JP6009356B2 - Oledのための窒素含有縮合ヘテロ環化合物 - Google Patents
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Description
Wは、基Yがこの基Wに結合するならば、Cであり、基Yがこの基Wに結合しないならば、CRまたはNであり、
ただし、少なくとも一つの記号Aおよび/または少なくとも一つの記号Wは、Nであり、
Xは、出現毎に同一であるか異なり、N、PまたはP=Oであり、
Yは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1、O、S、C=O、C=S、C=NR1、C=C(R1)2、Si(R1)2、BR1、PR1、AsR1、SbR1、BiR1、P(=O)R1、As(=O)R1、Bi(=O)R1、SO、SeO、TeO、SO2、SeO2、TeO2または同一であるか異なってもよいこれらの基の組み合わせであるか、または化学結合であり、ただし、単位中のすべての三個の基Yは、すべて同時に単結合ではなく、
R、R1は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO2、N(Ar)2、N(R2)2、C(=O)Ar、C(=O)R1、P(=O)(Ar)2、1〜40個のC原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、3〜40個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、2〜40個のC原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、1以上の隣接しないCH2基は、R2C=CR2、C≡C、Si(R2)2、Ge(R2)2、Sn(R2)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR2、P(=O)(R2)、SO、SO2、NR2、O、SもしくはCONR2で置き代えられてよく、ここで、1以上のH原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNO2で置き代えられてよい。)または、各場合に、1以上の基R2により置換されてよい5〜80個、好ましくは、5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上の基R2で置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、1以上の基R2で置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る群から選ばれ;ここで、同じ基Yに結合する2個以上の隣接する置換基Rもしくは2個の置換基R1は、互いに、一以上の置換基R2により置換されてよいモノ-あるいはポリ環状脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してもよく;
R2は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO2、N(Ar)2、N(R3)2、C(=O)Ar、C(=O)R3、P(=O)(Ar)2、1〜40個のC原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、3〜40個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、2〜40個のC原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(夫々は、1以上の基R3により置換されてよく、1以上の隣接しないCH2基は、R3C=CR3、C≡C、Si(R3)2、Ge(R3)2、Sn(R3)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR3、P(=O)(R3)、SO、SO2、NR3、O、SもしくはCONR3で置き代えられてよく、ここで、1以上のH原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNO2で置き代えられてよい。)または、各場合に、1以上の基R3により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、1以上の基R3で置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有するアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、5〜60個の芳香族環原子を有するアラルキルもしくはヘテロアラルキル基より成る群から選ばれ;ここで、2個以上の隣接する置換基R2は、一以上の置換基R3により置換されてよいモノ環状あるいはポリ環状脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してもよく;
R3は、H、D、F、CN、1〜20個のC原子を有する脂肪族炭化水素基、5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、1以上のH原子は、D、F、Cl、Br、I、もしくはCNで置き代えられてよく、ここで、2個以上の隣接する置換基R3はモノ-あるいはポリ環状脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよく;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上の非芳香族基R3により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって;ここで、同じN原子もしくはP原子に結合する2個の基Arは、単結合により、または、N(R3)、C(R3)、OもしくはSから選ばれるブリッジにより互いに架橋されてもよく、
Lは、1〜40個のC原子を有する2、3、4、5もしくは6価の直鎖アルキレン、アルキリデン、アルキレンオキシもしくはチオアルキレンオキシ基、3〜40個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキレン、アルキリデン、アルキレンオキシもしくはチオアルキレンオキシ基、2〜40個のC原子を有するアルケニレンもしくはアルキニレン基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、1以上の隣接しないCH2基は、-R2C=CR2-、-C≡C-、Si(R2)2、Ge(R2)2、Sn(R2)2、C=O、C=S、C=Se、C=NR2、P(=O)R2、S=O、SO2、-O-、-S-もしくはCONR2で置き代えられてよく、ここで、1以上のH原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNO2で置き代えられてよい。)または、1以上の基R2により置換されてよい5〜80個、好ましくは、5〜40個の芳香族環原子を有する2、3、4、5もしくは6価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造またはP(R2)3−p、P(=O)(R2)3−p、C(R2)4−p、Si(R2)4−p、N(Ar)3−pまたは2、3、4もしくは5個のこれら構造の組み合わせであるか、または、Lは化学結合であり、
nは、出現毎に同一であるか異なり、0または1であり、
pは、出現毎に同一であるか異なり、2、3、4、5または6であり、ただし、pは、Lの最大価数を超えず、
次の化合物は除外される。
Zは、出現毎に同一であるか異なり、CR2またはNであり、ただし、一個の基Z、二個の基Zまたは三個の基Zは、Nであり、
Ar1は、出現毎に同一であるか異なり、1以上の基R2で置換されてよい5〜16個のC原子を有する2価のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
mは、出現毎に同一であるか異なり、0、1、2または3である。
Eは、C(R2)2、NR2、OまたはSより成る群から選ばれ、
Gは、NR2、OまたはSより成る群から選ばれる。
Xは、出現毎に同一であるか異なり、NまたはPであり、
Yは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1、O、S、C=Oまたは化学結合であり、式(1)、(2)、(3)および(4)の化合物中で、一個の基Yは、好ましくは、化学結合であり、その他の基Yは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1、O、S、C=Oまたは化学結合であり、式(5)〜(10)の化合物中で、基Yは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1、O、S、C=Oまたは化学結合であり;化学結合ではない基Yは、特に、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1、OまたはSである。
R1は、夫々は、1〜10個のC原子を有するアルキル基または5〜20個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造から選ばれ、夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、ここで、さらに、同じ基Yに結合する2個の基R1は、互いに、環構造を形成し、それゆえにスピロ構造を形成してもよく;
Lは、1〜10個のC原子を有する2価もしくは多価の直鎖アルキレンもしくはアルキリデン基、3〜10個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキレンもしくはアルキリデン基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、ここで、1以上のH原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)または、1以上の基R2により置換されてよい5〜24個の芳香族環原子を有する少なくとも2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造または、Lは化学結合であるか、または、Lは上記言及した式(36)〜(38)もしくは(46)〜(53)の一つの基であり、
nは、出現毎に同一であるか異なり、0または1であり、
pは、出現毎に同一であるか異なり、2または3である。
Xは、出現毎に、Nであり、
Yは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1または化学結合であり、式(1)、(2)、(3)および(4)の化合物中で、一個の基Yは、好ましくは、化学結合であり、その他の基Yは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1または化学結合であり、式(5)〜(10)の化合物中で、基Yは、好ましくは、出現毎に同一であるか異なり、C(R1)2、NR1または化学結合であり、
Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、N(Ar)2、1〜4個のC原子を有する直鎖アルキル基、3〜4個のC原子を有する分岐アルキル基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、ここで、1以上のH原子は、Dで置き代えられてよい。)または、各場合に、1以上の基R2により置換されてよい6〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造より成る群から選ばれ;ここで、少なくとも一つの基Rは、特に、好ましくは、式(32)〜(67)の基から選ばれ;
R1は、夫々は、1〜5個のC原子を有するアルキル基、5〜18個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造から選ばれ、夫々、1以上の基R2により置換されてよく、ここで、さらに、同じ基Yに結合する2個の基R1は、互いに、環構造を形成し、それゆえにスピロ構造を形成してもよく;
Lは、1〜4個のC原子を有する2価もしくは多価の直鎖アルキレンもしくはアルキリデン基、3〜4個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキレンもしくはアルキリデン基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、ここで、1以上のH原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)または、1以上の基R2により置換されてよい5〜18個の芳香族環原子を有する少なくとも2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造またはLは化学結合であるか、またはLは上記言及した式(36)〜(38)もしくは(46)〜(53)のひとつの基であり、
nは、0であり、
pは、2である。
b)たとえば、分子内部閉環反応による第2および随意に第3の基Yの導入、
c)随意に基Rの導入。
以下の合成は、他に断らない限り、保護ガス雰囲気下で行われる。出発物質は、アルドリッチ(ALDRICH)またはABCRから購入することができ、文献の手順にしたがって、得ることができる。各場合に化合物に対する番号は、CAS番号を示す。
2a)6,10-ジブロモ-8,8-ジメチル-H-3,12b-ジアザベンゾ[a]アセアントリレン
2000mlのDMF中の62.5g(207ミリモル)のメチル4-カルバゾール-9-イルニコチネートが、−10℃に冷却され、37.3g(207ミリモル)のN-ブロモスクシンイミドが、分けて添加され、混合物は室温で6時間撹拌される。冷却後、100mlのエタノールが添加され、沈殿した固形物は吸引ろ過され、500mlの水が、引き続き混合物に添加され、ついで、CH2Cl2で抽出される。有機相はMgSO4で乾燥され、溶媒は真空除去される。生成物は熱トルエンで撹拌洗浄され、吸引ろ過される。収率:71g(186ミリモル)、理論値の90%、1H-NMRによる純度98%。
81.2g(213ミリモル)の4-(3-ブロモカルバゾール-9-イル)ニコチネート
が、1500mlの無水THF中に溶解され、脱気される。混合物は、−78℃まで冷却され、569ml(854ミリモル)のメチルリチウムが、40分間にわたって、添加される。混合物は、1時間にわたって、−40℃まで暖められ、反応は、TLCでモニターされる。反応が終わると、混合物はMeOHを使用して−30℃で注意深くクエンチされる。反応溶液は1/3まで蒸発され、1lのCH2Cl2が添加され、混合物は、洗浄され、有機相はMgSO4で乾燥され、蒸発される。収率:70g(183ミリモル)、理論値の88%、1H-NMRによる純度94%。
16.7g(44ミリモル)の2-[2-(3ブロモカルバゾール-9-イル)フェニル]プロパン-2-オルが、1200mlの脱気されたトルエン中に溶解され、40gのポリ燐酸と28mlのメタンスルホン酸が添加され、混合物は、60℃で1時間加熱される。バッチは冷却され、水が添加される。固形物が沈殿し、CH2Cl2/THF(1:1)中に溶解される。溶液は、20%NaOHを使用して、注意深くアルカリ還元され、相は分離され、MgSO4で乾燥される。得られた固形物は、ヘプタンで撹拌洗浄される。収率:13.6g(37ミリモル)、理論値の85%、1H-NMRによる純度95%。
本発明によるOLEDと先行技術によるOLEDが、WO 04/058911にしたがう一般的プロセスにより製造されるが、これは、特別な状況(層の厚さの変化、使用材料)に適合される。
本発明によるOLEDと先行技術によるOLEDが、WO 04/058911にしたがう一般的プロセスにより製造されるが、これは、特別な状況(層の厚さの変化、使用材料)に適合される。
本発明による化合物が、燐光OLEDの発光層におけるマトリックス材料としてのみ使用されるならば、先行技術を超える顕著な改善が得られる。たとえば、本発明の化合物12bにより、たった3.4Vの電圧で15.5%までの優秀な量子効率と480時間の寿命が得られる。先行技術の材料ST1と比べると、これらの値は約30%(パワー効率)と45%(寿命)の顕著な改善である。改善は、Ket1(例l3、C3とC4)と比べてさらにより明らかである。
したがって、本発明の材料は、燐光OLEDでのマトリックス材料の使用に関して、すべてのパラメータにおいて、特に、寿命とパワー効率に関して先行技術を超える顕著な改善を生じる。
先行技術にしたがって、使用される正孔輸送材料は、特に、たとえば、NPBまたはBPA1等のジアリールアミンである。これらの材料が、アリールアミンにより置換される本発明の材料に置き代えられるならば、顕著な改善が、蛍光もしくは燐光OLEDにおいて得られる。対応するOLEDに対するデータは、例l34〜l43に示される。
本発明の化合物12cがLiQとともに電子注入材料とし使用されると、寿命はほとんど同じままで、10%を超えるパワー効率の改善が、ST1:LiQ(50%:50%)混合物と比べて得られる(例C2、l44)。
Claims (9)
- 式(5)〜(10)の化合物。
Aは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり、
Wは、基Yがこの基Wに結合するならば、Cであり、基Yがこの基Wに結合しないならば、CRであり、
ただし、n=0ならば、単位ごとの合計1、2もしくは3個の記号AまたはWは、Nであり、その他の記号AおよびWは、CRであり、およびn=1ならば、単位ごとの合計1、2もしくは3個の記号Aは、Nであり、その他の記号Aは、CRであり、
Xは、出現毎に、Nであり、
Yは、出現毎に、C(R1)2であり
Rは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、N(Ar)2、1〜10個のC原子を有する直鎖アルキル基、3〜10個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキル基、2〜10個のC原子を有するアルケニル基(夫々は、1以上の基R2により置換されてよく、1以上の隣接しないCH2基は、OもしくはSで置き代えられてよく、ここで、1以上のH原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)または、各場合に、1以上の基R2により置換されてよい6〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造より成る群から選ばれ;ここで、2個以上の隣接する置換基Rは、一以上の置換基R2により置換されてよいモノ-あるいはポリ環状脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を随意に形成してもよく;
R1は、1〜10個のC原子を有する直鎖アルキル基、それぞれ1以上の基R2により置換されてよい5〜20個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造より成る群から選ばれ;ここで、同じ基Yに結合する2個の置換基R1は、互いに、環構造を形成し、それゆえスピロ構造を形成してもよく;
R2は、H、D、F、CN、N(Ar)2、C(=O)Ar、P(=O)(Ar)2、1〜10個のC原子を有する直鎖アルキル基、3〜10個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキル基、2〜10個のC原子を有するアルケニル基(1以上のH原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)または、各場合に、1以上の基R3により置換されてよい6〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造基より成る群から選ばれ;
R3は、H、D、F、CN、1〜20個のC原子を有する脂肪族炭化水素基、5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって、ここで、1以上のH原子は、D、F、Cl、Br、I、もしくはCNで置き代えられてよく、ここで、2個以上の隣接する置換基R3はモノ-あるいはポリ環状脂肪族、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を互いに形成してもよく;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上の非芳香族基R3により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であって;ここで、同じN原子もしくはP原子に結合する2個の基Arは、単結合によりまたは、N(R3)、C(R3)、OもしくはSから選ばれるブリッジにより互いに架橋されてもよく、
Lは、1〜10個のC原子を有する2価もしくは多価の直鎖アルキレンもしくはアルキリデン基、3〜10個のC原子を有する分岐あるいは環状アルキレンもしくはアルキリデン基(夫々は、各場合に1以上の基R2により置換されてよく、ここで、1以上のH原子は、DもしくはFで置き代えられてよい。)または、1以上の基R2により置換されてよい5〜24個の芳香族環原子を有する少なくとも2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造またはLは単結合であり、
nは、出現毎に同一であるか異なり、0または1であり、
pは、出現毎に同一であるか異なり、2、3、4、5または6であり、ただし、pは、Lの最大価数を超えない。) - 少なくとも一つの記号AはNであり、記号WはCRもしくはCであることを特徴とする、請求項1記載の化合物。
- 一つの置換基RまたはR1が、以下の式(32)〜(35)の構造から選ばれることを特徴とするか、
Zは、出現毎に同一であるか異なり、CR2またはNであり、ただし、一個の基Z、二個の基Zまたは三個の基Zは、Nであり、
Ar1は、出現毎に同一であるか異なり、1以上の基R2で置換されてよい5〜16個のC原子を有する二価のアリールもしくはヘテロアリール基であり、
mは、出現毎に同一であるか異なり、0、1、2または3である。)
および/または一つの置換基RまたはR1は、夫々1以上の基R2で置換されてよい-NAr2、カルバゾール、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、アザカルバゾール、インドール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェンまたはジベンゾチオフェンより成る群から選ばれ、ここで、Arは、請求項1の意味を有することを特徴とする、請求項1〜4何れか1項記載の化合物。 - 以下の反応工程を含む、請求項1〜5何れか1項記載の化合物の製造方法:
a)一個の基Yにより架橋されるだけである骨格の合成、
b)分子内部閉環反応による第2および随意に第3の基Yの導入、
c)随意に基Rの導入。 - 請求項1〜5何れか1項記載の化合物の電子素子での使用。
- 請求項1〜5何れか1項記載の少なくとも一つの化合物を含む電子素子であって、ここで、電子素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED、PLED)、有機集積回路(O-IC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子(O-FQD)、発光電子化学電池(LEC)、有機レーザーダイオード(O-laser)および有機プラスモン発光素子より成る群から選ばれる、電子素子。
- 請求項1〜5何れか1項記載の化合物が、発光層中で、蛍光もしくは燐光エミッターのためのマトリックス材料として、および/または正孔障壁層中で正孔障壁材料としておよび/または電子輸送層中で電子輸送材料としておよび/または電子障壁もしくは励起子障壁層中で電子もしくは励起子障壁材料としておよび/または正孔輸送もしくは注入層中で正孔輸送材料として使用されることを特徴とする、請求項8記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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