JP6638160B2 - 新規なヘテロ環化合物およびこれを利用した有機発光素子 - Google Patents

新規なヘテロ環化合物およびこれを利用した有機発光素子 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年11月7日付韓国特許出願第10−2016−0147519号および2017年9月11日付韓国特許出願第10−2017−0116136号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本発明は、新規なヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
一般に有機発光現象とは、有機物質を利用し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。有機発光現象を利用する有機発光素子は、広い視野角、優れたコントラスト、速い応答時間を有し、輝度、駆動電圧および応答速度特性に優れて多くの研究が進められている。
有機発光素子は、一般に陽極と陰極および前記陽極と陰極との間に有機物層を含む構造を有する。前記有機物層は、有機発光素子の効率と安全性を高めるために、それぞれ異なる物質から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ることができる。このような有機発光素子の構造において、二つの電極の間に電圧をかけると、陽極では正孔が、陰極では電子が有機物層に注入されるようになり、注入された正孔と電子が会った時にエキシトン(exciton)が形成され、このエキシトンが再び基底状態へ落ちる時に光が出るようになる。
前記のような有機発光素子に用いられる有機物に対して新たな材料の開発が持続的に求められている。
韓国特許公開番号第10−2000−0051826号
本発明は、新規なヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
本発明は、下記化学式1で表される化合物を提供する。
[化学式1]
Figure 0006638160
前記化学式1で、
Xは、それぞれ独立に、N、またはCHであり、
は、単一結合;または置換もしくは非置換のC6−60アリーレンであり、
ArおよびArは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6−60アリール;または置換もしくは非置換のN、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリールであり、
Rは、互いに同一であり、−L−Arで表され、
は、単一結合;置換もしくは非置換のC6−60アリーレン;またはN、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリーレンであり、
Arは、置換もしくは非置換のC6−60アリール;または置換もしくは非置換のN、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリールであり、
ただし、Rは、非置換されたフェニルではない。
また、本発明は、第1電極;前記第1電極と対向して備えられた第2電極;および前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表される化合物を含む、有機発光素子を提供する。
前述の化学式1で表される化合物は、有機発光素子の有機物層の材料として用いられてもよく、有機発光素子において効率の向上、低い駆動電圧および/または寿命特性を向上させることができる。特に、前述の化学式1で表される化合物は、正孔注入、正孔輸送、正孔注入および輸送、発光、電子輸送、または電子注入材料として用いられてもよい。
基板1、陽極2、発光層3、陰極4からなる有機発光素子の例を示したものである。 基板1、陽極2、正孔注入層5、正孔輸送層6、発光層7、電子輸送層8および陰極4からなる有機発光素子の例を示したものである。
以下、本発明の理解のためにより詳しく説明する。
本発明は、前記化学式1で表される化合物を提供する。
本明細書で、
Figure 0006638160
および
Figure 0006638160
は、他の置換基に連結される結合を意味する。
本明細書で「置換もしくは非置換された」という用語は、重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミノ基;ホスフィンオキシド基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アリールチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;シリル基;ホウ素基;アルキル基;シクロアルキル基;アルケニル基;アリール基;アルアルキル基;アルアルケニル基;アルキルアリール基;アルキルアミン基;アラルキルアミン基;ヘテロアリールアミン基;アリールアミン基;アリールホスフィン基;またはN、OおよびS原子のうちの1個以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された1個以上の置換基で置換もしくは非置換されたり、前記例示した置換基のうちの2以上の置換基が連結された置換もしくは非置換されたことを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。つまり、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基に解釈されてもよい。
本明細書でカルボニル基の炭素数は、特に限定されないが、炭素数1から40であることが好ましい。具体的に、下記のような構造の化合物になることができるが、これに限定されるのではない。
Figure 0006638160
本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1から25の直鎖、分枝鎖または環状アルキル基または炭素数6から25のアリール基で置換されてもよい。具体的に、下記構造式の化合物になることができるが、これに限定されるのではない。
Figure 0006638160
本明細書において、イミド基の炭素数は、特に限定されないが、炭素数1から25であることが好ましい。具体的に下記のような構造の化合物になることができるが、これに限定されるのではない。
Figure 0006638160
本明細書において、シリル基は、具体的にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これに限定されるのではない。
本明細書において、ホウ素基は、具体的にトリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これに限定されるのではない。
本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素がある。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖または分枝鎖であってもよく、炭素数は、特に限定されないが、1から40であることが好ましい。一実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は、1から20である。また一つの実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は、1から10である。また一つの実施状態によれば、前記アルキル基の炭素数は、1から6である。アルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、ペンチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されるのではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖または分枝鎖であってもよく、炭素数は、特に限定されないが、2から40であることが好ましい。一実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は、2から20である。また一つの実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は、2から10である。また一つの実施状態によれば、前記アルケニル基の炭素数は、2から6である。具体的な例としては、ビニル、1−プロフェニル、イソプロフェニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、3−メチル−1−ブテニル、1,3−ブタジエニル、アリル、1−フェニルビニル−1−イル、2−フェニルビニル−1−イル、2,2−ジフェニルビニル−1−イル、2−フェニル−2−(ナフチル−1−イル)ビニル−1−イル、2,2−ビス(ジフェニル−1−イル)ビニル−1−イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されるのではない。
本明細書において、シクロアルキル基は、特に限定されないが、炭素数3から60であることが好ましく、一実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は、3から30である。また一つの実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は、3から20である。また一つの実施状態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は、3から6である。具体的にシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3−メチルシクロペンチル、2,3−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、3,4,5−トリメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これに限定されるのではない。
本明細書において、アリール基は、特に限定されないが、炭素数6から60であることが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は、6から30である。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は、6から20である。前記アリール基が単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになることができるが、これに限定されるのではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基になどになることができるが、これに限定されるのではない。
本明細書において、フルオレニル基は、置換されてもよく、2個の置換基が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。前記フルオレニル基が置換される場合、
Figure 0006638160
などになることができる。ただし、これに限定されるのではない。
本明細書において、ヘテロ環基は、異種元素としてO、N、SiおよびSのうちの1個以上を含むヘテロ環基であって、炭素数は、特に限定されないが、炭素数2から60であることが好ましい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基(phenanthroline)、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらだけに限定されるのではない。
本明細書において、アルアルキル基、アルアルケニル基、アルキルアリール基、アリールアミン基のうちのアリール基は、前述のアリール基の例示のとおりである。本明細書において、アルアルキル基、アルキルアリール基、アルキルアミン基のうちのアルキル基は、前述のアルキル基の例示のとおりである。本明細書において、ヘテロアリールアミンのうちのヘテロアリールは、前述のヘテロ環基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アルアルケニル基のうちのアルケニル基は、前述のアルケニル基の例示のとおりである。本明細書において、アリーレンは2価基であることを除いては前述のアリール基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロアリーレンは、2価基であることを除いては前述のヘテロ環基に関する説明が適用可能である。本明細書において、炭化水素環は1価基ではなく、2個の置換基が結合して形成したことを除いては前述のアリール基またはシクロアルキル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロ環は1価基でなく、2個の置換基が結合して形成したことを除いては前述のヘテロ環基に関する説明が適用可能である。
好ましくは、前記化学式1は、下記化学式1−1で表される:
[化学式1−1]
Figure 0006638160
好ましくは、Xは、すべてNである。
好ましくは、Lは、単一結合;またはフェニレンである。
好ましくは、ArおよびArは、それぞれ独立に、フェニル、またはビフェニリルである。
好ましくは、Lは、単一結合;またはフェニレンである。
好ましくは、Arは、非置換されるか、または一つ以上の重水素、または一つ以上のシアノで置換されたC6−60アリール;または一つ以上の重水素、または一つ以上のシアノで置換された、N、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリールである。
好ましくは、Arは、下記から構成される群より選択されるいずれか一つである:
Figure 0006638160
前記で、
n1は、0から4の整数であり、
n2は、0から5の整数であり、
n3は、0から9の整数である。
好ましくは、Rは、シアノで置換されたフェニル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたビフェニリル、ナフチル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたフェナントレニル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたジメチルフルオレニル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、カルバゾリル、ピリジンフェニル、9,9−ジメチル−キサンテニル、または9,9−ジメチル−チオキサンテニルである。
好ましくは、前記化学式1で表される化合物は、下記化合物から構成される群より選択されてもよい。
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
前記化学式1で表される化合物は、下記反応式1または反応式2のような製造方法で製造してもよい。
[反応式1]
Figure 0006638160
[反応式2]
Figure 0006638160
前記反応式1および2で、X'を除いた残りの定義は前記で定義したとおりであり、X'はハロゲンであり、好ましくはBr、またはClである。前記反応式1および2の各段階は鈴木反応であって、本発明が属する技術分野で広く知られている。前記製造方法は後述する製造例でより具体化され得る。
また、本発明は、前記化学式1で表される化合物を含む有機発光素子を提供する。一例として、本発明は、第1電極;前記第1電極と対向して備えられた第2電極;および前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表される化合物を含む、有機発光素子を提供する。
本発明の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなってもよいが、2層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。例えば、本発明の有機発光素子は、有機物層として正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有してもよい。しかし、有機発光素子の構造はこれに限定されず、より少ない数の有機層を含んでもよい。
また、前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、または正孔注入と輸送を同時に行う層を含んでもよく、前記正孔注入層、正孔輸送層、または正孔注入と輸送を同時に行う層は、前記化学式1で表される化合物を含む。
また、前記有機物層は、発光層を含んでもよく、前記発光層は、前記化学式1で表される化合物を含む。
また、前記有機物層は、電子輸送層、または電子注入層を含んでもよく、前記電子輸送層、または電子注入層は、前記化学式1で表される化合物を含む。
また、前記電子輸送層、電子注入層、または電子輸送および電子注入を同時に行う層は、前記化学式1で表される化合物を含む。
また、前記有機物層は、発光層および電子輸送層を含み、前記電子輸送層は、前記化学式1で表される化合物を含んでもよい。
また、本発明による有機発光素子は、基板上に陽極、1層以上の有機物層および陰極が順次に積層された構造(normal type)の有機発光素子であってもよい。また、本発明による有機発光素子は、基板上に陰極、1層以上の有機物層および陽極が順次に積層された逆方向構造(inverted type)の有機発光素子であってもよい。例えば、本発明の一実施例による有機発光素子の構造は、図1および2に例示されている。
図1は、基板1、陽極2、発光層3、陰極4からなる有機発光素子の例を示したものである。このような構造において、前記化学式1で表される化合物は、前記発光層に含まれてもよい。
図2は、基板1、陽極2、正孔注入層5、正孔輸送層6、発光層7、電子輸送層8および陰極4からなる有機発光素子の例を示したものである。このような構造において、前記化学式1で表される化合物は、前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層のうちの1層以上に含まれてもよい。
本発明による有機発光素子は、前記有機物層のうちの1層以上が前記化学式1で表される化合物を含むことを除いては、当該技術分野に知られている材料と方法で製造されてもよい。また、前記有機発光素子が複数の有機物層を含む場合、前記有機物層は同一の物質または異なる物質で形成されてもよい。
例えば、本発明による有機発光素子は、基板上に第1電極、有機物層および第2電極を順次に積層させて製造することができる。この時、スパッタリング法(sputtering)や電子ビーム蒸発法(e−beam evaporation)のようなPVD(physical Vapor Deposition)方法を利用して、基板上に金属または伝導性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させて陽極を形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層を含む有機物層を形成した後、その上に陰極として使用可能な物質を蒸着させて製造することができる。このような方法以外にも、基板上に陰極物質から有機物層、陽極物質を順次に蒸着させて有機発光素子を作ることができる。
また、前記化学式1で表される化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法により有機物層として形成されてもよい。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらだけに限定されるのではない。
このような方法以外にも、基板上に陰極物質から有機物層、陽極物質を順次に蒸着させて有機発光素子を製造することができる(WO2003/012890)。ただし、製造方法がこれに限定されるのではない。
一例として、前記第1電極は陽極であり、前記第2電極は陰極であるか、または前記第1電極は陰極であり、前記第2電極は陽極である。
前記陽極物質としては、通常、有機物層に正孔注入が円滑に行われるように仕事関数が大きい物質が好ましい。前記陽極物質の具体的な例としては、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;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSNO:Sbのような金属と酸化物の組み合わせ;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](PEDOT)、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あるが、これらにだけに限定されるのではない。
前記陰極物質としては、通常、有機物層に電子注入が容易に行われるように仕事関数が小さい物質であることが好ましい。前記陰極物質の具体的な例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、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、錫および鉛のような金属またはこれらの合金;LiF/AlまたはLiO/Alのような多層構造物質などがあるが、これらだけに限定されるのではない。
前記正孔注入層は、電極から正孔を注入する層であり、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有して陽極での正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のHOMO(highest occupied molecular orbital)が陽極物質の仕事関数と周辺有機物層のHOMOとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体的な例としては、金属ポルフィリン(porphyrin)、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン(quinacridone)系の有機物、ペリレン(perylene)系の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリチオフェン系の伝導性高分子などがあるが、これらだけに限定されるのではない。
前記正孔輸送層は、正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層であり、正孔輸送物質として陽極や正孔注入層から正孔を輸送されて発光層に移すことができる物質で、正孔に対する移動性が大きい物質が適切である。具体的な例としては、アリールアミン系の有機物、伝導性高分子、および共役部分と非共役部分が共にあるブロック共重合体などがあるが、これらだけに限定されるのではない。
前記発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子をそれぞれ輸送されて結合させることによって可視光線領域の光を出すことができる物質であって、蛍光や燐光に対する量子効率がよい物質が好ましい。具体的な例として8−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯物(Alq);カルバゾール系化合物;二量体化スチリル(dimerized styryl)化合物;BAlq;10−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物;ベンゾオキサゾール、ベンズチアゾールおよびベンズイミダゾール系の化合物;ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)系の高分子;スピロ(spiro)化合物;ポリフルオレン、ルブレンなどがあるが、これらだけに限定されるのではない。
前記発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでもよい。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体またはヘテロ環含有化合物などがある。具体的に縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物などがあり、ヘテロ環含有化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体などがあるが、これに限定されるのではない。
ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体、スチリルアミン化合物、ホウ素錯体、フルオランテン化合物、金属錯体などがある。具体的に芳香族アミン誘導体としては、置換もしくは非置換のアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体であって、アリールアミノ基を有するピレン、アントラセン、クリセン、ペリフランテンなどがあり、スチリルアミン化合物としては、置換もしくは非置換のアリールアミンに少なくとも1個のアリールビニル基が置換されている化合物であって、アリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基およびアリールアミノ基からなる群より1または2以上選択される置換基が置換または非置換される。具体的にスチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンなどがあるが、これに限定されるのではない。また、金属錯体としては、イリジウム錯体、白金錯体などがあるが、これに限定されるのではない。
前記電子輸送層は、電子注入層から電子を受け取って発光層まで電子を輸送する層であり、電子輸送物質としては、陰極から電子を良好に注入されて発光層に移すことができる物質であって、電子に対する移動性が大きい物質が適切である。具体的な例としては、8−ヒドロキシキノリンのAl錯物;Alqを含む錯物;有機ラジカル化合物;ヒドロキシフラボン−金属錯物などがあるが、これらだけに限定されるのではない。電子輸送層は、従来の技術により用いられたとおり、任意の所望するカソード物質と共に用いることができる。特に、適切なカソード物質の例は、低い仕事関数を有し、アルミニウム層またはシルバー層が後に続く通常の物質である。具体的にセシウム、バリウム、カルシウム、イッテルビウムおよびサマリウムであり、各場合、アルミニウム層またはシルバー層が後に続く。
前記電子注入層は、電極から電子を注入する層であり、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層で生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、また、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントロンなどとこれらの誘導体、金属錯体化合物および窒素含有5員環誘導体などがあるが、これに限定されるのではない。
前記金属錯体化合物としては、8−ヒドロキシキノリナトリチウム、ビス(8−ヒドロキシキノリナト)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリナト)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナト)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナト)クロロガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナト)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナト)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナト)(2−ナフトラート)ガリウムなどがあるが、これに限定されるのではない。
本発明による有機発光素子は、用いられる材料により前面発光型、後面発光型または両面発光型であってもよい。
また、前記化学式1で表される化合物は、有機発光素子以外にも有機太陽電池または有機トランジスターに含まれてもよい。
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は、本発明をより簡単に理解するために提供させるものに過ぎず、これによって本発明の内容が限定されるのではない。
[製造例]
製造例1:中間体1'の製造
Figure 0006638160
1)化合物1'Aの製造
窒素雰囲気で(2−ブロモ−6−フルオロフェニル)ボロン酸(30.0g、137mmol)と2,4−ジクロロー−6−ヨードフェノール(43.6g、150mmol)をテトラヒドロフラン400mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(56.8g、411mmol)を水150mlに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(4.8g、4mmol)を投入した。12時間反応後、常温に温度を低め、有機層と水層を分離した後、有機層を減圧蒸留した。蒸留物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を乾燥した後、ヘキサンと酢酸エチルカラムを通じて化合物1'A(23.5g、51%)を製造した。
2)化合物1'の製造
窒素雰囲気で化合物1'A(23.5g、70mmol)をジメチルホルムアミド200mlに入れて攪拌した。その後、炭酸カリウム(19.3g、140mmol)を投入した後、還流した。2時間後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物1'(18g、81%)を製造した。
製造例2:中間体2'の製造
Figure 0006638160
1)化合物2'Aの製造
窒素雰囲気で(5−ブロモ−2−フルオロフェニル)ボロン酸(30.0g、137mmol)と2,4−ジクロロー−6−ヨードフェノール(43.6g、150mmol)をテトラヒドロフラン400mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(56.8g、411mmol)を水150mlに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(4.8g、4mmol)を投入した。12時間反応後、常温に温度を低め、有機層と水層を分離した後、有機層を減圧蒸留した。蒸留物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を乾燥した後、ヘキサンと酢酸エチルカラムを通じて化合物2'A(27.6g、60%)を製造した。
2)化合物2'の製造
窒素雰囲気で化合物2'A(27.6g、82mmol)をジメチルホルムアミド200mlに入れて攪拌した。その後、炭酸カリウム(22.7g、164mmol)を投入した後、還流した。2時間後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物2'(23g、90%)を製造した。
製造例3:中間体3'の製造
Figure 0006638160
1)化合物3'Aの製造
窒素雰囲気で(4−ブロモ−2−フルオロフェニル)ボロン酸(30.0g、137mmol)と2,4−ジクロロー−6−ヨードフェノール(43.6g、150mmol)をテトラヒドロフラン400mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(56.8g、411mmol)を水150mlに溶かして投入し、十分に攪拌した後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(4.8g、4mmol)を投入した。12時間反応後、常温に温度を低め、有機層と水層を分離した後、有機層を減圧蒸留した。蒸留物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を乾燥した後、ヘキサンと酢酸エチルカラムを通じて化合物3'A(32.7g、71%)を製造した。
2)化合物3'の製造
窒素雰囲気で化合物3'A(32.7g、97mmol)をジメチルホルムアミド200mlに入れて攪拌した。その後、炭酸カリウム(26.9g、194mmol)を投入した後、還流した。2時間後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物3'(24g、77%)を製造した。
製造例4:中間体4'の製造
Figure 0006638160
1)化合物4'Aの製造
窒素雰囲気で(3−ブロモ−2−フルオロフェニル)ボロン酸(30.0g、137mmol)と2,4−ジクロロー−6−ヨードフェノール(43.6g、150mmol)をテトラヒドロフラン400mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(56.8g、411mmol)を水150mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(4.8g、4mmol)を投入した。12時間反応後、常温に温度を低め、有機層と水層を分離した後、有機層を減圧蒸留した。蒸留物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を乾燥した後、ヘキサンと酢酸エチルカラムを通じて化合物4'A(36.9g、80%)を製造した。
2)化合物4'の製造
窒素雰囲気で化合物4'A(36.9g、110mmol)をジメチルホルムアミド200mlに入れて攪拌した。その後、炭酸カリウム(30.4g、220mmol)を投入した後、還流した。2時間後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物4'(25g、71%)を製造した。
[実施例]
実施例1
Figure 0006638160
1)化合物1−1の製造
窒素雰囲気で中間体1'(15.0g、48mmol)および酢酸カリウム(14g、142mmol)を混合し、ジオキサン150mlに添加して攪拌しながら加熱した。還流される状態でビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.8g、1.4mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.8g、2.8mmol)を入れて3時間加熱および攪拌した。反応終了後、常温に温度を低めた後、濾過した。濾過液に水を注いでクロロホルムで抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧蒸留後、エタノールで再結晶して化合物1−1(15.7g、91%)を製造した。
2)化合物1−2の製造
窒素雰囲気で中間体1−1(15.7g、50mmol)と2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(14.6g、55mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(20.6g、149mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.7g、1.5mmol)を投入した。18時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物1−2(17.9g、77%)を製造した。2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンはアルファから購入した。
3)実施例1の製造
窒素雰囲気で中間体1−2(10.0g、21mmol)およびジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(10.0g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例1(7g、45%)を製造した。
MS:[M+H]=731
実施例2
Figure 0006638160
1)化合物2−1の製造
窒素雰囲気で中間体2'(15.0g、48mmol)および酢酸カリウム(14g、142mmol)を混合し、ジオキサン150mlに添加して攪拌しながら加熱した。還流される状態でビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.8g、1.4mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.8g、2.8mmol)を入れて3時間加熱、攪拌した。反応終了後、常温に温度を低めた後、濾過した。濾過液に水を注いでクロロホルムで抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧蒸留後、エタノールで再結晶して化合物2−1(15.7g、91%)を製造した。
2)化合物2−2の製造
窒素雰囲気で中間体2−1(14.0g、44mmol)と2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(13g、48mmol)をテトラヒドロフラン100mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(18.4g、132mmol)を水50mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.5g、1.3mmol)を投入した。18時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物2−2(16.8g、81%)を製造した。2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンはアルファから購入した。
3)実施例2の製造
窒素雰囲気で中間体2−2(10.0g、21mmol)およびジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(10.0g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例2(9.5g、61%)を製造した。
MS:[M+H]=731
実施例3
Figure 0006638160
1)化合物3−1の製造
窒素雰囲気で中間体3'(15.0g、48mmol)および酢酸カリウム(14g、142mmol)を混合し、ジオキサン150mlに添加して攪拌しながら加熱した。還流される状態でビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.8g、1.4mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.8g、2.8mmol)を入れて3時間加熱、攪拌した。反応終了後、常温に温度を低めた後、濾過した。濾過液に水を注いでクロロホルムで抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧蒸留後、エタノールで再結晶して化合物3−1(15.5g、90%)を製造した。
2)化合物3−2の製造
窒素雰囲気で中間体3−1(15.7g、50mmol)と2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(14.4g、54mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(20.3g、147mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.7g、1.5mmol)を投入した。18時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物3−2(18.4g、80%)を製造した。2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンはアルファから購入した。
3)実施例3の製造
窒素雰囲気で中間体3−2(10.0g、21mmol)およびジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(10.0g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例3(8.4g、54%)を製造した。
MS:[M+H]=731
実施例4
Figure 0006638160
1)化合物4−1の製造
窒素雰囲気で中間体4'(15.0g、48mmol)および酢酸カリウム(14g、142mmol)を混合し、ジオキサン150mlに添加して攪拌しながら加熱した。還流される状態でビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.8g、1.4mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.8g、2.8mmol)を入れて3時間加熱、攪拌した。反応終了後、常温に温度を低めた後、濾過した。濾過液に水を注いでクロロホルムで抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧蒸留後、エタノールで再結晶して化合物4−1(14.5g、84%)を製造した。
2)化合物4−2の製造
窒素雰囲気で中間体4−1(14.5g、46mmol)と2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(13.5g、50mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(19.0g、138mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.6g、1.4mmol)を投入した。18時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物4−2(18.1g、84%)を製造した。2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンはアルファから購入した。
3)実施例4の製造
窒素雰囲気で中間体4−2(10.0g、21mmol)およびジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(10.0g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例4(9.5g、61%)を製造した。
MS:[M+H]=731
実施例5
Figure 0006638160
窒素雰囲気で中間体1−2(10.0g、21mmol)および9H−カルバゾール(10.0g、47mmol)をキシレン100mlに入れて攪拌および還流した。その後、ナトリウムt−ブトキシド(8.3g、86mmol)を投入した後、十分に攪拌後、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム(0)(0.2g、0.4mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例5(11.5g、71%)を製造した。
MS:[M+H]=730
実施例6
Figure 0006638160
窒素雰囲気で中間体1−2(10.0g、21mmol)およびフェナントレン−9−イルボロン酸(10.4g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例6(12.6g、81%)を製造した。
MS:[M+H]=751
実施例7
Figure 0006638160
窒素雰囲気で中間体1−2(10.0g、21mmol)およびフェナントレン−9−イルボロン酸(10.4g、47mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(27.2g、128mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.7g、1.3mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.7g、2.6mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例7(12.6g、81%)を製造した。
MS:[M+H]=651
実施例8
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例8(12g、77%)を製造した。
MS:[M+H]=783
実施例9
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例9(10g、68%)を製造した。
MS:[M+H]=783
実施例10
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例10(11g、70%)を製造した。
MS:[M+H]=763
実施例11
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例11(12g、74%)を製造した。
MS:[M+H]=731
実施例12
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体2−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例2と同様な方法で、実施例12(11g、68%)を製造した。
MS:[M+H]=703
実施例13
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体3−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例3と同様な方法で、実施例13(7g、41%)を製造した。
MS:[M+H]=703
実施例14
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体4−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例4と同様な方法で、実施例14(10g、63%)を製造した。
MS:[M+H]=703
実施例15
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例15(13g、78%)を製造した。
MS:[M+H]=703
実施例16
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例16(11g、70%)を製造した。
MS:[M+H]=703
実施例17
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例17(9g、53%)を製造した。
MS:[M+H]=705
実施例18
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例18(10g、60%)を製造した。
MS:[M+H]=815
実施例19
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例19(11g、71%)を製造した。
MS:[M+H]=795
実施例20
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例20(11g、65%)を製造した。
MS:[M+H]=705
実施例21
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例21(11g、68%)を製造した。
MS:[M+H]=705
実施例22
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例22(8g、51%)を製造した。
MS:[M+H]=713
実施例23
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例23(13g、80%)を製造した。
MS:[M+H]=753
実施例24
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例24(11g、69%)を製造した。
MS:[M+H]=733
実施例25
Figure 0006638160
前記反応式のように、中間体1−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例7と同様な方法で、実施例25(5g、31%)を製造した。
MS:[M+H]=785
実施例27
Figure 0006638160
1)化合物27−2の製造
窒素雰囲気で中間体1'(15g、48mmol)と化合物27−1(22.7g、52mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(20g、142mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.6g、1.4mmol)を投入した。16時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物27−2(18g、70%)を製造した。
2)実施例27の製造
窒素雰囲気で化合物27−2(10g、21mmol)および4−(ピリジン−2−イル)フェニル)ボロン酸(8.0g、40mmol)をテトラヒドロフラン150mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(23.4g、110mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.6g、1.1mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.6g、2.2mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例27(9.5g、61%)を製造した。
MS:[M+H]=781
実施例28
Figure 0006638160
1)化合物28−2の製造
窒素雰囲気で中間体1'(15g、48mmol)と化合物28−1(22.7g、52mmol)をテトラヒドロフラン200mlに入れて攪拌および還流した。その後、炭酸カリウム(20g、142mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.6g、1.4mmol)を投入した。16時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して化合物28−2(16g、61%)を製造した。
2)実施例28の製造
窒素雰囲気で化合物28−2(10g、21mmol)および4−(ピリジン−2−イル)フェニル)ボロン酸(8.0g、40mmol)をテトラヒドロフラン150mlに入れて攪拌および還流した。その後、リン酸カリウム(23.4g、110mmol)を水60mlに溶かして投入した後、十分に攪拌後、ビス(ジベンジリデンアセトン) パラジウム(0.6g、1.1mmol)とトリシクロヘキシルホスフィン(0.6g、2.2mmol)を投入した。24時間反応後、常温に温度を低めて濾過した。濾過物をクロロホルムと水で抽出した後、有機層を硫酸マグネシウムを利用して乾燥した。その後、有機層を減圧蒸留後、酢酸エチルを利用して再結晶した。生成された固体を濾過後、乾燥して実施例28(6g、41%)を製造した。
MS:[M+H]=781
実施例29
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物27−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例27と同様な方法で、実施例29(6g、54%)を製造した。
MS:[M+H]=629
実施例30
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物27−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例27と同様な方法で、実施例30(8g、65%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例31
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物27−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例27と同様な方法で、実施例31(8g、65%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例32
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物27−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例27と同様な方法で、実施例32(3.6g、29%)を合成した。
MS:[M+H]=677
実施例33
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例33(7g、58%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例34
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例34(6g、48%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例35
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例35(3g、26%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例36
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例36(9g、60%)を製造した。
MS:[M+H]=677
実施例37
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例37(10g、59%)を製造した。
MS:[M+H]=807
実施例38
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例38(14g、78%)を製造した。
MS:[M+H]=839
実施例39
Figure 0006638160
前記反応式のように、化合物28−2と反応する物質を異にすることを除いては、前記実施例28と同様な方法で、実施例39(8g、41%)を製造した。
MS:[M+H]=859
比較例
比較例としては、下記の化合物を用いた。
Figure 0006638160
実験例1:有機発光素子の製造
実験例1−1
ITO(indium tin oxide)が1,300Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸溜水に入れて超音波で洗浄した。この時、洗剤としてはフィッシャー社(Fischer Co.)製品を用い、蒸溜水としてはミリポア社(Millipore Co.)製品のフィルター(Filter)で2次濾過された蒸留水を用いた。ITOを30分間洗浄した後、蒸溜水で2回繰り返して超音波洗浄を10分間行った。蒸溜水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、プラズマ洗浄機に輸送させた。また、酸素プラズマを利用して前記基板を5分間洗浄した後、真空蒸着器に基板を輸送させた。
前記のように準備されたITO透明電極上に下記HI−1化合物を50Åの厚さに熱真空蒸着して正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に下記HT−1化合物を250Åの厚さに熱真空蒸着して正孔輸送層を形成し、HT−1蒸着膜上に下記HT−2化合物を50Åの厚さに真空蒸着して電子阻止層を形成した。
前記HT−2蒸着膜上に発光層として実施例1の化合物と燐光ドーパントYGD−1を88:12の重量比に共蒸着して400Åの厚さの発光層を形成した。
前記発光層上に下記ET−1物質を250Åの厚さに真空蒸着し、追加的に下記ET−2物質を100Åの厚さに2%重量比のLiと共蒸着して電子輸送層および電子注入層を形成した。前記電子注入層上に1000Åの厚さにアルミニウムを蒸着して陰極を形成した。
前記の過程で有機物の蒸着速度は0.4〜0.7Å/secを維持し、アルミニウムは2Å/secの蒸着速度を維持し、蒸着時の真空度は1×10−7〜5×10−8torrを維持した。
Figure 0006638160
実験例1−2から1−26
前記実験例1−1で実施例1の化合物の代わりに下記表1に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例1−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
実験例1−27
前記実験例1−1で実施例1の化合物、前記YGH−1化合物、およびドーパントYGD−1を44:44:12の重量比に共蒸着して400Åの厚さの発光層を形成することを除いては、前記実験例1−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
実験例1−28から1−52
前記実験例1−27で実施例1の化合物の代わりに下記表1に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例1−27と同様な方法で有機発光素子を製造した。
比較実験例1−1から1−18
前記実験例1−1で実施例1の化合物の代わりに下記表2に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例1−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
比較実験例1−19から1−36
前記実験例1−27で実施例1の化合物の代わりに下記表2に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例1−27と同様な方法で有機発光素子を製造した。
前記実験例1−1から1−52および比較実験例1−1から1−36で製造した有機発光素子を10mA/cmの電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、50mA/cmの電流密度で初期輝度に対して95%になる時間(LT95)を測定した。その結果を下記表1および表2に示した。
Figure 0006638160
Figure 0006638160
Figure 0006638160
前記表1および2に示されているように、本発明の化合物を発光層として用いる場合、電圧、効率、寿命の面で優れた効果が示された。特に、本発明の化合物をYGH1化合物と共に用いた場合(実験例1−27から1−52)、寿命が顕著に改善されることを確認することができた。
また、実施例1と実施例2から4の化合物のジベンゾフランの置換位置により寿命差が示されることを確認することができ、特定の位置で寿命が改善されることを確認することができた。このような傾向性は、実施例12から16の化合物でも確認された。また、実施例1、5、6、7、8、9、10、11,18、および19を比較すると、化学式1のRの置換基の種類と置換位置により効率特性に差異があり、効率および電圧、寿命の面で優れた物質を確認することができた。
その他、実施例6、8、10、16と実施例20から25を比較すると、重水素置換によっては素子電圧、効率、寿命特性には大きな差異がないことを確認することができた。
一方、比較例3から5を比較すると、Rの個数とRの結合長さ程度により効率および寿命差が示されることを確認することができた。比較例6から12、および18を比較すると、このような傾向性と電子不足基との結合状態差によっても特性が変わることを確認することができる。また、比較例13から17を比較すると、置換体が1個である場合にも置換体の種類により効率寿命などに差異があることを確認することができた。
以上のように、本発明の化合物が比較例の化合物に比べて置換体の個数および結合程度の差異により効率および寿命の面で優れた特性を示すことを確認することができた。
実験例2:有機発光素子の製造
実験例2−1
ITO(indium tin oxide)が1,300Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸溜水に入れて超音波で洗浄した。この時、洗剤としてはフィッシャー社(Fischer Co.)製品を用い、蒸溜水としてはミリポア社(Millipore Co.)製品のフィルター(Filter)で2次濾過された蒸留水を用いた。ITOを30分間洗浄した後、蒸溜水で2回繰り返して超音波洗浄を10分間行った。蒸溜水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、プラズマ洗浄機に輸送させた。また、酸素プラズマを利用して前記基板を5分間洗浄した後、真空蒸着器に基板を輸送させた。
前記のように準備されたITO透明電極上に下記HI−1化合物を50Åの厚さに熱真空蒸着して正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に下記HT−1化合物を800Åの厚さに熱真空蒸着し、順次にHT−3化合物を500Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
次に、前記正孔輸送層上に実施例1の化合物、GH1、および燐光ドーパントGD−1を47.5:47.5:5の重量比に共蒸着して400Åの厚さの発光層を形成した。
前記発光層上に下記ET−3化合物を50Åの厚さに真空蒸着して正孔阻止層を形成し、前記正共著地層上に下記ET−4物質およびLiQを1:1の重量比に真空蒸着して250Åの電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上に順次に10Åの厚さのリチウムフルオリド(LiF)を蒸着し、この上に1000Åの厚さにアルミニウムを蒸着して陰極を形成した。
前記の過程で有機物の蒸着速度は0.4〜0.7Å/secを維持し、陰極のリチウムフルオリドは0.3Å/sec、アルミニウムは2Å/secの蒸着速度を維持し、蒸着時の真空度は1×10−7〜5×10−8torrを維持した。
Figure 0006638160
実験例2−2から2−26
前記実験例2−1で実施例1の化合物の代わりに下記表4に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例2−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
比較実験例2−1から2−9
前記実験例2−1で実施例1の化合物の代わりに下記表5に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例2−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
前記実験例2−1から2−26および比較実験例2−1から2−9で製造した有機発光素子を10mA/cmの電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、50mA/cmの電流密度で初期輝度に対して95%になる時間(LT95)を測定した。その結果を下記表4および表5に示した。
Figure 0006638160
Figure 0006638160
前記表4から分かるように、本発明の実施例1から26化合物を発光層物質として用いた場合、比較例物質を用いた場合と比較した時、前記実験例1と類似に、効率と安定性の面で優れた特性を示す特性を示すことが分かる。
実験例3:有機発光素子の製造
実験例3−1
ITO(indium tin oxide)が1,000Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板(corning 7059 glass)を、分散剤を溶かした蒸溜水に入れて超音波で洗浄した。洗剤はFischer Co.の製品を用い、蒸溜水はMillipore Co.製品のフィルター(Filter)で2次濾過された蒸留水を用いた。ITOを30分間洗浄した後、蒸溜水で2回繰り返して超音波洗浄を10分間行った。蒸溜水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール溶剤の順序に超音波洗浄を行い、乾燥させた。
このように準備されたITO透明電極上に下記HI−1化合物を500Åの厚さに熱真空蒸着して正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に下記HT−1化合物を400Åの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成し、発光層としてホストH1とドーパントD1化合物(2.5wt%)を300Åの厚さに真空蒸着した。前記発光層上に下記化合物ET−Aを50Åの厚さに真空蒸着してa−電子輸送層を形成した。前記a−電子輸送層上に実施例1の化合物とLiQ(Lithium Quinolate)を1:1の重量比に真空蒸着して350Åの厚さに電子注入および輸送層を形成した。前記電子注入および輸送層上に順次に12Åの厚さにリチウムフルオリド(LiF)と2,000Åの厚さにアルミニウムを蒸着して陰極を形成した。
前記の過程で有機物の蒸着速度は0.4〜0.7Å/secを維持し、陰極のリチウムフルオリドは0.3Å/sec、アルミニウムは2Å/secの蒸着速度を維持し、蒸着時の真空度は2×10−7〜5×10−6torrを維持して、有機発光素子を製作した。
Figure 0006638160
実験例3−2から3−16
前記実験例3−1で実施例1の化合物の代わりに下記表6に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例3−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
比較実験例3−1および3−2
前記実験例3−1で実施例1の化合物の代わりに下記表7に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例3−1と同様な方法で有機発光素子を製造した。
前記実験例3−1から3−16および比較実験例3−1および3−2で製造した有機発光素子を10mA/cmの電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、50mA/cmの電流密度で初期輝度に対して95%になる時間(LT95)を測定した。その結果を下記表6および表7に示した。
Figure 0006638160
Figure 0006638160
前記表6および表7から分かるように、本発明の化合物(実施例1,16、および26から39)を電子輸送層物質として用いる場合、比較例1および2の化合物を用いた場合と比較した時、安定性の面で優れた特性を示すことを確認することができた。
実験例4:物質共蒸着の評価
実験例4−1
実施例16と下記CoH1化合物を5:5重量比に予備混合物を作った後、これらを物理的に混合し、粉砕した後、蒸発源内にローディングした。予備混合された組成物を10−7Torr未満の圧力下の真空チャンバーで2Å/secの速度で熱的に同時蒸発させ、ガラス基板上に蒸着させた。蒸着と供給源の冷却を中止せずに、基板を500Åのフィルムの蒸着後に連続的に代替した。フィルムの組成を高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析し、結果を下記表8に示した。
実験例4−2から4−4
前記実験例4−1で実施例16の化合物の代わりに下記表8に記載された化合物を用いることを除いては、前記実験例4−1と同様な方法で実験した。
Figure 0006638160
前記表8に示されているように、重水素により共蒸着時に組成物の蒸着速度に差異があり得る。
1:基板
2:陽極
3:発光層
4:陰極
5:正孔注入層
6:正孔輸送層
7:発光層
8:電子輸送層

Claims (9)

  1. 下記化学式1で表される化合物:
    [化学式1]
    Figure 0006638160
    前記化学式1で、
    Xは、それぞれ独立に、N、またはCHであり、
    は、単一結合;または置換もしくは非置換のC6−60アリーレンであり、
    ArおよびArは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6−60アリール;または置換もしくは非置換のN、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリールであり、
    Rは、互いに同一であり、−L−Arで表され、
    は、単一結合;置換もしくは非置換のC6−60アリーレン;またはN、O、SおよびSiから構成される群より選択されるいずれか一つ以上のヘテロ原子を含むC2−60ヘテロアリーレンであり、
    Ar は、下記から構成される群より選択されるいずれか一つである。
    Figure 0006638160
    前記で、
    n1は、0から4の整数であり、
    n2は、0から5の整数であり、
    n3は、0から9の整数である。
  2. 前記化学式1で表される化合物は、下記化学式1−1で表される、請求項1に記載の化合物:
    [化学式1−1]
    Figure 0006638160
    前記化学式1−1で、
    X、Ar、Ar、Ar、LおよびLは、請求項1の定義と同一である。
  3. Xは、すべてNである、請求項1または2に記載の化合物。
  4. は、単一結合;またはフェニレンである、請求項1から3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. ArおよびArは、それぞれ独立に、フェニル、またはビフェニリルである、請求項1から4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. は、単一結合;またはフェニレンである、請求項1から5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. Rは、シアノで置換されたフェニル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたビフェニリル、ナフチル、非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたフェナントレニル非置換されるかまたは1個から5個の重水素で置換されたベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、カルバゾリル、ピリジンフェニル、9,9−ジメチル−キサンテニル、または9,9−ジメチル−チオキサンテニルである、請求項1からのいずれか一項に記載の化合物。
  8. 前記化学式1で表される化合物は、下記化合物から構成される群より選択されるいずれか一つである、請求項1に記載の化合物:
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
    Figure 0006638160
  9. 第1電極;前記第1電極と対向して備えられた第2電極;および前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、請求項1からのいずれか一項に記載の化合物を含むものである、有機発光素子。
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