JP6269956B2 - フリルチアゾール化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、安価で製造することができ且つ発光特性に優れるフリルチアゾール化合物、当該フリルチアゾール化合物を含む発光物質、および、当該発光物質を含む有機EL素子に関するものである。
近年、ディスプレイとしては、ブラウン管を用いたものから液晶を用いたものが主流になってきている。さらに、液晶ディスプレイに比して様々な利点を有することから、有機ELディスプレイの実用化が模索されている。
例えば、液晶ディスプレイでは液晶の分子の方向を変えることで輝度を変化させるため応答速度が遅く、また、応答速度は低温においてさらに遅くなるという問題があるが、有機ELでは電流を変化させることにより輝度が瞬時に変化するので応答速度が非常に速く、応答速度は温度に影響を受けない。また、液晶ディスプレイは見る方向により階調が変わるが、有機ELディスプレイでは見る方向によるコントラストの低下は少なく、視野角は180°に近い。
さらに、有機ELディスプレイは励起子により発光するため消費電力が少なく、また、構造が比較的単純であり薄膜化やフレキシブル化も可能であるという利点もある。
有機EL素子に用いられる発光物質は、陽極側から正孔を、陰極側から電子を注入されることにより励起され、基底状態に戻る際に光子を放出することにより発光する。よって、有機EL用の発光物質としては、一般的に、正孔や電子を安定化できるよう高度に共役した不飽和化合物が用いられる。例えば特許文献1には、有機EL用の発光物質としてビスチアジアゾール構造を有する化合物が開示されている。
特開2003−297579号公報
上述したように、有機ELのための発光物質としては、高度に共役した不飽和化合物が用いられている。
高度に共役した不飽和化合物は、古典的には、例えば化学量論量の銅化合物の存在下、ベンゼン化合物同士を高温でカップリングすることにより合成されていた。ところがこのような方法で得られた化合物は着色してしまっており光学材料としては到底利用できるものではなく、また、有害な銅化合物を化学量論量で用いる必要があるため、大量合成に適するものではなかった。それに対して、近年、鈴木カップリング反応など、金属触媒を用いて比較的低温で実施でき着色の少ない目的化合物が得られるカップリング反応が開発され、光学材料の合成にも適用されている。しかし従来の有機EL用発光物質は、原料化合物自体が高価であったり合成に手間がかかるなど、製造コストが高いという問題があった。
そこで本発明は、安価で製造することができ且つ発光特性に優れるフリルチアゾール化合物、当該フリルチアゾール化合物を含む発光物質、および、当該発光物質を含むことを特徴とする有機EL素子を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、バイオマスから得ることができるフルフラールと、発酵法などにより容易に製造される天然アミノ酸であるシステインを原料として、発光特性に優れたフリルチアゾール化合物を簡便に合成できることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
[1] 下記式(I)で表されることを特徴とするフリルチアゾール化合物。
[式中、
1は、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、または、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される2以上が共役結合した基を示し、
2は、水素原子、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、または、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される2以上が共役結合した基を示し、
3は水素原子またはC1-6アルキル基を示し、
上記置換基は、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、アミノ基、ペンタフルオロスルファニル基(−SF5)、(C1-6アルコキシ)カルボニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基およびシアノ基から選択される1以上の置換基を示す]
[2] R1が置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される以上、10以下が共役結合した基を示す上記[1]に記載のフリルチアゾール化合物。
[3] R2が水素原子を示す上記[1]または[2]に記載のフリルチアゾール化合物。
[4] R2が置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される以上、10以下が共役結合した基を示す上記[1]または[2]に記載のフリルチアゾール化合物。
[5] R3がC1-6アルキル基を示す上記[1]〜[4]のいずれかに記載のフリルチアゾール化合物。
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかに記載のフリルチアゾール化合物を含むことを特徴とする発光物質。
[7] 上記[6]に記載の発光物質を含むことを特徴とする有機EL素子。
本発明において「C6-10芳香族炭化水素基」とは、炭素数が6以上、10以下の一価芳香族炭化水素基をいう。例えば、フェニル、インデニル、ナフチルなどを挙げることができ、好ましくはフェニルである。
「ヘテロアリール基」とは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を少なくとも1個有する5員環芳香族ヘテロシクリル基、6員環芳香族ヘテロシクリル基または縮合環芳香族ヘテロシクリル基をいう。例えば、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チエニル、フリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、チアジアゾールなどの5員環ヘテロアリール基;ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどの6員環ヘテロアリール基;インドリル、イソインドリル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、クロメニルなどの縮合環芳香族ヘテロシクリル基を挙げることができる。好ましくは窒素原子を含むヘテロアリールであり、より好ましくはチアゾリルまたはピリジニルである。
「C1-6アルキル基」は、炭素数1以上、6以下の直鎖状または分枝鎖状の一価飽和脂肪族炭化水素基をいう。例えば、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、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシルなどを挙げることができる。好ましくはC1-4アルキル基であり、より好ましくはC1-2アルキル基であり、最も好ましくはメチルである。
「C1-6アルコキシ基」とは、炭素数1以上、6以下の直鎖状または分枝鎖状の脂肪族炭化水素オキシ基をいう。例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシなどを挙げることができ、好ましくはC1-4アルコキシ基であり、より好ましくはC1-2アルコキシ基である。
「アミノ基」には、無置換のアミノ基(−NH2)のほか、1個の上記C1-6アルキル基に置換されたモノC1-6アルキルアミノ基と2個の上記C1-6アルキル基に置換されたジC1-6アルキルアミノ基が含まれるものとする。かかるアミノ基としては、アミノ(−NH2);メチルアミノ、エチルアミノ、n−プロピルアミノ、イソプロピルアミノ、n−ブチルアミノ、イソブチルアミノ、t−ブチルアミノ、n−ペンチルアミノ、n−ヘキシルアミノなどのモノC1-6アルキルアミノ;ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジ(n−プロピル)アミノ、ジイソプロピルアミノ、ジ(n−ブチル)アミノ、ジイソブチルアミノ、ジ(n−ペンチル)アミノ、ジ(n−ヘキシル)アミノ、エチルメチルアミノ、メチル(n−プロピル)アミノ、n−ブチルメチルアミノ、エチル(n−プロピル)アミノ、n−ブチルエチルアミノなどのジC1-6アルキルアミノを挙げることができる。好ましくは、無置換のアミノ基である。
「(C1-6アルコキシ)カルボニル基」とは、上記C1-6アルコキシ基に置換されたカルボニル基をいう。例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、n−ペントキシカルボニル、n−ヘキソキシカルボニルなどを挙げることができ、好ましくは(C1-4アルコキシ)カルボニル基であり、より好ましくは(C1-2アルコキシ)カルボニル基である。
「ハロゲン原子」としては、フルオロ原子、クロロ原子、ブロモ原子、およびヨード原子を例示することができ、クロロ原子またはブロモ原子が好ましく、クロロ原子がより好ましい。
上記C6-10芳香族炭化水素基またはヘテロアリール基が置換基を有する場合、置換基の数は置換可能であれば特に制限されないが、1個以上、5個以下が好ましく、4個以下または3個以下がより好ましく、2個以下がさらに好ましく、1個が特に好ましい。また、置換基が2以上存在する場合、それらは互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。
本発明のフリルチアゾール化合物は、バイオマスから得られるフルフラールと、発酵法などにより容易に製造される天然アミノ酸であるシステインを原料として、安価で簡便に製造することができる上に、発光特性に優れている。よって本発明は、有機ELディスプレイの製造原価の低減を可能にするものとして、産業上非常に優れている。
本発明に係るフリルチアゾール化合物は、以下の合成スキームにより、安価な出発原料化合物から簡便に製造することができる。
[式中、R1〜R3は上記と同義を示す]
以下、本発明に係るフリルチアゾール化合物の製造方法を工程毎に説明する。
1.アルデヒド基からシアノ基への官能基変換反応
まず、フルフラール(II)のアルデヒド基をシアノ基へ官能基変換して2−フロニトリル(III)を得る。かかる反応の条件は、常法を用いることができる。例えば、フルフラール(II)とヒドロキシアミンからアルデヒド基をアルドオキシム基とし、脱水することにより容易にシアノ基とすることが可能である。また、Y.Hironoら,Chem.Commun.,2010,46,7623に記載されているように、アンモニア水とヨウ素を使ってフルフラール(II)のアルデヒド基をシアノ基へ変換してもよい。なお、原料化合物であるフルフラール(II)は、バイオマスからも得られる安価な化合物である。
2.チアゾリン環形成反応
次に、2−フロニトリル(III)とシステイン(IV)から、チアゾリン環を形成してチアゾリン化合物(V)を得る。
当該工程で使用するシステインはL−システインでもD−システインでも、ラセミ体などこれらの混合物でもよいが、L−システインは発酵法で容易に大量合成され安価であるため好ましい。
本工程の反応は、溶媒中、塩基の存在下、2−フロニトリル(III)とシステイン(IV)を縮合させることによりチアゾリン環を形成する。溶媒としては特に制限されないが、2−フロニトリル(III)やシステイン(IV)を適度に溶解できるものを選択する。例えば、水;メタノールやエタノールなどのC1-4アルコール;これらの混合溶媒を挙げることができる。また、塩基としては、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム;炭酸水素ナトリウムや炭酸水素カリウム;トリエチルアンモニオウムやピリジンなどの有機塩基を挙げることができる。
3.エステル化反応
次に、チアゾリン化合物(V)のカルボキシ基をエステル化して化合物(VI)を得る。なお、本工程は任意であり、有機ELの発光物質としては、当該カルボキシ基はフリー(−COOH)であってもよい。しかし、カルボキシ基のままでは以降の反応を阻害するおそれがあり得るので、好適にはエステル化することが好ましい。
エステル化は、当業者公知の方法で行うことができる。例えば、溶媒中、塩基や酸の存在下、アルコールやモノハロゲン化アルキルを作用させればよい。
4.チアゾリン環の酸化反応
次に、化合物(VI)のチアゾリン環を酸化してチアゾール環とし、化合物(VII)を得る。
本工程におけるチアゾリン環からチアゾール環への酸化はフラン環などとの共役もあり容易に進行するため、簡便な酸化条件を適用すればよい。例えば、活性炭を含む溶液中で加熱するのみでも化合物(VI)のチアゾリン環を容易に酸化することが可能である。
5.カップリング反応1
次に、化合物(VII)のフラン環のα位に芳香族炭化水素化合物またはヘテロアリール化合物をカップリングさせることにより、本発明に係るフリルチアゾール化合物(I)のうちR2が水素原子であるフリルチアゾール化合物(VIII)を得る。
本工程において、化合物(VII)のフラン環のα位は反応性が高く、N−ブロモスクシンイミド(NBS)などにより容易にハロゲン化されるため、当該α位のハロゲン化とカップリング反応をワンポットで容易に行うことができる。即ち、溶媒中、N−ブロモスクシンイミド(NBS)などで化合物(VII)のフラン環のα位をハロゲン化し、続いて、塩基とパラジウム触媒の存在下、ホウ素化された芳香族炭化水素化合物またはヘテロアリール化合物をカップリングさせる。
6.カップリング反応2
次に、R2が置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、または、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される2以上が共役結合した基である本発明に係るフリルチアゾール化合物(I)を目的化合物とする場合には、さらに、フリルチアゾール化合物(VIII)のチアゾール環の5位と上記C6-10芳香族炭化水素基などに対応するハロゲン化化合物とをカップリングすることにより、所望のフリルチアゾール化合物(I)を得る。なお、本工程は任意であり、R2が水素原子であるフリルチアゾール化合物(I)が目的化合物である場合は、本工程は実施する必要はない。
本工程においても、フリルチアゾール化合物(VIII)のチアゾール環の5位は反応性が高いので、特に反応位置の制御を必要することはなく、溶媒中、パラジウム触媒の存在下、上記C6-10芳香族炭化水素基などに対応するハロゲン化化合物とカップリングすることができる。なお、本工程においては、反応促進剤として硝酸銀またはフッ化銀などを用いてもよい。
上記各反応においては、反応活性基などを適切な保護基により適宜保護したり脱保護してもよい。また、各反応後においては、目的化合物をカラムクロマトグラフィや再結晶法などで適宜精製してもよいし、精製することなく粗生成物のまま次工程に進んでもよい。
本発明に係るフリルチアゾール化合物(I)は、優れた発光特性を示すことから、有機ELの発光物質として利用することができる。
本発明に係るフリルチアゾール化合物(I)を有機ELの発光物質として利用するには、常法を用いればよい。例えば、本発明に係るフリルチアゾール化合物(I)の層に、必要に応じて発光波長を変化させる発光波長変化剤を添加し、その両面にそれぞれホール輸送層と電子輸送層を設け、さらにそれらの外側に一対の電極を設ければよい。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
実施例1
(1) 2−シアノフランの合成
フルフラールのシアノ化を、Y.Hironoら,Chem.Commun.,2010,46,7623に従って行った。100mL容の二口フラスコに、フルフラール(0.828mL,10mmol)、テトラヒドロフラン(10mL)および25%アンモニア水(11.0mL)を入れた。当該溶液にヨウ素(2.79g,11mmol)を加え、室温で6.5時間攪拌した。当該反応液にチオ硫酸ナトリウム水溶液を加えた。当該反応液をジエチルエーテル/水混合液に注ぎ、水相と有機相を分離した。水相をジエチルエーテルで2回抽出し、有機相と抽出液を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を除去した後、褐色オイル状の残渣をそのまま次工程で用いた。
(2) フリルチアゾリンの合成
上記残渣をメタノール/水=2/1の混合溶媒(43mL)に溶解し、当該溶液にL−システイン(1.82g,15mmol)と炭酸カリウム(2.07g,15mmol)を加えた。当該混合液を60℃に加熱し、窒素雰囲気下、21.5時間攪拌した。当該反応混合液を室温まで冷却した後、メタノールを加えて希釈し、減圧濃縮した。得られた残渣をショートパスシリカゲルカラムクロマトグラフィ(溶離液:酢酸メチル)に付し、フリルチアゾリンを粗精製した。それ以上精製せず、そのまま次工程で用いた。
(3) メチルエステル化
上記フリルチアゾリンをジメチルホルムアミド(100mL)に溶解し、窒素雰囲気下、炭酸カリウム(4.14g,30mmol)を室温で加えた。当該混合液を0℃に冷却した後、ヨウ化メチル(1.87mL,30mmol)を滴下した。0℃で1.5時間攪拌した後、水を加え、さらにジエチルエーテル/水混合液に注ぎ、水相と有機相を分離した。水相をジエチルエーテルで繰り返し抽出し、有機相と抽出液を合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧濃縮した後、得られた粗オイルをシリカゲルクロマトグラフィ(溶離液:ヘキサン/酢酸メチル=3/1)に付し、目的化合物であるメチルエステルを得た(収量:1.33g,収率:63%)。
(4) 2−(フラン−2−イル)−4−メトキシカルボニルチアゾールの合成
20mL容のシュレンクフラスコに、上記メチルエステル(105.6mg,0.5mmol)とトルエン(1.5mL)を入れた。さらに活性炭(105.6mg,100wt%)を加え、酸素雰囲気下、100℃で22.5時間攪拌した。室温まで冷却した後、クロロホルムで希釈し、セライトパッドで濾過し、当該セライトパッドをクロロホルムで繰り返し洗浄した。濾液と洗浄液を減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィに付すことにより、黄色固体状の目的化合物を得た(収率:94%)。
融点:88.6〜89.5℃
1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ3.97(s,3H),6.56(dd,J=1.8,3.5Hz,1H),7.17(dd,J=0.7,3.5Hz,1H),7.53(dd,J=0.7,1.8Hz,1H),8.14(s,1H)
13C NMR(125MHz,DMSO-d6)δ53.1,111.3,113.8,129.3,146.4,147.5,148.4,158.6,162.0
IR(ATR)3143,3117,3103,1729,1623,1594,1505,1482,1463,1436,1345,1258,1231,1212,1159,1103,1026,1006,978,879,859,840,775,751,619 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C9H7NO3S [M+Na]+:232.0044;found:m/z 232.0045
(5) 鈴木−宮浦カップリング反応
以下、代表的に、化合物6bの製法を示す。20mL容のシュレンクフラスコに、窒素雰囲気下、上記(4)で得た2−(フラン−2−イル)−4−メトキシカルボニルチアゾール(62.8mg,0.3mmol)とテトラヒドロフラン(2mL)を加えた。当該混合物を0℃まで冷却した後、N−ブロモスクシンイミド(NBS,58.7mg,0.33mmol)を加え、0℃で1時間攪拌した。さらに、NBS(26.7mg+16.7mg×2,0.15mmol+0.1mmol×2)を、それぞれ1時間の間隔をあけて0℃で追加的に添加した。当該反応液を0℃で5時間攪拌した後、室温まで昇温した。当該反応液へ、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)アニソール(0.073mL,0.36mmol)、2.0M炭酸カリウム水溶液(0.9mmol,0.45mL)、PdCl2(PPh32(10.5mg,0.015mmol)を順次加えた。当該反応液を24時間加熱還流した。室温まで冷却した後、当該反応液をクロロホルム/水の混合溶媒に注ぎ、分液した。水層をクロロホルムで3回抽出し、有機層と抽出液を合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(溶離液:ヘキサン/酢酸メチル=2/1)に付すことにより、オレンジ色固体状の目的化合物を得た(収量:763mg,収率:81%)。
融点:133.3〜134.6℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.86(s,3H),3.98(s,3H),6.67(d,J=3.6Hz,1H),6.96(d,J=8.9Hz,2H),7.25(d,J=3.6Hz,1H),7.69(d,J=8.9Hz,2H),8.13(s,1H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.5,55.3,106.2,112.6,114.2,122.6,125.8,126.0,146.8,147.5,155.8,158.8,159.8,161.8
IR(ATR)3100,2963,2839,1719,1613,1592,1496,1457,1430,1328,1297,1280,1252,1240,1217,1175,1115,1091,1041,1026,987,925,887,835,809,795,780,733,653,611 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C16H13NO4S [M+Na]+:338.0463;found:m/z 338.0462
同様の方法により、化合物6aと化合物6cも合成した。
化合物6a(黄色固体,収率:51%)
融点:218.7〜219.6℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.99(s,3H),6.89(d,J=3.6Hz,1H),7.26-7.30(m,1H),7.30(d,J=3.6Hz,1H),7.77-7.83(m,2H),7.87(d,J=8.6Hz,2H),8.09(d,J=8.6Hz,2H),8.17(s,1H),8.70-8.76(m,1H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.6,108.4,112.6,120.5,122.4,124.6,126.4,127.3,130.0,137.0,138.9,147.67,147.69,149.6,155.2,156.4,158.6,161.8
IR(ATR)3115,2951,1716,1608,1588,1575,1498,1467,1439,1321,1258,1245,1159,1114,1101,1042,1021,991,927,889,853,845,794,777,754,723,647 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C20H14N2O3S [M+Na]+:385.0623;found: m/z 385.0623
化合物6c(オレンジ色固体,収率:63%)
融点:181.5〜183.0℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.98(s,3H),6.67(d,J=3.6Hz,1H),7.06(t,J=7.3Hz,2H),7.09(d,J=8.8Hz,2H),7.13(d,J=7.6Hz,4H),7.25-7.31(m,5H),7.60(d,J=8.8Hz,2H),8.12(s,1H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.5,106.5,112.6,122.9,123.3,123.5,124.8,125.3,126.0,129.4,146.9,147.2,147.6,148.1,155.8,158.8,161.8
IR(ATR)3108,2946,1741,1588,1489,1334,1323,1288,1271,1213,1178,1101,1036,1019,991,829,790,775,754,745,699 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C27H20N2O3S [M+Na]+ :475.1092;found: m/z 475.1093
実施例2
以下、代表的に、化合物8baの製法を示す。20mL容のシュレンクフラスコに、窒素雰囲気下、上記実施例1(5)で得た化合物6b(63.1mg,0.2mmol)とDMSO(0.6mL)を加えた。当該混合液に、4−ヨウ化安息香酸エチル(7a,0.0499mL,0.3mmol)、フッ化銀(I)(50.7mg,0.4mmol)およびPdCl2(PPh32(7.0mg,0.01mmol)を加え、100℃で23時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合液にクロロホルムを加え、セライトパットを使って濾過した。当該セライトパットはクロロホルムで繰り返し洗浄した。濾液と洗浄液をクロロホルム/水に加え、分液した。水相をクロロホルムで3回抽出し、抽出液を有機相と合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。当該溶液を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(溶離液:ヘキサン/酢酸メチル=2/1)に付すことにより、オレンジ色粘張オイル状の目的化合物を得た(8ba,収量:70.4mg,収率:75%)。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ1.42(t,J=7.1Hz,3H),3.85(s,3H),3.86(s,3H),4.41(q,J=7.1Hz,2H),6.68(d,J=3.6Hz,1H),6.95(d,J=8.8Hz,2H),7.26(d,J=3.6Hz,1H),7.62(d,J=8.3Hz,2H),7.69(d,J=8.8Hz,2H),8.11(d,J=8.3Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ14.3,52.4,55.3,61.2,106.3,112.8,114.3,122.5,125.8,129.4,129.9,131.0,131.4,134.6,141.2,143.4,146.5,156.0,156.7,159.9,162.3,166.0
IR(ATR)2947,2839,1717,1609,1596,1495,1455,1328,1310,1272,1255,1203,1174,1107,1023,914,853,834,792,766,700,615 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C25H21NO6S [M+Na]+:486.0987;found:m/z 486.0981
同様の方法により、他の化合物8も合成した。
化合物8aa(黄色固体,収率:78%)
融点:164.3〜165.4℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ1.42(t,J=7.1Hz,3H),3.88(s,3H),4.42(q,J=7.1Hz,2H),6.91(d,J=3.6Hz,1H),7.24-7.32(m,1H),7.31(d,J=3.6Hz,1H),7.64(d,J=8.3Hz,2H),7.75-7.83(m,2H),7.87(d,J=8.5Hz,2H),8.09(d,J=8.5Hz,2H),8.13(d,J=8.3Hz,2H),8.69-8.77(m,1H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ14.2,52.4,61.1,108.5,112.7,120.5,122.3,124.5,127.3,129.3,129.87,129.90,131.0,134.4,137.0,138.7,141.2,143.8,147.3,149.4,155.3,156.2,156.3,162.2,165.9
IR(ATR)2981,1718,1608,1586,1464,1436,1330,1273,1211,1176,1123,1107,1005,775,762 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C29H22N2O5S [M+Na]+:533.1147;found:m/z 533.1145
化合物8ab(黄色粘張オイル,収率:54%)
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.90(s,3H),6.91(d,J=3.6Hz,1H),7.28-7.33(m,1H),7.32(d,J=3.6Hz,1H),7.68(d,J=8.5Hz,2H),7.79-7.86(m,3H),7.84(d,J=8.9Hz,2H),7.87(d,J=8.5Hz,2H),8.11(d,J=8.5Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.6,108.7,113.0,120.9,122.6,124.7,125.8-126.1(m),127.5,128.5,130.2,130.3,130.4,133.6,137.8,141.5,142.6,147.3,149.0,155.4,156.0,156.7,162.1
IR(ATR)1728,1606,1586,1466,1434,1365,1263,1217,1175,1099,912,832,775,661 cm-1
HRMS(ESI+) Calcd for C26H17F5N2O3S2[M+Na]+:587.0498;found:m/z 587.0506
化合物8bb(黄色固体,収率:89%)
融点:63.2〜65.0℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.86(s,3H),3.89(s,3H),6.69(d,J=3.6Hz,1H),6.96(d,J=8.9Hz,2H),7.27(d,J=3.6Hz,1H),7.66(d,J=8.6Hz,2H),7.69(d,J=8.9Hz,2H),7.83(d,J=8.9Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.5,55.3,106.3,113.0,114.3,122.4,125.85,125.90(t,JC-F=4.6Hz),130.3,131.4,133.7,141.3,142.1,146.3,156.2,157.0,160.0,162.2
IR(ATR)3002,2953,2924,2844,1732,1596,1576,1546,1494,1456,1401,1335,1297,1251,1198,1181,1164,1103,1062,1022,885,844,830,797,775,720,665,617 cm-1
HRMS(ESI+) Calcd for C22H16F5NO4S2[M+Na]+:540.0339;found:m/z 540.0338
化合物8ca(暗赤色粘張オイル,収率:68%)
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ1.41(t,J=7.1Hz,3H),3.86(s,3H),4.41(q,J=7.1Hz,2H),6.69(d,J=3.6Hz,1H),7.06(t,J=7.4Hz,2H),7.09(d,J=8.8Hz,2H),7.11-7.14(m,4H),7.25-7.30(m,5H),7.60(d,J=8.8Hz,2H),7.61(d,J=8.6Hz,2H),8.11(d,J=8.6Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ14.3,52.5,61.2,106.7,112.8,122.8,123.2,123.5,124.8,125.3,129.39,129.42,129.9,131.0,134.6,141.2,143.4,146.6,147.2,148.2,156.0,156.6,162.3,166.0
IR(ATR)3061,3037,2982,2955,1720,1589,1488,1405,1367,1329,1273,1203,1175,1107,1076,1043,1023,971,912,887,853,837,790,766,731,697,650,621 cm-1
HRMS(ESI+) Calcd for C36H28N2O5S [M+Na]+:623.1617;found:m/z 623.1618
化合物8cb(オレンジ色固体,収率:55%)
融点:89.4〜90.4℃
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.89(s,3H),6.70(d,J=3.6Hz,1H),7.07(t,J=7.3Hz,2H),7.09(d,J=8.6Hz,2H),7.11-7.15(m,4H),7.27(d,J=3.6Hz,1H),7.26-7.31(m,4H),7.60(d,J=8.8Hz,2H),7.66(d,J=8.6Hz,2H),7.83(d,J=8.8Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.5,106.6,113.0,122.7,123.0,123.5,124.8,125.3,125.9(t,JC-F=4.6Hz),129.3,130.3,133.6,141.3,142.0,146.4,147.1,148.2,154.0(m),156.1,156.8,162.1
IR(ATR)3035,2951,1728,1589,1488,1330,1275,1206,1175,1101,1043,1020,914,832,790,774,755,729,697,665 cm-1
HRMS(ESI+) Calcd for C33H23F5N2O3S2[M+Na]+:677.0968;found:m/z 677.0968
実施例3
上記実施例1で得られた化合物6aをホモカップリングした。20mL容のシュレンクフラスコに、窒素雰囲気下、上記実施例1(5)で得た化合物6a(145mg,0.4mmol)とDMSO(5mL)を加えた。当該混合液に、フッ化銀(I)(152.2mg,1.2mmol)およびPdCl2(PPh32(14.0mg,0.02mmol)を加え、100℃で26時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合液にクロロホルムを加え、セライトパットを使って濾過した。当該セライトパットはクロロホルムで繰り返し洗浄した。濾液と洗浄液をクロロホルム/水に加え、分液した。水相をクロロホルムで3回抽出し、抽出液を有機相と合わせ、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。当該溶液を減圧濃縮し、得られた残渣をクロロホルム/ヘキサンで再結晶することにより、黄色固体状の目的化合物を得た(収量:96.9mg,収率:67%)。
融点:250℃で分解
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.87(s,6H),6.92(d,J=3.7Hz,2H),7.25-7.31(m,2H),7.36(d,J=3.7Hz,2H),7.75-7.82(m,4H),7.87(d,J=8.7Hz,4H),8.08(d,J=8.7Hz,4H),8.73(d,J=4.6Hz,2H)
13C NMR(125MHz,CDCl3)δ52.6,108.6,113.3,120.5,122.4,124.6,127.4,129.8,131.3,137.0,139.0,144.5,147.2,149.5,155.7,156.3,158.1,161.6
IR(ATR) 3126,3033,2951,1730,1608,1586,1543,1495,1466,1435,1348,1320,1253,1204,1171,1045,1020,778 cm-1
HRMS(ESI+)Calcd for C40H26N4O6S2[M+Na]+:745.1191;found:m/z 745.1192
実施例4: 発光特性試験
上記実施例1〜3で合成されたフリルチアゾール化合物をクロロホルムに溶解して1.0×10-6Mの溶液とし、1cm×1cmの石英セルに入れ、スペクトロメーター(ビー・エー・エス社「SEC−2000 UV/VISスペクトロメーター」)を用い、紫外・可視光吸収スペクトルを測定した。また、同試料について、蛍光光度計(日立製作所社「HITACHI F−7000」)を用い、蛍光スペクトルと励起スペクトルを測定した。量子収率は、下記式により求めた。
Φx=Φstd×(Ix/Istd)×(Astd/Ax)×(nx/nstd2
式中、Φは量子収率を示し、Iは蛍光スペクトルのピーク面積を示し、Aは励起波長における吸光度を示し、nは溶媒の屈折率を示し、添字xは試料のデータであることを示し、添字stdは標準物質のデータであることを示す。標準物質としては7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリンの0.01M酢酸エチル溶液を用い、Φstdは0.99、Istdは1.84×104、Astdは0.312、nstdは1.37であった。結果を表1に示す。
表1に示す結果のとおり、本発明に係るフリルチアゾール化合物は優れた発光特性を示した。例えば、蛍光波長が約460nmの青色発光物質としては、特に置換基としてピリジルフェニル基を有する化合物8aaと化合物8abの発光特性が優れていた。また、置換基としてトリフェニルアミノ基を有する化合物8caと化合物8cbにおいて吸収波長と蛍光波長の両方で顕著なシフトが認められた。

Claims (7)

  1. 下記式(I)で表されることを特徴とするフリルチアゾール化合物。

    [式中、
    1は、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、または、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される2以上が共役結合した基を示し、
    2は、水素原子、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、または、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される2以上が共役結合した基を示し、
    3は水素原子またはC1-6アルキル基を示し、
    上記置換基は、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、アミノ基、ペンタフルオロスルファニル基、(C1-6アルコキシ)カルボニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基およびシアノ基から選択される1以上の置換基を示す]
  2. 1が置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される以上、10以下が共役結合した基を示す請求項1に記載のフリルチアゾール化合物。
  3. 2が水素原子を示す請求項1または2に記載のフリルチアゾール化合物。
  4. 2が置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基および置換基を有していてもよいヘテロアリール基から選択される以上、10以下が共役結合した基を示す請求項1または2に記載のフリルチアゾール化合物。
  5. 3がC1-6アルキル基を示す請求項1〜4のいずれかに記載のフリルチアゾール化合物。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のフリルチアゾール化合物を含むことを特徴とする発光物質。
  7. 請求項6に記載の発光物質を含むことを特徴とする有機EL素子。
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