JP5320812B2 - アントラセン系高分子化合物及びそれを用いてなる発光素子 - Google Patents
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Description
発光材料や電荷輸送材料としては、溶媒に溶解させて塗布法により有機層を形成できる高分子化合物が検討されており、そのような高分子化合物として、アントラセン環上に置換基を有しないジフェニルアミノアントラセンから誘導された構成単位を含む高分子化合物が提案されている(特許文献1)。
(式中、Pは1〜4の整数を表し、Qは0〜4の整数を表す。RX及びRYはそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基又はアリールアルキルチオ基を表し、RXが複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよく、RYが複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ar1は非置換若しくは置換のアリーレン基又は非置換若しくは置換の2価の複素環基を表し、Ar2は非置換若しくは置換のアリール基又は非置換若しくは置換の1価の複素環基を表す。複数あるAr1及びAr2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
本明細書において、「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位である。また、「n価の複素環基」(nは1又は2である)とは、複素環式化合物(特には、芳香族性をもつ複素環式化合物)からn個の水素原子を除いてなる基を意味する。そして、「複素環式化合物」とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。
−式(1)で表される構成単位−
本発明の高分子化合物は、上記式(1)で表される構成単位を1種又は2種以上含む。
(式中、波線は、結合手を表し、イミン残基の種類によっては、シス体、トランス体等の幾何異性体を持つ場合があることを意味する。)
RX及びRYが複数ある場合、複数あるRX及びRYは同一でも異なっていてもよい。
(式中、RX及びRYは前記のとおりである。RAはアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を表す。Sは0又は1を表し、Tは0又は1を表し、S+Tは0又は1である。b及びcはそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。RAが複数ある場合は、それらは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される構成単位であり、特に好ましくは、下記式(1C):
(式中、RX、RY及びRAは前記と同じ意味を表す。2つのRAは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
で表される構成単位である。
(式中、Ar3及びAr7はそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のアリーレン基、非置換若しくは置換の2価の複素環基又は金属錯体構造を有する非置換若しくは置換の2価の基を表す。Ar4、Ar5及びAr6はそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のアリーレン基、非置換若しくは置換の2価の芳香族複素環基又は2つの芳香環が単結合で連結した非置換若しくは置換の2価の基を表す。R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はアリールアルキル基を表す。X1は−CR3=CR4−又は−C≡C−を表す。ここで、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。aは0又は1である。)
前記式(2)で表される構成単位について説明する。
前記式(3)で表される構成単位について説明する。なお、前記式(3)で表される構成単位は、前記式(1)で表される構成単位とは異なる。
前記式(4)で表される構成単位について説明する。
次に、本発明の高分子化合物の好ましい製造方法を説明する。
(式中、Ar1、Ar2、Rx、RY、P及びQは、前記と同じ意味を表す。Y1は、ハロゲン原子、下記式(a−1)で表されるスルホネート基、メトキシ基、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基(即ち、−B(OH)2)、下記式(a−2)で表される基、下記式(a−3)で表される基、又は下記式(a−4)で表される基を表す。複数存在するY1は、同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、Ar3及びY1は、前記と同じ意味を表す。複数存在するY1は、同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、Ar4、Ar5、Ar6、R1、R2、Y1及びaは、前記と同じ意味を表す。複数存在するY1は、同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、Ar7、X1及びY1は、前記と同じ意味を表す。複数存在するY1は、同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、RTは、非置換若しくは置換のアルキル基又は非置換若しくは置換のアリール基を表す。)
(式中、XAは、ハロゲン原子を表す。)
(式中、XAは、前記と同じ意味を表す。)
(式中、RTは、前記と同じ意味を表す。複数あるRTは互いに同一でも異なっていてもよい。)
本発明の組成物は、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料から選ばれる少なくとも1種類の材料と、本発明の高分子化合物とを含有するものである。この組成物は、例えば、発光材料や電荷輸送材料として用いることができる。
本発明の溶液は、本発明の高分子化合物と溶媒とを含有するものである。別の実施態様では、本発明の溶液は、本発明の組成物が溶媒を含有してなるものである。この溶液は、印刷法等に有用である。また、本発明の溶媒は、前記高分子化合物及び溶媒以外に、正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、安定剤、増粘剤(粘度を高めるための高分子量の化合物や貧溶媒)、粘度を下げるための低分子量の化合物、界面活性剤(表面張力を下げるためのもの)、酸化防止剤等を含んでいてもよい。
本発明の薄膜は、本発明の高分子化合物を含有するものであり、例えば、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等である。
次に、本発明の発光素子について説明する。
前記有機層が、本発明の高分子化合物と電子輸送材料とを含有する場合には、本発明の高分子化合物と電子輸送材料との合計100重量部に対する該電子輸送材料の割合は、通常、1〜80重量部であり、好ましくは5〜60重量部である。
前記有機層が、本発明の高分子化合物と発光材料とを含有する場合には、本発明の高分子化合物と発光材料との合計100重量部に対する該発光材料の割合は、通常、1〜80重量部であり、好ましくは5〜60重量部である。
前記有機層が、本発明の高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料から選ばれる2種以上とを含有する場合には、それらの合計100重量部に対する発光材料の割合は、通常、1〜50重量部であり、好ましくは5〜40重量部であり、それらの合計100重量部に対する正孔輸送材料及び電子輸送材料の合計割合は、通常、1〜50重量部であり、好ましくは5〜40重量部である。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
a’)陽極/インターレイヤー層/発光層/陰極
b’)陽極/正孔輸送層/インターレイヤー層/発光層/陰極
c’)陽極/インターレイヤー層/発光層/電子輸送層/陰極
d’)陽極/正孔輸送層/インターレイヤー層/発光層/電子輸送層/陰極
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
これらの構造の各々について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤー層を設ける構造も例示される。なお、この場合、インターレイヤー層が正孔注入層及び/又は正孔輸送層を兼ねてもよい。
q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
これらの構造の各々について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤー層を設ける構造も例示される。なお、この場合、インターレイヤー層が正孔注入層及び/又は正孔輸送層を兼ねてもよい。
(数平均分子量及び重量平均分子量)
実施例において、ポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、島津製作所製、商品名:LC−10Avp)により求めた。測定する高分子化合物は、約0.5重量%の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させ、GPCに30μL注入した。GPCの移動相にはテトラヒドロフランを用い、0.6mL/分の流速で流した。カラムは、TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本を直列に繋げた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製、商品名:RID−10A)を用いた。
高分子化合物を発光材料として使用したときの緑色発光の色純度の比較は、有機エレクトロルミネッセンス素子にしたときに得られた緑色発光の色度座標C.I.E.1931の(x,y)の値で比較した。ディスプレイ用のNTSC規格(NTSCとはNational Television System Committeeのこと)としての緑色発光としては、該色度座標(x,y)が(0.20, 0.70)に近いほど色純度が高い。
[化合物1の合成]
不活性雰囲気下、三口フラスコに9,10−ジブロモアントラセン37.6g(0.11mol)、N−(4−t−ブチルフェニル)アニリン50.4g(0.22mol)、t−ブトキシナトリウム25.8g(0.27mol)、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム2.1g(2.2mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン1.8g(9mmol)、脱水トルエン91mLを加え、100℃にて5時間攪拌した。その後、反応溶液を室温まで冷却し、1N塩酸水溶液6.2g及びメタノール1250mLを攪拌しながら加え、析出した結晶を濾過し、MeOH、蒸留水の順番で洗浄し、減圧乾燥して粗生成物を得た。該粗生成物をヘキサンにて再結晶を行い、目的とする化合物1を61g(収率100%、HPLC面積百分率値99.3%)得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.27 (s,18H), 6.86 (m,2H), 7.08 (m, 8H), 7.20 (m, 8H), 7.36 (m, 4H),8.21 (m, 4H)
LC−MS(APPI−MS(posi)) : 625 [M+H]+
[化合物2の合成]
不活性雰囲気下、三口フラスコに合成例1で得た化合物1を50.0g(80mmol)、クロロホルム1167mLを加え均一溶液にし、N−ブロモスクシンイミド29.4g(165mmol)と脱水N,N−ジメチルホルムアミド67mLからなる溶液を25−35℃にて攪拌しながら30分かけて滴下し、さらに25−35℃にて7時間攪拌した。その後、反応混合物を加熱還流させ25℃まで冷却し、メタノール1330mLを滴下し、析出した結晶を濾過し、メタノールで結晶を洗浄し、減圧乾燥して、目的とする化合物2を59g(収率95%、HPLC面積百分率値99.2%)得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.27 (s,18H), 6.90 (m,4H), 7.08 (m, 4H), 7.25 (m, 8H), 7.39 (m, 4H),8.16 (m, 4H)
LC−MS(APPI−MS(posi)) : 781 [M+H]+
[2,6−ジ−t−ブチルアントラセンの合成]
アントラセン153g、t−ブチルアルコール191g、トリフルオロ酢酸860mLを80−84℃にて24時間攪拌した後、4℃まで冷却し析出した沈殿物を濾過し、結晶をトルエン、ヘキサンの順番で洗浄し灰色の固体を得た。該固体をトルエンにて再結晶することで目的とする2,6−ジ−t−ブチルアントラセンを76.2g(収率30.5%、HPLC面積百分率値99.1%)得た。
[9,10−ジブロモ−2,6−ジ−t−ブチルアントラセンの合成]
合成例3で得た2,6−ジ−t−ブチルアントラセン76.2gおよび四塩化炭素2.4Lからなる溶液に、臭素82.5gおよび四塩化炭素240mLからなる溶液を24〜30℃にて1時間かけて滴下し、さらに3時間攪拌を行った。次いで、氷浴中にて10%水酸化ナトリウム水溶液1Lを1.5時間かけて滴下し、水層を有機層から分離した。得られた有機層を水洗し、体積が500mLになるまで四塩化炭素を減圧留去し、得られた溶液を攪拌しながら7℃まで冷却し、析出した結晶をろ取することにより、目的とする9,10−ジブロモ−2,6−ジ−t−ブチルアントラセン110g(収率95%、HPLC面積百分率値99.7%)得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.49 (s,18H), 7.70 (d,2H), 8.45(s, 2H), 8.50 (d, 2H)
[化合物3の合成]
不活性雰囲気下、合成例4で得た9,10−ジブロモ−2,6−ジ−t−ブチルアントラセン50.0g、N−(4−t−ブチルフェニル)アニリン50.0g、t−ブトキシナトリウム25.7g、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム2.0g、トリ−t−ブチルホスフィン1.8g、脱水トルエン300mLを加え、90℃にて1時間攪拌した。その後、反応溶液を室温まで冷却し、1N塩酸水溶液318mLにて中和し、メタノール1Lを攪拌しながら加え、析出した結晶を濾過し、結晶をMeOHにて洗浄した。該結晶をトルエン900mLに溶解させ、ヘキサン900mLを加えて2hr攪拌し、析出した結晶を濾過し、減圧乾燥して目的とする化合物3を45.1g(収率55%、HPLC面積百分率値99.0%)得た。
LC−MS(APPI−MS(posi)) : 737 [M+H]+
[化合物4の合成]
不活性雰囲気下、合成例5で得た化合物3を40.0g、クロロベンゼン840mLを加え加熱して均一溶液にし、N−ブロモスクシンイミド17.7gと脱水N,N−ジメチルホルムアミド40mLからなる溶液を30℃にて攪拌しながら滴下し、7℃にて12時間攪拌した。その後、反応混合物にヘキサン3360mLを加えて1時間攪拌し、析出した沈殿を濾過にて除去し、濾液を全量が200mLになるまで濃縮し析出した固体をろ取した。該固体をトルエンにて再結晶することにより、目的とする化合物4を25.7g(収率53%、HPLC面積百分率値99.3%)得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.21 (s,18H), 1.26 (s,18H), 6.89(m, 4H), 7.07 (m, 4H),7.25 (m, 8H),7.42(d,2H),8.01(m,4H)
LC−MS(APPI−MS(posi)) : 893 [M+H]+
[高分子化合物1の合成]
不活性雰囲気下、上記化合物2(0.188g、0.24mmol)、下記式:
で表される化合物5(2.06g、3.76mmol)、下記式:
で表される化合物6(2.10g、3.96mmol)、酢酸パラジウム(2.7mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(29.6mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336(アルドリッチ製)、0.52g)、トルエン(40ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(10.9ml)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(50mg)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(52ml)で2回、3%酢酸水溶液(52ml)で2回、水(52ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(620mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。該沈殿物をトルエン(124mL)に溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(620ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物1の収量は2.54gであった。
高分子化合物1のポリスチレン換算数平均分子量は、1.1×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.5×105であった。
高分子化合物1は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位とが、97:3のモル比で構成されてなるランダム共重合体である。
[高分子化合物2の合成]
不活性雰囲気下、上記化合物4(0.157g、0.17mmol)、上記化合物5(1.50g、2.74mmol)、上記化合物6(1.55g、2.92mmol)、酢酸パラジウム(2.0mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(21.6mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336(アルドリッチ製)、0.38g)、トルエン(29ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(7.9ml)を滴下し、4.5時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(36mg)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(38ml)で2回、3%酢酸水溶液(38ml)で2回、水(38ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(450mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。該沈殿物をトルエン(90mL)に溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(450ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物2の収量は1.75gであった。
高分子化合物2のポリスチレン換算数平均分子量は8.3×104であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は1.9×105であった。
高分子化合物2は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位とが、97:3のモル比で構成されてなるランダム共重合体である。
高分子化合物1の、1.2重量%キシレン溶液を調製した。スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、商品名:BaytronP)を用いてスピンコートにより50nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥した。次に、上記調製したキシレン溶液を用いてスピンコートにより1300rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約100nmであった。これを窒素ガス雰囲気下130℃で1時間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお真空度が、1×10-4Pa以下に到達したのち、金属の蒸着を開始した。得られた素子に電圧を印加することにより、緑色のEL発光が得られた。最大輝度は約6000cd/m2以上と高輝度が得られた。輝度100cd/m2での色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.33,0.61)であった。
比較例2に記載の高分子化合物1の代わりに、高分子化合物2を用いて1.2重量%キシレン溶液を調製し、これを用いて比較例2と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。発光層は、スピンコートにより900rpmの回転速度で成膜した。得られた素子に電圧を印加することにより、緑色のEL発光が得られた。最大輝度は約6000cd/m2以上と高輝度が得られた。輝度100cd/m2での色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.30,0.62)であった。
比較例2の素子からのEL発光の色度座標C.I.E.1931の値と、目標とする色度座標(0.20,0.70)からのずれを表す距離Aが、0.158であるのに対し、実施例2の素子からのEL発光についての距離Aは、0.128であった。
NTSC規格では(0.20,0.70)に近いほど、緑色純度が高いことから、本発明の高分子化合物を用いた実施例2の素子からのEL発光は、本発明の範囲外の高分子化合物を用いた比較例2の素子からのEL発光に比べ高い色純度を示すと認められる。
[化合物7の合成]
アルゴンガス雰囲気下、4−t−ブチルアニリン(218.9g、1.467mol)、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(491.2g)、クロロベンゼン(3.65L)からなる溶液に、70℃にて四塩化チタン(207.7g)及びクロロベンゼン(1.83L)からなる溶液を20分かけて滴下した。次いで、85℃にて2−メチルアントラキノン(162.2g、0.73mol)、クロロベンゼン(900mL)を加え、120℃にて1.5時間攪拌した。室温まで冷却した後、クロロホルム(3.7L)加えて1時間攪拌を行い、濾過して得られた濾液を濃縮乾固し固体を得た。次いで、該固体にアセトン(5L)を加え攪拌し、得られた結晶を濾過し、減圧乾燥を行い、目的とする化合物7を255.5g得た(収率72.2%)。
LC−MS(APCI−MS(posi)) : 485 [M+H]+
[化合物8の合成]
アルゴンガス雰囲気下、合成例7で合成した化合物7(255g、0.526mol)及びN,N−ジメチルホルムアミド(10L)からなる溶液に、ナトリウムハイドロサルファイト(3218g)及び水(1560mL)を90℃にて加え、100℃にて2時間攪拌した。室温まで冷却後、水(8L)を加え2時間攪拌し、析出した固体を濾過した。得られた固体に水(10L)を加え攪拌して固体を懸濁させ、固体を濾過した。次いで、該固体にメタノール(10L)を加え、メタノールが還流する温度にて攪拌を行い、室温まで冷却した後に析出した固体を濾過し、減圧乾燥を行い、目的とする化合物8を211g得た(収率82.4%)。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.27(s,18H), 2.48 (s,3H), 5.96(br, 2H), 6.56 (d, 4H),7.16 (d, 2H),7.29(m,1H),7.40(m,2H),8.01(s,1H),8.16(d,1H),8.22(m,2H)
LC−MS(ESI−MS(posi)) : 485 [M−H]+ ,525[M+K]+
[化合物9の合成]
アルゴンガス雰囲気下、合成例8で合成した化合物8(200g、0.41mol)、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム(14.48g)、1,1‘−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(13.28g)、ブロモベンゼン(142g、0.90mol)、ナトリウム−t−ブトキシド(118.4g、1.23mol)及びトルエン(9L)を、トルエンが還流する温度にて80分間攪拌した。次いで、80℃にてセライト及びシリカゲルを敷いた濾過器にて濾過を行い、得られた濾液を、シリカゲルを充填したカラムに通液させ、濃縮乾固した。次いで、メタノール(2L)を加え攪拌し、得られた固体を濾過した。次いで、該固体をトルエンに溶解し、メタノールを加え、得られた固体を濾過し、減圧乾燥することにより、目的とする化合物9を142.5g(収率54.3%)を得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.27 (s,18H), 2.35 (s,3H), 6.86(m, 2H), 7.08 (m, 8H),7.19 (m, 9H),7.32(m,2H),7.94(s,1H),8.09(d,1H),8.16(m,2H)
LC−MS(APCI−MS(posi)) : 639 [M+H]+
[化合物10の合成]
合成例9にて合成した化合物9(8.96g、14.0mmol)及びクロロホルム(400mL)からなる溶液に、室温にてN−ブロモスクシンイミド(4.99g、28.0mmol)を加え、同温度にて3時間攪拌した。次いで、水を加え攪拌し、有機層を水層と分離した。得られた有機層に無水硫酸ナトリウムを加え攪拌した後、濾過を行った。得られた濾液を体積が100mLになるまで濃縮し、メタノール(200mL)を滴下して析出した結晶を濾過し、減圧乾燥することによって固体を得た。該固体をクロロホルムとメタノールを用いて再結晶することにより、目的とする化合物10を9.78g(収率87.5%)を得た。
1H−NMR (299.4 MHz, CDCl3) : 1.27 (s,18H), 2.37 (s,3H), 6.89(m, 4H), 7.06 (m, 4H),7.28 (m, 11H),7.88(s,1H),8.03(d,1H),8.11(m,1H)
LC−MS(APCI−MS(posi)) : 795 [M+H]+
[高分子化合物3の合成]
不活性雰囲気下、上記化合物6(5.20g)、下記式:
で表される化合物11(5.42g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン(15.1mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336(アルドリッチ製)、0.91g)及びトルエン(70ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M炭酸ナトリウム水溶液(19ml)を滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(121mg)を加え、さらに3時間還流させた。次いで、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え、80℃で2時間撹拌した。冷却後、得られた反応液を、水(60ml)で3回、3重量%酢酸水溶液(60ml)で4回、水(60ml)で3回洗浄し、得られたトルエン溶液を、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(3L)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させた。この沈殿物(以下、「高分子化合物3」という)の収量は5.25gであった。
高分子化合物3のポリスチレン換算の数平均分子量は1.2×105であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.6×105であった。
高分子化合物3は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位とが、50:50のモル比で構成されてなる交互共重合体である。
[高分子化合物4の合成]
不活性雰囲気下、上記化合物2(0.12g、0.15mmol)、上記化合物5(1.15g、2.10mmol)、下記式:
で表される化合物12(0.12g、0.25mmol)、上記化合物6(1.32g、2.49mmol)、酢酸パラジウム(1.7mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(18.5mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336(アルドリッチ製)、0.32g)、トルエン(38ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(6.8ml)を滴下し、50分還流させた。反応後、フェニルホウ酸(31mg)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(33ml)で2回、3%酢酸水溶液(33ml)で2回、水(33ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(388mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。該沈殿物をトルエン(78mL)に溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(388ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物4の収量は1.51gであった。高分子化合物4のポリスチレン換算数平均分子量は、1.2×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.8×105であった。
高分子化合物4は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位とが、92:5:3のモル比で構成されてなるランダム共重合体である。
[高分子化合物5の合成]
不活性雰囲気下、上記化合物10(0.12g、0.15mmol)、上記化合物5(1.15g、2.10mmol)、上記化合物12(0.12g、0.25mmol)、上記化合物6(1.32g、2.49mmol)、酢酸パラジウム(1.7mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(18.5mg)、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat336(アルドリッチ製)、0.32g)、トルエン(38ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(6.8ml)を滴下し、70分還流させた。反応後、フェニルホウ酸(31mg)を加え、さらに2時間還流させた。次いで、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(33ml)で2回、3%酢酸水溶液(33ml)で2回、水(33ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(388mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。該沈殿物をトルエン(78mL)に溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(388ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物5の収量は1.64gであった。高分子化合物5のポリスチレン換算数平均分子量は1.2×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は3.0×105であった。
高分子化合物5は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位と、下記式:
で表される構成単位とが、92:5:3のモル比で構成されてなるランダム共重合体である。
高分子化合物3の0.8重量%キシレン溶液を調製した。次いで、高分子化合物4の、1.3重量%キシレン溶液を調製した。スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、商品名:BaytronP)を用いてスピンコートにより65nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥した。次に、上記調製した高分子化合物3のキシレン溶液を用いてスピンコートにより3000rpmの回転速度で成膜し、窒素ガス雰囲気化ホットプレート上で180℃で60分間乾燥した。膜厚は約20nmであった。次に、上記で調製した高分子化合物4のキシレン溶液を用いてスピンコートにより1300rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約100nmであった。これを窒素ガス雰囲気下ホットプレート上で130℃で10分間乾燥した後、陰極としてバリウムを約4nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお真空度が、1×10-4Pa以下に到達したのち、金属の蒸着を開始した。得られた素子に電圧を印加することにより、緑色のEL発光が得られた。最大輝度は約20000cd/m2以上と高輝度が得られた。輝度10000cd/m2での色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.32,0.62)であった。
比較例4に記載の高分子化合物4の代わりに、高分子化合物5を用いて1.3重量%キシレン溶液を調製し、これを用いて比較例4と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。発光層は、スピンコートにより1300rpmの回転速度で成膜した。得られた素子に電圧を印加することにより、緑色のEL発光が得られた。最大輝度は約20000cd/m2以上と高輝度が得られた。輝度10000cd/m2での色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.30,0.62)であった。
比較例4の素子からのEL発光の色度座標C.I.E.1931の値と、目標とする色度座標(0.20,0.70)からのずれを表す距離Aが0.144であるのに対し、実施例4の素子からのEL発光についての距離Aは0.128であった。
NTSC規格では(0.20, 0.70)に近いほど、緑色純度が高いことから、本発明の高分子化合物を用いた実施例4の素子からのEL発光は、本発明の範囲外の高分子化合物を用いた比較例4の素子からのEL発光に比べ高い色純度を示すと認められる。
Claims (28)
- 下記式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物。
(式中、Pは1〜4の整数を表し、Qは0〜4の整数を表す。RX及びRYはそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基又はアリールアルキルチオ基を表し、RXが複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよく、RYが複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Ar1は非置換若しくは置換のアリーレン基又は非置換若しくは置換の2価の複素環基を表し、Ar2は非置換若しくは置換のアリール基又は非置換若しくは置換の1価の複素環基を表す。複数あるAr1及びAr2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。) - さらに、下記式(2)で表される構成単位、下記式(3)で表される構成単位及び下記式(4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種類以上を含む請求項1に記載の高分子化合物。
(式中、Ar3及びAr7はそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のアリーレン基、非置換若しくは置換の2価の複素環基又は金属錯体構造を有する非置換若しくは置換の2価の基を表す。Ar4、Ar5及びAr6はそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のアリーレン基、非置換若しくは置換の2価の芳香族複素環基又は2つの芳香環が単結合で連結した非置換若しくは置換の2価の基を表す。R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はアリールアルキル基を表す。X1は−CR3=CR4−又は−C≡C−を表す。ここで、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。aは0又は1である。) - Ar1の少なくとも1つが、非置換又は置換のアリーレン基である請求項1又は2に記載の高分子化合物。
- Ar1で表される非置換又は置換のアリーレン基が、非置換又は置換のフェニレン基である請求項3に記載の高分子化合物。
- Ar2の少なくとも1つが、非置換又は置換のアリール基である請求項1〜4のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- Ar2で表される非置換又は置換のアリール基が、非置換又は置換のフェニル基である請求項5に記載の高分子化合物。
- Pが1である請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- Qが0又は1である請求項1〜7のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 前記式(1A)で表される構成単位が、下記式(1B)で表される構成単位である請求項9に記載の高分子化合物。
(式中、RX及びRYは前記のとおりである。RAはアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を表す。Sは0又は1を表し、Tは0又は1を表し、S+Tは0又は1である。b及びcはそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。RAが複数ある場合は、それらは互いに同一であっても異なっていてもよい。) - wが1である請求項9に記載の高分子化合物。
- Sが1である請求項10に記載の高分子化合物。
- Sが0であり、かつ、Tが0である請求項10に記載の高分子化合物。
- RXがアルキル基である請求項1〜14のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- RYがアルキル基である請求項1〜15のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- Ar3及びAr7がそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のフェニレン基、非置換若しくは置換のナフタレンジイル基、非置換若しくは置換のアントラセンジイル基、非置換若しくは置換のフェナントレンジイル基、非置換若しくは置換のナフタセンジイル基、非置換若しくは置換のフルオレンジイル基、非置換若しくは置換のピレンジイル基、非置換若しくは置換のペリレンジイル基、非置換若しくは置換のピリジンジイル基、非置換若しくは置換のチオフェンジイル基、非置換若しくは置換のフランジイル基、非置換若しくは置換のキノリンジイル基、非置換若しくは置換のイソキノリンジイル基、非置換若しくは置換のキノキサリンジイル基、非置換若しくは置換のベンゾ[1,2,5]チアジアゾールジイル基、非置換若しくは置換のベンゾチアゾールジイル基、非置換若しくは置換のカルバゾールジイル基、非置換若しくは置換のフェノキサジンジイル基、非置換若しくは置換のフェノチアジンジイル基又は非置換若しくは置換のジベンゾシロールジイル基である請求項2〜16のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- Ar3及びAr7がそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のフェニレン基、非置換若しくは置換のフルオレンジイル基、非置換若しくは置換のベンゾ[1,2,5]チアジアゾールジイル基、非置換若しくは置換のフェノキサジンジイル基、又は非置換若しくは置換のフェノチアジンジイル基である請求項17に記載の高分子化合物。
- Ar3及びAr7がそれぞれ独立に、下記式(6)、(7)、(8)、(9)又は(10)で表される2価の基である請求項18に記載の高分子化合物。
(式中、R10はアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。fは0〜4の整数を表す。R10が複数存在する場合には、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
(式中、R11及びR12はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基を表す。)
(式中、R13及びR14はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を表す。)
(式中、R15は、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はアリールアルキル基を表す。)
(式中、R16は、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はアリールアルキル基を表す。) - Ar4及びAr6がそれぞれ独立に、非置換若しくは置換のアリーレン基である請求項2〜19のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 全構成単位の合計モル数に対する、前記式(1)で表される構成単位、前記式(2)で表される構成単位、前記式(3)で表される構成単位及び前記式(4)で表される構成単位の合計モル数が90〜100%である請求項2〜21のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 全構成単位の合計モル数に対する、前記式(1)で表される構成単位、前記式(2)で表される構成単位及び前記式(3)で表される構成単位の合計モル数が90〜100%である請求項2〜21のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 全構成単位の合計モル数に対する、前記式(1)で表される構成単位、前記式(2)で表される構成単位及び前記式(3)で表される構成単位の合計モル数が95〜100%である請求項23に記載の高分子化合物。
- 正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種類の材料と、請求項1〜24のいずれか一項に記載の高分子化合物とを含有する組成物。
- 請求項1〜24のいずれか一項に記載の高分子化合物と溶媒とを含有する溶液。
- 請求項1〜24のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する薄膜。
- 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられた請求項1〜24のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する有機層とを有する発光素子。
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