JP4188587B2 - ビスフェニルシクロヘキサン誘導体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸着プロセス耐熱性に優れた化合物を用いた有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子製品の材料化合物、特に有機電界発光素子の電荷輸送材料として、分子中にトリフェニルアミン構造を部分的に含む[２]式の化合物（通称ジアミン）が古くから使用されていた。しかしこの化合物は耐熱性において十分で無いことが指摘されている（日本化学会誌，134，(1997)）。
【０００３】
【化２】
有機電界発光素子の耐熱性の改良された電荷輸送材料として、分子中にトリフェニルアミンの４量体の構造を部分的に含む多様な構造の化合物が提案されている（特開平７−１２６２２６号公報、特開平７−１２６６１５号公報）。そしてこの中で、［３］式で表されるシクロヘキサンの部分構造を有するトリフェニルアミンの４量体が、有機電界発光素子の材料として提案されている（特開平７−１２６２２６号公報の実施例３）。
【０００５】
【化３】
この化合物はシクロヘキサン環を含まない単純なトリフェニルアミンの４量体化合物よりも高いイオン化ポテンシャル値を有しているため、多くの有機電界発光素子材料との組み合わせにおいて高効率な有機電界発光素子を実現できることが期待された。
【０００７】
しかしながらこの化合物は、蒸着プロセスにおける高温加熱条件下での安定性が低いため、蒸着プロセス時に分解を起こし有機電界発光素子の特性に悪影響を及ぼす可能性が高かった。そのため、この化合物を使用して有機電界発光素子を作製する場合には比較的低温での蒸着を余儀なくされるため、蒸着に長時間を要して生産効率が悪かった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
有機電界発光素子の製造に際しては、蒸着温度を上げることによって蒸着時間を短縮することが可能なので、蒸着プロセス時の耐熱性が高いことが材料化合物に求められている。化合物が分解する温度付近で蒸着プロセスを行うと、化学的に均一な機能性膜が作製できず、有機電界発光素子の素子特性は大きく低下する。
【０００９】
本発明は、［３］式の化合物に代表されるトリフェニルアミン４量体の長所を損なうことなく、蒸着プロセス時の耐熱性を高めた化合物を使用した優れた特性を有する有機電界発光素子を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは［３］式で表される化合物群の長所を損なうことなく、蒸着プロセス時の耐熱性を高めた化合物を探索した結果、構造的にはむしろ耐熱性が悪いとされている［２］式のジアミンの方に近い、一般式［１］で表される化合物群がさらに熱的に安定であることを見出して本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体を用いたことを特徴とする有機電界発光素子である。
【００１１】
【化４】
（式中、Ａは無置換の炭素環式芳香族環基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基または t- ブチルフェニル基を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基を表す。）
【００１３】
また、本発明は一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体を含む蒸着プロセス耐熱性電荷輸送材料を用いたことを特徴とする有機電界発光素子である。
【００１４】
本発明の一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体中、Ａで表される無置換の炭素環式芳香族環基としては次のような基が挙げられる。フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基。
【００１５】
本発明においては、以下のような測定によって化合物の熱的な安定性を評価した。
【００１６】
まず液体クロマトグラフィー分析によって純度１００％と確認された化合物を金属容器に詰め、電気炉内の窒素気流シリンダー中に置いて３０分間恒温に保って熱分解させた。次にシリンダーを室温まで冷却してから金属容器を取り出して、液体クロマトグラフィーを用いて容器内の化合物の純度を測定した。この測定を異なった温度で繰り返して化合物の１％が分解する温度を求め、耐熱温度と称した。
【００１７】
高効率な有機電界発光素子材料であることが期待される、［３］式で表される化合物の耐熱温度は２７９℃であった
【００１８】
【化５】
耐熱性が改良されたことが報告されている、［４］式で表される特願２０００−３６４８７０号の実施例１の化合物の耐熱温度は３７８℃であった。
【００２０】
【化６】
シクロヘキサンの部分構造を有する種々の構造の化合物を合成して耐熱温度を比較したところ、［３］式、［４］式の構造から両末端のジアリルアミノ基を除いた、一般式［１］の構造が耐熱温度において優れていた。
【００２２】
例えば本発明の一般式［１］で表される誘導体の具体的化合物である、［５］式で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体の耐熱温度は、［３］式、［４］式の耐熱温度よりもさらに高く４０２℃であった。
【００２３】
【化７】
本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導体はウルマン反応をおこなうことで合成することができる。さらに晶析や吸着、カラムクロマトグラフィーを行うことによって精製することができ、高純度品を得ることができる。
【００２５】
本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導体の仕事関数は５．３〜５．７ｅＶであり、電荷輸送材料として使用するのに十分な特性を有している。
【００２６】
本発明の一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体の具体的化合物を［表１］〜［表３］に示した。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
本発明の一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体は、予想とは異なって［３］式で表される化合物と比較して顕著に熱的に安定である。そのため、蒸着プロセス時の高温に耐えることができ、短時間で有機電界発光素子を容易に作製することができる。さらに有機電界発光素子に使用された場合は優れた素子特性を発揮し、電子写真用感光体に使用された場合にも、優れた特性を発揮することが可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の化合物の製造方法および物性について、実施例により具体的に説明する。
【００３２】
【実施例】
〔実施例１〕
４，４’−（９−シクロヘキシリデン）ビス（Ｎ−ビフェニリルアニリン）５．７ｇ（１０mmol）、ヨードベンゼン５．１ｇ（２５mmol）、無水炭酸カリウム４．２ｇ（３０mmol）、銅粉０．３２ｇ（５mmol）、トリデカン１００ｍｌを混合し、窒素雰囲気下で還流して１０時間反応させた。反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分を濾別した。濾液を濃縮乾固して粗製物を得て、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーによって精製した。精製によって得られた白色粉体は３．２ｇで、収率は４４％、融点は１８９〜１９１℃であった。
【００３３】
得られた白色粉体について、ＮＭＲで化学構造分析を行った結果を［図１］に示した。
【００３４】
１３Ｃ−ＮＭＲの結果より、４個のシクロヘキサンの炭素（２３．０４、２６．５２、３７．３６、４５．５９ｐｐｍ）、１６個の芳香族炭素（１２２．６６、１２３．６８、１２４．２９、１２６．５１、１２６．６３、１２７．５８、１２７．９０、１２８．６１、１２９．１１、１３４．７６、１４０．５４、１４３．０７、１４４．５７、１４７．０５、１４７．５４ｐｐｍ）を検出した。以上の１３Ｃ−ＮＭＲ結果から、得られた白色粉体の構造を［５］式の通りと同定した。
【００３５】
〔比較例１〕
特開平７−１２６２２６号公報の実施例３の化合物を、その実施例に記載された方法で合成して、融点１６０〜１８３℃の淡黄色粉体として［３］式の化合物を得た。
【００３６】
［実施例２］
本発明の化合物と比較例の化合物について窒素気流シリンダーと電気炉、液体クロマトグラフィーを用いて、分解耐熱性を測定した。３０分間に化合物の１％が分解する温度を耐熱温度とした。
［５］式の本発明実施例１の化合物 耐熱温度 ： ４０２℃
［３］式の比較例１の化合物 耐熱温度 ： ２７９℃
【００３７】
以上の結果から本発明のビスフェニルシクロヘキサン化合物が、比較例の化合物と比べて、顕著に高い分解耐熱性を有することが明白である。
【００３８】
［実施例３］
本発明の化合物と比較例の化合物について、表面分析計ＡＣ１（理研計器製）で仕事関数を測定し、高いイオン化ポテンシャル値を有する正孔輸送材料と比較した。測定結果を次に示す。
［５］式の本発明実施例１の化合物 仕事関数 ： ５．６ｅＶ
［３］式の比較例１の化合物 仕事関数 ： ５．５ｅＶ
【００３９】
以上の結果から、本発明のビスフェニルシクロヘキサン化合物は正孔輸送材料としては高いイオン化ポテンシャル値を有しているといえる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導体は耐熱温度が高いため熱分解を起こしにくく、蒸着プロセスが行いやすいために有機電界発光素子用の材料として適している。また高いイオン化ポテンシャル値を有しているので、作製した素子は発光効率が高いことが期待される。したがって、本発明のビスフェニルシクロヘキサン誘導体を使用した有機電界発光素子は、優れた素子特性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の［５］式の化合物を測定した１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
Claims (3)
- 一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体を用いたことを特徴とする有機電界発光素子。
- 前記した一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体が耐熱性に優れていることを特徴とする、請求項１記載の有機電界発光素子。
- 前記した一般式［１］で表されるビスフェニルシクロヘキサン誘導体を含む蒸着プロセス耐熱性電荷輸送材料を用いたことを特徴とする有機電界発光素子。
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