JP6082739B2 - 新規有機エレクトロルミネセンス化合物およびこれを使用した有機エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents

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Description

本発明は、新規有機エレクトロルミネセンス化合物およびこれを使用した有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
エレクトロルミネセンス(EL)素子は、広い視野角、高いコントラスト比を提供し、より速い応答時間を有するという点で、他の種類のディスプレイ素子より利点を有する、自己発光型素子である。有機EL素子は最初に、発光層を形成するための材料として、芳香族ジアミン、およびアルミニウム錯体である小分子を使用することにより、Eastman Kodakによって開発された。[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]
有機EL素子において発光効率を決定する最も重要な要因は発光材料である。現在まで、蛍光材料が発光材料として広く使用されている。しかし、エレクトロルミネセンス機構を考慮して、リン光性材料の開発は、理論的に発光効率を4倍に高める最良の方法のうちの一つである。イリジウム(III)錯体は、赤、緑および青の材料としてそれぞれ、ビス(2−(2’−ベンゾチエニル)−ピリジナト−N,C3’)イリジウム(アセチルアセトネート)((acac)Ir(btp))、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))、およびビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C2)ピコリネートイリジウム(Firpic)を含む、リン光性材料として広く知られている。特に、多くのリン光性材料は、最近、日本、欧州、米国にて研究されている。
現在まで、4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)は、リン光性物質のための最も広く知られているホスト材料である。更に、ホールブロッキング層のためのバトクプロイン(BCP)およびアルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリネート)(4−フェニルフェノレート)(BAlq)を使用した有機EL素子が知られており、パイオニア(日本)等は、ホスト材料としてBAlqの誘導体を利用した高性能な有機EL素子を開発した。
これらの材料は、良好な発光特性を提供するが、それらは以下の欠点を有する。それらの低いガラス転移温度および不十分な熱安定性により、真空中の高温堆積プロセス中に、それらの分解が発生し得る。有機EL素子の電力効率は、[(π/電圧)×電流効率]により与えられ、電力効率は、電圧に反比例するので、電力消費を下げるために、電力効率を上げるべきである。リン光性材料を含む有機EL素子は、蛍光材料を含むものよりも、遥かに高い電流効率(cd/A)を提供するが、BAlqまたはCBPなどの従来のリン光性材料を使用した有機EL素子は、蛍光材料を使用したものよりも高い駆動電圧を有する。このように、従来のリン光性材料を使用したEL素子は、電力効率(lm/W)の点では利点が無い。更には、有機EL素子の動作寿命は短い。
韓国特許番号KR0948700は、有機EL素子のための化合物として、窒素原子を含むヘテロアリール基で置換されたアリールカルバゾール化合物を開示している。しかしながら、それは、ビフェニルまたはターフェニル基で置換されたヘテロアリール基に直接または間接的に結合された、窒素の位置における、縮合されたカルバゾール化合物を開示していない。
本発明の目的は、素子に高い発光効率および長い動作寿命時間を与え、適切な色調整を有する有機エレクトロルミネセンス化合物、ならびに発光材料として前記化合物を使用して高い効率および長い寿命時間を有する有機エレクトロルミネセンス素子を提供することである。
本発明者らは、上記の目的が、以下の式1により表される化合物:
Figure 0006082739
(式中、
は、単結合、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキレン基を表し、
およびXは各々独立してCHまたはNを表し、
およびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ただしYおよびYは同時に存在せず、
ArおよびArは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、または置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基を表し、
〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ基、ニトロ基、またはヒドロキシル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
a、b、cおよびdは各々独立して1〜4の整数を表し、ここで、a、b、cまたはdは2以上の整数であり、Rの各々、Rの各々、Rの各々、またはRの各々は、同じまたは異なり、
ヘテロシクロアルキル基、およびヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する)
により達成され得ることを見出した。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は、高い発光効率および長い動作寿命時間を有する有機エレクトロルミネセンス素子を製造できる。
加えて、本発明に係る化合物は電子を輸送する際に高い発光効率を有するので、素子を製造する場合の結晶化が防がれ得る。さらにその化合物は、良好な層成形性を有し、素子の電流特性を改善する。したがって、それらは、低い駆動電圧および高い電力効率を有する有機エレクトロルミネセンス素子を製造できる。
本明細書以下に本発明を詳細に記載する。しかしながら、以下の詳細は本発明を説明することを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図するものでは決してない。
本発明は、上記の式1により表される有機エレクトロルミネセンス化合物および該化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル(アルキレン)」とは、1〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル(アルキレン)を意味し、ここで、炭素原子の数は、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10であり、アルキルはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチルなどを含む;「(C2−C30)アルケニル」とは、2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルケニルを意味し、ここで、炭素原子の数は、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜10であり、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、2−メチルブト−2−エニルなどを含む;「(C2−C30)アルキニル」は、2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキニルであり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜10であり、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル、3−ブチニル、1−メチルペント−2−イニルなどを含む;「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個の炭素原子を有する単環または多環炭化水素であり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは3〜20、より好ましくは3〜7であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含む;「3員〜7員ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびP、好ましくはO、SおよびN、ならびに3〜7個の環骨格原子から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランなどを含む;「(C6−C30)アリール(アリーレン)」は、6〜30個の炭素原子を有する芳香族炭化水素から誘導される単環または縮合環であり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜15であり、アリールはフェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランセニルなどを含む;「3〜30員ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)」は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびP、ならびに3〜30個の環骨格原子からなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子を有するアリール基であり;単環、または少なくとも1つのベンゼン環で縮合された縮合環であり;好ましくは5〜20、より好ましくは5〜15の環骨格原子を有し;部分的に飽和されてもよく;少なくとも1つのヘテロアリールまたはアリール基を単結合(複数も含む)を介してヘテロアリール基に結合することにより形成されるものであってもよく;フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどを含む単環型のヘテロアリール、ならびにベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルボゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなどを含む縮合環型のヘテロアリールを含む。さらに、「ハロゲン」はF、Cl、BrおよびIを含む。
本明細書において、「置換または非置換」という用語における「置換」とは、特定の官能基における水素原子が別の原子または基、すなわち置換基と置換されることを意味する。
式1のL、Ar、Ar、R〜RおよびR11〜R17基における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基、置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基、置換シクロアルキル(シクロアルキレン)基、置換ヘテロシクロアルキル基、および置換アラルキル基の置換基は各々独立して、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C1−C30)アルキルまたは(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;5〜7員ヘテロシクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;(C2−C30)アルケニル基;(C2−C30)アルキニル基;シアノ基;N−カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;ジ(C6−C30)アリールボロニル基;ジ(C1−C30)アルキルボロニル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基;カルボキシル基;ニトロ基;およびヒドロキシル基からなる群から選択される少なくとも1つであり、好ましくは、重水素、ハロゲン、(C1−C6)アルキル基、(C6−C20)アリール基およびジ(C6−C20)アリールアミノ基からなる群から選択される少なくとも1つであり、より好ましくは、重水素、フッ素、メチル、フェニルおよびジフェニルアミノからなる群から選択される少なくとも1つある。
上記の式1において、Lは、単結合、3〜30員ヘテロアリーレン基、または(C6−C30)アリーレン基を表し;XおよびXは各々独立して、CHまたはNを表し;YおよびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ただしYおよびYは同時に存在せず;ArおよびArは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基であり;R〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、3〜30員ヘテロアリール基、カルバゾリル基、または−SiR131415を表すか;あるいはRは隣接する置換基(複数も含む)に結合して、単環または多環、(C5−C30)脂環式環または芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく;R〜Rは各々独立して、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し;あるいはRおよびRは互いに結合して、単環または多環、(C5−C30)脂環式環または芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく;R13〜R15は各々独立して、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し;Lにおけるアリーレン基およびヘテロアリーレン基、ArおよびArにおけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基およびカルバゾリル基、ならびにR〜RおよびR13〜R15におけるアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C1−C30)アルキルまたは(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;および(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基からなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい。
上記の式1において、Lは好ましくは、単結合または(C1−C6)アルキルで置換されたもしくは置換されていない(C6−C20)アリーレン基、より好ましくは、単結合、フェニレン、またはメチルで置換されたフェニレンである。
およびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ここで、R〜Rは各々独立して、好ましくは、非置換(C1−C6)アルキル基または非置換(C6−C20)アリール基であるか、あるいは一緒に結合して単環または多環、(C5−C20)脂環式環または芳香環を形成し、より好ましくは、メチル、フェニルを形成するか、あるいは一緒にスピロ結合される。
ArおよびArは各々独立して、好ましくは、水素;ハロゲン;非置換(C1−C6)アルキル基;重水素、ハロゲンまたは(C1−C6)アルキルで置換されたまたは置換されていない(C6−C20)アリール基;または非置換5〜15員ヘテロアリール基、より好ましくは水素;フッ素;メチル;フェニル;重水素で置換されたフェニル;フッ素で置換されたフェニル;ナフチル;ビフェニル;メチルで置換されたフルオレニル;またはカルバゾイルである。
〜Rは各々独立して、好ましくは、水素、非置換(C1−C6)アルキル基、ジ(C6−C20)アリールアミノ基で置換されたまたは置換されていない(C6−C20)アリール基、非置換5〜15員ヘテロアリール基、または−SiR131415であるか;あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して、単環、または多環、(C5−C30)脂環式環または芳香環、より好ましくは水素;メチル;フェニル;ジフェニルアミノで置換されたフェニル;カルバゾイル;またはトリフェニルシリル;またはフッ素で置換されたフェニル;ナフチル;ビフェニル;メチルで置換されたフルオレニル;またはカルバゾイルを形成し;あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環、多環、(C5−C30)脂環式環または芳香環を形成する。
11〜R17は各々独立して、好ましくは、非置換(C6−C20)アリール基、より好ましくはフェニルである。
上記の式1において、好ましくは、Lは、単結合または(C1−C6)アルキルで置換されたまたは置換されていない(C6−C20)アリーレン基であり;XおよびXは各々独立してCHまたはNを表し;YおよびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ここで、R〜Rは各々独立して、非置換(C1−C6)アルキル基または非置換(C6−C20)アリール基を表し;ArおよびArは各々独立して、水素、ハロゲン、非置換(C1−C6)アルキル基、重水素、ハロゲンまたは(C1−C6)アルキルで置換されたまたは置換されていない(C6−C20)アリール基、または非置換5〜15員ヘテロアリール基を表し;R〜Rは各々独立して、水素、非置換(C1−C6)アルキル基、ジ(C6−C20)アリールアミノ基で置換されたまたは置換されていない(C6−C20)アリール基、非置換5〜15員ヘテロアリール基、またはSiR131415を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)と結合して単環、または多環、(C5−C30)脂環式環または芳香環を形成し、ここで、R13〜R15は各々独立して、非置換(C6−C20)アリール基を表す。
より具体的には、Lは、単結合、フェニレン、ビフェニレン、テルフェニレン、インデニレン、フルオレニレン、トリフェニレニレン、ピレニレン、ペリレニレン、クリセニレン、ナフタセニレン、フルオランテニレン、チオフェニレン、ピロリレン、ピラゾリレン、チアゾリレン、オキサゾリレン、オキサジアゾリレン、トリアジニレン、テトラジニレン、トリアゾリレン、フラザニレン、ピリジレン、ベンゾフラニレン、ベンゾチオフェニレン、インドリレン、ベンゾイミダゾリレン、ベンゾチアゾリレン、ベンゾイソチアゾリレン、ベンゾイソオキサゾリレン、ベンゾオキサゾリレン、ベンゾチアジアゾリレン、ジベンゾフラニレンまたはジベンゾチオフェニレンを表し;ArおよびArは各々独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、ターフェニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、キノリル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、キノキサリニル、またはN−カルバゾリルを表し;R〜Rは各々独立して、水素、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、アントリル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、インデニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、キノリニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、N−カルバゾリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、メチルジフェニルシリルまたはトリフェニルシリルを表し;LAr、ArおよびR〜Rにおける置換基は各々独立して、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、9,9−ジメチルフルオレニル、9,9−ジフェニルフルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、トリフェニルシリル、N−カルバゾリルおよびN−フェニルカルバゾリルからなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい。
上記の式1において、部分
Figure 0006082739
は、限定されないが、以下の構造:
Figure 0006082739
(式中、R、RおよびRは上記の式1に定義される通りである)
から選択される。
本発明の代表的な化合物は以下の化合物:
Figure 0006082739
Figure 0006082739
Figure 0006082739
を含む。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は以下の反応スキームに従って調製され得る。
[反応スキーム1]
Figure 0006082739
[反応スキーム2]
Figure 0006082739
(式中、L、Ar1、Ar2、X、X、Y、Y、R〜R、a、b、cおよびdは、上記の式1に定義されている通りであり、Halはハロゲンを表す。)
加えて、本発明は式1の化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子を提供する。前記有機エレクトロルミネセンス素子は、第1の電極、第2の電極、ならびに前記第1の電極と第2の電極との間に少なくとも1つの有機層を備える。前記有機層は本発明に係る式1の少なくとも1つの化合物を含む。さらに、前記有機層は発光層を含み、その発光層において式1の化合物がホスト材料として含まれる。
加えて、本発明に係るホスト材料と一緒に有機エレクトロルミネセンス素子のために使用されるリン光性ドーパントは、以下の式2:
Figure 0006082739
(式中、MはIr、Pt、PdおよびOsからなる群から選択され;L101、L102およびL103は各々独立して以下の構造:
Figure 0006082739
から選択され、
201〜R203は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン(複数も含む)で置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、(C1−C30)アルキル基(複数も含む)で置換されたもしくは置換されていない(C6−C30)アリール基、またはハロゲンを表し、
204〜R219は各々独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C1−C30)アルコキシ基、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換モノ−もしくはジ−(C1−C30)アルキルアミノ基、置換もしくは非置換モノ−もしくはジ−(C6−C30)アリールアミノ基、SF、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル基、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル基、シアノ基またはハロゲンを表し、
220〜R223は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン(複数も含む)で置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、または(C1−C30)アルキル基(複数も含む)で置換されたもしくは置換されていない(C6−C30)アリール基を表し、
224およびR225は各々独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、またはハロゲンを表し、あるいはR224およびR225は、隣接する置換基(複数も含む)に結合して、単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、
226は、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール基またはハロゲンを表し、
227〜R229は各々独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基またはハロゲンを表し、
Qは、
Figure 0006082739
を表し、
231〜R242は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン(複数も含む)で置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、(C1−C30)アルコキシ基、ハロゲン、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、シアノ基、または置換もしくは非置換(C5−C30)シクロアルキル基を表し、あるいはR231〜R242の各々は、アルキレン基もしくはアルケニレン基を介して隣接する置換に結合してスピロ環もしくは縮合環を形成でき、またはアルキレン基もしくはアルケニレン基を介してR207〜R208に結合して飽和もしくは非飽和縮合環を形成できる)
により表される化合物から選択されてもよい。
式2のドーパントは、限定されないが、以下:
Figure 0006082739
Figure 0006082739
を含む。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子はさらに、式1により表される化合物に加えて、アリールアミン系の化合物およびスチリルアリール系の化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含んでもよい。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、有機層はさらに、1族金属、2族金属、第4周期の遷移金属、第5周期の遷移金属、ランタニドおよび周期表のd−遷移元素の有機金属、または前記金属を含む少なくとも1つの錯体化合物からなる群から選択される少なくとも1つの金属を含んでもよい。有機層は発光層および電荷発生層を含んでもよい。
さらに、有機エレクトロルミネセンス素子は、本発明に係る化合物以外に、青色エレクトロルミネセンス化合物、赤色エレクトロルミネセンス化合物または緑色エレクトロルミネセンス化合物を含む少なくとも1つの発光層をさらに含むことにより、白色光を発光できる。
好ましくは、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層および金属酸化物層から選択される少なくとも1つの層(本明細書以下、「表面層」)が、1つまたは両方の電極の内面(複数も含む)に配置されてもよい。特に、ケイ素またはアルミニウムのカルコゲニド(酸化物を含む)層が、エレクトロルミネセンス媒体層のアノード面に配置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、エレクトロルミネセンス媒体層のカソード面に配置されることが好ましい。このような表面層は有機エレクトロルミネセンス素子のための作動安定性を提供する。好ましくは、前記カルコゲニドは、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlONなどを含み、前記金属ハロゲン化物は、LiF、MgF、CaF、希土類金属フッ化物などを含み、前記金属酸化物は、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaOなどを含む。
好ましくは、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、電子輸送化合物および還元ドーパントの混合領域、あるいはホール輸送化合物および酸化ドーパントの混合領域は、一対の電極の少なくとも1つの表面に配置されてもよい。この場合、電子輸送化合物はアニオンに還元されるので、それは、混合領域からエレクトロルミネセンス媒体まで電子を注入し、輸送することが容易になる。さらに、ホール輸送化合物はカチオンに酸化されるので、それは、混合領域からエレクトロルミネセンス媒体までホールを注入し、輸送することが容易になる。好ましくは、酸化ドーパントは種々のルイス酸およびアクセプター化合物を含み、還元ドーパントはアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属、およびそれらの混合物を含む。還元ドーパント層は、2つ以上のエレクトロルミネセンス層を有し、白色光を発光するエレクトロルミネセンス素子を作製するために電荷発生層として利用されてもよい。
本明細書以下に、有機エレクトロルミネセンス化合物、その化合物の調製方法、および本発明の化合物を含む素子の発光特性を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。
実施例1:化合物C−55の調製
Figure 0006082739
化合物1−1の調製
2−ブロモ−9,9−ジメチル−9H−フルオレン(50g、0.183mol)、2−クロロアニリン(57mL、0.549mol)、Pd(OAc)(1.6g、0.007mol)、P(t−Bu)(7.2mL、0.0146mol)、NaOt−Bu(44g、0.458mol)およびトルエン(500mL)を混合した後、反応混合物を120℃にて12時間撹拌した。反応が完了した後、反応混合物を酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムを通して濾過して化合物1−1(32g、55%)を得た。
化合物1−2の調製
化合物1−1(32g、0.1mol)、Pd(OAc)(1.1g、0.005mol)、ジ−t−ブチル(メチル)ホスホニウムテトラフルオロボレート(2.48g、0.01mol)、KCO(42g、0.30mol)およびDMA(550mL)を混合した後、反応混合物を200℃にて12時間撹拌した。反応が完了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムを通して濾過して化合物1−2(14g、47%)を得た。
化合物1−3の調製
9,9−ジメチルフルオレン−2−ボロン酸(30g、126.0mmol)、1,3−ジブロモベンゼン(30.45mL、252.00mmol)、PdCl(PPh(2.6g、3.78mmol)、2MのNaCO(160mL)およびトルエン(500mL)を混合した後、反応混合物を100℃で加熱した。5時間後、反応混合物を室温に冷やし、EAで抽出し、蒸留水で洗浄し、MgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムを通して濾過して化合物1−3(80g、67.46%)を得た。
化合物1−4の調製
化合物1−3(30g、85.89mmol)をテトラヒドロフラン(THF)(500mL)に溶解し、ヘキサン(41.23mL、103.07mmol)中に2.5Mのn−BuLiを−78℃にて反応混合物に加えた後、反応混合物を1時間撹拌した。B(OMe)(14.36mL、128.84mmol)を反応混合物にゆっくり加え、温度をゆっくり増加させながら、反応混合物を室温にて12時間撹拌した。EAで抽出した後、得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、EAおよびヘキサンで再結晶化して化合物1−4(24g、68.93%)を得た。
化合物1−5の調製
2,4−ジクロロピリミジン(7g、46.98mmol)、化合物1−4(16.2g、51.68mmol)、Pd(PPh(1.62g、1.40mmol)、2MのNaCO(60mL)およびジメチルエーテル(DME)(400mL)を混合した後、反応混合物を90℃にて撹拌した。4時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムを通して濾過して化合物1−5(14g、77.83%)を得た。
化合物C−55の調製
化合物1−2(4.5g、15.89mmol)および化合物1−5(7.3g、19.07mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(130mL)に溶解した後、鉱油中の60%のNaH(0.76g、19.07mmol)を混合物にゆっくり加え、室温にて12時間撹拌した。反応が完了した後、MeOHを反応混合物に加えた。得られた固体をシリカゲルを通して濾過し、EAおよびDMFで再結晶化して化合物C−55(1.8g、18%)を得た。
MS/FAB実測値630;算出値629.79
実施例2:化合物C−56の調製
Figure 0006082739
化合物2−1の調製
3−ターフェニルボロン酸(8.2g、29.9mmol)、2,4−ジクロロピリミジン(6.6g、44.9mmol)、Pd(PPh(1.7g、1.5mmol)、NaCO(7.9g、74.8mmol)、トルエン(100mL)、EtOH(25mL)および精製水(25mL)を混合した後、反応混合物を還流下で5時間撹拌した。反応が完了した後、反応混合物を室温に冷やし、濾過した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮し、シリカゲルを通して濾過した。残存溶液を減圧下で濃縮して化合物2−1(7g、70%)を得た。
化合物C−56の調製
化合物1−2(3.27g、11.5mmol)をDMF(80mL)に溶解した後、MaH(507mg、12.7mmol)を0℃で加え、10分間撹拌した。化合物2−1(4.2g、12.1mmol)を反応混合物に加え、7時間撹拌した。反応が完了した後、MeOHを反応混合物に加えた。得られた固体をシリカゲルを通して濾過し、DMFで再結晶化して化合物C−56(3.4g、50%)を得た。
MS/FAB実測値590;算出値589.73
実施例3:化合物C−67の調製
Figure 0006082739
化合物3−1の調製
4−ジベンゾチオフェンボロン酸(10g、43.84mmol)、2−ブロモニトロベンゼン(10.6g、52.61mmol)、Pd(PPh(2.53g、2.19mmol)、2MのKCO(50mL)、トルエン(200mL)およびエタノール(50mL)を混合した後、反応混合物を還流下で撹拌した。4時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、EAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物3−1(11g、82.17%)を得た。
化合物3−2の調製
化合物3−1(11g、36.02mmol)、P(OEt)(100mL)および1,2−ジクロロベンゼン(100mL)を混合した後、反応混合物を還流下で150℃にて撹拌した。5時間後、反応混合物を室温に冷やし、減圧下で蒸留し、カラムにより濾過して化合物3−2(7g、25.60mmol、71.13%)を得た。
化合物3−3の調製
2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン(43.5g、236mmol)をTHF(230mL)に溶解した後、反応混合物を−78℃にて撹拌した(反応混合物A)。化合物3−2(22g、79mmol)をTHF(150mL)に溶解した後、反応混合物をNaH(4.7g、118mmol)に入れた(反応混合物B)。反応混合物Bを反応混合物Aにゆっくりと入れた後、反応混合物を4時間撹拌した。撹拌した後、蒸留水(500mL)をゆっくり加え、30分間撹拌した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーにより濾過し、再結晶化して化合物3−3(31g、92%)を得た。
化合物3−4の調製
化合物3−3(12g、28mmol)、ビフェニル−3−イルボロン酸(6g、31mmol)、NaCO(8g、71mmol)、トルエン(370mL)、蒸留水(36mL)およびPd(PPh(1g、0.9mmol)を混合した後、反応混合物を120℃にて撹拌した。5時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去した。得られた固体をメタノールで洗浄し、濾過し、乾燥させ、カラムクロマトグラフィーにより濾過し、再結晶化して化合物3−4(15g、98%)を得た。
化合物C−67の調製
化合物3−4(8.5g、16mmol)、フェニルボロン酸(3g、23mmol)、NaCO(5g、47mmol)、トルエン(168mL)、蒸留水(24mL)、エタノール(24mL)およびPd(PPh(1g、0.9mmol)を混合した後、反応混合物を120℃で撹拌した。5時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去した。得られた固体をメタノールで洗浄し、濾過し、乾燥させ、カラムクロマトグラフィーにより濾過し、再結晶化して化合物C−67(6.1g、66%)を得た。
MS/FAB実測値581;算出値580.70
実施例4:化合物C−87の調製
Figure 0006082739
化合物C−87の調製
化合物1−5(10.5g、27.44mmol)および化合物3−2(5g、18.29mmol)をDMF(100mL)に溶解した後、鉱油中の60%NaH(1.08g、27.44mmol)を混合物にゆっくりと加え、室温にて12時間撹拌した。反応が完了した後、蒸留水を反応混合物に加えた。得られた固体を減圧下で濾過し、得られた固体をCHClに溶解し、カラムにより濾過して化合物C−87(7.5g、67.25%)を得た。
MS/FAB実測値620;算出値619.78
実施例5:化合物C−88の調製
Figure 0006082739
化合物C−88の調製
化合物3−2(3.5g、12.83mmol)および化合物2−1(4g、11.66mmol)をDMF(150mL)に溶解した後、鉱油中の60%NaH(0.7g、17.50mmol)を混合物にゆっくり加え、室温にて12時間撹拌した。反応が完了した後、蒸留水を反応混合物に加えた。得られた固体を減圧下で濾過し、得られた固体をEA、DMFおよびTHFで連続して洗浄して、化合物C−88(3.7g、49.74%)を得た。
MS/FAB実測値580;算出値579.71
実施例6:化合物C−91の調製
Figure 0006082739
化合物6−1の調製
4−ジベンゾチオフェンボロン酸(40g、175.36mmol)、ブロモベンゼン(36.8mL、350.73mmol)、Pd(PPh(4.05g、3.50mmol)、2MのNaCO(220mL)、トルエン(600mL)およびエタノール(60mL)を混合した後、反応混合物を100℃にて撹拌した。3時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、EAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物6−1(35g、76.57%)を得た。
化合物6−2の調製
化合物6−1(35g、134.43mmol)をTHF(500mL)に溶解した後、ヘキサン中の2.5Mのn−BuLi(107.5mL、268.8mmol)を−78℃にて反応混合物に加え、反応混合物を−78℃にて1時間撹拌し、室温に加温し、2時間撹拌した。B(OMe)(41.9mL、403.30mmol)を−78℃でゆっくりと加え、室温にゆっくり加温しながら、反応混合物を12時間撹拌した。EAで抽出した後、得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、塩化メチル(MC)およびヘキサンで再結晶化して化合物6−2(26g、63.78%)を得た。
化合物6−3の調製
化合物6−2(26g、85.47mmol)、2−ブロモニトロベンゼン(18.9g、52.61mmol)、Pd(PPh(1.9g、1.70mmol)、2MのNaCO(100mL)、トルエン(250mL)およびエタノール(50mL)を混合した後、反応混合物を還流下で撹拌した。4時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加え、EAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留し、カラムにより濾過して化合物6−3(32g、98.15%)を得た。
化合物6−4の調製
化合物6−3(32g、83.87mmol)、P(OEt)(200mL)および1,2−ジクロロベンゼン(100mL)を混合した後、反応混合物を還流下で150℃にて撹拌した。12時間後、反応混合物を室温に冷やし、減圧下で蒸留し、カラムにより濾過して化合物6−4(9g、30.70%)を得た。
化合物C−91の調製
化合物6−4(4g、11.44mmol)および化合物2−1(4.7g、13.73mmol)をDMF(190mL)に溶解した後、鉱油中の60%NaH(0.68g、17.16mmol)を混合物にゆっくりと加え、室温にて12時間撹拌した。反応が完了した後、蒸留水を反応混合物に加えた。得られた固体を減圧下で濾過し、得られた固体をEA、DMFおよびTHFで連続して洗浄して化合物C−91(2.0g、26.65%)を得た。
MS/FAB実測値656;算出値655.81
実施例7:化合物C−94の調製
Figure 0006082739
化合物7−1の調製
飽和NaCl水溶液中に氷を入れて−4℃の浴を作製した後、硝酸(1.5当量)を硫酸溶媒中に入れ、反応溶媒の温度が0℃になるまで待った。1,3−ジブロモベンゼン(10g、42.4mmol)を滴下漏斗に入れ、10℃を超えないように滴下した。30分後、反応混合物を水でクエンチした。得られた固体を濾過し、精製水で数回洗浄し、カラムにより濾過して化合物7−1(7g、59%)を得た。
化合物7−2の調製
4−ビフェニルチオフェンボロン酸(41g、181mmol)、化合物7−1(71g、254.5mmol)、2MのNaCO(270mL)、トルエン(900mL)およびエタノール(300mL)を混合した後、反応混合物を還流下で撹拌した。5時間後、反応混合物を室温に冷やし、EAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物7−2(34g、35%)を得た。
化合物7−3の調製
化合物7−2(34g、89.52mmol)、P(OEt)(350mL)および1,2−ジクロロベンゼン(350mL)を混合した後、反応混合物を150℃にて撹拌した。7時間後、反応混合物を室温に冷やし、減圧下で蒸留し、EAで再結晶化して化合物7−3(11g、35%)を得た。
化合物7−4の調製
化合物7−3(7g、25.60mmol)、ヨードベンゼン(10.44g、51.21mmol)、CuI(2.5g、12.80mmol)、KPO(16.30g、76.82mmol)およびトルエン(200mL)を入れた後、反応混合物を50℃で加熱し、エチレンジアミン(1.72mL、25.60mmol)を加え、還流下で撹拌した。12時間後、反応混合物を室温に冷やし、EAで抽出し、NaHCO水溶液で洗浄し、MgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物7−4(8g、89.41%)を得た。
化合物C−94の調製
NaH(600mg)をDMF(40mL)に溶解した後、溶液を撹拌した。化合物7−4(3.5g、10.015mmol)をDMF(30mL)に溶解した後、溶液を上記のNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物2−1(4.1g、12.0189mmol)をDMF(30mL)に溶解し、撹拌した後、化合物7−4の混合溶液を化合物2−1の混合溶液に加え、12時間撹拌した。反応が完了した後、精製水を反応混合物に加えた。得られた固体を濾過し、カラムにより濾過して化合物C−94(3g、34%)を得た。
MS/FAB実測値656;算出値655.81
実施例8:化合物C−96の調製
Figure 0006082739
化合物8−1の調製
2.5−ジブロモニトロベンゼン(30g、106.8mmol)、ジベンゾチオフェン−4イルボロン酸(20.3g、88.9mmol)、Pd(PPh(5.1g、4.45mmol)、NaCO(27.9g、267mmol)、トルエン(600mL)およびEtOH(100mL)を混合した後、反応混合物を90℃にて3時間撹拌した。撹拌した後、精製水を反応が終了するまでゆっくりと加えた。反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物8−1(24g、59%)を得た。
化合物8−2の調製
化合物8−1(23g、59.85mmol)、フェニルボロン酸(8.8g、71.83mmol)、Pd(PPh(3.46g、2.99mmol)、NaCO(19g、179.5mmol)、トルエン(180mL)およびEtOH(90mL)を混合した後、反応混合物を還流下で120℃にて3時間撹拌した。撹拌後、精製水を反応が終了するまでゆっくりと加えた。反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物8−2(22g、96%)を得た。
化合物8−3の調製
化合物8−2(15g、39.3mmol)およびP(OEt)(150mL)を混合した後、反応混合物を150℃にて24時間撹拌した。撹拌後、残存溶媒を蒸留カラムを使用して除去し、反応混合物をカラムにより濾過して化合物8−3(6g、46%)を得た。
化合物C−96の調製
NaH(1g、30.6mmol)をDMF(20mL)に溶解した後、溶液を撹拌した。化合物8−3(8.56g、24.5mmol)をDMF(300mL)に溶解した後、溶液を上記のNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物2−1(7g、20.4mmol)をDMF(250mL)に溶解し、撹拌した後、化合物8−3の混合溶液を化合物2−1の混合溶液に加え、12時間撹拌した。反応が終了した後、精製水を反応混合物に加えた。得られた固体を濾過し、カラムにより濾過して化合物C−96(8.9g、67%)を得た。
MS/FAB実測値656;算出値655.81
実施例9:化合物C−97の調製
Figure 0006082739
化合物9−1の調製
ジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(20g、94.3mmol)、2−ブロモニトロベンゼン(17g、84.9mmol)、Pd(PPh(4.9g、4.24mmol)、KCO(23.5g、169.8mmol)、トルエン(100mL)、EtOH(50mL)、および精製水(50mL)を入れた後、反応混合物を還流下で3時間撹拌した。反応が完了した後、反応混合物を室温に冷やし、水相を除去し、有機相をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、シリカゲルにより濾過した。残存溶液を減圧下で濃縮して化合物9−1(24g、98%)を得た。
化合物9−2の調製
化合物9−1(24g、83.0mmol)、PPh(65g、248.9mmol)および1,2−ジクロロベンゼン(250mL)を混合した後、反応混合物を還流下で18時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水で洗浄し、ジクロロメタン(DCM)で抽出した。抽出したDCM層を5%のNHCl水溶液で洗浄し、MgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、シリカゲルにより濾過した。残存溶液を減圧下で濃縮し、MeOHで粉砕して化合物9−2(11.2g、52%)を得た。
化合物C−97の調製
化合物9−2(6g、23.3mmol)をDMF(60mL)に溶解した後、NaH(1.1g、28.0mmol)を0℃にて加え、10分間撹拌した。化合物2−1(8.8g、25.7mmol)を反応混合物に加え、19時間撹拌した。反応が終了した後、MeOHを反応混合物に加えた。得られた固体をシリカゲルにより濾過し、DMFで再結晶化して化合物C−97(7g、53%)を得た。
MS/FAB実測値656;算出値655.81
実施例10:化合物C−99の調製
Figure 0006082739
化合物10−1の調製
化合物3−2(30g、109.7mmol)、4−ブロモヨードベンゼン(62g、219.4mmol)、CuI(20.9g、109.7mmol)、エチレンジアミン(14.7mL、219.4mmol)、KPO(58g、274.3mmol)およびトルエン(600mL)を混合した後、反応混合物を還流下で撹拌した。15時間後、反応混合物を室温に冷やし、CuIおよびKPOを減圧下で濾過することによって除去した。残存溶液を蒸留水で洗浄し、MCで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物10−1(37g、78.74%)を得た。
化合物10−2の調製
化合物10−1(25g、58.36mmol)をTHF(500mL)に溶解し、ヘキサン中の2.5Mのn−BuLi(23.3mL、58.36mmol)を−78℃で反応混合物に加えた後、反応混合物を撹拌した。1時間後、B(Oi−Pr)(20.1mL、87.54mmol)をゆっくりと加え、反応混合物を1時間撹拌した。反応混合物を室温にて4時間撹拌し、温度をゆっくり増加させた。撹拌後、蒸留水を加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、EAおよびヘキサンで再結晶化して化合物10−2(19g、82.78%)を得た。
化合物C−99の調製
化合物2−1(6.1g、17.79mmol)、化合物10−2(7g、17.79mmol)、Pd(PPh(1.0g、0.88mmol)、2MのKPO水溶液(22mL)、トルエン(130mL)およびエタノール(66mL)を混合した後、反応混合物を還流下で撹拌した。4時間後、メタノールを反応混合物に加えた。得られた固体を減圧下で濾過し、濾過した固体をカラムにより濾過して化合物C−99(4.0g、34.28%)を得た。
MS/FAB実測値656;算出値655.81
実施例11:化合物C−41の調製
Figure 0006082739
化合物11−1の調製
(1,1’−ビフェニル)−3−イルボロン酸(25g、0.1mol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン(89.3g、0.32mol)、Pd(PPhCl(2.7g、0.038mol)、NaCO(26g、0.25mol)、トルエン(150mL)、EtOH(38mL)および蒸留水(150mL)を混合した後、反応混合物を110℃にて3時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物11−1(31g、80%)を得た。
化合物11−2の調製
化合物11−1(31g、0.1mol)をTHF(750mL)に溶解し、ヘキサン(60mL)中の2.25Mのn−BuLiを−78℃で反応混合物に加え、反応混合物を撹拌した。1時間後、B(Oi−Pr)(46mL、0.2mol)をゆっくりと加え、温度をゆっくり増加させながら反応混合物を室温にて12時間撹拌した。撹拌後、蒸留水を加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物11−2(21g、76%)を得た。
化合物11−3の調製
2,4−ジクロロピリミジン(7.6g、0.05mol)、化合物11−2(10.7g、0.39mol)、Pd(PPh(2.3g、0.02mol)、NaCO(10g、0.089mol)、トルエン(200mL)、EtOH(50mL)および精製水(50mL)を混合した後、反応混合物を120℃にて12時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、再結晶化して化合物11−3(9.4g、70%)を得た。
化合物C−41の調製
60%のNaH(1.0g、0.025mol)をDMF(40mL)に溶解した後、溶液を撹拌した。化合物1−2(5.0g、0.017mol)をDMF(40mL)に溶解した後、溶液を上記のNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物11−3(7.2g、0.017mol)をDMF(20mL)に溶解し、撹拌した後、化合物1−2の混合溶液を化合物11−3の混合溶液に加え、12時間撹拌した。得られた黄色の固体を濾過し、MeOHで洗浄し、再結晶化して化合物C−41(5g、48%)を得た。
MS/FAB実測値590;算出値589.73
実験実施例1:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
本発明に係る化合物を使用してOLED素子を製造した。有機発光ダイオード(OLED)素子(Samsung Corning、Republic of Korea)のためのガラス基板上の透明電極インジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(15Ω/sq)を、トリクロロエチレン、アセトン、エタノールおよび蒸留水で連続して超音波洗浄に供し、次いでイソプロパノール中に保存した。次いで、ITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダに取り付けた。N,N’−([1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル)ビス(N−(ナフタレン−1−イル)−N,N−ジフェニルベンゼン−1,4−ジアミン)を前記真空蒸着装置のセルに導入し、次いで前記装置のチャンバ内の圧力を10〜6torrに制御した。その後、上記の導入した材料を蒸発させるために電流をセルに印加し、それにより、ITO基板上に60nmの厚さを有するホール注入層を形成した。次いで、N,N’−ジ(4−ビフェニル)−N,N’−ジ(4−ビフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニルを前記真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加することにより蒸発させ、それによりホール注入層上に20nmの厚さを有するホール輸送層を形成させた。その後、化合物C−40をホスト材料として真空蒸着装置の1つのセル内に導入し、化合物D−5をドーパントとして別のセル内に導入した。2つの材料を異なる速度で蒸発させ、15wt%のドーピング量で蒸着させて、ホール輸送層上に30nmの厚さを有する発光層を形成させた。次いで、2−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾールを1つのセル内に導入し、リチウムキノレートを別のセル内に導入した。2つの材料を同じ速度で蒸発させ、50wt%のドーピング量で蒸着させて発光層上に30nmの厚さを有する電子輸送層を形成させた。次いで、電子輸送層上に2nmの厚さを有する電子注入層としてリチウムキノレートを蒸着させた後、150nmの厚さを有するAlカソードを電子注入層上の別の真空蒸着装置により蒸着させた。このように、OLED素子を製造した。OLED素子を製造するために使用した全ての材料を、使用前に10−6torrにて真空昇華により精製した。
製造したOLED素子は、1,040cd/mの輝度および3.0Vの駆動電圧で2.29mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
比較実施例1:従来のエレクトロルミネセンス化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)を使用し、ドーパントとして化合物D−5を使用し、真空蒸着装置のセル内に導入したこと、ならびにビス(2−メチル−8−キノリナト)(p−フェニルフェノレート)アルミニウム(III)(Balq)を使用することにより10nmの厚さを有するホール遮断層を蒸着させたことを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。
比較実施例2:従来のエレクトロルミネセンス化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)を使用し、ドーパントとして化合物D−58を使用し、真空蒸着装置のセル内に導入したこと、ならびにビス(2−メチル−8−キノリナト)(p−フェニルフェノレート)アルミニウム(III)(Balq)を使用することにより10nmの厚さを有するホール遮断層を蒸着させたことを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。
実験実施例1〜15および比較実施例1〜2の結果を以下の表に示す。
Figure 0006082739
本発明の有機エレクトロルミネセンス化合物は従来の材料より優れた発光特性を有する。さらに、緑色または橙色の発光ホスト材料として本発明に係る化合物を使用した素子は、優れた発光特徴だけでなく、駆動電圧を減少させることにより電力効率の増加も誘導する。

Claims (6)

  1. 以下の式1により表される化合物:
    Figure 0006082739
    (式中、
    は、単結合、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキレン基を表し、
    およびXは各々独立してCHまたはNを表し、
    およびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ただしYおよびYは同時に存在せず、
    Ar 水素または重水素表し、Ar は水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、または置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ基、ニトロ基、またはヒドロキシル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
    〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、または置換もしくは非置換(C3〜C30)シクロアルキル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
    a、b、cおよびdは各々独立して1〜4の整数を表し、ここで、a、b、cまたはd2以上の整数である場合、Rの各々、Rの各々、Rの各々、またはRの各々は、同じまたは異なり、
    ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する)。
  2. 、Ar、Ar、R〜RおよびR11〜R17基における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基、置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基、置換シクロアルキル(シクロアルキレン)基、置換ヘテロシクロアルキル基、および置換アラルキル基の置換基が各々独立して、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C1−C30)アルキルまたは(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;5〜7員ヘテロシクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;(C2−C30)アルケニル基;(C2−C30)アルキニル基;シアノ基;N−カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;ジ(C6−C30)アリールボロニル基;ジ(C1−C30)アルキルボロニル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基;カルボキシル基;ニトロ基;およびヒドロキシル基からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の化合物。
  3. 式1における部分
    Figure 0006082739
    が以下の構造:
    Figure 0006082739
    から選択され、ここで、R5、R6およびR7は請求項1に定義されている通りである、請求項1に記載の化合物。
  4. は、単結合、3〜30員ヘテロアリーレン基、もしくは(C6−C30)アリーレン基を表し、
    およびXは各々独立して、CHもしくはNを表し、
    およびYは各々独立して、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、ただしYおよびYは同時に存在せず、
    Ar 水素または重水素表し、Ar は水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、3〜30員ヘテロアリール基、カルバゾリル基、または−SiR131415を表し、
    〜Rは各々独立して、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表すか、あるいはRおよびRは互いに結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置換されてもよく、
    13〜R15は各々独立して、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    におけるアリーレン基およびヘテロアリーレン基、におけるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基およびカルバゾリル基、ならびにR〜RおよびR13〜R15におけるアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C1−C30)アルキルまたは(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;および(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基からなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい、請求項1に記載の化合物。
  5. 式1により表される化合物が、
    Figure 0006082739
    Figure 0006082739
    Figure 0006082739
    からなる群から選択される、請求項1に記載の化合物。
  6. 請求項1に記載の化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子。
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