JP6469673B2 - 電子素子のための材料 - Google Patents

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Description

本発明は、電子素子、特に、有機エレクトロルミッセンス素子での使用のための材料に関する。
電子素子での使用のための機能性化合物の開発は、現在集中的な研究主題である。ここで、特別な目的は、たとえば、発光のパワー効率、寿命または色座標等の一以上の関連する点について、電子素子の改善された特性を達成することができる化合物を開発することである。
本発明にしたがって、用語「電子素子」は、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)、有機発光電子化学電池(OLEC)、有機レーザーダイオード(O-laser)および有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)の意味であると理解される。
特別な関心事は、OLEDとして参照される後者の電子素子での使用のための化合物の提供である。OLEDの一般的構造とそれらが作用する手段は、当業者に知られ、とりわけ、US 4539507、US 5151629、EP0676461およびWO1998/27136に記載されている。
OLEDの特性データに関して、さらなる改良が、特に、広範な商業的使用に関して、たとえば、表示素子または光源として、いまだ必要とされている。これに関連して、特に、重要なことは、OLEDの寿命、効率と駆動電圧および達成される色値である。特に、青色発光OLEDの場合に、素子の寿命に関する改善の可能性が存在する。さらに、電子素子での機能性材料としての使用のために、化合物は、高い熱安定性と高いガラス転移温度を有し、分解することなく昇華できることが望まれる。
文書CN 102030701Aは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を有する化合物を記載している。文書US 2006/0094859 A1は、多架橋ビフェニル単位を有するポリマーを記載している。
たとえば、マトリックス材料としておよび/または正孔輸送/電子ブロック材料もしくは励起子ブロック材料としておよび/または電子輸送もしくは正孔ブロック材料として、蛍光もしくは燐光OLED、特に、燐光OLEDでの使用のために適する化合物を提供することが本発明の目的である。
明確さのために、インデノ[1,2,3-jk]フルオレンの番号付けを以下に示す。
Figure 0006469673
したがって、本発明は、式(1)の化合物を提供し;
Figure 0006469673
式中、出現する記号は、以下のとおりである:
Zは、出現毎に同一であるか異なり、CRまたはNであり;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上のR基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であり;同時に、同じ窒素原子もしくは燐原子に結合する2つのAr基は、単結合またはN(R)、C(R、OおよびSから選ばれるブリッジにより、互いにブリッジされてもよく;
は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、P(=O)(R、B(OR、CHO、Si(R、OSO、S(=O)R、S(=O)、1〜40個の炭素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キル基、3〜40個の炭素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キル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接するもしくは隣接しないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、C=O、C=S、C=Se、C=NR、-C(=O)NR-、P(=O)(R)、-C(=O)O-、Si(R、NR、-O-、-S-、SOもしくはSOで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよく;
は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、P(=O)(R、B(OR、CHO、Si(R、OSO、S(=O)R、S(=O)、1〜40個の炭素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キル基、3〜40個の炭素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キル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接するもしくは隣接しないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、C=O、C=S、C=Se、C=NR、-C(=O)NR-、P(=O)(R)、-C(=O)O-、Si(R、NR、-O-、-S-、SOもしくはSOで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;
は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、P(=O)(Ar、B(OR、CHO、Si(R、OSO、S(=O)R、S(=O)、1〜40個の炭素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キル基、3〜40個の炭素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キル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接するもしくは隣接しないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、C=O、C=S、C=Se、C=NR、-C(=O)NR-、P(=O)(R)、-C(=O)O-、Si(R、NR、-O-、-S-、SOもしくはSOで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよく;
は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族基、または6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であって、ここで、脂肪族基、芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造中の1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくは1〜5個の炭素原子を有するアルキル基で置き代えられてよく;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよく;
ここで、式(1)中のRおよび/または少なくとも一つのRは、少なくとも一つの芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含み、
少なくとも一つのRは、少なくとも一つの芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含む場合には、全てのRとR中の芳香族環原子の合計数は、少なくとも12個であり;および
が、芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含まない場合には、Rは、少なくとも24個の芳香族環原子を含み、12位を介して結合するさらなるインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を含まない。
本発明の文脈での、アリール基は、6〜60個の芳香族環原子を含み;本発明の文脈でのヘテロアリール基は、5〜60個の芳香族環原子を含み、そのうちの少なくとも1個は、ヘテロ原子である。ヘテロ原子は、好ましくは、N、OおよびSから選ばれる。これが、基本的な定義である。他の選好が、たとえば、存在する芳香族環原子もしくはヘテロ原子の数に関して、本発明の説明において示されるならば、これらが適用される。
ここで、アリール基もしくはヘテロアリール基は、単純な芳香族環すなわちベンゼン、または、単純な複素環式芳香族環、たとえば、ピリジン、ピリミジン、チオフェン等、または、縮合(環縮合)芳香族もしくは複素環式芳香族ポリ環状基、たとえば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノリン、イソキノリンもしくはカバゾールの何れかの意味であると理解される。本発明の文脈での縮合(環縮合)芳香族もしくは複素環式芳香族ポリ環状基は、互いに縮合した二以上の単純芳香族もしくは複素環式芳香族環から成る。単結合により互いに結合した芳香族構造、たとえば、ビフェニルもしくはビピリジンは、逆に、アリールもしくはヘテロアリール基ではなく、芳香族環構造とみなされる。
アリールもしくはヘテロアリール基は、各々上記言及した基により置換されていてもよく、任意の所望の位置を介して、芳香族または複素環式芳香族構造に連結していてもよいが、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ベンズアントラセン、ベンズフェナントレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナンスリイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンズオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナンスロオキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、ピラジン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,5-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,2,3-トリアジン、テトラゾール、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジンおよびベンゾチアジアゾールから誘導される基の意味であると理解される。
本発明の文脈での芳香族環構造は、環構造中に6〜60個のC原子を含む。本発明の文脈での複素環式芳香族環構造は、5〜60個の芳香族環原子を含み、そのうちの少なくとも1個はヘテロ原子である。ヘテロ原子は、好ましくは、N、Oおよび/またはSから選ばれる。本発明の文脈での芳香族もしくは複素環式芳香族環構造は、必ずしもアリールもしくはヘテロアリール基のみを含む構造ではなく、加えて、2個以上のアリールもしくはヘテロアリール基は、たとえば、sp混成の炭素、ケイ素、窒素もしくは酸素原子、sp混成の炭素もしくは窒素原子もしくはsp混成の炭素原子のような非芳香族単位(好ましくは、H以外の原子は、好ましくは、10%より少ない)により結合されていてもよい構造の意味であると理解される。たとえば9,9’-スピロビフルオレン、9,9-ジアリールフルオレン、トリアリールアミン、ジアリールエーテル、スチルベン等のような構造も、二個以上のアリール基が、たとえば、直鎖あるいは環状アルキル、アルケニルもしくはアルキニル基により、もしくはシリル基により連結される構造であるから、本発明の文脈での芳香族環構造ともみなされる。さらに、たとえば、ビフェニル、テルフェニルもしくはジフェニルトリアジン等の二個以上のアリールもしくはヘテロアリール基が、単結合を介して互いに結合する構造も、本発明の文脈での芳香族もしくは複素環式芳香族環構造ともみなされる。
5〜60個の芳香族環原子を有する芳香族または複素環式芳香族環構造は、各場合に、上記した基により置換されていてもよく、任意の所望の位置で、芳香族または複素環式芳香族系に連結していてもよいが、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンズアントラセン、フェナントレン、ベンズフェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、ビフェニル、ビフェニレン、テルフェニル、テルフェニレン、クアテルフェニル、フルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレン、ジヒドロピレン、テトラヒドロピレン、cis-もしくはtrans-インデノフルオレン、トルクキン、イソトルキセン、スピロトルキセン、スピロイソトルキセン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、インドロカルバゾール、インデノカルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナンスリイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンズオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナンスロオキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、1,5-ジアザアントラセン、2,7-ジアザピレン、2,3-ジアザピレン、1,6-ジアザピレン、1,8-ジアザピレン、4,5-ジアザピレン、4,5,9,10-テトラアザペリレン、ピラジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノチアジン、フルオルビン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,5-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,2,3-トリアジン、テトラゾール、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジンおよびベンゾチアジアゾールまたはこれらの基の組み合わせから誘導される基の意味であると理解される。
本発明の文脈で、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル基または3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル基または2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基は、ここで、加えて、個々の水素原子もしくはCH基は、基の定義の元で上記言及した基により置換されていてよく、好ましくは、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、シクロペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、ネオヘキシル、n-ヘプチル、シクロヘプチル、n-オクチル、シクロオクチル、2-エチルヘキシル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2,2,2-トリフルオロエチル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニル、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニルまたはオクチニル基の意味であると理解される。1〜40個の炭素原子を有するアルコキシもしくはチオアルキル基は、好ましくは、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、n-ペントキシ、s-ペントキシ、2-メチルブトキシ、n-ヘキソキシ、シクロヘキシルオキシ、n-ヘプトキシ、シクロヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、シクロオクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、ペンタフルオロエトキシ、2,2,2-トリフルオロエトキシ、メチルチオ、エチルチオ、n-プロピルチオ、i-プロピルチオ、n-ブチルチオ、i-ブチルチオ、s-ブチルチオ、t-ブチルチオ、n-ペンチルチオ、s-ペンチルチオ、n-ヘキシルチオ、シクロヘキシルチオ、n-ヘプチチオル、シクロヘプチルチオ、n-オクチルチオ、シクロオクチルチオ、2-エチルヘキシルチオ、トリフルオロメチルチオ、ペンタフルオロエチルチオ、2,2,2-トリフルオロエチルチオ、エテニルチオ、プロペニルチオ、ブテニルチオル、ペンテニルチオ、シクロペンテニルチオ、ヘキセニルチオ、シクロヘキセニルチオ、ヘプテニルチオ、シクロヘプテニルチオ、オクテニルチオ、シクロオクテニルチオ、エチニルチオ、プロピニルチオ、ブチニルチオ、ペンチニルチオ、ヘキシニルチオ、ヘプチニルチオまたはオクチニルチオの意味であると理解される。
2個以上の基が、環を形成してもよいという表現は、本説明の文脈では、特に、2個の基が化学結合により互いに結合する意味であると理解されるべきである。これは、以下のスキームにより図解される:
Figure 0006469673
しかしながら、さらに、上記言及した表現は、2個の基の1つが水素である場合には、第2の基は、水素原子が結合した位置で結合して環を形成する意味であると理解されるべきでもある。これは、以下のスキームにより図解される。
Figure 0006469673
本発明の好ましい1態様では、環毎の1個を超えないZ基はNであり、その他のZ基は、出現毎に同一であるか異なり、CRである。本発明の特に好ましい1態様では、全てのZ基は、出現毎に同一であるか異なり、CRである。
少なくとも一つのRは、少なくとも一つの芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含む場合には、全てのRとR中の芳香族環原子の合計数は、少なくとも12、好ましくは、少なくとも18、より好ましくは、少なくとも24である。
が、芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含まない場合には、Rは、少なくとも24個の芳香族環原子を含み、さらなるインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を含まない。
これは、Rの一定のフレキシビリティと最小サイズを実現し、化合物の安定性、特に、昇華の場合に、正の効果を有する。特に、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格の12位は、骨格中で最も酸性の位置である。したがって、これらの結合は、特に、不安定である。化合物中になおさらなるインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格が存在するならば、非常に大きいだけでなく、潜在的により安定でない。
好ましくは、Rおよび/またはRは、14個を超える芳香族環原子を有する任意の縮合芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含まない。
同様に好ましくは、全てのRとRは、共に、84個を超えない、好ましくは、60個を超えない芳香族環原子の合計数を含む。
したがって、式(1)の化合物の好ましい1態様は、以下の式(2)の化合物であり、
Figure 0006469673
式中使用される記号は、上記定義のとおりである。
本発明の好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、1〜20個の炭素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キル基、3〜20個の炭素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キル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよい。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、1〜20個の炭素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キル基、3〜20個の炭素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キル基、2〜20個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよい。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、NO、N(Ar、N(R、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシ基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキルもしくはアルコキシ基、2〜10個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよい。
本発明の好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、1〜20個の炭素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キル基、3〜20個の炭素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キル基、2〜20個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上の基Rにより置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造である。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、C(=O)R、1〜20個の炭素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キル基、3〜20個の炭素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キル基、2〜20個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造である。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、N(Ar、N(R、1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシ基、3〜10個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキルもしくはアルコキシ基、2〜10個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接しないCH基は、Si(R、-S-もしくは-O-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、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R基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環構造、または、各場合に、1以上の基Rにより置換されてよい5〜30個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造である。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、1以上のR基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環構造である。
本発明のさらに好ましい1態様では、上記式中のRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、N(R、C(=O)R、Si(R、1〜20個の炭素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キル基、3〜20個の炭素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キル基、2〜20個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接するもしくは隣接しないCH基は、Si(R、NR、-O-もしくは-S-で置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、FもしくはCNで置き代えられてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜18個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜18個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよい。
本発明のさらなる1態様では、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格中の5位および10位の少なくとも一つでのRは、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、NO、N(Ar、N(R、C(=O)Ar、P(=O)(Ar、P(=O)(R、Si(R、OSO、S(=O)R、S(=O)、1〜40個の炭素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キル基、3〜40個の炭素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キル基、2〜40個の炭素原子を有するアルケニルもしくはアルキニル基(ここで、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルケニルもしくはアルキニル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよく、1以上の隣接するもしくは隣接しないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、C=O、C=S、C=Se、C=NR、-C(=O)NR-、P(=O)(R)、-C(=O)O-、Si(R、NR、-O-、-S-、SOもしくはSOで置き代えられてよく、ここで、1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOで置き代えられてよい。)、各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;ここで、2個以上のR基は、たがいに結合してよく、および環を形成してよい。より好ましくは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格中の5位および10位でのRは、各場合に存在するのであれば、Cl、Br、I、B(ORおよびCHOを含む基から選ばれる任意の基を含まない。
真空蒸発により加工される化合物に対しては、ここで、アルキル基は、好ましくは、4個を超えない炭素原子を有する。溶液から加工される化合物に対しては、適切な化合物は、10個までの炭素原子を有するアルキル基により置換されたものまたはオリゴアリーレン基、たとえば、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐テルフェニルまたはクアテルフェニル基により置換されたものである。
本発明のさらなる1態様では、少なくとも一つのRは、Hではなく、好ましくは、少なくとも一つのRは、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含む。
とRに対する特に好ましい芳香族環構造は、フェニル、オルト-、メタ-もしくはパラ-ビフェニル、オルト-、メタ-、パラ-テルフェニル、オルト-、メタ-、パラ-もしくは分岐クアテルフェニル、フルオレン、スピロビフルオレンであり、各々、1以上のR基により置換されてよい。
とRに対する特に好ましい芳香族環構造は、特に、以下の式の構造から選ばれ
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
式中、構造は1以上のR基により置換されてよく、Rは、上記定義のとおりである。ここで、好ましくは、Rは、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族基または6〜24個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、5〜24個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり、好ましくは、1〜10個の炭素原子を有する脂肪族基または6〜18個の芳香族環原子を有する芳香族環構造である。
特に好ましい複素環式芳香族環構造RとRは、ヘテロアリール基として、トリアジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピリジン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、カルバゾール、アザカルバゾール、ジアザカルバゾール、ジベンゾチオフェンおよび/またはジベンゾフランを含む。ここで、複素環式芳香族環構造は、以下の式(H−1)〜(H−14)の構造から、特に、選ばれ:
Figure 0006469673
式中、複素環式芳香族基は、全ての非占有位置でR基により置換されてよく、ここで、複素環式芳香族基は、任意の位置でインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に結合してよく、ここで、結合はNRの場所に出現してもよく、Rは式(1)に対して定義されるとおりであり、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格への結合は、2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、好ましくは、式(Ar3−1)〜(Ar3−12)の1つ、より好ましくは、式(Ar3−1)〜(Ar3−4)の1つの2価の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を介してもよい。好ましくは、Rは、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族基または6〜24個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、5〜24個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり、好ましくは、1〜10個の炭素原子を有する脂肪族基または6〜18個の芳香族環原子を有する芳香族環構造である。
もしくはRが、N(Ar基であると、この基は、好ましくは、以下の式(3)および(4)の構造から選ばれ:
Figure 0006469673
および、RもしくはRが、トリアリールアミン基もしくはトリヘテロアリールアミン基である芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であると、この基は、好ましくは、以下の式(5)の構造から選ばれ:
Figure 0006469673
式中、使用される記号は上記定義されるとおりであり、破線の結合は、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン基本骨格への結合であり、さらに、
Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上のR基により置換されてよい5〜24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り、ここで、全てのArとAr中の芳香族環原子の合計数は、共に、60を超えず;
Arは、出現毎に同一であるか異なり、複数のR基の一つにより置換されてよい5〜24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り;
Eは、単結合、C(R、NR、OおよびSから選ばれる。
式(3)中の式Arおよび式(5)中のArのための好ましい環構造は、式(H−1)〜(H−15)の構造であり、ここで、これらは、全非占有位置でR基により置換されてよく、複素環式芳香族基は、任意の非占有位置で式の窒素原子に結合してよく、式(A−1)〜(A−25)の構造は、1以上のR基により置換されてよく、破線の結合は、式の窒素原子への結合であり、Rは、上記定義されるとおりである。
最も好ましくは、式(5)中の少なくとも一つのArは、式(A−2)〜(A−25)と(H−7)〜(H−9)の構造から選ばれ、特に好ましくは、式(5)中の両方のArは、式(A−2)〜(A−25)と(H−7)〜(H−9)の構造から選ばれる。
最も好ましくは、式(3)中の少なくとも一つのArは、式(A−2)〜(A−17)と(H−7)〜(H−9)の構造から選ばれ、特に好ましくは、式(5)中の両方のArは、構造式(A−2)〜(A−17)と(H−7)〜(H−9)から選ばれる。
好ましくは、Arは、以下の式(Ar3−1)〜(Ar3−12)の2価基から選ばれ、
Figure 0006469673
式中、Eは、出現毎に同一であるか異なり、C(R、-C(=O)-、-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)-、NRから選ばれる2価基であり、ここで、Rは、式(1)に対して定義されるとおりである。より好ましくは、Arは、構造(Ar3−1)〜(Ar3−4)の1つである。
好ましい1態様では、化合物は、丁度1、2、3、4もしくは5個、1、2もしくは3個、より好ましくは、1もしくは2個の、式(3)、(4)および(5)、好ましくは、(3)および(5)から選ばれるRおよび/またはRの基を含む。
さらに好ましい1態様では、化合物は、丁度1個の式(3)、(4)および(5)から選ばれるRまたはR基を含む。
式(1)の化合物の好ましい態様は、式(1−3a)〜(1−3g)と式(1−5a)〜(1−5g)の化合物であり:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
式中、R、R、Ar、ArおよびArは、上記定義されるとおりである。
本発明の好ましい1態様では、Rにおいて、存在するならば、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に直接隣接する6員アリール環構造中のインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に対してパラ位には、窒素原子、好ましくは、ヘテロ原子が存在しない。これは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格の3位に結合するカルバゾール構造を含む縮合芳香族環構造にもあてはまる。驚くべきことに、このような化合物は、オルト位もしくはメタ位に窒素原子を有する化合物よりもはるかに安定ではないことが見出された。
が、複素環式芳香族環構造である場合には、したがって、好ましいのは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格にオルト位もしくはメタ位で、ヘテロ原子、好ましくは、窒素原子を有する化合物である。
本発明の好ましい1態様では、複素環式芳香族環構造としてのRが、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に直接結合するトリアリールアミン基もしくはトリヘテロアリールアミン基もしくはカルバゾール構造を含む場合には、窒素原子は、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に関して、メタもしくはオルト位に配置される。
本発明の好ましい1態様では、式(1−5a)中のArは、構造(Ar3−2)〜(Ar3−11)から選ばれ、好ましくは、式(Ar3−2)においては、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格への結合は、1、2もしくは4位であり、式(Ar3−7)〜(Ar3−9)においては、窒素への結合に対してパラ位ではない。より好ましくは、Arは、構造(Ar3−2)および(Ar3−3)から選ばれる。
したがって、式(1−5a)の化合物の好ましい1態様は、以下の式の化合物であり、
Figure 0006469673
式中、RとRは、上記定義されるとおりであり、化合物は、非占有位置でR基により置換されてよいが、好ましくは、置換されない。
本発明の好ましい1態様では、0もしくは丁度1つのRとRは、存在するならば、式(1−3a)〜(1−3g)、式(1−5a)〜(1−5g)または式(1−5a−1)〜(1−5a−2)において、式(3)、(4)および(5)から選ばれるさらなる基である。
本発明の好ましい1態様では、0もしくは丁度1つのRとRは、存在するならば、式(1−3a)〜(1−3g)と式(1−5a)〜(1−5g)または式(1−5a−1)〜(1−5a−2)において、式(3)、(4)および(5)から選ばれるさらなる基であり、少なくとも一つのさらなるRおよび/またはRは、存在するならば、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、より好ましくは、式(A−1)〜(A−25)または(H−1)〜(H−14)の芳香族もしくは複素環式芳香族環構造であり、最も好ましくは、芳香族環構造、特に、式(A−1)〜(A−25)である。
本発明の好ましい1態様では、1個を超えるRは、一緒になって、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に縮合する芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を形成しない。
本発明の化合物の用途によって、相異なる置換基RとRが、選択される。
式(1)または(2)の化合物が、燐光エミッターのためのマトリックス材料として使用される場合には、好ましくは、少なくとも一つのRおよび/またはRは、N(Ar、C(=O)Ar、P(=O)(Arまたは1以上のR基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である。より好ましくは、この場合、少なくとも一つのRおよび/またはRは、式(3)、(4)および(5)の化合物とその上記言及した態様から選ばれる。
式(1)または(2)の化合物が、蛍光エミッターのためのマトリックス材料として使用される場合には、好ましくは、少なくとも一つのRおよび/またはRは、少なくとも3つの縮合6員環、好ましくは、アントラセンを有する少なくとも一つのアリール基を含む芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。
式(1)または(2)の化合物が、蛍光エミッターとして使用される場合には、好ましくは、少なくとも2つのRおよび/またはRは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に、好ましくは、直接またはフェニル基を介して結合する少なくとも2つの縮合6員環を有する少なくとも1つのアリール基または芳香族環構造を含む芳香族もしくは複素環式芳香族環構造である。この縮合アリール環は、好ましくは、アントラセン、ピレン、フェナントレン、クリセン、モノベンゾインデノフルオレンおよびジベンゾインデノフルオレンから選ばれる。
式(1)または(2)の化合物が、電子輸送材料として使用される場合には、好ましくは、少なくとも2つのRおよび/またはRは、1以上のR基により置換されてよい5〜40個の芳香族環原子、好ましくは、5〜25個の芳香族環原子を有する電子不足複素環式芳香族環構造である。本発明の文脈において電子不足複素環式芳香族環構造は、少なくとも1つの窒素原子を有する6員ヘテロアリール基または少なくとも2つのヘテロ原子を有する5員ヘテロアリール基の何れかである、少なくとも1つの電子不足ヘテロアリール基を含む複素環式芳香族環構造である。
特に好ましい電子不足複素環式芳香族環構造Rおよび/またはRは、ヘテロアリール基として、トリアジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、チアゾール、チアジアゾール、ベンズイミダゾール、キノリン、イソキノリンおよびキノキサリンから選ばれる少なくとも一つの基を含む。これらの複素環式芳香族環構造は、特に、(H−1)、(H−2)、(H−3)、(H−14)の構造から選ばれ、ここで、Rは、上記定義されるとおりであり、構造は、非占有位置で、単結合またはフェニル基を介して、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に結合する。
式(1)または(2)の化合物が、正孔輸送材料または発光化合物として使用される場合には、好ましくは、少なくとも1つのRおよび/またはRは、基N(Ar、トリアリールアミノ基もしくは1以上のR基、特に、上記言及した、式(3)、(4)および(5)の1つの基により置換されてよい5〜40個の芳香族環原子、好ましくは、5〜25個の芳香族環原子を有する電子リッチ複素環式芳香族環構造である。本発明の文脈において電子リッチ複素環式芳香族環構造は、丁度1つのヘテロ原子を有し、一以上のアリールが縮合してもよい5員環ヘテロアリール基である少なくとも1つの電子リッチヘテロアリール基を含む複素環式芳香族環構造である。
特に好ましい電子リッチ複素環式芳香族環構造Rおよび/またはRは、ヘテロアリール基として、ピロール、フラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフランおよび/またはアザカルバゾールを含む。これらの電子リッチ複素環式芳香族環構造は、特に、上記言及した(H−4)〜(H−13)の構造から選ばれる。
本発明の1態様では、上記言及した選好が、所望のとおりに互いに結合することができる。
上記詳細な態様の好ましい化合物また電子素子で好んで使用可能な化合物の例は、以下の構造(1)〜(55)の化合物である。
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
本発明による化合物の合成は、先行技術で知られたタイプの方法と反応、たとえば、フリーデルクラフツ反応、パラジウム触媒分子間C-Hアリール化、ブッフバルトカップリングおよびスズキカップリングおよびグリニャール反応により、実施することができる。
本発明の化合物の調製のための好ましい第1のプロセスは、スキーム1で反応物として示された基本構造から進行する。これらは、いくつかの場合には市販されており、他の場合には、簡単な市販された化合物から、数個の合成工程で製造することができる。
Figure 0006469673
このような化合物は、たとえば、グリニャール反応において、フルオレンを適切に置換されたハロゲン化アリールと反応させることにより得ることができる。
Figure 0006469673
次の工程では、所望のRが、Y基の場所で得られた化合物に導入される。Rが、芳香族環構造を含むと、これは、好ましくは、フリーデルクラフツ反応により達成される。
Figure 0006469673
フリーデルクラフツ反応の故に、ここで、電子不足芳香族構造を導入することはできない。この点で、この反応経路は、非置換もしくはアルキル化芳香族もしくはアリールアミン(Aは、N(Ar)である。)のために特に適している。同時に、フリーデルクラフツ反応は、パラ位に存在する任意の活性ラジカルの位置をも決定する。
次の工程では、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格が、分子間閉環反応において構築される。
Figure 0006469673
本発明の化合物の調製のための好ましい第2のプロセスは、スキーム4で示されたベンゾフェノン誘導体から進行する。これらは、いくつかの場合には市販されており、他の場合には、簡単な市販された化合物から、数個の合成工程で製造することができる。
Figure 0006469673
第2のプロセスの好ましい1態様では、出発化合物は、CN基上でのグリニャール反応により構築される。
Figure 0006469673
ここで、ベンゾニトリル化合物は、その後のRのための前駆化合物である。いくつかのW基が、環およびまたは縮合(環縮合)環または芳香族もしくは複素環式芳香族環構造、たとえば、カルバゾールを形成してもよい。Wは、好ましくは、RN基であり、ここで、Rは、好ましくは、同一か異なり、アリールもしくはヘテロアリール基である。
プロセスの特別な1態様では、W基は、アルキル-もしくはアリール-アミンである。後者は、ブッフバルトカップリングにより導入することができる。
Figure 0006469673
特に好ましい1態様では、アルキル-もしくはアリール-アミン基は、ニトリル基に対してオルト位またはメタ位である。
Figure 0006469673
スキーム4からの化合物は、グリニャール反応において、置換ビフェニル化合物と反応する。
Figure 0006469673
次の工程では、分子間求電子反応が、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格の最初の部分を構築するために使用される。
Figure 0006469673
次の工程では、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格は、遷移金属触媒下の分子間閉環反応において構築される。
Figure 0006469673
本発明のこのプロセスでは、後者のインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格のRは、フリーデルクラフツ反応では導入されず、Rに関する他の置換パターンを得ることができる。ここで、特に好ましいのは、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に関してメタ位およびオルト位の基であり、特に好ましいのは、これらの位置でのアリールアミン等の窒素置換基である。
Figure 0006469673
上記に示された合成方法は、例示的性格を有し、本発明の化合物の特別な態様の合成のために有利であれば、有機合成分野の当業者により適切な方法で変形することができる。
したがって、本発明は、さらに、フルオレン誘導体から出発して、ケト基への付加と好ましくは、閉環のための遷移金属触媒カップリング反応によりインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を得ることが実行されることを特徴とする式(1)または(2)の化合物の製造方法を提供する。
したがって、本発明は、さらに、ケト基に対してオルト位に脱離基を有するアリールケト基におけるケト基への付加が、ビアリール誘導体と共になされ、次いで、分子間求電子反応と好ましくは、遷移金属触媒分子間カップリング反応により、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格が構築されることを特徴とするインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を有する化合物、好ましくは、式(1)または(2)の化合物の製造方法を提供する。
上記記載の本発明の化合物、特に、臭素、沃素、塩素、ボロン酸もしくはボロン酸エステル等の反応性脱離基により置換された化合物は、対応するオリゴマー、デンドリマーまたはポリマーの調製のためのモノマーとして使用を見出し得る。適切な反応性脱離基は、たとえば、臭素、沃素、塩素、ボロン酸、ボロン酸エステル、アミン、末端C-C二重結合もしくはC-C三重結合を含むアルケニルまたはアルキニル基、オキシラン、オキセタン、環化、たとえば、1,3-双極子環付加に入る基、たとえば、ジエンもしくはアジド等、カルボン酸誘導体、アルコールおよびシランである。
したがって、本発明は、さらに、一以上の式(1)または(2)の化合物を含むオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーに関し、ここで、ポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーへの結合(複数の結合)は、式(I)において、Rおよび/またはRにより置換された任意の所望の位置に位置することができる。本発明の化合物の結合に応じて、化合物は、オリゴマーもしくはポリマーの側鎖の部分または主鎖の部分である。本発明の文脈でのオリゴマーは、少なくとも三個のモノマー単位から形成される化合物の意味であると理解される。本発明の文脈でのポリマーは、少なくとも10個のモノマー単位から形成される化合物の意味であると理解される。
本発明のポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーは、共役、部分共役もしくは非共役であってよい。本発明のオリゴマーまたはポリマーは、直鎖、分岐鎖もしくは樹状であってよい。
直鎖状に結合した構造においては、式(1)または(2)の単位は、たがいに直接結合するか、または二価の基、たとえば、置換もしくは非置換アルキレン基により、ヘテロ原子により、または二価の芳香族もしくは複素環式芳香族基により、たがいに結合してよい。
分岐および樹状構造においては、たとえば、3、5個以上の式(1)または(2)の単位は、三価もしくはより多価の基、たとえば、三価もしくはより多価の芳香族もしくは複素環式芳香族基により結合してもよく、分岐もしくは樹状オリゴマーまたはポリマーを生じる。
オリゴマー、デンドリマーおよびポリマー中の式(1)または(2)の繰り返し単位に対して、本発明の化合物に対する上記記載したとおりの同じ選好が、あてはまる。
本発明の1態様では、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーへの結合は、2つの位置5と10には位置しない。
オリゴマーまたはポリマーの調製のために、本発明によるモノマーは、さらなるモノマーとホモ重合するか共重合する。適切で好ましいコモノマーは、フルオレン(たとえば、EP842208もしくはWO2002/22026による)、スピロビフルオレン(たとえば、EP707020、EP894107もしくはWO2006/061181による)、パラ-フェニレン(たとえば、WO1992/18552による)、カルバゾール(たとえば、WO2004/070772もしくはW02004/113468による)、チオフェン(たとえば、EP1028136による)、ジヒドロフェナントレン(たとえば、WO 2005/014689もしくはWO 2007/006383による)、cis-およびtrans-インデノフルオレン(たとえば、WO2004/041901もしくはWO2004/113412による)、ケトン(たとえば、WO2005/040302による)、フェナントレン(たとえば、WO2005/104264もしくはWO2007/017066による)または複数のこれらの単位から選ばれる。ポリマー、オリゴマーおよびデンドリマーは、また、さらなる単位、たとえば、ビニルトリアリールアミン(たとえば、WO2007/068325による)もしくは燐光金属錯体(たとえば、WO2006/03000による)等の発光(蛍光または燐光)単位および/または電荷輸送単位、特に、トリアリールアミン系のものを通常含む。
本発明によるポリマー、オリゴマーおよびデンドリマーは、有利な特性、特に、長い寿命、高い効率と良好な色座標を有する。
本発明によるポリマーおよびオリゴマーは、一以上の型のモノマーの重合により一般的に調製され、少なくとも一つのモノマーは、ポリマー中に式(1)または(2)の繰り返し単位を生じる。適切な重合反応は、当業者に知られ、文献に記載されている。C-CまたはC-N結合を生じる、特に適切で好ましい重合反応は、以下のものである:
(A)スズキ重合;
(B)ヤマモト重合;
(C)スチル重合および
(D)ハートウイッグ-ブッフバルト重合
重合をこれらの方法により実行することができる方法と次いでポリマーを反応媒体から分離し、精製することができる方法は、当業者に知られており、文献、たとえば、WO 2003/048225、WO 2004/037887およびWO 2004/037887に詳細に記載されている。
したがって、本発明は、また、スズキ重合、ヤマモト重合、スチル重合またはハートウイッグ-ブッフバルト重合により調製されることを特徴とする本発明によるポリマー、オリゴマーおよびデンドリマーの調製方法に関する。本発明のデンドリマーは、当業者に知られた方法によりもしくはそれに類似して調製することができる。適切な方法は、文献、たとえば、Frechet, Jean M. J.; Hawker, Craig J., "Hyperbranched polyphenylene and hyperbranched polyesters: new soluble, three-dimensional, reactive polymers"、 Reactive & Functional Polymers (1995), 26(1-3), 127-36; Janssen, H. M.; Meijer, E. W.、 "The synthesis and characterization of dendritic molecules", Materials Science and Technology (1999), 20 (Synthesis of Polymers), 403-458; Tomalia, Donald A., "Dendrimer molecules", Scientific American (1995), 272(5), 62-6、WO 2002/067343 A1およびWO 2005/026144 A1に記載されている。
液相からの、たとえば、スピンコーティングによるまたは印刷プロセスによる本発明の化合物の加工のためには、本発明の化合物の調合物を必要とする。これらの調合物は、たとえば、溶液、分散液もしくはエマルジョンであり得る。この目的のためには、二以上の溶媒の混合物を使用することが好ましい可能性がある。適切で好ましい溶媒は、たとえば、トルエン、アニソール、o-、m-もしくはp-キシレン、メチルベンゾエート、メシチレン、テトラリン、ベラトール、THF、メチル-THF、THP、クロロベンゼン、ジオキサン、フェノキシトルエン、特に、3-フェノキシトルエン、(-)-フェンコンヌ、1,2,3,5-テトラメチルベンゼン、1,2,4,5-テトラメチルベンゼン、1-メチルナフタレン、2-メチルベンゾチアゾール、2-フェノキシエタノール、2-ピロリジノン、3-メチルアニソール、4-メチルアニソール、3,4-ジメチルアニソール、3,5-ジメチルアニソール、アセトフェノン、α-テルピネオール、ベンゾチアゾール、ブチルベンゾエート、クメン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、デカリン、ドデシルベンゼン、エチルベンゾエート、インダン、メチルベンゾエート、NMP、p-シメン、フェネトール、1,4-ジイソプロピルベンゼン、ジベンジルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエ−テル、トリプロピレングリコールジメチルエ−テル、テトラエチレングリコールジメチルエ−テル、2-イソプロピルナフタレン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタンもしくはこれら溶媒の混合物である。
したがって、本発明は、さらに、少なくとも一つの式(1)または(2)の化合物または少なくとも一つの式(1)または(2)の単位を含む少なくとも一つのポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーと少なくとも一つの溶媒、好ましくは、有機溶媒を含む調合物、特に、溶液、分散液もしくはエマルジョンに関する。このような溶液を調製することができる方法は、当業者に知られており、たとえば、WO 2002/072714、WO 2003/019694とそこに引用された文献に記載されている。
式(1)または(2)の化合物は、電子素子、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)での使用のために適している。化合物は、置換に応じて、有機エレクトロルミッセンス素子の種々の機能と層に使用される。好ましくは、化合物は、正孔輸送もしくは正孔注入層中で正孔輸送材料として、発光層中でマトリックス材料として、電子ブロック材料として、励起子ブロック材料としておよび/または中間層のための材料として使用される。
したがって、本発明は、さらに、式(1)または(2)の化合物の電子素子での使用と一以上の式(1)または(2)の化合物を含む電子素子自体に関する。これらの電子素子は、好ましくは、有機集積回路(OIC)、有機電界効果トランジスタ(OFET)、有機薄膜トランジスタ(OTFT)、有機発光トランジスタ(OLET)、有機太陽電池(OSC)、有機光学検査器、有機光受容器、有機電場消光素子(OFQD)、発光電子化学電池(OLEC)、有機レーザーダイオード(O-laser)から選ばれ、より好ましくは、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)から選ばれる。特に好ましくは、アノード、カソードと少なくとも一つの発光層を含む有機エレクトロルミッセンス素子であり、ここで、少なくとも一つの有機層は、少なくとも一つの式(1)または(2)の化合物を含む発光層、正孔輸送層または別の層を含む。
カソード、アノードおよび発光層に加えて、有機エレクトロルミネセンス素子は、さらなる層を含んでよい。これらは、たとえば、各場合に、1以上の正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、電子ブロック層、励起子ブロック層、中間層、電荷生成層(IDMC 2003, Taiwan; Session 21 OLED (5), T. Matsumoto, T. Nakada, J.Endo, K. Mori, N. Kawamura, A. Yokoi, J.Kido, Multiphoton Organic EL Device Having Charge Generation Layer)および/または有機あるいは無機p/n接合を含んでもよい。しかしながら、これら層の夫々は、必ずしも存在する必要はなく、層の選択は使用される化合物と、特に、素子が蛍光もしくは燐光エレクトロルミネッセンス素子であるかに常に依存することが指摘されねばならない。
有機エレクトロルミネセンス素子は、複数の発光層を含んでもよい。この場合に、これらの発光層は、より好ましくは、380nm〜750nm間に全体で複数の最大発光波長を有し、全体として、白色発光が生じるものであり、換言すれば、蛍光もしくは燐光を発し、青色もしくは黄色、緑色、オレンジ色もしくは赤色発光し得る種々の発光化合物が、発光層に使用される。特に好ましいものは、3層構造であり、すなわち、3個の発光層を有する構造であり、ここで、これらの層の少なくとも一つは、少なくとも一つの式(1)または(2)の化合物を含み、その3層は青色、緑色およびオレンジ色もしくは赤色発光を呈する(基本構造については、たとえば、WO 2005/011013参照。)。代替として、および/または追加的に、本発明の化合物は、正孔輸送層中に、および/または中間層中に存在してもよい。白色光の生成のためには、広い波長範囲で発光する個々に使用されるエミッター化合物が、色発光する複数のエミッター化合物に代えて適当である可能性があることに注意する必要がある。
本発明にしたがうと、式(1)または(2)の化合物が、一以上の燐光ドーパントを含む電子素子で使用されることが好ましい。この場合、化合物は、種々の層中、好ましくは、正孔輸送層中でまたは発光層中で使用されてよい。本発明にしたがって、式(1)または(2)の化合物を一以上の蛍光ドーパントを含む電子素子で使用されることが可能である。
用語「燐光ドーパント」は、通常、発光が、スピン禁制遷移、たとえば、励起三重項状態またはより高いスピン量子数を有する状態、たとえば、五重項状態からの遷移により生じる化合物を包含する。
適切な燐光発光ドーパント(=三重項エミッター)は、適切な励起により、好ましくは、可視域で発光する化合物であり、加えて、20より大きい原子番号、好ましくは、38〜84の原子番号、より好ましくは、56〜80の原子番号を有する少なくとも一つの原子を含む。使用される好ましい燐光発光エミッターは、銅、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銀、金またはユウロピウムを含む化合物、特に、イリジウム、白金または銅を含む化合物である。本発明の文脈では、すべてのルミネッセントイリジウム、白金または銅錯体が、燐光化合物であるとみなされる
上記記載のエミッターの例は、出願WO 00/70655、WO 01/41512、WO 02/02714、WO 02/15645、EP 1191613、EP 1191612、EP 1191614、WO 05/033244、WO 05/019373およびUS2005/0258742に見出すことができる。一般的には、燐光発光OLEDのために先行技術により使用され、有機エレクトロルミネッセンス素子分野の当業者に知られるようなすべての燐光発光錯体が適切である。当業者は発明力を行使することなく、有機エレクトロルミッセンス素子中で式(1)または(2)の化合物と組み合わせてさらなる燐光錯体を使用することもできる。
適切な燐光エミッター化合物の明確な例を、以下に示される燐光ドーパントの表に見出すことができる。
本発明の好ましい態様では、一般式(1)または(2)の化合物は、正孔輸送材料として使用される。その場合に、化合物は、正孔輸送層および/または正孔注入層中で使用される。
本発明の文脈での正孔注入層は、アノードに直接隣接する層である。本発明の文脈での正孔輸送層は、正孔注入層と発光層との間に位置する層である。正孔輸送層は、発光層に直接隣接してよい。式(1)または(2)の化合物が、正孔輸送材料としてまたは正孔注入材料として使用されるならば、それらは、電子受容体化合物で、たとえば、F-TCNQ、またはEP1476881もしくはEP1596445に記載されるとおりの化合物でドープされるのが好ましい可能性がある。本発明のさらに好ましい態様では、式(1)または(2)の化合物は、US2007/0092755に記載されたとおりのヘキサアザトリフェニレン誘導体と組み合わせて、正孔輸送材料として使用される。ここで、ヘキサアザトリフェニレン誘導体は、特に、好ましくは、別の層中で使用される。
式(1)または(2)の化合物が、正孔輸送層中で正孔輸送材料として使用されるならば、化合物は、正孔輸送層中で純粋材料として、すなわち100%の割合で使用することができるか、一以上のさらなる化合物と組み合わせて正孔輸送層中で使用することができる。
本発明のさらなる態様では、式(1)または(2)の化合物は、一以上のドーパント、好ましくは、燐光ドーパントと組み合わせてマトリックス材料として使用される。
マトリックス材料とドーパントとを含む系中のドーパントは、混合物中でより少ない割合を有する成分の意味であると理解される。対応して、マトリックス材料とドーパントとを含む系中でのマトリックス材料は、混合物中でより多い割合を有する成分の意味であると理解される。
発光層中のマトリックス材料の割合は、この場合、蛍光発光層に対しては、50.0〜99.9体積%、好ましくは、80.0〜99.5体積%、より好ましくは、92.0〜99.5体積%であり、燐光発光層に対しては、85.0〜97.0体積%である。
対応して、ドーパントの割合は、蛍光発光層に対しては、0.1〜50.0体積%、好ましくは、0.5〜20.0体積%、より好ましくは、0.5〜8.0体積%であり、燐光発光層に対しては、3.0〜15.0体積%である。
有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層は、また、複数のマトリックス材料(混合マトリックス系)および/または複数のドーパントを含んでもよい。この場合にも、ドーパントは、一般的には、系中でより少ない割合を有する成分であり、マトリックス材料は、系中でより多い割合を有する成分である。しかしながら、個々の場合では、系中の単一のマトリックス材料の割合は、単一のドーパントの割合よりも少なくてよい。
本発明のさらに好ましい態様では、一般式(1)または(2)の化合物は、混合マトリックス系の成分として使用される。混合マトリックス系は、好ましくは、二または三種の異なるマトリックス材料、より好ましくは、二種の異なるマトリックス材料を含む。二種の異なるマトリックス材料は、1:10〜1:1、好ましくは、1:4〜1:1の比で存在してよい。
混合マトリックス系は、一以上のドーパントを含んでよい。本発明によれば、ドーパント化合物は、一緒に、全混合物の0.1〜50.0体積%の割合、好ましくは、全混合物の0.5〜20.0体積%の割合を有する。対応して、マトリックス成分は、一緒に、全混合物の50.0〜99.9体積%、好ましくは、全混合物の80.0〜99.5体積%の割合を有する。
好ましいのは、燐光有機エレクトロルミッセンス素子で、混合マトリックス系を使用するものである。
混合マトリックス系のマトリックス成分として、本発明の化合物と組み合わせて使用することのできる特に適切なマトリックス材料は、たとえば、WO 04/013080、WO 04/093207、WO 06/005627もしくはWO 10/006680による芳香族ケトン、芳香族ホスフィンオキシドまたは芳香族スルホキシドもしくはスルホン、トリアリールアミン、カルバゾール誘導体、たとえば、CBP(N,N-ビスカルバゾリルビフェニル)または、WO 05/039246、US 2005/0069729、JP 2004/288381、EP1205527もしくはWO08/086851によるカルバゾール誘導体、たとえば、WO07/063574もしくはWO08/056746によるインドロカルバゾール誘導体、たとえば、EP 1617710、EP 1617711、EP 1731584、JP 2005/347160によるアザカルバゾール誘導体、たとえば、WO 07/137725によるバイポーラーマトリックス材料、たとえば、WO 05/111172によるシラン、たとえば、WO06/117052によるアザボロールもしくはボロン酸エステル、たとえば、WO2010/15306、WO2007/063754もしくはWO2008/056746によるトリアジン誘導体、たとえば、EP652273もしくはWO09/062578による亜鉛錯体、たとえば、WO10/054729によるジアザシロールもしくはテトラアザシロール誘導体、たとえば、WO10/054730によるジアザホスホール誘導体、たとえば、WO10/136109によるインデノカルバゾール誘導体である。
本発明の化合物を含む混合マトリックス系での使用のための好ましい燐光ドーパントは、以下の表に挙げられた燐光ドーパントである。
本発明のさらに好ましい1態様では、式(1)または(2)の化合物は、中間層で使用される。中間層は、好ましくは、複数の発光層を有する有機エレクトロルミッセンス素子、たとえば、1つの赤色発光層、1つの緑色発光層、1つの青色発光層を有する白色OLEDに使用される。より好ましくは、中間層は、2つの発光層の間に配置される。本発明の化合物を含む中間層は、本発明の好ましい1態様では、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を含む白色発光OLEDの青色発光層と緑色発光層との間に配置される。より好ましくは、青色発光層は蛍光層であり、緑色発光層は燐光層である。
以下の表に挙げられた化合物は、特に適切な燐光エミッターである。
Figure 0006469673
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好ましい蛍光ドーパントは、アリールアミンのクラスから選ばれる。本発明の文脈でのアリールアミンもしくは芳香族アミンは、窒素に直接結合した3個の置換あるいは非置換芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含む化合物の意味であると理解される。これら芳香族もしくは複素環式芳香族環構造の少なくとも1個は、好ましくは、縮合環構造であり、より好ましくは、少なくとも14個の芳香族環原子を有する。これらの好ましい例は、芳香族アントラセンアミン、芳香族アントラセンジアミン、芳香族ピレンアミン、芳香族ピレンジアミン、芳香族クリセンアミンもしくは芳香族クリセンジアミンである。芳香族アントラセンアミンは、ジアリールアミノ基が、アントラセン基に直接、好ましくは、9-位で結合する化合物の意味であると理解される。芳香族アントラセンジアミンは、2個のジアリールアミノ基が、アントラセン基に直接、好ましくは、9.10-位で結合する化合物の意味であると理解される。芳香族ピレンアミン、ピレンジアミン、クリセンアミンおよびクリセンジアミンは、同様に定義され、ここで、ジアリールアミノ基は、ピレンに、好ましくは、1位もしくは1.6-位で結合する。さらに好ましい蛍光ドーパントは、たとえば、WO 2006/122630によるインデノフルオレンアミンおよびインデノフルオレンジアミン、たとえば、WO 2008/006449によるベンゾインデノフルオレンアミンおよびベンゾインデノフルオレンジアミンと、たとえば、WO 2007/140847によるジベンゾインデノフルオレンアミンおよびジベンゾインデノフルオレンジアミンである。さらに好ましいのはWO 2010/ 012328に開示された縮合炭化水素である。
適切な蛍光ドーパントは、追加的に、JP 20061001973、WO 2004/047499、WO 2006/098080、WO 2007/065678、US 2005/0260442およびWO 2004/092111に開示されたこれら構造の誘導体である。
好ましくは、蛍光ドーパントのための有用なマトリックス材料は、種々の物質クラスからの材料を含む。好ましいマトリックス材料は、オリゴアリーレン(たとえば、EP 676461による2,2’,7,7’-テトラフェニルスピロビフルオレンもしくはジナフチルアントラセン)、特に、縮合芳香族基を含むオリゴアリーレン、オリゴアリーレンビニレン(たとえば、DPVBiもしくはEP 676461によるスピロ-DPVBi)、ポリポダル金属錯体(たとえば、WO 2004/081017による)、正孔伝導化合物(たとえば、WO 2004/058911による)、電子伝導化合物、特に、ケトン、ホスフィンオキシド、スルホキシド等(たとえば、WO 2005/084081およびWO 2005/084082による)、アトロプ異性体(たとえば、WO 2006/048268による)、ボロン酸誘導体(たとえば、WO 2006/177052による)またはベンズアントラセン(たとえば、WO2008/145239による)のクラスから選択される。特に好ましいマトリックス材料は、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセンおよび/またはピレンを含むオリゴアリーレンもしくはこれら化合物のアトロプ異性体、オリゴアリーレンビニレン、ケトン、ホスフィンオキシドおよびスルホキシドのクラスから選択される。非常に特に好ましいマトリックス材料は、アントラセン、ベンゾアントラセン、ベンゾフェナントレンおよび/またはピレンを含むオリゴアリーレンもしくはこれら化合物のアトロプ異性体のクラスから選択される。本発明の文脈でのオリゴアリーレンは、少なくとも三個のアリールもしくはアリーレン基が互いに結合した化合物の意味であると理解される。
燐光ドーパントのための好ましいマトリックス材料は、本発明の化合物と同様に、カルバゾール誘導体、(たとえば、CBP(N,N-ビスカルバゾリルビフェニル))または、WO 2005/039246、US 2005/0069729、JP 2004/288381、EP1205527もしくはWO2008/086851による化合物、トリアリールアミン、アザカルバゾール(たとえば、EP 1617710、EP 1617711、EP 1731584、JP 2005/347160による)たとえば、WO2007/063574もしくはWO2008/056746によるインドロカルバゾール誘導体、ケトン(たとえば、2004/093207もしくはWO 2010/006680による)、ホスフィンオキシド、スルホキシドおよびスルホン(たとえば、WO 2005/003253による)、オリゴフェニレン、芳香族アミン(たとえば、US 2005/0069729による)、バイポーラーマトリックス材料(たとえば、WO 2007/137725による)、シラン(たとえば、WO 2005/111172による)、たとえば、WO2006/117052によるアザボロールもしくはボロン酸エステル、たとえば、WO2010/15306、WO2007/063754もしくはWO2008/056746によるトリアジン誘導体、亜鉛錯体(たとえば、WO2009/062578による)、アルミニウム錯体(たとえば、BAlq)、たとえば、WO2010/054730によるジアザシロールおよびテトラアザシロール誘導体、たとえば、WO2010/136109およびWO2011/000455によるインデノカルバゾール誘導体、たとえば、WO2010/054730によるジアザホスホール誘導体である。
本発明の有機エレクトロルミッセンス素子の正孔注入もしくは正孔輸送層または電子輸送層中で使用することができる適切な電荷輸送材料は、たとえば、Y. Shirota et al., Chem. Rev. 2007, 107(4), 953-1010に開示された化合物または先行技術によりこれらの層に使用される他の材料である。
好ましいカソードは、低い仕事関数を有する金属、種々の金属から成る金属合金もしくは多層構造、たとえば、アルカリ土類金属、アルカリ金属、主族金属あるいはランタノイド(たとえば、Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Sm等)を含む。追加的に適切なのは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属と銀とから成る合金、たとえば、マグネシウムと銀とから成る合金である。多層構造の場合、たとえば、AgもしくはAlのような比較的高い仕事関数を有するさらなる金属を前記金属に加えて使用することもでき、たとえば、Ca/Ag、Ba/AgもしくはMg/Agのような金属の組み合わせが一般的に使用される。高い誘電定数を有する材料の薄い中間層を、金属カソードと有機半導体との間に挿入することも好ましい可能性がある。この目的のために有用な材料の例は、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物だけでなく対応する酸化物もしくは炭酸塩である(たとえば、LiF、LiO、BaF、MgO、NaF、CsF、CsCO等)。リチウムキノリナート(LiQ)をこの目的のために使用することもできる。この層の層厚は、好ましくは、0.5〜5nmである。
好ましいアノードは、高い仕事関数を有する材料である。好ましくは、アノードは、真空に対して4.5eVより高い仕事関数を有する。第一に、たとえば、Ag、PtもしくはAuのような高い還元電位を有する金属が、この目的のために適切である。第二に、金属/金属酸化物電極(たとえば、Al/Ni/NiO、Al/PtO)も好ましい可能性がある。いくつかの用途のためには、少なくとも一つの電極は、有機材料の照射(有機太陽電池)もしくは発光(OLED、O−LASER)を可能とするために、透明または部分的に透明でなければならない。ここで、好ましいアノード材料は、伝導性混合金属酸化物である。特に好ましいものは、インジウム錫酸化物(ITO)もしくはインジウム亜鉛酸化物(IZO)である。さらに好ましいものは、伝導性のドープされた有機材料、特に、伝導性のドープされたポリマーである。
素子は(用途に応じて)適切に構造化され、接点を接続され、本発明の素子の寿命が水および/または空気の存在で短くなることから、最後に封止される。
好ましい1態様では、本発明の有機エレクトロルミッセンス素子は、1以上の層が、昇華プロセスにより被覆されることを特徴とする。この場合に、材料は、10−5mbar未満、好ましくは、10−6mbar未満の初期圧力で、真空昇華システム中で気相堆積により適用される。しかしながら、この場合に、初期圧力は、さらにより低くても、たとえば、10−7mbar未満で可能である。
同様に好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1以上の層が、OVPD(有機気相堆積)法もしくはキャリアガス昇華により被覆されることを特徴とする。この場合に、材料は、10−5mbar〜1barの圧力で適用される。この方法の特別な場合は、OVJP(有機気相ジェット印刷)法であり、材料はノズルにより直接適用され、そしてそれにより構造化される(たとえば、M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301)。
追加的に好ましい有機エレクトロルミネッセンス素子は、1以上の層が、溶液から、たとえば、スピンコーティングにより、もしくは、たとえばスクリーン印刷、フレキソ印刷、ノズル印刷あるいはオフセット印刷、より好ましくは、LITI(光誘起熱画像化、熱転写印刷)、あるいはインクジェット印刷のような任意の所望の印刷プロセスにより製造されることを特徴とする。この目的のためには、可溶性の式(1)または(2)の化合物が必要である。高い溶解性は、化合物の適切な置換により実現することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を、一以上の層を溶液からまた一以上の層を昇華法により適用することにより製造することが、さらに好ましい。
本発明の一以上の式(I)の化合物を含む有機エレクトロルミッセンス素子は、照明用途の光源として、医療および/または美容用途(たとえば、光治療)の光源として、表示装置において使用することができる。
有機エレクトロルミッセンス素子に使用されると、素子の良好なパワー効率、低い駆動電圧と長い寿命をもたらすことが、本発明の化合物の特別な特徴である。
さらに、化合物は、酸化安定性で、熱的に安定であり、高いガラス転移温度を有し、加工可能性、たとえば、溶液からのまたは気相からの加工に有利であり、および電子素子での使用のために有利である。
さらに、化合物は高い正孔移動度を有し、正孔輸送材料または正孔注入材料としての使用の場合に極めて望ましい。
本発明は、以下の使用例により、詳細に説明されるが、本発明は、例の範囲に限定されるものではない。

以下の合成を、別段の指定がない限り、保護ガス雰囲気下で実施する。反応物は、ALDRICHまたはABCRから市販されている(酢酸パラジウム(II)、トリ-o-トリルホスフィン、無機材料、溶媒)。
例1:9-(2-ブロモフェニル)-9H-フルオレン-9-オール
Figure 0006469673
2.68g(110ミリモル)のヨード活性化した削り屑状マグネシウムおよび、25.9g(110ミリモル)の1,2-ジブロモベンゼンと、0.8mLの1,2-ジクロロエタンと、50mLの1,2-ジメトキシエタンと、500mLのTHFとの混合物とを、70℃の油浴によるトレース加熱によって、対応するグリニャール試薬を調製するために使用する。マグネシウムが十分に反応したら、混合物を室温まで冷まし、次いで300mLのTHF中の18.0g(100ミリモル)のフルオレノン[486-25-9]の溶液を滴下し、その反応混合物を50℃まで4時間、加熱し、次いで室温でさらに12時間、撹拌する。100mLの水を添加し、混合物を簡潔に撹拌し、有機相を除去し、溶媒を減圧下で除去する。その後、残留物を80℃で2時間、500mLのヘプタンとともに撹拌する。冷却後、沈殿した固形物を吸引濾過し、100mLのヘプタンで一度、その度毎に、100mLのエタノールで二度洗浄し、最後に、ジオキサン/EtOHから再結晶化させる。収率:24.6g(73ミリモル)、73%;H−NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
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Figure 0006469673
例2:ビス(ビフェニル-4-イル){4-[9-(2-ブロモフェニル)-9H-フルオレン-9-イル]フェニル}アミン
Figure 0006469673
16.85g(50ミリモル)の9-(2-ブロモフェニル)-9H-フルオレン-9-オールと、19.88g(50ミリモル)のビス(ビフェニル-4-イル)フェニルアミン[122215-84-3]との混合物と、15g(100ミリモル、8.8mL)のトリフルオロメタンスルホン酸[1493-13-6]と、300mLのジオキサンとを還流下で24時間、加熱する。冷却後、200mLの水を添加し、その混合物をさらに30分間、撹拌し、有機相を除去し、それを短いセライト床を通して濾過し、次いで溶媒を減圧下で除去する。残留物をトルエン/ヘプタンから二度、再結晶化させる。収率:26.1g(38.5ミリモル)、73%;H−NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
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例3:4-ビフェニル-2-(9,9’-ジメチルフルオレニル)アミノ-3-シアノベンゼン
Figure 0006469673
9.1g(50ミリモル)の1-ブロモ-3-シアノベンゼンと、21.7g(60ミリモル)の4-ビフェニル-2-(9,9’-ジメチルフルオレニル)アミン[897671-69-1]と、7.7g(80ミリモル)のナトリウムtert-ブトキシドと、1.4g(5ミリモル)のトリシクロヘキシルアミンと、561mg(2.5ミリモル)の酢酸パラジウム(II)と、300mLのメシチレンとの混合物を、還流下で24時間、加熱する。冷却後、200mLの水を添加し、その混合物をさらに30分間撹拌し、有機相を除去し、それを短いセライト床を通して濾過し、次いで溶媒を減圧下で除去する。残留物をヘプタンから五度、再結晶化させる。収率:16.8g(36.5ミリモル)、73%;H−NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
例4:{3-[ビフェニル-4-イル-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-9-イル)アミノ]フェニル}-(2-ブロモフェニル)メタノン
Figure 0006469673
2.68g(110ミリモル)のヨード活性化した削り屑状マグネシウムおよび、25.9g(110ミリモル)の1,2-ジブロモベンゼンと、0.8mLの1,2-ジクロロエタンと、50mLの1,2-ジメトキシエタンと、500mLのTHFとの混合物とを、70℃の油浴によるトレース加熱によって、対応するグリニャール試薬を調製するために使用する。マグネシウムが十分に反応したら、混合物を室温まで冷まし、次いで300mLのTHF中の46.2g(100ミリモル)の4-ビフェニル-2-(9,9’-ジメチルフルオレニル)アミノ-3-シアノベンゼンの溶液を滴下し、その反応混合物を50℃まで4時間、加熱し、次いで室温でさらに12時間、撹拌する。100mLの水を添加し、混合物を簡潔に撹拌し、有機相を除去し、溶媒を減圧下で除去する。その後、残留物を80℃で6時間、500mLのMNPと5mLの酢酸とともに撹拌する。冷却後、沈殿した固形物を吸引濾過し、100mLのヘプタンで一度、その度毎に、100mLのエタノールで二度洗浄し、最後に、ジオキサン/EtOHから再結晶化させる。収率:26.6g(43ミリモル)、39%;H−NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
例5:ビフェニル-4-イル-{3-[9-(2-ブロモフェニル)-9H-フルオレン-9-イル]フェニル}-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)アミン
Figure 0006469673
1.4g(55ミリモル)のヨード活性化した削り屑状マグネシウムおよび、12.9g(55ミリモル)の2-ブロモビフェニルと、0.8mLの1,2-ジクロロエタンと、50mLの1,2-ジメトキシエタンと、300mLのTHFと、200mLのトルエンとの混合物とを、70℃の油浴によるトレース加熱によって、対応するグリニャール試薬を調製するために使用する。マグネシウムが十分に反応したら、混合物を室温まで冷まし、次いで400mLのTHF中の31.1g(50ミリモル)の{3-[ビフェニル-4-イル-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)アミノ]フェニル}-(2-ブロモフェニル)メタノンの溶液を滴下し、その反応混合物を50℃まで4時間、加熱し、次いで室温でさらに12時間、撹拌する。100mLの水を添加し、混合物を簡潔に撹拌し、有機相を除去し、溶媒を減圧下で除去する。残留物を、40℃に加熱した500mLの氷酢酸中に懸濁させ、この懸濁液に0.5mLの濃硫酸を添加し、その混合物を次いで100℃で4時間、撹拌する。冷却後、沈殿した固形物を吸引濾過し、100mLの氷酢酸で一度、その度毎に、100mLのエタノールで三度洗浄し、最後に、ジオキサンから再結晶化させる。収率:26.9g(28ミリモル)、68%;H−NMRによる純度約98%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
本発明の化合物の合成:
例6:ビフェニル-4-イル-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)-(4-インデノ[1,2,3-jk]フルオレン-7b-イルフェニル)アミン
Figure 0006469673
38g(53ミリモル)のビス(ビフェニル-4-イル){4-[9-(2-ブロモフェニル)-9H-フルオレン-9-イル]フェニル}アミンと、2.4g(20ミリモル)の酢酸パラジウム(II)と、5.6g(21.3ミリモル)のトリフェニルホスフィンと、28.14g(267ミリモル)の炭酸ナトリウムと、7.26g(32ミリモル)の塩化ベンジルトリエチルアンモニウムと、500mLのN,N-ジメチルアセトアミドとの混合物を、還流下で24時間、加熱する。冷却後、200mLの水を添加し、その混合物をさらに30分間撹拌し、有機相を除去し、それを短いセライト床を通して濾過し、次いで溶媒を減圧下で除去する。残留物をDMF/ヘプタンから五度、再結晶化させ、最後に二度、昇華させる(p約10−6mbar、T=320−330℃)。収率:14.5g(22.8ミリモル)、43%;HPLCによる純度約99.9%。
同じような方法で、以下の化合物が得られる:
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
バートB:OLEDの製造
本発明のOLEDと先行技術のOLEDが、WO 04/058911による一般的方法により製造されるが、ここに記載される状況(層の厚さの変化、材料)に適合される。
以下の本発明の例I1〜I12と参照例C1およびC2では、種々のOLEDのデータが提示されている。使用する基板は、厚さ50nmの構造化されたITO(インジウム錫酸化物)で被覆されたガラス板である。OLEDは、基本的に、次の層構造を有する:基板/p-ドープされた正孔輸送層A’(HIL1)/正孔輸送層A(HTL)/p-ドープされた正孔輸送層B(HIL2)/正孔輸送層C(EBL)/発光層(EML)/電子輸送層(ETL)/電子注入層(EIL)および最後にカソード。カソードは、100nm厚のアルミニウム層により形成される。OLEDの製造に必要とする材料を表1に示しており、製造する種々の電子素子の構造を表2に示している。
すべての材料は、真空室において、熱気相堆積により適用される。この場合、発光層は、常に、少なくとも一種のマトリックス材料(ホスト材料)と、このマトリックス材料に共蒸発により特定の体積割合で添加される発光ドーパント(エミッター)とからなる。ここで、H1:SEB(5%)の形で与えられている詳細は、材料H1が95体積%の割合で層中に存在し、SEBが5体積%の割合で層中に在在することを意味する。同じように、電子輸送層または正孔注入層もまた、二種の材料の混合物からなることができる。
OLEDは、標準方法により特性決定される。この目的のために、エレクトロルミネセンススペクトル、ランベルト発光特性を仮定して、電流-電圧-輝度特性線(IUL特性線)から計算した、輝度の関数としての電流効率(cd/Aで測定)、パワー効率(Im/Wで測定)、外部量子効率(EQE、パーセントで測定)、ならびに寿命が測定される。エレクトロルミネセンススペクトルは、輝度1000cd/mで測定され、CIE1931xおよびy色座標はそこから計算される。パラメータ「10mA/cmにおけるEQE」は、10mA/cmでの電流密度における外部量子効率を示している。「60mA/cmにおけるLD80」は、問題のLEDの開始輝度が60mA/cmの定電流で、開始強度の80%に低下する前までの寿命である。
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
Figure 0006469673
OLEDの例1
青色蛍光参照試料C1を製造し、本発明の試料I1〜I7と比較した。電流密度10mA/cmにおける参照試料C1は、外部量子効率6.2%と、寿命(60mA/cmにおけるLD80)120時間とを有する。比較によって、本発明の試料I1(7.5%、160時間)、I2(7.8%、250時間)、I3(7.6%、210時間)、I4(7.4%、200時間)、I5(8.0%、235時間)、I6(7.7%、270時間)、I7(7.1%、260時間)は、10mA/cmの電流密度でのより良好な量子効率と、より長い寿命(60mA/cmにおけるLD80)との両者を有する。
OLEDの例2
緑色燐光参照試料C2を製造し、本発明の試料I8〜I12と比較した。電流密度2mA/cmにおける参照試料C2は、外部量子効率11.7%と、寿命(20mA/cmにおけるLD80)80時間とを有する。比較によって、本発明の試料I8(17.2%、135時間)、I9(18.7%、110時間)、I10(17.4%、145時間)、I11(19.0%、105時間)、I12(20.2%、160時間)は、2mA/cmの電流密度でのより良好な量子効率と、より長い寿命(20mA/cmにおけるLD80)との両者を有する。

Claims (12)

  1. 式(1−3a)〜(1−3g)および(1−5a)〜(1−5g)の化合物;
    Figure 0006469673
    Figure 0006469673
    Figure 0006469673
    式中、出現する記号は、以下のとおりである:
    Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上のR基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であり;
    Arは、出現毎に同一であるか異なり、1以上のR基により置換されてよい5〜24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り、ここで、全てのArとAr中の芳香族環原子の合計数は、共に、60を超えず;
    Arは、出現毎に同一であるか異なり、複数のR基の一つにより置換されてよい5〜24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り;
    は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(Ar、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル基、(ここで、アルキル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;
    は、1以上のR基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環構造であり;
    は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、CN、NO、N(R、1〜40個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、3〜40個の炭素原子を有する分岐あるいは環状アルキル基、(ここで、アルキル基は、各場合に、1以上のR基により置換されてよい。)、または各場合に、1以上のR基により置換されてよい6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または、各場合に、1以上のR基により置換されてよい5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であり;
    は、出現毎に同一であるか異なり、H、D、F、CN、1〜20個の炭素原子を有する脂肪族基、または6〜60個の芳香族環原子を有する芳香族環構造、または5〜60個の芳香族環原子を有する複素環式芳香族環構造であって、ここで、脂肪族基、芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造中の1以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくは1〜5個の炭素原子を有するアルキル基で置き代えられてよく;
    ただし、式(1−3a)において、Rが、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含まない場合には、基-N(Arは、少なくとも24個の芳香族環原子を含み、さらなるインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を含まず、式(1−3a)において少なくとも一つのR1が、少なくとも一つの芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含む場合には、全てのR1と基-N(Ar1)2中の芳香族環原子の合計数は、少なくとも12個であり、 および
    ただし、式(1−5a)において、Rが、芳香族もしくは複素環式芳香族環構造を含まない場合には、基-Ar-N(Arは、少なくとも24個の芳香族環原子を含み、さらなるインデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格を含まない。
  2. インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格中の5位および10位の少なくとも一つにあるRは、Hであることを特徴とする、請求項1記載の化合物。
  3. インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格中の5位および10位にあるRは、各場合に存在するのであれば、Cl、Br、I、B(OR、およびCHOを含む基を含まないことを特徴とする、請求項1または2記載の化合物。
  4. 少なくとも一つのRは、Hではないことを特徴とする、請求項1〜3何れか1項記載の化合物。
  5. 少なくとも一つのRは、芳香族環構造もしくは複素環式芳香族環構造を含むことを特徴とする、請求項1〜4何れか1項記載の化合物。
  6. 複素環式芳香族環構造としてのRが、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に直接結合するトリアリールアミン基もしくはトリヘテロアリールアミン基もしくはカルバゾール構造を含む場合には、窒素原子は、インデノ[1,2,3-jk]フルオレン骨格に関して、メタもしくはオルト位に配置されることを特徴とする、請求項1〜5何れか1項記載の化合物。
  7. 式(1−3a)〜(1−3g)および(1−5a)〜(1−5g)の基本骨格が、一以上のカップリング反応により構築されることを特徴とする、請求項1〜6何れか1項記載の化合物の製造方法。
  8. オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーへの結合が、式(1−3a)〜(1−3g)および(1−5a)〜(1−5g)中でRおよび/またはRにより置換された任意の所望の位置に位置してよい、請求項1〜6何れか1項記載の一以上の化合物を含む、オリゴマー、ポリマーまたはデンドリマー。
  9. 請求項1〜6何れか1項記載の少なくとも一つの化合物または請求項8記載の少なくとも一つのポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーと少なくとも一つの溶媒とを含む調合物。
  10. 請求項1〜6何れか1項記載の少なくとも一つの化合物または請求項8記載の少なくとも一つのポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーを含む電子素子。
  11. 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)および有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)から選ばれることを特徴とする、請求項10記載の電子素子。
  12. 請求項1〜6何れか1項記載の化合物または請求項8記載のポリマー、オリゴマーもしくはデンドリマーが、一以上の以下の機能で使用されることを特徴とする有機エレクトロルミッセンス素子(OLED)から選ばれることを特徴とする、請求項11記載の電子素子:
    −正孔輸送もしくは正孔注入層において正孔輸送材料として、
    −正孔注入材料として、
    −正孔ブロック材料として、
    −蛍光発光層のためのエミッターとして、
    −発光層においてマトリックス材料として、
    −励起子ブロック材料として
    −中間層のための材料として。
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