JP6167180B2 - 有機光電子素子用化合物、これを含む有機発光素子および前記有機発光素子を含む表示装置 - Google Patents

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Description

寿命、効率、電気化学的安定性および熱的安定性に優れた有機光電子素子を提供することのできる有機光電子素子用化合物、これを含む有機発光素子および前記有機発光素子を含む表示装置に関するものである。
有機光電子素子とは、正孔または電子を用いた電極と有機物との間での電荷交流を必要とする素子を意味する。
有機光電子素子は、動作原理によって、下記のように大きく2種類に分けられる。第一は、外部の光源から素子に流入した光子によって有機物層で励起子が形成され、この励起子が電子と正孔に分離され、これら電子および正孔がそれぞれ異なる電極に伝達されて電流源(電圧源)として使用される形態の電子素子である。
第二は、2つ以上の電極に電圧または電流を加えて電極と界面をなす有機物半導体に正孔または電子を注入し、注入された電子と正孔によって動作する形態の電子素子である。
有機光電子素子の例としては、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機感光体ドラム、有機トランジスタなどがあり、これらはいずれも、素子の駆動のために、正孔の注入または輸送物質、電子の注入または輸送物質、または発光物質を必要とする。
特に、有機発光ダイオードは、最近、フラットパネルディスプレイの需要が増加するに伴って注目されている。一般に、有機発光現象とは、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象をいう。
このような有機発光素子は、有機発光材料に電流を加えて電気エネルギーを光に転換させる素子であって、通常、陽極(アノード)と陰極(カソード)との間に機能性有機物層が挿入された構造からなる。ここで、有機物層は、有機発光素子の効率および安定性を高めるために、それぞれ異なる物質で構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなってよい。
このような有機発光素子の構造において、2つの電極の間に電圧をかけると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が有機物層に注入され、注入された正孔と電子が会って再結合によってエネルギーの高い励起子を形成するようになる。この時、形成された励起子が再び基底状態に移動しながら、特定の波長を有する光が発生する。
最近は、蛍光発光物質だけでなく、燐光発光物質も有機発光素子の発光物質として使用できることが知られており、このような燐光発光は、基底状態から励起状態に電子が遷移した後、項間交差を通じて、一重項励起子が三重項励起子に非発光遷移した後、三重項励起子が基底状態に遷移しながら発光するメカニズムで行われる。
前記のように、有機発光素子において、有機物層として使用される材料は、機能によって、発光材料と電荷輸送材料、例えば、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料などに分類できる。
また、発光材料は、発光色によって、青色、緑色、赤色発光材料と、より良い天然色を具現するために必要な黄色および橙色発光材料に区分される。
一方、発光材料として1つの物質だけを使用する場合、分子間相互作用によって最大発光波長が長波長に移動し、色純度が低下したり、発光減衰効果で素子の効率が減少したりする問題が発生するため、色純度の増加とエネルギー転移を通した発光効率および安定性を増加させるために、発光材料としてホスト/ドーパント系を使用することができる。
有機発光素子が前述の優れた特徴を十分に発揮するためには、素子内の有機物層をなす物質、例えば、正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質、発光材料のうち、ホストおよび/またはドーパントなどが安定かつ効率的な材料によって補助されることが先行されなければならず、まだ安定かつ効率的な有機発光素子用有機物層材料の開発が十分になされていない状態であり、このため。新たな材料の開発が要求され続けている。このような材料の開発の必要性は、前述した他の有機光電子素子においても同様である。
また、低分子有機発光素子は、真空蒸着法によって薄膜の形態で素子を製造するため、効率および寿命性能が良く、高分子有機発光素子は、インクジェット法またはスピンコート法を用いて、初期投資費が少なく、大面積化が有利である利点がある。
低分子有機発光素子および高分子有機発光素子はいずれも、自発光、高速応答、広視野角、超薄型、高画質、耐久性、広い駆動温度範囲などの利点を有しており、次世代ディスプレイとして注目されている。特に、既存のLCD(液晶ディスプレイ)と比較して、自発光型であって、暗い所や外部の光が入ってきても視認性が良く、バックライトを必要とせず、LCDの1/3水準に厚さおよび重量を低減することができる。
また、応答速度がLCDに比べて1000倍以上速いマイクロ秒単位であるため、残像のない完璧な動画を実現することができる。したがって、最近、本格的なマルチメディア時代に合わせて最適なディスプレイとして脚光を浴びることが期待され、このような利点を基に、1980年代後半に最初に開発して以来、効率80倍、寿命100倍以上に達する急激な技術発展を成し遂げてきており、最近は、40インチの有機発光素子パネルが発表されるなど、大型化が急速に進んでいる。
大型化のためには、発光効率の増大および素子の寿命向上が伴わなければならない。この時、素子の発光効率は、発光層内の正孔と電子の結合が円滑に行われなければならない。しかし、一般に、有機物の電子移動度は、正孔移動度に比べて遅いため、発光層内の正孔と電子の結合が効率的に行われるためには、効率的な電子輸送層を用いて陰極からの電子注入および移動度を高めると同時に、正孔の移動を遮断することができなければならない。
また、寿命向上のためには、素子の駆動時に発生するジュール熱によって材料が結晶化されるのを防止しなければならない。したがって、電子の注入および移動性に優れ、電気化学的安定性の高い有機化合物に対する開発が必要である。
正孔注入および輸送の役割、または電子注入および輸送の役割を果たすことができ、適切なドーパントと共に、発光ホストとしての役割を果たすことができる有機光電子素子用化合物を提供する。
寿命、効率、駆動電圧、電気化学的安定性および熱的安定性に優れた有機発光素子およびこれを含む表示装置を提供する。
本発明の一実施形態では、下記の化学式1および2の組み合わせで表される有機光電子素子用化合物を提供する。
前記化学式1および2において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、または−N(L R’)(L R”)であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、Lは、−SiR’R”−、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、LおよびLは独立して、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、n、m、およびoは独立して、0〜3の整数のうちのいずれか1つであり、化学式2の*は、化学式1の2つの*のうちのいずれか1つの結合位置を示す。
前記XおよびXは独立して、−O−、−S−、−CR−、または−SiRであってよく、前記RおよびRは独立して、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であってよい。
前記R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であってよい。
前記Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であってよい。
前記Aは、−N(L R’)(L R”)であり、前記R’またはR”のうちのいずれか1つは、下記の化学式3で表される置換基であってよい。
前記化学式3において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式3の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
前記R’は、前記化学式3で表される置換基であり、前記R”は、下記の化学式4で表される置換基であってよい。
前記化学式4において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜R12は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式4の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
前記Aは、下記の化学式3で表される置換基であってよい。
前記化学式3において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式3の2つの*のうちのいずれか1つは、化学式2のLとの結合を示す。
前記有機光電子素子用化合物は、三重項励起エネルギー(T1)が2.0eV以上であってよい。
前記有機光電子素子は、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機感光体ドラム、および有機メモリ素子からなる群より選択されてよい。
本発明の他の実施形態では、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に介在する少なくとも1層以上の有機薄膜層を含む有機発光素子において、前記有機薄膜層のうちの少なくともいずれか1層は、前述した有機光電子素子用化合物を含む有機発光素子を提供する。
前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、正孔遮断層、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されてよい。
前記有機光電子素子用化合物は、正孔輸送層または正孔注入層内に含まれてよい。
前記有機光電子素子用化合物は、発光層内に含まれてよい。
前記有機光電子素子用化合物は、発光層内に燐光または蛍光ホスト材料として使用されてよい。
本発明のさらに他の実施形態では、前述した有機発光素子を含む表示装置を提供する。
高い正孔または電子輸送性、膜安定性、熱的安定性および高い三重項励起エネルギーを有する化合物を提供することができる。
このような化合物は、発光層の正孔注入/輸送材料、ホスト材料、または電子注入/輸送材料として使用できる。これを用いた有機光電子素子は、優れた電気化学的および熱的安定性を有し、寿命特性に優れ、低い駆動電圧においても高い発光効率を有することができる。
本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を用いて製造可能な有機発光素子に対する多様な実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を用いて製造可能な有機発光素子に対する多様な実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を用いて製造可能な有機発光素子に対する多様な実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を用いて製造可能な有機発光素子に対する多様な実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を用いて製造可能な有機発光素子に対する多様な実施形態を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、これは例として提示されるものであり、これによって本発明が制限されず、本発明は後述する請求範囲の範疇によってのみ定義される。
本明細書において、「置換」とは、別途の定義がない限り、置換基または化合物のうちの少なくとも1つの水素が、重水素、ハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、置換もしくは非置換のC1〜C30のアミン基、ニトロ基、置換もしくは非置換のC1〜C40のシリル基、C1〜C30のアルキル基、C1〜C10のアルキルシリル基、C3〜C30のシクロアルキル基、C6〜C30のアリール基、C1〜C20のアルコキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基などのC1〜C10のトリフルオロアルキル基、またはシアノ基で置換されたことを意味する。
また、前記置換されたハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、置換もしくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、置換もしくは非置換のC3〜C40のシリル基、C1〜C30のアルキル基、C1〜C10のアルキルシリル基、C3〜C30のシクロアルキル基、C6〜C30のアリール基、C1〜C20のアルコキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基などのC1〜C10のトリフルオロアルキル基、またはシアノ基のうちの隣接した2つの置換基が融合して環を形成してもよい。具体的には、前記置換されたC6〜C30のアリール基は、隣接する他の置換されたC6〜C30のアリール基と融合して、置換もしくは非置換のフルオレン環を形成することができる。
本明細書において、「ヘテロ」とは、別途の定義がない限り、1つの官能基内にN、O、S、およびPからなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3つ含有し、残りは炭素であることを意味する。
本明細書において、「これらの組み合わせ」とは、別途の定義がない限り、2以上の置換基が連結基で結合されていたり、2以上の置換基が縮合して結合されていたりすることを意味する。
本明細書において、「アルキル基」とは、別途の定義がない限り、脂肪族炭化水素基を意味する。アルキル基は、いかなる二重結合や三重結合を含んでいない「飽和アルキル基」であってよい。
アルキル基は、C1〜C20のアルキル基であってよい。より具体的には、アルキル基は、C1〜C10のアルキル基、またはC1〜C6のアルキル基であってよい。例えば、C1〜C4のアルキル基は、アルキル鎖に1〜4つの炭素原子、つまり、アルキル鎖は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、およびt−ブチルからなる群より選択されることを示す。
具体的な例を挙げると、前記アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを意味する。
前記アルキル基は、少なくとも1つの二重結合または三重結合を含んでいる「不飽和アルキル基」であってもよい。
「アルケニレン基」は、少なくとも2つの炭素原子が少なくとも1つの炭素−炭素の二重結合からなる官能基を意味し、「アルキニレン基」は、少なくとも2つの炭素原子が少なくとも1つの炭素−炭素の三重結合からなる官能基を意味する。飽和であれ、不飽和であれ、アルキル基は、分枝状、直鎖状、または環状であってよい。
「芳香族基」は、環形態の官能基のすべての元素がp軌道を有しており、これらp軌道が共役を形成している官能基を意味する。具体例として、アリール基とヘテロアリール基がある。
「アリール基」は、環状の置換基のすべての元素がp軌道を有しており、これらp軌道が共役を形成している置換基を意味し、モノサイクリックまたは融合環ポリサイクリック(つまり、炭素原子の隣接した対を分け合う環)官能基を含む。
「ヘテロアリール基」は、アリール基内にN、O、S、およびPからなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3つ含有し、残りは炭素であることを意味する。前記ヘテロアリール基が融合環の場合、それぞれの環ごとに前記ヘテロ原子を1〜3つ含むことができる。
本明細書において、カルバゾール系誘導体とは、置換もしくは非置換のカルバゾリル基の窒素原子が、窒素でないヘテロ原子または炭素で置換された構造を意味する。具体的な例を挙げて、ジベンゾフラン(ジベンゾフラニル基)、ジベンゾチオフェン(ジベンゾチオフェニル基)、フルオレン(フルオレニル基)などである。
本明細書において、正孔特性とは、HOMO準位によって伝導特性を有し、陽極で形成された正孔の発光層への注入および発光層での移動を容易にする特性を意味する。より具体的には、電子を押し出す特性とも類似する。
また、電子特性とは、LUMO準位によって伝導特性を有し、陰極で形成された電子の発光層への注入および発光層での移動を容易にする特性を意味する。より具体的には、電子を引き寄せる特性とも類似する。
本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物は、下記の化学式1および2の組み合わせで表されるコア構造を有することができる。
前記化学式1および2において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、または−N(L R’)(L R”)であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、Lは、−SiR’R”−、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、LおよびLは独立して、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、n、m、およびoは独立して、0〜3の整数のうちのいずれか1つであり、化学式2の*は、化学式1の2つの*のうちのいずれか1つの結合位置を示す。
前記コア構造は、有機光電子素子の発光材料、正孔注入材料、または正孔輸送材料として使用できる。特に、正孔注入材料または正孔輸送材料に適合し得る。
また、前記有機光電子素子用化合物は、コア部分と、コア部分に置換された置換基に多様な他の置換基を導入することにより、多様なエネルギーバンドギャップを有する化合物になっていてよい。
前記化合物の置換基に応じて適切なエネルギー準位を有する化合物を有機光電子素子に使用することにより、正孔伝達能力または電子伝達能力が強化され、効率および駆動電圧の面で優れた効果を有し、電気化学的および熱的安定性に優れ、有機光電子素子駆動時の寿命特性を向上させることができる。
前記Aが連結基Lを挟んで前記化学式1と結合される場合、電荷の移動度が高くなりえることで、素子の駆動電圧が低下する効果がある。
また、前記L、LおよびLを選択的に調節して、化合物全体の共役の長さを決定することができ、これにより化合物のバンドギャップを変化させることができ、発光物質として用いる場合、発光波長を調節することができる。また、前記有機光電子素子用化合物を電荷輸送層として用いる場合、HOMO、LUMO準位を調節して、電荷注入および輸送特性を変化させる効果を得ることができる。
前記L、LおよびLの具体例としては、置換もしくは非置換のフェニレン基、置換もしくは非置換のビフェニレン基、置換もしくは非置換のターフェニレン基、置換もしくは非置換のナフチレン基、置換もしくは非置換のアントラセニレン基、置換もしくは非置換のフェナントリレン基、置換もしくは非置換のピレニレン基、置換もしくは非置換のフルオレニレン基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のピリジル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピラジニル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のベンズオキサジニル基、置換もしくは非置換のベンズチアジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のフェノチアジニル基、および置換もしくは非置換のフェノキサジニル基などである。
より具体的には、置換もしくは非置換のフェニレン基として、下記のような化学式S−1、S−2、およびS−3などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のビフェニレン基としては、下記のような化学式S−4、S−5、およびS−6などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のp−ターフェニレン基としては、下記のような化学式S−7、S−8、およびS−9などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のm−ターフェニレン基としては、下記のような化学式S−10、S−11、およびS−12などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のo−ターフェニレン基としては、下記のような化学式S−13、S−14、およびS−15などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のナフチレン基としては、下記のような化学式S−16、S−17、S−18、S−19、S−20、S−21、およびS−22などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のアントラセニレン基としては、下記のような化学式S−23、S−24、S−25、S−26、S−27、S−28、およびS−29などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のフェナントリレン基としては、下記のような化学式S−30、S−31、S−32、S−33、S−34、S−35、S−36、S−37、S−38、S−39、およびS−40などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のピレニレン基としては、下記のような化学式S−41、S−42、S−43、S−44、S−45、およびS−46などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のフルオレニレン基としては、下記のような化学式S−47、S−48、S−49、S−50、S−51、S−52、S−53、S−54、S−55、およびS−56などを例に挙げることができる。
前記L、LおよびLの具体例において、R27〜R34は互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、置換もしくは非置換のC1〜C30のアミン基、ニトロ基、置換もしくは非置換のC1〜C40のシリル基、C1〜C30のアルキル基、C1〜C10のアルキルシリル基、C3〜C30のシクロアルキル基、C6〜C30のアリール基、C1〜C20のアルコキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基などのC1〜C10のトリフルオロアルキル基、またはシアノ基であってよい。
前記化合物は、立体障害性を有するため、分子間の相互作用が小さく結晶化を抑制できる。これによって、素子を製造する歩留まりを向上させることができる。また、製造された素子の寿命特性を改善できる。
また、前記化合物は、分子量が比較的大きいため、化合物の蒸着時の分解を抑制することができる。
より具体的には、前記XおよびXは独立して、−O−、−S−、−CR−、または−SiRであってよく、前記RおよびRは独立して、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であってよく、前記R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であってよいし、前記Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であってよい。この場合、共役の長さが適切に調節される場合、蛍光または燐光発光メカニズムを用いた発光層のホストとして使用することができる。
より具体的には、前記Aは、−N(L R’)(L R”)であり、前記R’またはR”のうちのいずれか1つは、下記の化学式3で表される置換基であってよい。
前記化学式3において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式3の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
前記Aが−N(L R’)(L R”)であり、前記R’またはR”のうちのいずれか1つは、下記の化学式3で表される置換基を有する化合物の場合、アミンの3つの置換基のうちの2つの置換基が前記化学式1または3で表される置換基の場合である。
この場合、前記化合物を正孔輸送層または正孔注入層として使用することができる。
より具体的には、前記R’は、前記化学式3で表される置換基であり、前記R”は、下記の化学式4で表される置換基であってよい。
前記化学式4において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜R12は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式4の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
前記Aが−N(L R’)(L R”)であり、前記R’は前記化学式3で表される置換基であり、前記R”は下記の化学式4で表される置換基である化合物の場合、アミンの3つの置換基が前記化学式1、3、および4で表される置換基の化合物である。
この場合、前記化合物を正孔輸送層または正孔注入層として使用することができる。
より具体的には、前記Aは、下記の化学式3で表される置換基であってよい。
前記化学式3において、XおよびXは独立して、−O−、−S−、−S(O)−、−CR−、−SiR−、または−GeR−であり、前記RおよびRは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、前記化学式3の2つの*のうちのいずれか1つは、化学式2のLとの結合を示す。
この場合、選択的に連結基のLを挟んで前記化学式1と前記化学式3が結合する構造を有する。この場合、分子構造をより立体的に変化させて、分子間の重畳による結晶化を防止することができる。また、前記化合物に適切なヘテロ芳香族置換基が導入される場合、分子内の極性分布に変化を与えて、燐光発光層のホストとしての使用時に効率を増加させることができる。
前記R〜R12は独立して、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントリル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピレニル基、置換もしくは非置換のビフェニリル基、置換もしくは非置換のp−ターフェニル基、置換もしくは非置換のm−ターフェニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のピリジル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピラジニル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のベンズオキサジニル基、置換もしくは非置換のベンズチアジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のフェノチアジニル基、置換もしくは非置換のフェノキサジニル基、またはこれらの組み合わせであってよいが、これらに制限されない。
より具体的には、置換もしくは非置換のフェニル基としては、下記のような化学式S−57などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のビフェニル基としては、下記のような化学式S−58、S−59、およびS−60などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のナフチル基としては、下記のような化学式S−61、およびS−62などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のアントラセニル基としては、下記のような化学式S−63、およびS−64などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のフェナントレニル基としては、下記のような化学式S−65、S−66、S−67、S−68、およびS−69などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のトリフェニル基としては、下記のような化学式S−70、およびS−71などを例に挙げることができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のフルオレニル基としては、下記のような化学式S−72、S−73、S−74、およびS−75などを例に挙げることができる。
これは、前記化学式1〜4にすべて適用可能である。
前記置換基によって、前記有機光電子素子用化合物は、発光、正孔、または電子特性;膜安定性;熱的安定性、および高い三重項励起エネルギー(T1)を有することができる。
より具体的には、前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式A−1〜A−183のうちのいずれか1つで表されてよいが、これらに制限されない。
より具体的には、前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式B−1〜B−88のうちのいずれか1つで表されてよい。ただし、これらに制限されない。
より具体的には、前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式C−1〜C−32のうちのいずれか1つで表されてよい。ただし、これらに制限されない。
より具体的には、前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式D−1〜D−64のうちのいずれか1つで表されてよい。ただし、これらに制限されない。
より具体的には、前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式E−1〜E−192のうちのいずれか1つで表されてよい。ただし、これらに制限されない。
前述した本発明の一実施形態にかかる化合物が電子特性、正孔特性の両方をすべて要求する場合には、前記電子特性を有する官能基を導入することが、有機発光素子の寿命向上および駆動電圧の減少に効果的である。
前述した本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物は、最大発光波長が約320〜500nmの範囲を示し、三重項励起エネルギー(T1)が2.0eV以上、より具体的には2.0〜4.0eVの範囲のもので、高い三重項励起エネルギーを有するホストの電荷がドーパントによく伝達されてドーパントの発光効率を高めることができ、材料のHOMOおよびLUMOエネルギー準位を自由に調節して駆動電圧を低下させうる利点があるため、ホスト材料または電荷輸送材料として非常に有用に使用できる。
それだけでなく、前記有機光電子素子用化合物は、光活性および電気的活性を有しているため、非線形光学素材、電極材料、変色材料、光スイッチ、センサ、モジュール、ウェーブガイド、有機トランジスタ、レーザ、光吸収体、誘電体、および分離膜(メンブレン)などの材料としても非常に有用に適用可能である。
このような化合物を含む有機光電子素子用化合物は、ガラス転移温度が90℃以上であり、熱分解温度が400℃以上で熱的安定性に優れる。これによって、高効率の有機光電素子の実現が可能である。
このような化合物を含む有機光電子素子用化合物は、発光、または電子注入および/または輸送の役割を果たすことができ、適切なドーパントと共に、発光ホストとしての役割も果たすことができる。つまり、前記有機光電子素子用化合物は、燐光または蛍光のホスト材料、青色の発光ドーパント材料、または電子輸送材料として使用できる。
本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物は、有機薄膜層に使用され、有機光電子素子の寿命特性、効率特性、電気化学的安定性、および熱的安定性を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。
これにより、本発明の一実施形態は、前記有機光電子素子用化合物を含む有機光電子素子を提供する。この時、前記有機光電子素子とは、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機感光体ドラム、有機メモリ素子などを意味する。特に、有機太陽電池の場合には、本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物が電極や電極バッファ層に含まれて量子効率を増加させ、有機トランジスタの場合には、ゲート、ソース−ドレイン電極などにおいて電極物質として使用できる。
以下、有機発光素子について具体的に説明する。
本発明の他の実施形態は、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に介在する少なくとも1層以上の有機薄膜層を含む有機発光素子において、前記有機薄膜層のうちの少なくともいずれか1層は、本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を含む有機発光素子を提供する。
前記有機光電子素子用化合物を含むことのできる有機薄膜層としては、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、正孔遮断層、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される層を含むことができるが、このうちの少なくともいずれか1つの層は、本発明にかかる有機光電子素子用化合物を含む。特に、正孔輸送層または正孔注入層に、本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を含むことができる。また、前記有機光電子素子用化合物が発光層内に含まれる場合、前記有機光電子素子用化合物は、燐光または蛍光ホストとして含まれてよく、特に、蛍光青色ドーパント材料として含まれてよい。
図1〜図5は、本発明の一実施形態にかかる有機光電子素子用化合物を含む有機発光素子の断面図である。
図1〜図5を参照すれば、本発明の一実施形態にかかる有機発光素子100、200、300、400、および500は、陽極120、陰極110、およびこれら陽極と陰極との間に介在した少なくとも1層の有機薄膜層105を含む構造を有する。
前記陽極120は、陽極物質を含み、この陽極物質としては、通常、有機薄膜層への正孔注入が円滑になるように仕事関数の大きい物質が好ましい。前記陽極物質の具体例としては、ニッケル、白金、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金が挙げられ、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)のような金属酸化物が挙げられ、ZnOとAlまたはSnOとSbのような金属と酸化物の組み合わせが挙げられ、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ[3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)チオフェン](polyehtylenedioxythiophene:PEDT)、ポリピロール、およびポリアニリンのような伝導性高分子などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、前記陽極として、ITO(酸化インジウムスズ)を含む透明電極を使用することができる。
前記陰極110は、陰極物質を含み、この陰極物質としては、通常、有機薄膜層への電子注入が容易となるように仕事関数の小さい物質であることが好ましい。陰極物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズ、鉛、セシウム、バリウムなどのような金属、またはこれらの合金が挙げられ、LiF/Al、LiO/Al、LiF/Ca、LiF/Al、およびBaF/Caのような多層構造の物質などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、前記陰極として、アルミニウムなどのような金属電極を使用することができる。
まず、図1を参照すれば、図1は、有機薄膜層105として、発光層130だけが存在する有機発光素子100を示すもので、前記有機薄膜層105は、発光層130だけで存在することができる。
図2を参照すれば、図2は、有機薄膜層105として電子輸送層を含む発光層230と、正孔輸送層140が存在する2層型有機発光素子200を示すもので、図2に示されているように、有機薄膜層105は、発光層230および正孔輸送層140を含む2層型であってよい。この場合、発光層230は、電子輸送層の機能を果たし、正孔輸送層140は、ITOのような透明電極との接合性および正孔輸送性を向上させる機能を果たす。
図3を参照すれば、図3は、有機薄膜層105として、電子輸送層150、発光層130、および正孔輸送層140が存在する3層型有機発光素子300であって、前記有機薄膜層105において、発光層130は独立した形態からなっており、電子輸送性や正孔輸送性に優れた膜(電子輸送層150および正孔輸送層140)を別の層として積層した形態を示している。
図4を参照すれば、図4は、有機薄膜層105として、電子注入層160、発光層130、正孔輸送層140、および正孔注入層170が存在する4層型有機発光素子400であって、前記正孔注入層170は、陽極として使用されるITOとの接合性を向上させることができる。
図5を参照すれば、図5は、有機薄膜層105として、電子注入層160、電子輸送層150、発光層130、正孔輸送層140、および正孔注入層170のような、それぞれ異なる機能を果たす5つの層が存在する5層型有機発光素子500を示しており、前記有機発光素子500は、電子注入層160を別途に形成して、低電圧化に効果的である。
前記図1〜図5において、前記有機薄膜層105をなす電子輸送層150、電子注入層160、発光層130、230、正孔輸送層140、正孔注入層170、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されるいずれか1つは、前記有機光電子素子用化合物を含む。この時、前記有機光電子素子用化合物は、前記電子輸送層150または電子注入層160を含む電子輸送層150に使用可能であり、なかでも、電子輸送層に含まれる場合、正孔遮断層(図示せず)を別途に形成する必要がなく、より単純化された構造の有機発光素子を提供することができて好ましい。
また、前記有機光電子素子用化合物が発光層130、230内に含まれる場合、前記有機光電子素子用化合物は、燐光または蛍光ホストとして含まれてよく、または蛍光青色ドーパントとして含まれてよい。
前記説明した有機発光素子は、基板に陽極を形成した後、真空蒸着法、スパッタリング、プラズマメッキおよびイオンメッキのような乾式成膜法;またはスピンコート法、浸漬法、フローコート法のような湿式成膜法などで有機薄膜層を形成した後、その上に陰極を形成して製造することができる。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記有機発光素子を含む表示装置を提供する。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載の実施例は、本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
(有機光電素子用化合物の製造)
中間体の合成
中間体M−1の合成
チアントレン−1−ボロン酸20g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−5−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加し、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−1を26.9g(収率91%)得た。
LC−Mass(理論値:384.00g/mol、測定値:M+1=385.11g/mol)。
中間体M−2の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−1 25g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−2を15.5g(収率65%)得た。
LC−Mass(理論値:366.03g/mol、測定値:M+1=367.14g/mol)。
中間体M−3の合成
4−フェノキサチイニルボロン酸18.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−5−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させ、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−3を26.1g(収率92%)得た。
LC−Mass(理論値:368.03g/mol、測定値:M+1=369.21g/mol)。
中間体M−4の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−3 24g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−2を15.5g(収率68%)得た。
LC−Mass(理論値:350.05g/mol、測定値:M+1=351.18g/mol)。
中間体M−5の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、9,9−ジメチルキサンテン30g(142.7mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン476mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム57mL(ヘキサン中、142.7mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン16.5g(142.7mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、8時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに、無水テトラヒドロフラン10mLに溶かしたホウ酸トリメチル10.9g(157mmol)を徐々に加えた後、常温で8時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液234mLを加えて、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体M−5を白色固体として23.6g(収率65%)得た。
GC−Mass(理論値:254.11g/mol、測定値:M+1=255.42g/mol)。
中間体M−6の合成
中間体M−5 19.5g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−5−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−6を26.2g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:378.10g/mol、測定値:M+1=379.31g/mol)。
中間体M−7の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−6 24.6g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−7を15.7g(収率67%)得た。
LC−Mass(理論値:360.13g/mol、測定値:M+1=361.26g/mol)。
中間体M−8の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、ジフェニルエーテル60g(352.6mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン352mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム310mL(ヘキサン中、776mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン90.2g(776mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、16時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、無水ジエチルエーテル60mLに溶かしたジメチルジクロロシラン45.6g(352.6mmol)を徐々に加えた後、常温で16時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、蒸留水240mLを加え、30分間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物をメタノールで再結晶し、目的化合物の中間体M−8を白色固体として35.2g(収率44%)得た。
GC−Mass(理論値:226.08g/mol、測定値:M+1=227.27g/mol)。
中間体M−9の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−8 32.3g(142.7mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン476mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム57mL(ヘキサン中、142.7mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン16.5g(142.7mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、8時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに、無水テトラヒドロフラン10mLに溶かしたホウ酸トリメチル10.9g(157mmol)を徐々に加えた後、常温で8時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液234mLを加え、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体M−9を白色固体として22.7g(収率59%)得た。
GC−Mass(理論値:270.09g/mol、測定値:M+1=271.35g/mol)。
中間体M−10の合成
中間体M−9 20.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−5−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−10を27g(収率89%)得た。
LC−Mass(理論値:394.08g/mol、測定値:M+1=395.29g/mol)。
中間体M−11の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−10 25.7g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−11を15.9g(収率65%)得た。
LC−Mass(理論値:376.11g/mol、測定値:M+1=377.25g/mol)。
中間体M−12の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、チオキサンテン−9−オン40g(188.4mmol)を入れ、無水トルエン377mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、2.0Mトリメチルアルミニウム188mL(トルエン中、377mmol)を徐々に加えた後、反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。6N HCl水溶液188mLと氷181gを混合したスラリーに、反応液を徐々に加え、30分間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とトルエンで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサンを用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−12を34.1g(収率80%)得た。
LC−Mass(理論値:226.08g/mol、測定値:M+1=227.35g/mol)。
中間体M−13の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−12 32.3g(142.7mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン476mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム57mL(ヘキサン中、142.7mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン16.5g(142.7mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、8時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに、無水テトラヒドロフラン10mLに溶かしたホウ素トリメチル10.9g(157mmol)を徐々に加えた後、常温で8時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液234mLを加え、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体M−13を白色固体として23.5g(収率61%)得た。
GC−Mass(理論値:270.09g/mol、測定値:M+1=271.27g/mol)。
中間体M−14の合成
中間体M−13 20.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモベンゾエート18.2g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−14を25.5g(収率92%)得た。
LC−Mass(理論値:360.12g/mol、測定値:M+1=361.25g/mol)。
中間体M−15の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−14 23.4g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加えて、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−15を14.7g(収率66%)得た。
LC−Mass(理論値:342.14g/mol、測定値:M+1=343.19g/mol)。
中間体M−16の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−19 24.5g(71.4mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン238mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム28.6mL(ヘキサン中、71.4mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン8.3g(71.4mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、8時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに、無水テトラヒドロフラン10mLに溶かしたホウ素トリメチル8.9g(85.7mmol)を徐々に加えた後、常温で、8時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液117mLを加えて、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体 M−16を白色固体として17.9g(収率65%)得た。
GC−Mass(理論値:386.15g/mol、測定値:M+1=387.19g/mol)。
中間体M−17の合成
中間体M−16 18g(46.6mmol)、1−ブロモ−4−クロロベンゼン8.9g(46.6mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.54g(0.466mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、トルエン233mLに溶解させた後、炭酸カリウム10.3g(69.9mmol)を溶かした水溶液80mlを添加させ、8時間、100℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−17を19.2g(収率91%)得た。
LC−Mass(理論値:452.14g/mol、測定値:M+1=453.23g/mol)。
中間体M−18の合成
中間体M−9 20.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモベンゾエート18.2g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−18を24.9g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:360.12g/mol、測定値:M+1=361.33g/mol)。
中間体M−19の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−18 23.4g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−19を15.1g(収率68%)得た。
LC−Mass(理論値:342.14g/mol、測定値:M+1=343.22g/mol)。
中間体M−20の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−19 24.5g(71.4mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン238mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム28.6mL(ヘキサン中、71.4mmol)を徐々に加えた後、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン8.3g(71.4mmol)を加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、8時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに、無水テトラヒドロフラン10mLに溶かしたホウ素トリメチル8.9g(85.7mmol)を徐々に加えた後、常温で8時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液117mLを加え、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体M−20を白色固体として18.5g(収率67%)得た。
GC−Mass(理論値:386.15g/mol、測定値:M+1=387.24g/mol)。
中間体M−21の合成
中間体M−20 18g(46.6mmol)、1−ブロモ−4−クロロベンゼン8.9g(46.6mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.54g(0.466mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、トルエン233mLに溶解させた後、炭酸カリウム10.3g(69.9mmol)を溶かした水溶液80mlを添加させ、8時間、100℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体 M−21を19.6g(収率93%)得た。
LC−Mass(理論値:452.14g/mol、測定値:M+1=453.28g/mol)。
中間体M−22の合成
4−フェノキサチイニルボロン酸18.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモベンゾエート18.2g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−22を23.4g(収率91%)得た。
LC−Mass(理論値:334.39g/mol、測定値:M+1=335.28g/mol)。
中間体M−23の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−22 21.7g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加え、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−23を13.2g(収率64%)得た。
LC−Mass(理論値:316.42g/mol、測定値:M+1=317.55g/mol)。
中間体M−24の合成
真空下で加熱乾燥した二口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−23 13g(41.08mmol)を入れ、無水ジエチルエーテル410mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、2.5M n−ブチルリチウム16.4mL(ヘキサン中、41.08mmol)を加えた後、反応液を昇温し、窒素雰囲気下、24時間還流撹拌した。反応液を−40℃に冷却した後、これに、無水ジエチルエーテル10mLに溶かしたホウ素トリメチル4.7g(45.2mmol)を徐々に加えた後、常温で、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、これに、2N HCl水溶液68mLを加え、1時間、常温で撹拌した。反応終了後、溶液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。反応液をアセトンに溶かした後、n−ヘキサンで再結晶し、目的化合物の中間体M−24を白色固体として7.7g(収率52%)得た。
GC−Mass(理論値:360.10g/mol、測定値:M+1=361.28g/mol)。
中間体M−25の合成
中間体M−24 7g(19.43mmol)、1,4−ジブロモナフタレン8.3g(29.15mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.23g(0.194mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、トルエン190mLに溶解させた後、炭酸カリウム4.3g(29.14mmol)を溶かした水溶液60mlを添加させ、8時間、100℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−25を7.9g(収率78%)得た。
LC−Mass(理論値:520.05g/mol、測定値:M+1=521.16g/mol)。
中間体M−26の合成
中間体M−13 20.8g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−5−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−26を27.3g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:394.08g/mol、測定値:M+1=395.16g/mol)。
中間体M−27の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−26 25.6g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。
これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加えて、室温に昇温した後、12時間撹拌した。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−27を15.4g(収率63%)得た。
LC−Mass(理論値:376.11g/mol、測定値:M+1=377.23g/mol)。
中間体M−28の合成
チアントレン−1−ボロン酸20g(76.88mmol)、メチル−2−ブロモ−4−クロロベンゾエート21.1g(84.57mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.89g(0.769mmol)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン257mLに溶解させた後、炭酸カリウム17g(115.3mmol)を溶かした水溶液128mlを添加させた後、8時間、70℃で還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/酢酸エチル(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−28を27.2g(収率92%)得た。
LC−Mass(理論値:384.00g/mol、測定値:M+1=385.21g/mol)。
中間体M−29の合成
真空下で加熱乾燥した三口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、中間体M−28 25g(64.95mmol)を入れ、無水テトラヒドロフラン325mLを加えて溶解させた後、−10℃に冷却および撹拌した。これに、3.0Mメチルマグネシウムブロミド54mL(ジエチルエーテル中、162.4mmol)を30分間徐々に加えた。反応液を常温に昇温し、窒素雰囲気下、12時間撹拌した。反応液を0℃に冷却した後、これに、塩化アンモニウム10.4g(194.85mmol)を蒸留水100mLに溶かした水溶液を徐々に加えた。反応液を蒸留水とジエチルエーテルで抽出し、有機層溶液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。乾燥された残渣を三口丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、無水ジクロロメタン325mLを加えて溶解させた後、0℃に冷却および撹拌した。これに、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート4mL(32.5mmol)を10分間徐々に加えて、室温に昇温した後、12時間撹拌する。反応終了後、重炭酸ナトリウム水溶液を0℃で徐々に加えた後、30分間撹拌した。反応液をジクロロメタン/蒸留水で抽出した抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の中間体M−29を16.7g(収率70%)得た。
LC−Mass(理論値:366.03g/mol、測定値:M+1=367.14g/mol)。
実施例1:化学式A−2で表される化合物の製造
中間体M−2 11.2g(30.59mmol)と、ビス−ビフェニル−4−イル−アミン(bis−biphenyl−4−yl−amine)9.8g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌した。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のA−2を18.1g(収率91%)得た。
LC−Mass(理論値:651.21g/mol、測定値:M+1=652.32g/mol)。
実施例2:化学式A−3で表される化合物の製造
中間体M−4 10.7g(30.59mmol)と、ビス−ビフェニル−4−イル−アミン(bis−biphenyl−4−yl−amine)9.8g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れて、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のA−3を18.1g(収率93%)得た。
LC−Mass(理論値:635.23g/mol、測定値:M+1=636.51g/mol)。
実施例3:化学式A−37で表される化合物の製造
中間体M−7 11.04g(30.59mmol)と、ビフェニル−4−イル−フェニル−アミン(biphenyl−4−yl−phenyl−amine)7.5g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のA−37を15.7g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:569.27g/mol、測定値:M+1=570.36g/mol)。
実施例4:化学式A−39で表される化合物の製造
中間体M−11 11.5g(30.59mmol)と、ビフェニル−4−イル−ナフタレン−1−イル−アミン(biphenyl−4−yl−naphthalen−1−yl−amine)9.0g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のA−39を17.9g(収率92%)得た。
LC−Mass(理論値:635.26g/mol、測定値:M+1=636.31g/mol)。
実施例5:化学式B−10で表される化合物の製造
中間体M−17 13.9g(30.59mmol)と、ビフェニル−4−イル−ナフタレン−1−イル−アミン(biphenyl−4−yl−naphthalen−1−yl−amine)9.0g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物の B−10を19.4g(収率89%)得た。
LC−Mass(理論値:711.30g/mol、測定値:M+1=712.28g/mol)。
実施例6:化学式B−11で表される化合物の製造
中間体M−21 13.9g(30.59mmol)と、ビス−ビフェニル−4−イル−アミン(bis−biphenyl−4−yl−amine)9.8g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のB−11を20.3g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:737.31g/mol、測定値:M+1=738.28g/mol)。
実施例7:化学式 B−19で表される化合物の製造
中間体M−25 16g(30.59mmol)と、ビス−ビフェニル−4−イル−アミン(bis−biphenyl−4−yl−amine)9.8g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のB−19を20.5g(収率88%)得た。
LC−Mass(理論値:761.28g/mol、測定値:M+1=762.31g/mol)。
実施例8:化学式D−5で表される化合物の製造
中間体M−27 11.5g(30.59mmol)と、4−アミノビフェニル2.6g(15.3mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のD−5を11.2g(収率86%)得た。
LC−Mass(理論値:849.35g/mol、測定値:M+1=850.16g/mol)。
実施例9:化学式D−20で表される化合物の製造
中間体M−7 11.04g(30.59mmol)と、1−アミノナフタレン2.2g(15.3mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のD−20を11g(収率90%)得た。
LC−Mass(理論値:791.38g/mol、測定値:M+1=792.42g/mol)。
実施例10:化学式A−165で表される化合物の製造
中間体M−29 11.2g(30.59mmol)と、ビス−ビフェニル−4−イル−アミン(bis−biphenyl−4−yl−amine)9.8g(30.59mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3.8g(39.8mmol)を丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えた後、トリ−tert−ブチルホスフィン0.19g(0.92mmol)と、Pd(dba)0.18g(0.31mmol)を入れ、窒素雰囲気下、12時間、100℃で撹拌させた。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、ろ過液を減圧濃縮した。生成物を、n−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物のA−165を18.5g(収率93%)得た。
LC−Mass(理論値:651.21g/mol、測定値:M+1=652.32g/mol)。
(有機発光素子の製造)
実施例11
ITO(酸化インジウムスズ)が1500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水超音波で洗浄した。蒸留水洗浄後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄をし、乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて、前記基板を5分間洗浄した後、真空蒸着機に基板を移送した。こうして用意されたITO透明電極を陽極として用いて、ITO基板の上部に、4,4’−ビス[N−[4−{N,N−ビス(3−メチルフェニル)アミノ}−フェニル]−N−フェニルアミノ]ビフェニル(DNTPD)を真空蒸着し、600Åの厚さの正孔注入層を形成した。次に、実施例1で製造された化合物を用いて、真空蒸着で300Åの厚さの正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層の上部に、9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン(9,10-di-(2-naphthyl)anthracene、ADN)をホストとして用い、ドーパントとして2,5,8,11−テトラ(ターシャリー−ブチル)ペリレン(2,5,8,11-tetra(tert-butyl)perylene、TBPe)を3重量%でドーピングして、真空蒸着で250Åの厚さの発光層を形成した。その後、前記発光層の上部にAlq3を真空蒸着して、250Åの厚さの電子輸送層を形成した。前記電子輸送層の上部に、LiF10Åと、Al1000Åを順次に真空蒸着して陰極を形成することにより、有機発光素子を製造した。前記有機発光素子は、5層の有機薄膜層を有する構造からなっており、具体的には、Al(1000Å)/LiF(10Å)/Alq3(250Å)/EML[ADN:TBPe=97:3](250Å)/HTL(300Å)/DNTPD(600Å)/ITO(1500Å)の構造で製作した。
実施例12
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例2を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例13
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例3を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例14
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例4を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例15
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例5を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例16
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例6を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例17
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例7を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例18
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例8を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
実施例19
前記実施例11において、実施例1の代わりに実施例9を用いた点を除いては、同様の
方法で有機発光素子を製造した。
比較例1
前記実施例11において、実施例1の代わりにNPBを用いた点を除いては、同様の方法で有機発光素子を製造した。前記NPBの構造は下記に記載されている。
前記有機発光素子の製作に使用されたDNTPD、ADN、TBPe、NPB、Alq3の構造は下記の通りである。
(有機発光素子の性能の測定)
前記実施例11〜19と比較例1で製造されたそれぞれの有機発光素子に対して、電圧に応じた電流密度の変化、輝度変化、および発光効率を測定した。具体的な測定方法は下記の通りであり、その結果は下記の表1に示した。
(1)電圧変化に応じた電流密度の変化の測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、電流−電圧計(Keithley2400)を用いて単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で除し、結果を得た。
(2)電圧変化に応じた輝度変化の測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、輝度計(Minolta Cs−1000A)を用いてその時の輝度を測定し、結果を得た。
(3)発光効率の測定
前記(1)および(2)から測定された輝度と電流密度および電圧を用いて、同一の電流密度(10mA/cm)の電流効率(cd/A)を計算した。
電流密度:10mA/cm
前記表1の結果によれば、前記実施例11〜19は、有機発光素子用正孔輸送層として使用される時、有機発光素子の駆動電圧を低下させ、輝度と効率を向上させることが分かる。
また、前記実施例11〜実施例19の半減寿命は、前記比較例1に比べて大幅に向上し、特に、前記実施例12の半減寿命は1,720時間(h)で、比較例1の半減寿命の1,250時間に比べて約37%以上向上したことが分かる。
実際の素子の商業化の面において、素子の寿命が製品化の最も大きな問題の一つであることを考慮すると、前記実施例の結果は素子を製品化して商業化するのに十分であると判断される。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で製造可能であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができる。そのため、以上に述べた実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
100:有機発光素子
105:有機薄膜層
110:陰極
120:陽極
130:発光層
140:正孔輸送層
150:電子輸送層
160:電子注入層
170:正孔注入層
230:発光層+電子輸送層

Claims (17)

  1. 下記の化学式1および2の組み合わせで表されることを特徴とする、有機光電子素子用化合物:
    前記化学式1および2において、
    およびXは独立して、−O−、−S−、−CRまたは−SiR −であり、前記RおよびRは独立して、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であり、
    〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、
    Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、または−N(L R’)(L R”)であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、
    Lは、−SiR’R”−、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、前記R’およびR”は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、
    およびLは独立して、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2〜C10のアルキニレン基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基であり、
    n、m、およびoは独立して、0〜3の整数のうちのいずれか1つであり、
    化学式2の*は、化学式1の2つの*のうちのいずれか1つの結合位置を示す。
  2. 前記R〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であることを特徴とする、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
  3. 前記Aは、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であることを特徴とする、請求項1または2に記載の有機光電子素子用化合物。
  4. 前記Aは、−N(L R’)(L R”)であることを特徴とする、請求項1または2に記載の有機光電子素子用化合物。
  5. 前記Aは、−N(L R’)(L R”)であり、
    前記R’またはR”のうちのいずれか1つは、下記の化学式3で表される置換基であることを特徴とする、請求項1、またはに記載の有機光電子素子用化合物:
    前記化学式3において、
    およびXは独立して、−O−、−S−、−CRまたは−SiR −であり、前記RおよびRは独立して、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であり、
    〜Rは独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、
    前記化学式3の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
  6. 前記R’は、前記化学式3で表される置換基であり、前記R”は、下記の化学式4で表される置換基であることを特徴とする、請求項1、またはに記載の有機光電子素子用化合物:
    前記化学式4において、
    およびXは独立して、−O−、−S−、−CRまたは−SiR −であり、前記RおよびRは独立して、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基または置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基であり、
    〜R12は独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1〜C10のアルキル基、置換もしくは非置換のC6〜C30のアリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基であり、
    前記化学式4の2つの*のうちのいずれか1つは、前記−N(L R’)(L R”)において、LまたはLとの結合を示す。
  7. 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式A−2、A−3、A−37、A−39、およびA−169のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする、請求項1、またはに記載の有機光電子素子用化合物。
  8. 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式B−10、B−11、およびB−19のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする、請求項1、またはに記載の有機光電子素子用化合物。
  9. 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式D−5またはD−20で表されることを特徴とする、請求項1、またはに記載の有機光電子素子用化合物。
  10. 前記有機光電子素子用化合物は、三重項励起エネルギー(T1)が2.0eV以上であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機光電子素子用化合物。
  11. 前記有機光電子素子は、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機感光体ドラム、および有機メモリ素子からなる群より選択されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機光電子素子用化合物。
  12. 陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に介在する少なくとも1層以上の有機薄膜層を含む有機発光素子において、
    前記有機薄膜層のうちの少なくともいずれか1層は、前記請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機光電子素子用化合物を含むことを特徴とする、有機発光素子。
  13. 前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、正孔遮断層、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、請求項12に記載の有機発光素子。
  14. 前記有機光電子素子用化合物は、正孔輸送層または正孔注入層内に含まれることを特徴とする、請求項12または13に記載の有機発光素子。
  15. 前記有機光電子素子用化合物は、発光層内に含まれることを特徴とする、請求項1214のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  16. 前記有機光電子素子用化合物は、発光層内に燐光または蛍光ホスト材料として使用されることを特徴とする、請求項1215のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  17. 請求項1216のいずれか1項に記載の有機発光素子を含むことを特徴とする、表示装置。
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