JP5286696B2 - 新規なカルバゾール化合物、及びその重合体 - Google Patents
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Description
一方、有機電界発光素子では、一般的に低分子化合物の電荷輸送材料を真空蒸着して用いている。
請求項1に係る発明は、
下記一般式(I)で示されるカルバゾール化合物である。
下記一般式(II)で示されるカルバゾール化合物重合体である。
また、環骨格を構成する炭素原子以外の原子(異種原子)の種類及び数は限定されないが、例えば、硫黄原子、窒素原子、酸素原子等が望ましく用いられ、前記環骨格中に2種以上および/または2個以上の異種原子が含まれていてもよい。
また6員環構造を有する複素環としてはピリジン環が望ましく用いられる。
前記アルキル基としては、炭素数1乃至10のものが望ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
前記アルコキシ基としては、炭素数1乃至10のものが望ましく、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。
前記アリール基としては、炭素数6乃至20のものが望ましく、例えばフェニル基、トルイル基等が挙げられる。
前記アラルキル基としては、炭素数7乃至20のものが望ましく、例えばベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基が挙げられ、具体例は前述の通りである。
アルキル基としては、炭素数1乃至10のものが望ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6乃至20のものが望ましく、例えばフェニル基、トルイル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、炭素数7乃至20のものが望ましく、例えばベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
アリール基、アラルキル基を更に置換する置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
すなわち、Ar1がフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、又はフェニルチオフェンであり、R1がメチル基、エチル基、フェニル基、ナフチル基、又はビフェニル基であり、R2がメチル基、エチル基、又はi-プロピル基である。
さらにAr1がフェニル基、ナフチル基、又はビフェニル基であり、R1がメチル基、フェニル基、又はビフェニル基であり、R2がメチル基、又はエチル基であることがより望ましい。
すなわち、Aが上記望ましい構造であり、Yがメチレン基、エチレン基、i-プロピレン基、又はシクロヘキシレン基であり、mが1乃至5であり、R3がメチル基、エチル基、又はフェニル基である。
さらにAが上記より望ましい構造であり、Yがメチレン基、又はエチレン基であり、mが1乃至3であり、R3がメチル基、又はエチル基であることがより望ましい。
上記カルバゾール化合物および重合体は、例えば下記のようにして合成できる。
(1)アリールアミン及びハロゲン化カルボアルコキシアルキルベンゼン、もしくは、ハロゲン化アリール及びカルボアルコキシアニリン、を反応させてジアリールアミンを合成し、次いでこのジアリールアミンとビスハロゲン化アリールとを反応させる。
(2)アリールアミン又はベンジジン誘導体とハロゲン化カルボアルコキシアルキルベンゼンとを反応させてジアリールアミンを合成し、次いでこのジアリールアミンをハロゲン化アリールと反応させる。
しかしながら、この方法では、クロロメチル基の反応性が高いため、原料の初期の段階から導入することができない。
ところが、トリアリールアミン、或いは、テトラアリールベンジジン等の骨格を有する電荷輸送材料は非常に反応性が高いため、導入しておいたメチル基をクロロメチル化する方法では、芳香環へのハロゲンの置換反応が起こりやすいため、メチル基のみを選択的にクロロ化することは実質的に不可能である。
また、原料段階では無置換のものを使用し、ホルミル基などの官能基を導入した後クロロメチル基へと導く方法や、直接クロロメチル化する方法では、クロロメチル基は窒素原子に対し、パラ位にしか導入できず、したがってアルキレンカルボン酸エステル基も窒素原子に対し、パラ位にしか導入できない。
また、ホルミル基を導入した後、クロロメチル基に導く方法は、反応ステップが長い。
本発明においては、具体的には例えば、下記一般式(VI)で示されるハロゲン化合物と下記一般式(VII)で示されるアセトアミド化合物を銅触媒でカップリング反応を行うか、もしくは、下記一般式(VIII)で示されるアセトアミド化合物と下記一般式(IX)で示されるハロゲン化合物を銅触媒でカップリング反応を行うことにより、下記一般式(X)で表されるジアリールアミンを得ることができる。(以下、ジアリールアミンを得る際の上記カップリング反応を、「第1カップリング反応」と称する場合がある。)
次いで一般式(X)で示されるジアリールアミンと下記一般式(XI)で示されるジハロゲン化合物とを銅触媒でカップリング反応を行うことによりカルバゾール化合物を得ることができる。(以下、カルバゾール化合物を得る際の上記カップリング反応を、「第2カップリング反応」と称する場合がある。)
溶媒を用いる場合、望ましい溶媒としては、例えば、n−トリデカン、テトラリン、p−シメン、テルピノレン等の高沸点の非水溶性炭化水素系溶剤や、o−ジクロロベンゼン、クロロベンゼン等の高沸点のハロゲン系溶剤が挙げられ、一般式(VII)もしくは(VIII)で示されるアセトアミド化合物1質量部に対して、0.1質量部以上3質量部以下、望ましくは0.2質量部以上2質量部以下の範囲で使用される。
具体的には、例えば、上記第1カップリング反応を行った後、その反応溶液中に直接溶剤および塩基を加え、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、50℃以上でありかつ溶剤の沸点以下である温度の範囲において、十分に効率よく攪拌しながら行う。
また塩基は、一般式(VII)もしくは(VIII)で示されるアセトアミド化合物1質量部に対して、0.2質量部以上5質量部以下、望ましくは0.3質量部以上3質量部以下の範囲で用いられる。
三級ホスフィンの使用量は特に限定されるものではないが、例えば、パラジウム化合物に対して0.5モル倍以上10モル倍以下が望ましく、より望ましくはパラジウム化合物に対して2.0モル倍以上8.0モル倍以下の範囲である。
パラジウム化合物の使用量は、特に限定されるものではないが、一般式(XI)に対してパラジウム換算で0.001モル%以上10モル%以下であり、より望ましくはパラジウム換算で0.01モル%以上5.0モル%以下である。
これらの塩基の使用量は、例えば、一般式(XI)で示される化合物に対して、モル比で0.5倍以上4.0倍以下の範囲であり、より望ましくは1.0倍以上2.5倍以下の範囲である。
このようにして得られた組成生物を、シリカゲル、アルミナ、活性白土、活性炭等でカラム精製するか、または溶液中にこれらの吸着剤を添加し、不要分を吸着させる等の処理を行い、さらに、反応生成物が結晶の場合にはヘキサン、メタノール、アセトン、エタノール、酢酸エチル、トルエン等の適当な溶剤から、再結晶させて精製する。
A’が水酸基の場合には、HO−(Y−O)m−H(m及びYは前述の通りであり、以下同様である。)で示される2価アルコール類を、上記一般式(XIV)で示される化合物(以下、「モノマー」と称する場合がある)と当量混合し、酸触媒を用いて重合する。
上記反応溶液を、メタノール、エタノール等のアルコール類や、アセトン等の、ポリマーが溶解しにくい貧溶剤中に滴下し、高分子を析出させ、高分子を分離した後、水や有機溶剤で十分洗浄し、乾燥させる。
A’がハロゲンの場合には、HO−(Y−O)m−Hで示される2価アルコール類を、上記一般式(XIV)で示される化合物(以下、「モノマー」と称する場合がある)と当量混合し、ピリジンやトリエチルアミン等の有機塩基性触媒を用いて重合する。
相間移動触媒は、モノマー1質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下、望ましくは0.2質量部以上5質量部以下の範囲で用いられる。
A’が−O−R7の場合には、HO−(Y−O)m−Hで示される2価アルコール類を過剰に加え、硫酸、リン酸等の無機酸、チタンアルコキシド、カルシウムおよびコバルト等の酢酸塩或いは炭酸塩、亜鉛の酸化物を触媒として用いて加熱し、エステル交換反応により合成できる。
(1)ジヒドロキシアリールアミン
(2)ビスヒドロキシアルキルアリールアミン
アセトアニリド(25.0g)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(64.4g)、炭酸カリウム(38.3g)、硫酸銅5水和物(2.3g)、n−トリデカン(50ml)を500mlの三口フラスコに入れ、窒素気流下、230℃で20時間加熱攪拌した。
4−(2−チエニル)アセトアニリド(30.0g)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(28.5g)、炭酸カリウム(13.6g)、硫酸銅5水和物(2.0g)、1,2−ジクロロベンゼン(50ml)を500mlの三口フラスコに入れ、窒素気流下、230℃で20時間加熱攪拌した。
冷却後、トルエンを加えてセライト濾過し、トルエンを留出して得られた生成物をシリカゲルカラムクロマト(展開溶媒、ヘキサン2:酢酸エチル1)で分離し、上記<一覧(1)>の化合物例示番号[13]を1.22g得た。
9−フェニルカルバゾール(1.22g)、ヨウ素酸カリウム(0.43g)、ヨウ素(1.40g)、酢酸(50ml)の100ml三口フラスコに入れを80℃に加温し、20%硫酸(5ml)を加え、80℃で8時間した。
2,2’−ジブロモビフェニル(15.6g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(860mg)、ナトリウム−t−ブトキシド(11.5g)、トルエン(200ml)を三口フラスコに入れ窒素雰囲気下で加熱する。次に、トリス−tert−ブチルフォスフィン(2.0g)を加えて還流中に、トルエンに溶解した2,6−ジメチルアニリンを約1時間かけて滴下する。2時間還流し、冷却後、吸引ろ過した。
化合物例示番号[14]1.5g、エチレングリコール10mlおよびテトラブトキシチタン0.02gを50mlの三口ナスフラスコに入れ、窒素雰囲気下、200℃で5時間加熱攪拌した。
Claims (2)
- 下記一般式(I)で示されるカルバゾール化合物。
〔一般式(I)中、Ar1は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、9,9−ジメチルフルオレンで置換されたフェニル基、チオフェンで置換されたフェニル基、チオフェン若しくは2−ヘキシルチオフェンで置換された9,9−ジメチルフルオレニル基を表す。但し、前記Ar1は炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜10のアルコキシル基からなる群から選択される置換基に置換されていてもよいし、未置換であってもよい。R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。〕 - 下記一般式(II)で示されるカルバゾール化合物重合体。
〔一般式(II)中、Yは2価の炭化水素基を表し、R3は水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。mは1以上5以下の整数を表す。pは5以上5,000以下の整数を表す。Aは下記一般式(III)で示される基を表す。〕
〔一般式(III)中、Ar1は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、9,9−ジメチルフルオレンで置換されたフェニル基、チオフェンで置換されたフェニル基、チオフェン若しくは2−ヘキシルチオフェンで置換された9,9−ジメチルフルオレニル基を表す。但し、前記Ar1は炭素数1〜10のアルキル基及び炭素数1〜10のアルコキシル基からなる群から選択される置換基に置換されていてもよいし、未置換であってもよい。R1は水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。〕
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