JP4458397B2

JP4458397B2 - ナフタルイミド系化合物及びエレクトロルミネッセンス材料

Info

Publication number: JP4458397B2
Application number: JP2002271342A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　潔
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004002626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なナフタルイミド系化合物に関し、該化合物を含有する橙色の着色材料に関し、該着色材料を高分子有機化合物と組み合わせた高分子有機材料に関し、また、該ナフタルイミド系化合物を含有する緑色蛍光発光のエレクトロルミネッセンス材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−４８９７３号公報
【０００４】
有機ＥＬ素子は、自己発光型であること、および応答の速いことから、画像の視認性に優れ、また、動画の表示に適していることから、用途が広まりつつあるものである。
【０００５】
有機ＥＬ素子に用いられる有機蛍光体としては、所定の発光色を高輝度で発光し得ることに加えて、発光層を形成する際に、有機蛍光体を溶解もしくは分散して、適用のための組成物を得るのが容易であること等が望まれる。というのは、従来、発光層を形成するために使用されてきた有機蛍光体は、トルエンやキシレンのような汎用性の高い有機溶剤に対し、難溶性であることが多い。これらの有機溶剤は、適度な乾燥性を有するので、塗料化する際には、使用頻度が高く、重要なものである。あるいは、従来、使用されてきた有機蛍光体は、上記のような汎用有機溶剤に難溶性であることに加えて、結晶性（もしくは凝集性）が高く、ときには昇華性を有しているので、有機蛍光体の層を形成する成膜方法としては、有機溶剤に溶解して適用する湿式方式を取りづらく、真空蒸着法等の乾式方式を取る必要性がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
湿式方式と乾式方式とを比べた場合、乾式方式において用いる装置は、複雑で高価であり、真空系を必要とすることから、連続加工が困難であったり、大面積への加工を試みる際には、装置を真空系ごと大型化する必要があるが、湿式方式において用いる装置は、少なくとも真空系を要しない点で比較的簡易なもので済み、真空系内への材料の導入や、そこからの排出の手間もなく、大面積への加工を試みる際にも、真空系ごと大型化する必要がない等の利点がある。従って、有機ＥＬ素子を広く普及させるためには、湿式法式で有機蛍光体の成膜を行なうことが有利であり、そのようなプロセスに適した有機蛍光体を使用することが望まれていた。
【０００７】
一方、従来、次式（２）で表されるナフタルイミドは、蛍光性を示し、耐熱性のある化合物として知られている。該化合物は立体構造的な要因により水素結合が生じることから強い結晶性を有しているため、該化合物を着色材料に使用して着色塗膜を作成した場合、結晶化し、有機エレクトロルミネッセンス用発光層の形成等に重要となるアモルファスの膜を形成し難いという問題がある。
【０００８】
【化２】

【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明において解決すべき１番目の課題は、蛍光発光特性、耐熱性を損なうことなく、有機溶剤に対する溶解性あるいは分散性に優れた新規なナフタルイミド系化合物を提供することである。
【００１０】
本発明において解決すべき２番目の課題は、新規なナフタルイミド系化合物を用い、有機溶剤に対する溶解性あるいは分散性に優れ、塗膜形成性に優れた着色材料を提供することである。
【００１１】
本発明において解決すべき３番目の課題は、新規なナフタルイミド系化合物を用い、高分子材料中に容易に溶解あるいは容易に分散されて着色されてなる高分子有機材料を提供することである。
【００１２】
本発明において解決すべき４番目の課題は、新規なナフタルイミド系化合物を用いた有機溶剤に対する溶解性あるいは分散性に優れたエレクトロルミネッセンス材料を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
発明者は種々検討の結果、特定のナフタルイミド系化合物が橙色を呈し、緑色蛍光発色することを見出すことにより、上記の各課題を解決することができた。
【００１４】
第１の本発明は、前記１番目の課題を解決するものであり、下記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物に関するものであり、該化合物は有機溶剤溶解性である。
【００１５】
【化３】

【００１６】
（式（１）中、Ｒ₁はＣ ₆ Ｈ ₄ 又はＣ ₁₀ Ｈ ₆、Ｒ₂はＨ又はＣ ₈ Ｈ ₁₇ であり、ただし、Ｒ ₁ がＣ ₆ Ｈ ₄ であるときＲ ₂ はＨ又はＣ ₈ Ｈ ₁₇ であり、Ｒ ₁ がＣ ₁₀ Ｈ ₆ であるときＲ ₂ はＣ ₈ Ｈ ₁₇ である。）
【００１８】
第２の本発明は、前記２番目の課題を解決するものであり、前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物を使用した着色材料に関するものである。該ナフタルイミド系化合物は橙色を呈し、有機溶剤溶解性があるため染料等の着色材料として使用できる。着色材料としては、前記一般式（１）で表わされるナフタルイミド系化合物の内、１種類のみの特定の化合物、或いは２種以上の特定の化合物の混合物が使用できる。該混合物を使用した着色材料は溶剤における溶解性がさらに向上する利点がある。
【００１９】
第３の本発明は、前記３番目の課題を解決するものであり、前記した本発明の着色材料が高分子有機化合物と組み合わせられてなる着色している高分子有機材料に関するものである。前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物を高分子有機物質に含ませることにより、着色している高分子有機材料として利用することができる。例えば、可塑性材料、溶融物、紡糸液、各種コーティング液、スクリーン印刷用インキ、インクジェット印刷用インキ、または感熱転写等の非衝撃印刷用インキ、トナー、または調合物等における染料又は顔料として利用できる。
【００２０】
第４の本発明は、前記４番目の課題を解決するものであり、前記した本発明の着色材料を含有してなるエレクトロルミネッセンス材料である。前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物は、緑色蛍光発光するので、エレクトロルミネッセンス材料として有用である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、２つのナフタルイミド（ナフタルイミド部位）を、自由度を持たせて官能基部位（連結部位）で連結した構造をとっている。本発明のナフタルイミド系化合物は、ナフタルイミド部位により蛍光発光特性と耐熱性が付与されており、連結部位によりナフタルイミド自体の立体規則性が低減され、さらにナフタルイミドに側鎖部位を設けることにより、溶剤溶解性が付与されている。
【００２７】
前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、Ｒ₂が水素である場合、４−アミノ−１，８−ナフタルイミドと、次の一般式（３）で表される化合物とを反応させることにより得られる。
【００２８】
【化４】

【００２９】
（一般式（３）中、Ｒ₁はＣ ₆ Ｈ ₄ 又はＣ ₁₀ Ｈ ₆を示し、Ｘはハロゲンを示す。）
【００３０】
また、前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物において、Ｒ₂がＣ ₈ Ｈ ₁₇である場合には、上記のようにして得られたＲ₂が水素であるナフタルイミド系化合物のイミド部分に、臭化Ｃ ₈ Ｈ ₁₇もしくは塩化Ｃ ₈ Ｈ ₁₇のハロゲン化Ｃ ₈ Ｈ ₁₇を反応させることにより、Ｃ ₈ Ｈ ₁₇を導入することができる。
【００３１】
前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、乳酸エチル、ジオキサン、シクロヘキサノン、もしくはジクロロエタン等の有機溶剤に対する溶解性を有している。従来の技術の項で挙げた「特許文献１」記載のナフタルイミド系化合物は、これらの有機溶剤に対する溶解性を有していないのに対して、本発明の前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物が有機溶剤に対する溶解性を示すことは、フタルイミド部分に導入された側鎖部位が有機溶剤に対する溶解性をもたらすためと考えられる。
【００３２】
前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、蛍光発光の効率が優れており、通常の蛍光着色剤として用いる以外に、有機ＥＬ素子の発光層を構成する有機蛍光体として用いるのに適している。有機ＥＬ素子は、有機蛍光体を、対向する一対の電極間に挟んで構成したもので、一方の電極から注入された電子と、他方の電極から注入された正孔が有機蛍光体の層内で再結合する際に発光するものである。
【００３３】
また、前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、溶剤に対する溶解性が優れているので、溶媒に溶解して、適用するのに適した粘度の組成物を調製し、その組成物を用いて有機ＥＬ素子の発光層を形成するのに適しており、また、形成された発光層中に、未溶解物が生じることが無く、発光層の均一性が優れている。
【００３４】
前記一般式（１）のナフタルイミド系化合物は、上記した種々の態様の発光層における有機発光体層、もしくは、有機発光体を含むべき層に、有機発光体として適用することができる。このようなナフタルイミド系化合物を、有機ＥＬ素子における有機発光体層もしくは有機発光体を含むべき層に適用するには、必要に応じ、バインダ等の他に加えるべき成分と共に、適宜な溶媒で溶解もしくは分散、より好ましくは溶解して、組成物（溶液もしくは分散液、より好ましくは分散液である。）を調整し、適宜な適用方法により、所定の区域内に適用し、その後、乾燥させることにより行なう。組成物の適用方法としては、種々の方法を用いることができ、印刷方式を用いることもできるが、インクジェット法やディスペンサ法を用いることが好ましい。
【００３５】
【実施例】
［実施例１］
４−アミノ−１，８−ナフタルイミド２０ｍｇ（和光純薬工業（株）製）、および１，４−ジヨードベンゼン３１ｍｇ（シグマアルドリッチ社製）を、脱水させたテトラヒドロフラン５０ｍｌ中、８０℃で３時間加熱還流して、反応させた後、不溶析出物を濾別し、カラムクロマトグラフィーにより未反応不純物を除去した後、減圧乾燥して残留溶剤を取り除き、橙色粉末状のナフタルイミド系化合物（１）１７ｍｇを得た。該化合物（１）の融点の測定を試みたが、２９５〜２９６℃で分解し、明確な融点は持たない。得られたナフタルイミド系化合物（１）は、乳酸エチル、ジオキサン、シクロヘキサノン、もしくはジクロロエタンに対する溶解性を有していた。該粉末の溶液¹Ｈ−ＮＭＲ（重水素化ジメチルスルホキシド溶媒にて測定）を測定した結果を¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルとして図１に示す。得られたナフタルイミド系化合物（１）の蛍光発光スペクトルを測定した結果、良好な緑色発光を示し、図２に蛍光発光スペクトルを示す。蛍光極大波長は５２２ｎｍであった。ナフタルイミド系化合物（１）の分解温度、溶解性、蛍光極大波長を下記の表１に示す。
【００３６】
図１の¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルにより、前記粉末が次の式（４）で表されるナフタルイミド系化合物（１）であることを決定した。すなわち、ナフタルイミド系化合物（１）は前記一般式（１）における−Ｒ₁−が−Ｃ₆Ｈ₄−、−Ｒ₂が−Ｈである。
【００３７】
【化５】

【００３８】
［実施例２］
脱水させたテトラヒドロフラン１００ｍｌ中、水素化ナトリウムの存在下で、前記実施例１で得られたナフタルイミド系化合物（１）粉末１．００ｇ、臭化オクチル０．６８ｇを、激しく攪拌しながら１５時間加熱還流して反応させた後、不溶分を濾別し、濾別後、溶剤を除去し、乾燥させて、前記ナフタルイミド系化合物（１）のイミドのＨが、いずれもオクチル基に置換したナフタルイミド系化合物（２）を得た。すなわち、前記一般式（１）における−Ｒ₁−が、−Ｃ₆Ｈ₄−、−Ｒ₂が−Ｃ₈Ｈ₁₇のナフタルイミド系化合物（２）を得た。
【００３９】
得られたナフタルイミド系化合物（２）の分解温度は１６９〜１７１℃であり、乳酸エチル、ジオキサン、シクロヘキサノン、もしくはジクロロエタンに対する溶解性を有していた。得られたナフタルイミド系化合物（２）の蛍光発光スペクトルを測定した結果、良好な緑色発光を示し、蛍光極大波長は５８５ｎｍであった。ナフタルイミド系化合物（２）の分解温度、溶解性、蛍光極大波長を下記の表１に示す。
【００４０】
［実施例３］
前記実施例１におけるナフタルイミド系化合物（１）の製造の際の１，４−ジヨードベンゼンを、１，４−ジブロモナフタレン（東京化成工業（株）製）に変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ナフタルイミド系化合物を得た。得られたナフタルイミド系化合物を、前記実施例２におけるナフタルイミド系化合物（１）に対する反応と同様に反応させ、ナフタルイミド系化合物のイミドのＨが、いずれもオクチル基に置換したナフタルイミド系化合物（３）を得た。すなわち、前記一般式（１）における−Ｒ₁−が、−Ｃ₁₀Ｈ₆−、−Ｒ₂が−Ｃ₈Ｈ₁₇のナフタルイミド系化合物（３）を得た。
【００４１】
得られたナフタルイミド系化合物（３）の分解温度は１７８〜１８０℃であり、乳酸エチル、ジオキサン、シクロヘキサノン、もしくはジクロロエタンに対する溶解性を有していた。得られたナフタルイミド系化合物（３）の蛍光発光スペクトルを測定した結果、良好な緑色発光を示し、蛍光極大波長は６４５ｎｍであった。ナフタルイミド系化合物（３）の分解温度、溶解性、蛍光極大波長を下記の表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
溶解性は、乳酸エチル、ジオキサン、シクロヘキサノン、もしくはジクロロエタンに対するものである。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、新規化合物として前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物を提供することができる。該ナフタルイミド系化合物は橙色を呈し、また、緑色蛍光発光を示す。
【００４６】
請求項２の発明によれば、前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物を使用した着色材料を提供することができる。該ナフタルイミド系化合物は橙色を呈し、有機溶剤溶解性があるため染料等の着色材料として使用できる。
請求項４の発明によれば、前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物が複数種類の化合物の混合物である場合、該混合物を使用する着色材料を提供することができる。該混合物を使用した着色材料は溶剤における溶解性がさらに向上する利点がある。
【００４７】
請求項３の発明によれば、前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物が複数種類の化合物の混合物である場合、該混合物を使用する着色材料を提供することができる。該混合物を使用した着色材料は溶剤における溶解性がさらに向上する利点がある。
【００４８】
請求項４の発明によれば、本発明の着色材料が高分子有機化合物と組み合わせられてなる着色している高分子有機材料を提供することができる。
【００４９】
請求項５の発明によれば、本発明の着色材料を含有してなるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。前記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物は、緑色蛍光発光するので、エレクトロルミネッセンス材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた新規なナフタルイミド系化合物の¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図２】実施例１で得られた新規なナフタルイミド系化合物の蛍光発光スペクトルを示す図である。

Claims

下記一般式（１）で表されるナフタルイミド系化合物。

（式（１）中、Ｒ₁はＣ ₆ Ｈ ₄ 又はＣ ₁₀ Ｈ ₆、Ｒ₂はＨ又はＣ ₈ Ｈ ₁₇ であり、ただし、Ｒ ₁ がＣ ₆ Ｈ ₄ であるときＲ ₂ はＨ又はＣ ₈ Ｈ ₁₇ であり、Ｒ ₁ がＣ ₁₀ Ｈ ₆ であるときＲ ₂ はＣ ₈ Ｈ ₁₇ である。）
請求項１記載のナフタルイミド系化合物を使用した着色材料。
請求項１記載のナフタルイミド系化合物が、複数種類の化合物の混合物であり、該混合物を使用した着色材料。
請求項２又は３記載の着色材料が高分子有機化合物と組み合わせられてなる着色している高分子有機材料。
請求項１記載のナフタルイミド系化合物を含有してなるエレクトロルミネッセンス材料。