってもよい。
例えば、前記化学式1、化学式1-1および1-2、化学式1A~1E、または、化学式1C-1~1C-4中、Ar1およびAr2の少なくとも1つが重水素で置換された炭素数6~60のアリール;または、重水素で置換されたN、OおよびSのうち1個以上のヘテロ原子を含む炭素数2~60のヘテロアリールであるか;または、R1~R3の少なくとも1つが重水素;重水素で置換された炭素数6~60のアリール;または、重水素で置換されたN、OおよびSのうち1個以上のヘテロ原子を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、n1+n2+n3が1以上であってもよい。
前記化学式1で表される化合物の代表的な例は、下記の通りである:
一方、前記化学式1で表される化合物は、一例として下記の反応式1のような製造方法で製造することができ、それ以外の化合物も同様に製造することができる。前記製造方法は、後述する合成例でより具体化することができる。
前記反応式1中、XaおよびX’はそれぞれ独立して、ハロゲンである。好ましくは、Xaはフルオロまたはクロロである。好ましくは、X’はブロモ、またはクロロであるか、好ましくはクロロである。前記反応式1中、他の置換基に対する定義は前述の通りである。
具体的に、前記化学式1で表される化合物は、段階1-1および段階1-2を通じて製造することができる。
前記段階1-1は、出発物質A1およびA2のSuzuki-coupling反応を通じて中間体化合物A3を製造する段階である。しかるSuzuki-coupling反応は、それぞれパラジウム触媒と塩基の存在下行うことが好ましく、前記Suzuki-coupling反応のための反応基は適切に変更されてもよい。
また、前記段階1-2は、中間体化合物A3と化合物A4とのアミン置換反応を通じて中間体化合物A3にカルバゾール基が導入された前記化学式1で表される化合物を製造する段階であり、このようなアミン置換反応は、塩基存在下でまたはパラジウム触媒と塩基の存在下で行うことが好ましい。また、前記アミン置換反応のための反応基も当該分野で知らされているように適切に変更されてもよい。
例えば、前記反応式1中、塩基成分では、sodium tert-butoxide(NaOtBu)、potassium carbonate(K2CO3)、sodium bicarbonate(NaHCO3)、cesium carbonate(Cs2CO3)、sodium acetate(NaOAc)、potassium acetate(KOAc)、sodium ethoxide(NaOEt)、triethylamine(Et3N)、またはN,N-diisopropylethylamine(EtN(iPr)2)等を使用することができる。好ましくは、前記塩基成分は、sodium tert-butoxide(NaOtBu)、potassium carbonate(K2CO3)、cesium carbonate(Cs2CO3)、potassium acetate(KOAc)、またはN,N-diisopropylethylamine(EtN(iPr)2)であってもよい。特に、前記反応式1中、potassium carbonate(K2CO3)、sodium tert-butoxide(NaOtBu)、またはcesium carbonate(Cs2CO3)を塩基成分として使用することができる。
また、前記反応式1において、前記パラジウム触媒としては、bis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(Pd(PPh3)4)、tris(dibenzylideneacetone)-dipalladium(0)(Pd2(dba)3)、bis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(Pd(dba)2)、またはpalladium(II) acetate(Pd(OAc)2)等を使用することができる。好ましくは、前記パラジウム触媒は、bis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(Pd(PPh3)4)、またはbis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(Pd(dba)2)であってもよい。特に、前記反応式1において、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(Pd(PPh3)4)、またはbis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)を触媒として使用することができる。
このような前記化学式1で表される化合物の製造方法は、後述する合成例でより具体化することができる。
(第2化合物)
前記第2化合物は、前記化学式2で表される。具体的に、インドロカルバゾールコアの2個のN原子にそれぞれアリール基またはヘテロアリール基が置換され、さらに、インドロカルバゾールコアおよび前記アリール基またはヘテロアリール基にそれぞれ重水素が置換された構造を有する化合物であり、前記第2化合物は、少なくとも2つ以上の重水素(D)を含むことを特徴とする。
前記第2化合物は、前記化学式2で表される。具体的に、インドロカルバゾールコアの2個のN原子にそれぞれアリール基またはヘテロアリール基が置換され、さらに、インドロカルバゾールコアおよび前記アリール基またはヘテロアリール基にそれぞれ重水素が置換された構造を有する化合物であり、前記第2化合物は、少なくとも2つ以上の重水素(D)を含むことを特徴とする。
前記化学式2中、
Aは、2個の隣接した環に縮環したベンゼン環であり、
Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、
R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素であり、
n4は1~10の整数である。
Aは、2個の隣接した環に縮環したベンゼン環であり、
Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、
R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素であり、
n4は1~10の整数である。
好ましくは、化学式2で表される化合物は、下記化学式2-1~化学式2-5のいずれか1つで表されてもよい:
前記化学式2-1~化学式2-5中、
Ar3、Ar4、R4、およびn4は、前記化学式2で定義した通りである。
Ar3、Ar4、R4、およびn4は、前記化学式2で定義した通りである。
前記化学式2および2-1~2-5中、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
例えば、Ar3は、置換または非置換の炭素数6~60のアリールであり、Ar4は、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであってもよく、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
好ましくは、前記化学式2および2-1~2-5中、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであってもよい。より好ましくは、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルであってもよく、前記フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルは、非置換であるか重水素で置換されてもよい。但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
例えば、Ar3およびAr4のうちの1つは、フェニル、ビフェニリル、またはターフェニリルであり、残りはフェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルであってもよく、前記フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルは、非置換であるか重水素で置換されてもよい。但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
具体的に、Ar3およびAr4の1つは、ビフェニリル、または重水素置換されたビフェニリルであり、残りはビフェニリル、重水素置換されたビフェニリル、ターフェニリル、重水素置換されたターフェニリル、ジベンゾフラニル、重水素置換されたジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、重水素置換されたジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、重水素置換されたジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、重水素置換されたジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、重水素置換されたジベンゾチオフェニルフェニル、ジメチルフルオレニルフェニル、または重水素置換されたジメチルフルオレニルフェニルであってもよい。但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
または、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
前記構造式中、
m1は0~5の整数であり、
m2は0~4の整数であり、
m3は0~5の整数であり、
m4は0~4の整数であり、
m5は0~4の整数であり、
m6は0~5の整数であり、
m7は0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m9は0~5の整数であり、
m10は0~13の整数であり、
m11は0~7の整数であり、
m12は0~7の整数であり、
m13は0~4の整数であり、
m14は0~13の整数であり、
m15は0~4の整数であり、
m16は0~7の整数であり、
m17は0~4の整数であり、
m18は0~7の整数であり、
但し、m1~m18の少なくとも1つ以上は1以上の整数である。
m1は0~5の整数であり、
m2は0~4の整数であり、
m3は0~5の整数であり、
m4は0~4の整数であり、
m5は0~4の整数であり、
m6は0~5の整数であり、
m7は0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m9は0~5の整数であり、
m10は0~13の整数であり、
m11は0~7の整数であり、
m12は0~7の整数であり、
m13は0~4の整数であり、
m14は0~13の整数であり、
m15は0~4の整数であり、
m16は0~7の整数であり、
m17は0~4の整数であり、
m18は0~7の整数であり、
但し、m1~m18の少なくとも1つ以上は1以上の整数である。
さらに好ましくは、前記化学式2および2-1~2-5中、Ar3は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、Ar4は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであってもよい。
例えば、前記化学式2および2-1~2-5中、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであってもよい:
例えば、Ar3は、ビフェニリル、1個の重水素で置換されたビフェニリル、3個の~6個の重水素で置換されたビフェニリル、8個の重水素で置換されたビフェニリル、または9個の重水素で置換されたビフェニリルであり、Ar4は、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、フルオレニル、ジベンゾフラニル置換されたフェニル、ジベンゾチオフェニル置換されたフェニル、フルオレニル置換されたフェニル、1個の重水素で置換されたビフェニリル、3個の~6個の重水素で置換されたビフェニリル、8個の重水素で置換されたビフェニリル、9個の重水素で置換されたビフェニリル、5個の~7個の重水素で置換されたターフェニリル、6個の~7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、6個の~7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、7個の重水素で置換されたフルオレニル、6個の~7個の重水素で置換されたジベンゾフラニルが置換されたフェニル、6個の~7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニルが置換されたフェニル、7個の重水素で置換されたフルオレニルが置換されたフェニル、ジベンゾフラニルが置換された4個の重水素で置換されたフェニル、ジベンゾチオフェニルが置換された4個の重水素で置換されたフェニル、またはフルオレニルが置換された4個の重水素で置換されたフェニルであってもよく、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
好ましくは、Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである。
一方、前記化学式2および2-1~2-5中、R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素である。
好ましくは、R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~20のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~20のヘテロアリールであってもよい。より好ましくは、R4はそれぞれ独立して、水素、または、重水素であってもよい。但し、R4のうち少なくとも1つは重水素である。好ましくは、R4のうち少なくとも2つ以上が重水素であり、より好ましくは、R4のうち少なくとも6個以上が重水素である。
例えば、前記化学式2および2-1~2-5中、Ar3は少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、Ar4は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、R4のうち少なくとも1つ以上は重水素であり、好ましくは、R4のうち少なくとも2つ以上が重水素であり、より好ましくはR4のうち少なくとも6個以上が重水素であってもよい。
前記化学式2で表される化合物は、下記化学式2A-1~化学式2A-9、化学式2B-1~化学式2B-8、化学式2C-1~化学式2C-7、化学式2D-1~化学式2D-6、化学式2E-1~化学式2E-5、および化学式2F-1~化学式2F-3のいずれか1つで表示されるものであってもよい:
前記化学式2A-1~化学式2A-9中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m2、m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m3、m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2A-1中、m2+m3は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2A-2中、m2+m3+m4+m5+m6は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-3中、m2+m3+m7+m8+m9は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-4中、m2+m3+m10は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-5中、m2+m3+m11は、1~16であるか、好ましくは2~16であるか;または
前記化学式2A-6中、m2+m3+m12は、1~16であるか、好ましくは2~16であるか;または
前記化学式2A-7中、m2+m3+m13+m14は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2A-8中、m2+m3+m15+m16は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2A-9中、m2+m3+m17+m18は、1~20であるか、好ましくは2~20であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m2、m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m3、m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2A-1中、m2+m3は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2A-2中、m2+m3+m4+m5+m6は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-3中、m2+m3+m7+m8+m9は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-4中、m2+m3+m10は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2A-5中、m2+m3+m11は、1~16であるか、好ましくは2~16であるか;または
前記化学式2A-6中、m2+m3+m12は、1~16であるか、好ましくは2~16であるか;または
前記化学式2A-7中、m2+m3+m13+m14は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2A-8中、m2+m3+m15+m16は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2A-9中、m2+m3+m17+m18は、1~20であるか、好ましくは2~20であり、
前記化学式2B-1~化学式2B-8中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2B-1中、m4+m5+m6は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-2中、m4+m5+m6+m7+m8+m9は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-3中、m4+m5+m6+m10は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-4中、m4+m5+m6+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2B-5中、m4+m5+m6+m12は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2B-6中、m4+m5+m6+m13+m14は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2B-7中、m4+m5+m6+m15+m16は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2B-8中、m4+m5+m6+m17+m18は、1~24であるか、好ましくは2~24であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2B-1中、m4+m5+m6は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-2中、m4+m5+m6+m7+m8+m9は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-3中、m4+m5+m6+m10は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2B-4中、m4+m5+m6+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2B-5中、m4+m5+m6+m12は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2B-6中、m4+m5+m6+m13+m14は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2B-7中、m4+m5+m6+m15+m16は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2B-8中、m4+m5+m6+m17+m18は、1~24であるか、好ましくは2~24であり、
前記化学式2C-1~化学式2C-7中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2C-1中、m7+m8+m9は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2C-2中、m7+m8+m9+m10は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2C-3中、m7+m8+m9+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2C-4中、m7+m8+m9+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2C-5中、m7+m8+m9+m13+m14は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2C-6中、m7+m8+m9+m15+m16は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2C-7中、m7+m8+m9+m17+m18は、1~24であるか、好ましくは2~24であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2C-1中、m7+m8+m9は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2C-2中、m7+m8+m9+m10は、1~26であるか、好ましくは2~26であるか;または
前記化学式2C-3中、m7+m8+m9+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2C-4中、m7+m8+m9+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2C-5中、m7+m8+m9+m13+m14は、1~30であるか、好ましくは2~30であるか;または
前記化学式2C-6中、m7+m8+m9+m15+m16は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2C-7中、m7+m8+m9+m17+m18は、1~24であるか、好ましくは2~24であり、
前記化学式2D-1~化学式2D-6中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2D-1中、m10+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2D-2中、m11+m11は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2D-3中、m11+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2D-4中、m11+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2D-5中、m11+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2D-6中、m11+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2D-1中、m10+m11は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2D-2中、m11+m11は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2D-3中、m11+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2D-4中、m11+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2D-5中、m11+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2D-6中、m11+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
前記化学式2E-1~化学式2E-5中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2E-1中、m10+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2E-2中、m12+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2E-3中、m12+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2E-4中、m12+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2E-5中、m12+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2E-1中、m10+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2E-2中、m12+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2E-3中、m12+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2E-4中、m12+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2E-5中、m12+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
前記化学式2F-1~化学式2F-3中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2F-1中、m15+m16は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2F-2中、m15+m16+m17+m18は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2F-3中、m17+m18は、1~22であるか、好ましくは2~22である。
また、化学式2で表される化合物は、インドロカルバゾール系構造を有し、さらに、インドロカルバゾールコアおよびその置換基にそれぞれ重水素が置換されて、少なくとも2つ以上、好ましくは3つ以上の重水素で置換されたものであり、各化合物の総水素個数までの重水素で置換されていてもよい。例えば、化学式2で表される化合物は、2個~50個、または2個~46個、または2個~44個の重水素が置換されたものであってもよく、好ましくは、3個以上、または4個以上、または6個以上、または8個以上、または10個以上、または14個以上の重水素が置換されたものであってもよい。この時、前記化学式2の重水素置換率は50%以上~100%以下である。前記「重水素置換率」とは、前記化学式2に存在し得る水素の総個数対比、化学式2に含まれた重水素の個数を意味する。好ましくは、前記化学式2の重水素置換率は、52%以上、55%以上、58%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上で、99%以下、98%以下、97%以下、96%以下、95%以下、94%以下、93%以下、または、92%以下である。前記化学式2で表される化合物の代表的な例は、下記の通りである:
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2F-1中、m15+m16は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2F-2中、m15+m16+m17+m18は、1~22であるか、好ましくは2~22であるか;または
前記化学式2F-3中、m17+m18は、1~22であるか、好ましくは2~22である。
また、化学式2で表される化合物は、インドロカルバゾール系構造を有し、さらに、インドロカルバゾールコアおよびその置換基にそれぞれ重水素が置換されて、少なくとも2つ以上、好ましくは3つ以上の重水素で置換されたものであり、各化合物の総水素個数までの重水素で置換されていてもよい。例えば、化学式2で表される化合物は、2個~50個、または2個~46個、または2個~44個の重水素が置換されたものであってもよく、好ましくは、3個以上、または4個以上、または6個以上、または8個以上、または10個以上、または14個以上の重水素が置換されたものであってもよい。この時、前記化学式2の重水素置換率は50%以上~100%以下である。前記「重水素置換率」とは、前記化学式2に存在し得る水素の総個数対比、化学式2に含まれた重水素の個数を意味する。好ましくは、前記化学式2の重水素置換率は、52%以上、55%以上、58%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上で、99%以下、98%以下、97%以下、96%以下、95%以下、94%以下、93%以下、または、92%以下である。前記化学式2で表される化合物の代表的な例は、下記の通りである:
一方、前記化学式2で表される化合物は、例えば下記の反応式2のような製造方法で製造することができる。前記製造方法は、後述する合成例でより具体化することができる
前記反応式2中、X”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立してハロゲンである。好ましくは、X”は、それぞれブロモ、またはクロロであり、より好ましくは、共にブロモである。また、前記反応式2において、他の置換基に対する定義は前述の通りである。
具体的に、前記化学式2で表される化合物は、段階2-1および段階2-2を通じて製造することができる。
前記段階2-1は、出発物質B1と化合物B2のアミン置換反応を通じて中間体化合物B3を製造する段階である。その後、前記段階2-2は、中間体化合物B3と化合物B4とのアミン置換反応を通じて、前記化学式2で表される化合物を製造する段階である。このようなアミン置換反応は、塩基存在下でまたはパラジウム触媒と塩基の存在下で行うことが好ましい。また、前記アミン置換反応のための反応基も当該分野で知られた通り適切に変更することができる。
例えば、前記反応式2において、塩基成分としては、sodium tert-butoxide(NaOtBu)、potassium carbonate(K2CO3)、sodium bicarbonate(NaHCO3)、cesium carbonate(Cs2CO3)、sodium acetate(NaOAc)、potassium acetate(KOAc)、sodium ethoxide(NaOEt)、triethylamine(Et3N)、またはN,N-diisopropylethylamine(EtN(iPr)2)等を使用することができる。好ましくは、前記塩基成分は、sodium tert-butoxide(NaOtBu)、potassium carbonate(K2CO3)、cesium carbonate(Cs2CO3)、potassium acetate(KOAc)、またはN,N-diisopropylethylamine(EtN(iPr)2)であってもよい。特に、前記反応式2においてsodium tert-butoxide(NaOtBu)を塩基成分として使用することができる。
また、前記反応式2において、前記パラジウム触媒としては、bis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(Pd(PPh3)4)、tris(dibenzylideneacetone)-dipalladium(0)(Pd2(dba)3)、bis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(Pd(dba)2)、またはpalladium(II) acetate(Pd(OAc)2)等を使用することができる。好ましくは、前記パラジウム触媒は、bis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(Pd(PPh3)4)、またはbis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(Pd(dba)2)であってもよい。特に、前記反応式2において、bis(tri-(tert-butyl)phosphine)palladium(0)(Pd(P-tBu3)2)を触媒として使用することができる。
このような前記化学式2で表される化合物の製造方法は、後述する合成例でより具体化することができる。
また、前記発光層内に前記第1化合物および前記第2化合物は、1:9~9:1の重量比で含まれることができる。前記発光層内に前記第1化合物が過度に少なく含まれる場合、発光層内の電子伝達が円滑でなく、素子全般的に正孔と電子の均衡が取れなくなり、製作された素子の電圧、効率および寿命に問題がある可能性があり、発光層内に前記第2化合物が前記第1化合物対比過度に少なく含まれる場合、寿命が短くなる問題がある可能性がある。例えば、前記発光層内に前記第1化合物および前記第2化合物の重量比は、2:8~8:2、3:7~7:3、4:6~6:4または4:6~5:5であってもよい。
一方、前記発光層は、前記2種のホスト物質以外にドーパント物質をさらに含むことができる。このようなドーパント物質としては、芳香族アミン誘導体、スチリルアミン化合物、ホウ素錯体、フルオランテン化合物、金属錯体などがある。具体的に、芳香族アミン誘導体では、置換または非置換のアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体として、アリールアミノ基を有するピレン、アントラセン、クリセン、ペリフランテンなどがあり、スチリルアミン化合物としては、置換または非置換のアリールアミンに少なくとも1つのアリールビニル基が置換されている化合物で、アリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、およびアリールアミノ基からなる群より1または2以上選択される置換基が置換または非置換される。具体的に、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンなどがあるが、これらに限定されるものではない。また、金属錯体としては、イリジウム錯体、白金錯体などがあるが、これらに限定されるものではない。具体的に、前記ドーパント物質はイリジウム系金属錯体である。
例えば、前記発光層は、緑色ドーパント物質を含むことができる。特に、本発明の第1ホストである化学式1の化合物と第2ホストである化学式2の化合物の組み合わせによって、緑色発光層内の緑色ドーパントへのエネルギー伝達が良好に行われ、有機発光素子で駆動電圧が減少して効率および寿命が増加する効果を得ることができる。
この時、ドーパント物質は、前記発光層内に前記ホスト物質(前記化学式1で表される化合物および前記化学式2で表される化合物の重量の合計)と前記ドーパント物質の総重量を基準に1~25重量%で含まれることができる。例えば、ドーパント物質は、2~22重量%、または5~20重量%、または8~20重量%、または10~18重量%で含まれることができる。
正孔阻止層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて発光層と後述する電子輸送層(または電子輸送および注入層)との間に正孔阻止層を含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて発光層と後述する電子輸送層(または電子輸送および注入層)との間に正孔阻止層を含むことができる。
前記正孔阻止層は、発光層上に形成され、好ましくは発光層に接して備えられ、電子移動度を調節して正孔の過多の移動を防止して正孔-電子間結合確率を高めることによって、有機発光素子の効率を改善する役割をする層を意味する。
前記正孔阻止層は、正孔阻止物質を含み、このような正孔阻止物質の例として、トリアジンを含むアジン類誘導体;トリアゾール誘導体;オキサジアゾール卒誘導体;フェナントロリン誘導体;ホスフィンオキジド誘導体などの電子吸引基が導入された化合物を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
電子輸送層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記発光層上に(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層上に)電子輸送層を含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記発光層上に(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層上に)電子輸送層を含むことができる。
前記電子輸送層は、負極または負極上に形成された電子注入層から電子を受け取って発光層まで電子を輸送する役割をする。前記電子輸送層は、電子輸送物質を含み、このような電子輸送物質としては、負極から電子の注入を良好に受けて発光層に移し得る物質であって、電子に対する移動性が大きい物質が好適である。
前記電子輸送物質の具体的な例としては、8-ヒドロキシキノリンのAl錯体;Alq3を含む錯体;有機ラジカル化合物;ヒドロキシフラボン-金属錯体などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。電子輸送層は、従来技術に従って用いられた通り、任意の所望のカソード物質と共に使用することができる。特に、適切なカソード物質の例は、低い仕事関数を有し、アルミニウム層またはシルバー層が続く通常の物質である。具体的に、セシウム、バリウム、カルシウム、イッテルビウム、およびサマリウムであり、各々の場合、アルミニウム層またはシルバー層が続く。
電子輸送および注入層
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記発光層上に(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層上に、または、電子輸送層が存在する場合、電子輸送層上に)電子注入層をさらに含むことができる。または、前記有機発光素子、は必要に応じて前記発光層(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層)と負極との間に電子輸送および注入層を含むことができる。
本発明に係る有機発光素子は、必要に応じて前記発光層上に(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層上に、または、電子輸送層が存在する場合、電子輸送層上に)電子注入層をさらに含むことができる。または、前記有機発光素子、は必要に応じて前記発光層(または正孔阻止層が存在する場合、正孔支持層)と負極との間に電子輸送および注入層を含むことができる。
前記電子輸送および注入層は、電極から電子を注入して、受け取った電子を発光層まで輸送する電子輸送層および電子注入層の役割を同時に行う層で、前記発光層または前記正孔阻止層上に形成される。このような電子注入および輸送物質としては、負極から電子の注入を良好に受けて発光層に移し得る物質であって、電子に対する移動性が大きい物質が好適である。具体的な電子注入および輸送物質の例としては、8-ヒドロキシキノリンのAl錯体;Alq3を含む錯体;有機ラジカル化合物;ヒドロキシフラボン-金属錯体;トリアジン誘導体などがあるが、これらにだけ限定されるものではない。または、フルオレノン、アントラキノンジメタン、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、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとその誘導体、金属錯体化合物、または、含窒素5員環誘導体などと共に使用してもよいが、これらに限定されるものではない。
前記電子輸送および注入層は、電子注入層および電子輸送層といった別個の層としても形成することができる。このような場合、電子輸送層は、前記発光層または前記正孔阻止層上に形成され、前記電子輸送層に含まれる電子輸送物質としては上述した電子注入および輸送物質が用いられる。また、電子注入層は、前記電子輸送層上に形成され、前記電子注入層に含まれる電子注入物質としては、LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、フルオレノン、アントラキノンジメタン、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、ベンゾイミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、プレオレニリデンメタン、アントロンなどとその誘導体、金属錯体化合物および含窒素5員環誘導体などが用いられる。
前記金属錯体化合物としては、8-ヒドロキシキノリナトリチウム、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)亜鉛、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)銅、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)ガリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)亜鉛、ビス(2-メチル-8-キノリナト)クロロガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(o-クレゾラト)ガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(1-ナフトラト)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(2-ナフトラト)ガリウムなどがあるが、これらに限定されるものではない。
有機発光素子
本発明に係る有機発光素子の構造を図1に例示した。図1は、基板1、正極2、発光層3、および負極4からなる有機発光素子の例を示した図である。このような構造において、前記第1化合物および前記第2化合物は、前記発光層に含まれることができる。
本発明に係る有機発光素子の構造を図1に例示した。図1は、基板1、正極2、発光層3、および負極4からなる有機発光素子の例を示した図である。このような構造において、前記第1化合物および前記第2化合物は、前記発光層に含まれることができる。
本発明に係る有機発光素子は、上述した構成を順次積層させて製造することができる。この時、スパッタリング法(sputtering)や電子ビーム蒸発法(e-beam evaporation)のようなPVD(physical Vapor Deposition)方法を利用して、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこられの合金を蒸着させて正極を形成し、その上に上述した各層を形成した後、さらにその上に負極で使用できる物質を蒸着させて製造することができる。このような方法以外も、基板上に負極物質から上述した構成の逆順に正極物質まで順次蒸着させて有機発光素子を作ることができる(WO2003/012890)。また、発光層は、ホストおよびドーパントを真空蒸着法だけでなく溶液塗布法によって形成することができる。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジエットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらだけで限定されるものではない。
このような方法以外にも、基板上に負極物質から有機物層、正極物質を順に蒸着させて有機発光素子を製造することができる(WO2003/012890)。但し、製造方法がこれらに限定されるものではない。
一方、本発明に係る有機発光素子は、背面発光(bottom emission)素子、前面発光(top emission)素子、または、両面発光素子であってもよく、特に相対的に高い発光効率が求められる背面発光素子であってもよい。
以下、本発明の理解を助けるためにより詳しく説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示するだけであって、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
[実施例]
(第1化合物の製造)
合成例1:化合物1-1の合成
(第1化合物の製造)
合成例1:化合物1-1の合成
段階1)化合物1-1-aの合成
窒素雰囲気下で2-ブロモ-5-クロロフェノール(20g、96.4mmol)と(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸(15.2g、96.4mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(40g、289.2mmol)を水40mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.3g、2.9mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の464mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-a(16.2g、70%、MS:[M+H]+=241.6)を製造した。
窒素雰囲気下で2-ブロモ-5-クロロフェノール(20g、96.4mmol)と(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸(15.2g、96.4mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(40g、289.2mmol)を水40mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.3g、2.9mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の464mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-a(16.2g、70%、MS:[M+H]+=241.6)を製造した。
段階2)化合物1-1-bの合成
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-a(20g、83.1mmol)をジメチルホルムアミド400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸セシウム(81.2g、249.3mmol)を投入し、加温および攪拌した。3時間反応後、常温で冷やした後、生成された固体をろ過した。固体をクロロホルム30倍容量(体積基準)550mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物1-1-b(13.2g、72%、MS:[M+H]+=221.6)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-a(20g、83.1mmol)をジメチルホルムアミド400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸セシウム(81.2g、249.3mmol)を投入し、加温および攪拌した。3時間反応後、常温で冷やした後、生成された固体をろ過した。固体をクロロホルム30倍容量(体積基準)550mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物1-1-b(13.2g、72%、MS:[M+H]+=221.6)を製造した。
段階3)化合物1-1-cの合成
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-b(20g、90.6mmol)とビス(ピナコルラト)ジボロン(23g、90.6mmol)を1,4-Dioxane 400mLに入れて攪拌および還流した。その後、酢酸カリウム(57.7g、271.9mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(1.6g、2.7mmol)およびトリシクロヘキシルホスフィン(1.5g、5.4mmol)を投入した。7時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の283mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムとエタノールを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-c(20.9g、74%、MS:[M+H]+=313.2)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-b(20g、90.6mmol)とビス(ピナコルラト)ジボロン(23g、90.6mmol)を1,4-Dioxane 400mLに入れて攪拌および還流した。その後、酢酸カリウム(57.7g、271.9mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(1.6g、2.7mmol)およびトリシクロヘキシルホスフィン(1.5g、5.4mmol)を投入した。7時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の283mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムとエタノールを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-c(20.9g、74%、MS:[M+H]+=313.2)を製造した。
段階4)化合物1-1-dの合成
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-c(20g、64.1mmol)と2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(17.2g、64.1mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(26.6g、192.2mmol)を水27mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.2g、1.9mmol)を投入した。3時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の535mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-d(19.3g、72%、MS:[M+H]+=418.4)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-c(20g、64.1mmol)と2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(17.2g、64.1mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(26.6g、192.2mmol)を水27mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.2g、1.9mmol)を投入した。3時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の535mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-d(19.3g、72%、MS:[M+H]+=418.4)を製造した。
段階5)化合物1-1の合成
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-d(20g、47.9mmol)と9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(8.4g、47.9mmol)をジメチルホルムアミド400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸セシウム(46.8g、143.7mmol)を投入し、加温および攪拌した。3時間反応後、常温で冷やした後、生成された固体をろ過した。固体をクロロホルム30倍容量(体積基準)の823mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物1-1(20.9g、76%、MS:[M+H]+=573.7)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-1-d(20g、47.9mmol)と9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8(8.4g、47.9mmol)をジメチルホルムアミド400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸セシウム(46.8g、143.7mmol)を投入し、加温および攪拌した。3時間反応後、常温で冷やした後、生成された固体をろ過した。固体をクロロホルム30倍容量(体積基準)の823mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物1-1(20.9g、76%、MS:[M+H]+=573.7)を製造した。
合成例2:化合物1-2の合成
前記合成例1で、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンを2-([1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4-クロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-2(MS:[M+H]+=649.8)を製造した。
合成例3:化合物1-3の合成
前記合成例1で、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンをそれぞれ(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-3(MS:[M+H]+=679.8)を製造した。
合成例4:化合物1-4の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンをそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-4(MS:[M+H]+=679.8)を製造した。
合成例5:化合物1-5の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-6-クロロフェノール、(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-(フェナントレン-2-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン、および4-(フェニル-d5)-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-5(MS:[M+H]+=746.9)を製造した。
合成例6:化合物1-6の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ6-ブロモ-3-クロロ-2-フルオロフェノール、(2-フルオロフェニル)ボロン酸、4-クロロ-2,6-ジフェニルピリミディン、および4-(フェニル-d5)-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-6(MS:[M+H]+=645.8)を製造した。
合成例7:化合物1-7の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロペニル)ボロン酸、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェ-4,5,6-d3-ノール、(2,4-ジフルオロフェニル-3,5,6-d3)ボロン酸、および3-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-7(MS:[M+H]+=647.8)を製造した。
合成例8:化合物1-8の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロ-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および1-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-8(MS:[M+H]+=722.8)を製造した。
合成例9:化合物1-9の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノールおよび(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロ-6-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)フェノールおよび(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸に変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-9(MS:[M+H]+=755.9)を製造した。
合成例10:化合物1-10の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8を2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,3-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-6-フェニル-4-(フェニル-d5)ピリジン、および1,3-ジフェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-10(MS:[M+H]+=720.9)を製造した。
合成例11:化合物1-11の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロペニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8を2-ブロモ-3-クロロ-6-フルオロフェノール、(2-フルオロ-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)ボロン酸、2 2-クロロ-6-フェニル-4-(フェニル-d5)ピリジン、および9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-11(MS:[M+H]+=644.7)を製造した。
合成例12:化合物1-12の合成
段階1)化合物1-12-aの製造
窒素雰囲気下で1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン(100g、304mmol)と(3-クロロフェニル)ボロン酸(47.5g、304mmol)をテトラヒドロフラン2000mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(126g、911.9mmol)を水126mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(10.5g、9.1mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の1907mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-12-a(81g、85%、MS:[M+H]+=314.6)を製造した。
窒素雰囲気下で1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン(100g、304mmol)と(3-クロロフェニル)ボロン酸(47.5g、304mmol)をテトラヒドロフラン2000mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(126g、911.9mmol)を水126mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(10.5g、9.1mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の1907mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-12-a(81g、85%、MS:[M+H]+=314.6)を製造した。
段階2)化合物1-12-bの製造
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-a(78.7g、252.3mmol)を酢酸750mLに溶かした後、0℃に冷却させた。35%の過酸化水素(8.6g、252.3mmol)を投入し、室温で2時間攪拌した。反応が終了したら、水を入れて中和させた後、酢酸エチルを利用して有機層を分離した後、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留して前記化合物1-12-b(72g、87%、MS:[M+H]+=328.9)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-a(78.7g、252.3mmol)を酢酸750mLに溶かした後、0℃に冷却させた。35%の過酸化水素(8.6g、252.3mmol)を投入し、室温で2時間攪拌した。反応が終了したら、水を入れて中和させた後、酢酸エチルを利用して有機層を分離した後、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留して前記化合物1-12-b(72g、87%、MS:[M+H]+=328.9)を製造した。
段階3)化合物1-12-cの製造
5℃条件下でフラスコに前記化合物1-12-b(72.0g、219.6mmol)と硫酸290mLを入れて攪拌しながら温度を徐々に上げ、室温で1.5時間攪拌した。反応後、氷水3000mLに逆滴加した後、炭酸カリウム水溶液で中和した後、酢酸エチルを利用して有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留して前記化合物1-12-c(40.3g、62%、MS:[M+H]+=296.9)を製造した。
5℃条件下でフラスコに前記化合物1-12-b(72.0g、219.6mmol)と硫酸290mLを入れて攪拌しながら温度を徐々に上げ、室温で1.5時間攪拌した。反応後、氷水3000mLに逆滴加した後、炭酸カリウム水溶液で中和した後、酢酸エチルを利用して有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留して前記化合物1-12-c(40.3g、62%、MS:[M+H]+=296.9)を製造した。
段階4)化合物1-12-dの製造
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-c(40g、134.4mmol)とビス(ピナコルラト)ジボロン(34.1g、134.4mmol)を1,4-Dioxane 800mLに入れて攪拌および還流した。その後、酢酸カリウム(85.6g、403.2mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(2.3g、4mmol)およびトリシクロヘキシルホスフィン(2.3g、8.1mmol)を投入した。5時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の463mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムとエタノールを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-12-d(23.2g、50%、MS:[M+H]+=345.7)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-c(40g、134.4mmol)とビス(ピナコルラト)ジボロン(34.1g、134.4mmol)を1,4-Dioxane 800mLに入れて攪拌および還流した。その後、酢酸カリウム(85.6g、403.2mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(2.3g、4mmol)およびトリシクロヘキシルホスフィン(2.3g、8.1mmol)を投入した。5時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の463mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムとエタノールを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-12-d(23.2g、50%、MS:[M+H]+=345.7)を製造した。
段階5)化合物1-12-eの製造
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-d(23g、66.7mmol)と2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン(18.2g、66.7mmol)をテトラヒドロフラン460mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(27.7g、200.2mmol)を水28mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.3g、2mmol)を投入した。2時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の606mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、黄色固体相である前記化合物1-12-e(21.5g、71%、MS:[M+H]+=455.1)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-d(23g、66.7mmol)と2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン(18.2g、66.7mmol)をテトラヒドロフラン460mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(27.7g、200.2mmol)を水28mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.3g、2mmol)を投入した。2時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の606mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、黄色固体相である前記化合物1-12-e(21.5g、71%、MS:[M+H]+=455.1)を製造した。
段階6)化合物1-12の製造
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-e(20g、44mmol)と3-フェニル-9H-カルバゾール(10.7g、44mmol)をキシレン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(12.7g、131.9mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(0.7g、1.3mmol)を投入した。4時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の291mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して黄色固体上である前記化合物1-12(19.2g、66%、MS:[M+H]+=662.2)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物1-12-e(20g、44mmol)と3-フェニル-9H-カルバゾール(10.7g、44mmol)をキシレン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(12.7g、131.9mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(0.7g、1.3mmol)を投入した。4時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の291mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して黄色固体上である前記化合物1-12(19.2g、66%、MS:[M+H]+=662.2)を製造した。
合成例13:化合物1-13の合成
前記合成例12で、1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および3-フェニル-9H-カルバゾールをそれぞれ1-ブロモ-4-ヨード-3-(メチルチオ)ベンゼン、(2-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ビス(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および3-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例12で化合物1-12を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-13(MS:[M+H]+=667.3)を製造した。
合成例14:化合物1-14の合成
前記合成例12で、1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および3-フェニル-9H-カルバゾールをそれぞれ4-ブロモ-1-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8に変更して使用したことを除いては、前記合成例12で化合物1-12を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-14(MS:[M+H]+=679.3)を製造した。
合成例15:化合物1-15の合成
前記合成例12で、1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および3-フェニル-9H-カルバゾールをそれぞれ(4-ブロモ-3-ヨード-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)(メチル)スルファン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および4-(フェニル-d5)-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例12で化合物1-12を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-15(MS:[M+H]+=738.3)を製造した。
(第2化合物の製造)
合成例16:化合物2-1の合成
合成例16:化合物2-1の合成
段階1)化合物2-1-aの合成
窒素雰囲気下で5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10(50g、187.7mmol)と4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3(44.3g、187.7mmol)をトルエン1000mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(54.1g、563.1mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(2.9g、5.6mmol)を投入した。5時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の793mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物2-1-a(71.4g、90%、MS:[M+H]+=423.6)を製造した。
窒素雰囲気下で5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10(50g、187.7mmol)と4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3(44.3g、187.7mmol)をトルエン1000mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(54.1g、563.1mmol)を投入し十分に攪拌した後、ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(2.9g、5.6mmol)を投入した。5時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の793mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物2-1-a(71.4g、90%、MS:[M+H]+=423.6)を製造した。
段階2)化合物2-1の合成
窒素雰囲気下で前記化合物2-1-a(50g、118.3mmol)と4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4(28.1g、118.3mmol)をトルエン1000mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(34.1g、355mmol)を投入し十分に攪拌した後ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(1.8g、3.5mmol)を投入した。3時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の683mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物2-1(41.7g、61%、MS:[M+H]+=578.3)を製造した。
窒素雰囲気下で前記化合物2-1-a(50g、118.3mmol)と4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4(28.1g、118.3mmol)をトルエン1000mLに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムtert-ブトキシド(34.1g、355mmol)を投入し十分に攪拌した後ビス(トリtert-ブチルホスフィン)パラジウム(1.8g、3.5mmol)を投入した。3時間反応後、常温で冷やした後、有機層をフィルター処理して塩を除去した後、ろ過した有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム10倍容量(体積基準)の683mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを利用してシリカカラムで精製して白色固体相である前記化合物2-1(41.7g、61%、MS:[M+H]+=578.3)を製造した。
合成例17:化合物2-2の合成
前記合成例16で、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5’-d3、および3-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,2’,3’,4’,5,5’,6,6’-d8に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-2(MS:[M+H]+=582.4)を製造した。
合成例18:化合物2-3の合成
前記合成例16で、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5,5’-d4、および4-ブロモジベンゾ[b,d]フラン-1,2,3,6,7,8,9-d7に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-3(MS:[M+H]+=596.4)を製造した。
合成例19:化合物2-4の合成
合成例16で、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を4-ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン-1,2,3,6,7,8,9-d7に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-4(MS:[M+H]+=611.4)を製造した。
合成例20:化合物2-5の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,7-ジヒドロインドロ[2,3-b]カルバゾール-2,3,4,6,8,9,10,12-d8、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5’-d3、および3-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5,5’,6-d5に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-5(MS:[M+H]+=577.4)を製造した。
合成例21:化合物2-6の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,7-ジヒドロインドロ[2,3-b]カルバゾール-1,2,3,4,6,8,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,2’,3,4’,5’,6-d6、および1-(4-ブロモフェニル-2,3,5,6-d4)ジベンゾ[b,d]チオフェンに変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-6(MS:[M+H]+=687.5)を製造した。
合成例22:化合物2-7の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,11-ジヒドロインドロ[3,2-b]カルバゾール-2,4,6,8,10,12-d6、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,4’,6-d3、および5’-ブロモ-1,1’:3’,1”-ターフェニル-2’,3,3”,4’,5,5”,6’-d7に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-7(MS:[M+H]+=654.3)を製造した。
合成例23:化合物2-8の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,11-ジヒドロインドロ[3,2-b]カルバゾール-2,4,6,8,10,12-d6、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,4’,6-d3、および2-(4-ブロモフェニル)-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-1,3,4,5,6,7,8-d7に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-8(MS:[M+H]+=693.3)を製造した。
合成例24:化合物2-9の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,12-ジヒドロインドロ[3,2-a]カルバゾール-6,7-d2、3-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,2’,3’,4,4’,5,5’,6,6’-d9、および3-ブロモ-1,1’:3’,1”-ターフェニル-2”,3”,4”,5”,6”-d5に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-9(MS:[M+H]+=653.3)を製造した。
合成例25:化合物2-10の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ5,12-ジヒドロインドロ[3,2-a]カルバゾール-2,4,6,7,9,11-d6、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5’-d3、および3-ブロモジベンゾ[b,d]フラン-1,2,4,7,8,9-d6に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-10(MS:[M+H]+=590.3)を製造した。
合成例26:化合物2-11の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ11,12-ジヒドロインドロ[2,3-a]カルバゾール-5,6-d2、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-4’-d、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-4’-dに変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-11(MS:[M+H]+=565.2)を製造した。
合成例27:化合物2-12の合成
前記合成例16で、5,8-ジヒドロインドロ[2,3-c]カルバゾール-1,2,3,4,6,7,9,10,11,12-d10、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,6-d3、および4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3,3’,6-d4を、それぞれ11,12-ジヒドロインドで[2,3-a]カルバゾール-1,2,3,5,6,8,9,10-d8、4-ブロモ-1,1’-ビフェニル-2,3’,5’-d3、および2-ブロモ-9,9-ジメチル-9H-フルオレン-1,3,4,5,6,7,8-d7に変更して使用したことを除いては、前記合成例16で化合物2-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物2-12(MS:[M+H]+=619.2)を製造した。
実施例1
ITO(Indium Tin Oxide)が1400オングストローム(Å,angstrom)の厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸溜水に入れて超音波で洗浄した。この時、洗剤としては、フィッシャー社(Fischer Co.)製品を使用し、蒸溜水としては、ミリポア社(Millipore Co.)製品のfilterで2次ろ過した蒸留水を使用した。ITOを30分間洗浄した後、蒸溜水で2回繰り返し超音波洗浄を10分間進行した。蒸溜水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄をして乾燥させた後、プラズマ洗浄装置に輸送させた。また、酸素プラズマを利用して前記基板を5分間洗浄した後、真空蒸着装置に基板を輸送させた。
ITO(Indium Tin Oxide)が1400オングストローム(Å,angstrom)の厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸溜水に入れて超音波で洗浄した。この時、洗剤としては、フィッシャー社(Fischer Co.)製品を使用し、蒸溜水としては、ミリポア社(Millipore Co.)製品のfilterで2次ろ過した蒸留水を使用した。ITOを30分間洗浄した後、蒸溜水で2回繰り返し超音波洗浄を10分間進行した。蒸溜水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄をして乾燥させた後、プラズマ洗浄装置に輸送させた。また、酸素プラズマを利用して前記基板を5分間洗浄した後、真空蒸着装置に基板を輸送させた。
このように用意されたITO透明電極の上に、下記のHT-A化合物と下記のPD化合物を95:5の重量比で100Åの厚さで熱真空蒸着して正孔注入層を形成し、続いて下記のHT-A化合物だけ1150Åの厚さで蒸着して正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層の上に、下記のHT-B化合物を450Åの厚さで熱真空蒸着して電子阻止層を形成した。
前記電子阻止層の上に、ホスト化合物として先に製造した化合物1-1および化合物2-1とドーパント化合物としての下記のGD化合物を85:15の重量比で400Åの厚さで真空蒸着して発光層を形成した。この時、前記化合物1-1および化合物2-1の重量比は、1:1であった。
前記発光層の上に、下記のET-A化合物を50Åの厚さで真空蒸着して正孔阻止層を形成した。前記正孔阻止層の上に、下記のET-B化合物と下記のLiq化合物を2:1の重量比で250Åの厚さで熱真空蒸着し、続いてLiFとマグネシウムを1:1の重量比で30Åの厚さで真空蒸着して電子注入および輸送層を形成した。前記電子注入および輸送層の上に、マグネシウムと銀を1:4の重量比で160Åの厚さで蒸着して負極を形成して、有機発光素子を製造した。
前記の過程で、有機物の蒸着速度は0.4Å/sec~0.7Å/secを維持し、負極のフッ化リチウムは、0.3Å/sec、銀とマグネシウムは、2Å/secの蒸着速度を維持し、蒸着時真空度は、2×10-7torr~5×10-6torrを維持して、有機発光素子を製作した。
実施例2~18
実施例1の有機発光素子で、第1ホストとしての化合物1-1、および第2ホストとしての化合物2-1の代わりに、下記の表1に記載された通り第1ホストとしての化学式1の化合物および第2ホストとしての化学式2の化合物を1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。この時、実施例で使用した化合物の構造をまとめると下記の通りである。
実施例1の有機発光素子で、第1ホストとしての化合物1-1、および第2ホストとしての化合物2-1の代わりに、下記の表1に記載された通り第1ホストとしての化学式1の化合物および第2ホストとしての化学式2の化合物を1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。この時、実施例で使用した化合物の構造をまとめると下記の通りである。
比較例1~3
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストと第2ホストを共蒸着して使用する代わりに、前記化合物1-1または前記化合物1-2または前記化合物2-1を単独ホストとして使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストと第2ホストを共蒸着して使用する代わりに、前記化合物1-1または前記化合物1-2または前記化合物2-1を単独ホストとして使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
比較例4
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストとしての下記の化合物C1と、第2ホストとしての前記化合物2-2とを、1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストとしての下記の化合物C1と、第2ホストとしての前記化合物2-2とを、1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
比較例5~11
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストとしての前記化合物1-2または前記化合物1-12または下記の化合物C1と、第2ホストとしての下記の化合物H1~H4とを、1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
実施例1の有機発光素子で、下記の表1に記載した通り、第1ホストとしての前記化合物1-2または前記化合物1-12または下記の化合物C1と、第2ホストとしての下記の化合物H1~H4とを、1:1の重量比で共蒸着して使用したことを除いては、前記実施例1と同じ方法で有機発光素子を製造した。
この時、下記の表1で使用した化合物C1および化合物H1~H4は、それぞれ下記の通りである。
実験例
前記実施例および比較例で製造した有機発光素子に電流を印加して、電圧、効率、寿命(T95)を測定して、その結果を下記の表1に示した。この時、電圧および効率は10mA/cm2の電流密度を印加して測定した。また、下記の表1のT95は、電流密度20mA/cm2で発光させた有機発光素子の初期輝度が95%に低下するまでの時間(hr)を意味する。
前記実施例および比較例で製造した有機発光素子に電流を印加して、電圧、効率、寿命(T95)を測定して、その結果を下記の表1に示した。この時、電圧および効率は10mA/cm2の電流密度を印加して測定した。また、下記の表1のT95は、電流密度20mA/cm2で発光させた有機発光素子の初期輝度が95%に低下するまでの時間(hr)を意味する。
前記表1に示された通り、本発明の第1化合物および第2化合物を共にホストとして使用した実施例の有機発光素子は、前記第1化合物または第2化合物を単独成分としてホストで使用した比較例1~3の有機発光素子、および前記第1化合物および第2化合物の組み合わせの代わりに他のホストの組み合わせを採用した比較例4および11の有機発光素子に比べて、効率および寿命の面で優れた特性を示すことがわかる。
具体的に、本発明に係る実施例1~18の有機発光素子は、前記第1化合物や前記第2化合物を単独で使用した比較例1~3の有機発光素子に比べて、効率の面で約50%以上改善されて、場合によっては約230%以上が改善され、寿命の面では約200%以上改善される優れた特性を示すことがわかる。また、本発明に係る実施例1~18の有機発光素子は、前記第2化合物を使用するが、前記第1化合物と構造を異ならせた化合物を使用した比較例4の有機発光素子、および前記第1化合物および第2化合物共に構造を異ならせた化合物を使用した比較例5の有機発光素子に比べて、効率や寿命の面で共に大幅に改善された優れた効果を得ることができる。また、本発明に係る実施例1~18の有機発光素子は、前記第2化合物を使用するが、前記第1化合物と構造を異ならせた化合物を使用した比較例6~11の有機発光素子に比べて、寿命の面で約20%~約30%が改善される優れた特性を示すことがわかる。
特に、従来知られているビスカルバゾール構造の化合物H4を第2ホストで使用した比較例8および比較例11に比べて、第2化合物である正孔移動特性が改善された重水素置換インドロカバーゾルを含む化合物2-2および化合物2-4をそれぞれ使用した実施例3および実施例14の有機発光素子は、発光層が共通層である態様において電荷均衡を合わせるのに非常に有利である。
このような結果から推測すると、有機発光素子の駆動電圧を低く維持しながら効率および寿命が上昇する理由は、本発明の第1ホストである化学式1の化合物と第2ホストである化学式2の化合物との組み合わせによって、緑色発光層内の緑色ドーパントへのエネルギー伝達が良好に行われることがわかる。これは結局、比較例の化合物の組み合わせよりも本発明に係る実施例の化合物の組み合わせ、即ち、化学式1の化合物と化学式2の化合物との組み合わせが、発光層内により安定した均衡をがもたらされることによって、電子と正孔とが結合してエキシトンを形成する効率及び寿命が大幅に上昇したと考えられる。結論として、本発明の化学式1の化合物と化学式2の化合物とを組み合わせて共蒸着して緑色発光層のホストとして使用する場合、有機発光素子の低い駆動電圧と高い発光効率を維持しながら寿命特性を顕著に改善できることが確認された。
1 基板
2 正極
3 発光層
4 負極
5 正孔注入層
6 正孔輸送層
7 電子阻止層
8 正孔阻止層
9 電子注入および輸送層
2 正極
3 発光層
4 負極
5 正孔注入層
6 正孔輸送層
7 電子阻止層
8 正孔阻止層
9 電子注入および輸送層
前記化学式2E-1~化学式2E-5中、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2E-1中、m10+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2E-2中、m12+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2E-3中、m12+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2E-4中、m12+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2E-5中、m12+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
Aは、前記化学式2で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、好ましくは2~10の整数であり、より好ましくは6~10の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2E-1中、m10+m12は、1~20であるか、好ましくは2~20であるか;または
前記化学式2E-2中、m12+m12は、1~14であるか、好ましくは2~14であるか;または
前記化学式2E-3中、m12+m13+m14は、1~24であるか、好ましくは2~24であるか;または
前記化学式2E-4中、m12+m15+m16は、1~18であるか、好ましくは2~18であるか;または
前記化学式2E-5中、m12+m17+m18は、1~18であるか、好ましくは2~18であり、
段階1)化合物1-1-aの合成
窒素雰囲気下で2-ブロモ-5-クロロフェノール(20g、96.4mmol)と(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸(15.2g、96.4mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(40g、289.2mmol)を水40mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.3g、2.9mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の464mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-a(16.2g、70%、MS:[M+H]+=241.6)を製造した。
窒素雰囲気下で2-ブロモ-5-クロロフェノール(20g、96.4mmol)と(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸(15.2g、96.4mmol)をテトラヒドロフラン400mLに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(40g、289.2mmol)を水40mLに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.3g、2.9mmol)を投入した。1時間反応後、常温で冷やした後、有機層と水層を分離した後、有機層を蒸留して溶媒を除去した。これを再びクロロホルム20倍容量(体積基準)の464mLに投入して溶かし、水で2回洗浄後、有機層を分離して、無水硫酸マグネシウムを入れて攪拌した後、ろ過して濾液を減圧蒸留した。濃縮した化合物をクロロホルムと酢酸エチルを使用した再結晶により、白色固体相である前記化合物1-1-a(16.2g、70%、MS:[M+H]+=241.6)を製造した。
合成例2:化合物1-2の合成
前記合成例1で、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンをそれぞれ(2,6-ジフルオロフェニル)および2-([1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4-クロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-2(MS:[M+H]+=649.8)を製造した。
前記合成例1で、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンをそれぞれ(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-3(MS:[M+H]+=679.8)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンをそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸および2-クロロ-4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジンに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-4(MS:[M+H]+=679.8)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-6-クロロフェノール、(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-(フェナントレン-2-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン、および4-(フェニル-d5)-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-5(MS:[M+H]+=746.9)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ6-ブロモ-3-クロロ-2-フルオロフェノール、(2-フルオロフェニル)ボロン酸、4-クロロ-2,6-ジフェニルピリミディン、および4-(フェニル-d5)-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-6(MS:[M+H]+=645.8)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロペニル)ボロン酸、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェ-4,5,6-d3-ノール、(2,4-ジフルオロフェニル-3,5,6-d3)ボロン酸、および3-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-7(MS:[M+H]+=647.8)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,6-ジフルオロ-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および1-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-8(MS:[M+H]+=722.8)を製造した。
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノールおよび(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸をそれぞれ2-ブロモ-3-クロロ-6-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)フェノールおよび(2,4-ジフルオロフェニル)ボロン酸に変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-9(MS:[M+H]+=755.9)を製造した。
合成例10:化合物1-10の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8を2-ブロモ-3-クロロフェノール、(2,3-ジフルオロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-6-フェニル-4-(フェニル-d5)ピリジン、および1,3-ジフェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-10(MS:[M+H]+=720.9)を製造した。
合成例11:化合物1-11の合成
前記合成例1で、2-ブロモ-5-クロロフェノール、(2,5-ジフルオロペニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン、および9H-カルバゾール-1,2,3,4,5,6,7,8-d8を2-ブロモ-3-クロロ-6-フルオロフェノール、(2-フルオロ-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)ボロン酸、4-クロロ-6-フェニル-2-(フェニル-d5)ピリジン、および9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例1で化合物1-1を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-11(MS:[M+H]+=644.7)を製造した。
合成例13:化合物1-13の合成
前記合成例12で、1-ブロモ-3-ヨード-2-(メチルチオ)ベンゼン、(3-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4-フェニル-6-(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および3-フェニル-9H-カルバゾールをそれぞれ1-ブロモ-4-ヨード-3-(メチルチオ)ベンゼン、(2-クロロフェニル)ボロン酸、2-クロロ-4,6-ビス(フェニル-d5)-1,3,5-トリアジン、および4-フェニル-9H-カルバゾールに変更して使用したことを除いては、前記合成例12で化合物1-12を製造する方法と同じ方法で前記化合物1-13(MS:[M+H]+=667.3)を製造した。
合成例24:化合物2-9の合成
Claims (18)
- 正極;
負極;および
前記正極と負極との間の発光層を含み、
前記発光層は、下記化学式1で表される化合物、および下記化学式2で表される化合物を含む、有機発光素子:
YはOまたはSであり、
X1、X2およびX3はそれぞれ独立して、CHまたはNであり、X1、X2およびX3の少なくとも1つはNであり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、
n1は0~8の整数であり、
n2+n3は0~6の整数であり、
Aは2個の隣接した環に縮環したベンゼン環であり、
Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のOおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものであり、
R4はそれぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換の炭素数6~60のアリール;または、置換または非置換のN、OおよびSで構成される群から選択されるいずれか1つ以上を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素であり、
n4は1~10の整数である。 - 化学式1で表される化合物は、下記化学式1-1または化学式1-2で表される、請求項1に記載の有機発光素子:
- X1~X3はいずれもNであるか、
X1およびX2はNであり、X3はCHであるか、
X1およびX3はNであり、X2はCHであるか、
X1はNであり、X2およびX3はCHであるか、または
X2はNであり、X1およびX3はCHである、請求項1に記載の有機発光素子。 - Ar1およびAr2の少なくとも1つが、重水素で置換された炭素数6~60のアリール;または、重水素で置換されたN、OおよびSのうち1個以上のヘテロ原子を含む炭素数2~60のヘテロアリールであるか;または
R1~R3の少なくとも1つが、重水素;重水素で置換された炭素数6~60のアリール;または、重水素で置換されたN、OおよびSのうち1個以上のヘテロ原子を含む炭素数2~60のヘテロアリールであり、n1+n2+n3が1以上である、請求項1に記載の有機発光素子。 - Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ナフチル、フェナントレニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、フェニル置換されたカルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェニル置換されたベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、フェニル置換されたベンゾチアゾリル、5個の重水素で置換されたフェニル、9個の重水素で置換されたビフェニリル、5個の重水素で置換されたターフェニリル、7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、8個の重水素で置換されたカルバゾリル、または、5個の重水素で置換されたフェニルが置換されたカルバゾリルである、請求項1に記載の有機発光素子。
- Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、下記で構成される群から選択されるいずれか1つである、請求項1に記載の有機発光素子:
- Ar1およびAr2の少なくとも1つ以上は、フェニルまたは5個の重水素で置換されたフェニルである、請求項1に記載の有機発光素子。
- R1およびR3はそれぞれ独立して、水素、重水素、フェニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、5個の重水素で置換されたフェニル、7個の重水素で置換されたジベンゾフラニル、7個の重水素で置換されたジベンゾチオフェニル、または、8個の重水素で置換されたカルバゾリルである、請求項1に記載の有機発光素子。
- R2およびR3はそれぞれ独立して、水素、重水素、フェニル、ジベンゾチオフェニル、カルバゾリル、または、5個の重水素で置換されたフェニルである、請求項1に記載の有機発光素子。
- 化学式1で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか1つである、請求項1に記載の有機発光素子:
- 化学式2で表される化合物は、下記化学式2-1~化学式2-5のいずれか1つで表される、請求項1に記載の有機発光素子:
- Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルであり、
前記フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルは、非置換であるか重水素で置換されたものであり、
但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである、請求項1に記載の有機発光素子。 - Ar3およびAr4のうちの1つは、フェニル、ビフェニリル、またはターフェニリルであり、残りは、フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルであり、
前記フェニル、ビフェニリル、ターフェニリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ジメチルフルオレニル、ジベンゾフラニルフェニル、ジベンゾチオフェニルフェニル、またはジメチルフルオレニルフェニルは、非置換であるか重水素で置換されたものであり、
但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである、請求項1に記載の有機発光素子。 - Ar3およびAr4はそれぞれ独立して、下記で構成される群から選択されるいずれか1つであり、但し、Ar3およびAr4の少なくとも1つ以上は、少なくとも1つ以上の重水素で置換されたものである、請求項1に記載の有機発光素子:
m1は0~5の整数であり、
m2は0~4の整数であり、
m3は0~5の整数であり、
m4は0~4の整数であり、
m5は0~4の整数であり、
m6は0~5の整数であり、
m7は0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m9は0~5の整数であり、
m10は0~13の整数であり、
m11は0~7の整数であり、
m12は0~7の整数であり、
m13は0~4の整数であり、
m14は0~13の整数であり、
m15は0~4の整数であり、
m16は0~7の整数であり、
m17は0~4の整数であり、
m18は0~7の整数であり、
但し、m1~m18の少なくとも1つ以上は、1以上である。 - R4はそれぞれ独立して、水素、または重水素であり、但し、R4のうち少なくとも1つは重水素である、請求項1に記載の有機発光素子。
- 化学式2で表される化合物は、下記化学式2A-1~化学式2A-9、化学式2B-1~化学式2B-8、化学式2C-1~化学式2C-7、化学式2D-1~化学式2D-6、化学式2E-1~化学式2E-5、および化学式2F-1~化学式2F-3のいずれか1つで表される、請求項1に記載の有機発光素子:
Aは、請求項1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m2、m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m3、m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2A-1中、m2+m3は1~18であるか;または
前記化学式2A-2中、m2+m3+m4+m5+m6は1~22であるか;または
前記化学式2A-3中、m2+m3+m7+m8+m9は1~22であるか;または
前記化学式2A-4中、m2+m3+m10は1~22であるか;または
前記化学式2A-5中、m2+m3+m11は1~16であるか;または
前記化学式2A-6中、m2+m3+m12は1~16であるか;または
前記化学式2A-7中、m2+m3+m13+m14は1~26であるか;または
前記化学式2A-8中、m2+m3+m15+m16は1~20であるか;または
前記化学式2A-9中、m2+m3+m17+m18は1~20であり、
Aは、請求項1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m4、m5、m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m6、m7、およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2B-1中、m4+m5+m6は1~26であるか;または
前記化学式2B-2中、m4+m5+m6+m7+m8+m9は1~26であるか;または
前記化学式2B-3中、m4+m5+m6+m10は1~26であるか;または
前記化学式2B-4中、m4+m5+m6+m11は1~20であるか;または
前記化学式2B-5中、m4+m5+m6+m12は1~20であるか;または
前記化学式2B-6中、m4+m5+m6+m13+m14は1~30であるか;または
前記化学式2B-7中、m4+m5+m6+m15+m16は1~24であるか;または
前記化学式2B-8中、m4+m5+m6+m17+m18は1~24であり、
Aは、請求項1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m7およびm9はそれぞれ独立して、0~5の整数であり、
m8は0~3の整数であり、
m10、およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2C-1中、m7+m8+m9は1~26であるか;または
前記化学式2C-2中、m7+m8+m9+m10は1~26であるか;または
前記化学式2C-3中、m7+m8+m9+m11は1~20であるか;または
前記化学式2C-4中、m7+m8+m9+m12は1~20であるか;または
前記化学式2C-5中、m7+m8+m9+m13+m14は1~30であるか;または
前記化学式2C-6中、m7+m8+m9+m15+m16は1~24であるか;または
前記化学式2C-7中、m7+m8+m9+m17+m18は1~24であり、
Aは、請求項1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m10およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m11、m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2D-1中、m10+m11は1~20であるか;または
前記化学式2D-2中、m11+m11は1~14であるか;または
前記化学式2D-3中、m11+m12は1~14であるか;または
前記化学式2D-4中、m11+m13+m14は1~24であるか;または
前記化学式2D-5中、m11+m15+m16は1~18であるか;または
前記化学式2D-6中、m11+m17+m18は1~18であり、
Aは、請求項1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m10およびm14はそれぞれ独立して、0~13の整数であり、
m12、m16、およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
m13、m15、およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
前記化学式2E-1中、m10+m12は1~20であるか;または
前記化学式2E-2中、m12+m12は1~14であるか;または
前記化学式2E-3中、m12+m13+m14は1~24であるか;または
前記化学式2E-4中、m12+m15+m16は1~18であるか;または
前記化学式2E-5中、m12+m17+m18は1~18であり、
Aは、前記化学式1で定義した通りであり、
aは1~10の整数であり、
m15およびm17はそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
m16およびm18はそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
前記化学式2F-1中、m15+m16は1~22であるか;または
前記化学式2F-2中、m15+m16+m17+m18は1~22であるか;または
前記化学式2F-3中、m17+m18は1~22である。 - 前記化学式2は、重水素置換率が50%~100%である、請求項1に記載の有機発光素子。
- 前記化学式2で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか1つである、請求項1に記載の有機発光素子:
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