JP6674542B2 - 供与体と受容体との間に2つの非共役ブリッジを有する光電変換デバイス用の熱活性化遅延蛍光有機分子 - Google Patents

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Description

本発明は光電変換デバイス用の有機分子及びその有機分子を含有する光電変換デバイスに関する。有機分子は供与体部及び受容体部を有し、供与体部及び受容体部の空間位置が2つの有機非共役ブリッジを介して相互に連結される。本発明の有機分子は有効遅延蛍光の一重項―三重項小エネルギ―間隙を有するため、特に光電変換デバイスに最適に応用できる。
光電変換の用途においては、発光減衰時間τが短く光誘起発光量子効率ΦPLが高い発光分子(=放射体分子)を使用することが多い。放射過程において最低励起三重項T1の電子占用を含み、純有機放射体分子即ち金属化合物を含まない分子は、前記応用に重要な意義を有する。T1状態とその上方の一重項S1との間の十分に小さいエネルギ―差ΔE(S1―T1)(図1)を設定することによって、室温下で熱活性化遅延蛍光(TADF)を発生することができ、前記要求を満たすことができる。前記過程は当業者にとって既知であり(例えば、A. Parker, C. G. Hatchard; Trans. Faraday, Royal Society of Chem. 1961, 57, 1894参照)、E型に基づくアップコンバ―トとも呼ばれる(エオシンの時初めて発見されるため)。その結果、有効なTADF、即ち長寿命の三重項参与を実現できる時、前記発光(=放射)減衰時間τ(TADF)は燐光減衰時間τ(Τ1)に対し複数の等級数の減少になっている。それ以外、放射量子効率ΦPLを顕著に向上することは多くの状況下で共に実現でき、その原因は競争で快速に占有過程に戻りT1→ kT→ S1、T1状態の非輻射過程(図1にて波線で示され)を減少したことにある。
供与体(D)断片と受容体(A)断片との間に分子内電荷転移(CT)遷移を有する分子では、TADFを発生する可能性があることが従来から知られている。然し、これまでに発見されたエネルギ―差ΔE(S1―T1)は依然として非常に大きく、多くの応用に期待される光物理特性、例えば短い減衰時間τ(TADF)は、実現されていない。
本発明は、対応にエネルギ―差ΔE(S1―T1)を減少することによって相応する純の有機分子を供給する、分子構造原理に基づく方法を提供する。式(1)に基づいて、上記エネルギ―差と量子力学交換積分とはほぼ正比率しておる。

式中、r1及びr2は、電子座標、r12は、電子1と電子2との間の距離である。Ψは、HOMOの波動関数(最高被占軌道)である。本発明の類型の分子では、HOMOは主に分子の供与体部分Dを通じて伸展される。一方、ΨΑ*はLUMO(最低空軌道)を表し、主に分子の受容体部分Aを通じて伸展される。式(1)より明らかなように、波動関数の積Ψ(r1)ΨΑ*(r2)が小さくなると、ΔE(S1―T1)は小さくなる。各種の、分子内電荷移動(CT)遷移有する分子では、前記要求を達すことができない。その原因は、波動関数Ψ(r1)の空間拡張及びΨΑ*(r2)が顕著な堆積により、ΔE(S1―T1)値にが過度に大きくなるためである。本発明にでは、波動関数の堆積を著しく減少可能な分子構造が提供される。これが実現されるのは、上記分子構造においては、非共役的、小さい化学基(ブリッジ)により供与体分子部分と受容体分子部分が分離されるためである。そのため、HOMOの受容体エリアまでの拡張及びLUMOの供与体エリアまでの拡張が顕著に減少する。
式Iは本発明に基づく有機分子の分子構造を示し、供与体と受容体断片との間に2つの有機ブリッジを有する。これらのブリッジを子適切に選択することによって、HOMO(主に供与体に位置する)とLUMO(主に受容体に位置する)との空間的重なりを非常に小さくすることができる。電子基底状態S0と励起状態S1との間の遷移蓋然率が小さすぎないように、軌道が微妙な重なりを有することが重要である。また、二重式のブリッジは分子の硬化に至る。これにより放射量子効率の増加及び放射半値幅の減少が実現される。後者は多くの状況下で確定な発光色(色純度)を取得すること、例えばOLEDにおける発光に対して、非常に有意義である。
式Iは本発明の一実施形態における2つの化学ブリッジを有する有機分子の分子構造を示す。これらのブリッジはDとAとの間の共役結合及びHOMOとLUMOとの重なりを大幅に減少させ、且つ分子構造を安定化させる。
式I:本発明による有機分子の分子構造を表し、上記有機分子は1つの芳香族またはヘテロ芳香族(基)の供与体断片D及び、1つの、2つの非共役ブリッジB1とB2との結合による芳香族またはヘテロ芳香族の受容体断片Aにより構成される。上記ブリッジは供与体―HOMOと受容体―LUMOとの重なりを大幅に減少させる。
光電変換への応用で要求されるΔE(S1−T1)値の低減において、重要なのは、断片D及びAが、それぞれ十分な供与体または受容体強度を有することである(このことは当業者にとってよく知られている)。この強度は電子供与(供与体に対する強度)または電子吸引(受容体に対する強度)の作用強度により説明することができる。
適切な分子構造を選択することによって、エネルギ―差ΔE(S1−T1)を2,000cm―1より低く、さらに1,500cm―1または800cm―1より低く、そして、400cm―1より低く特に200cm―1より低くすることができる。この値は単一の分子によって決定される。様々な方法で上記値を決定することができる。
― ΔE(S1−T1)値は、量子力学の計算によって得られる。例えば商業上入手できるTD―DFTプロセス(例えばGaussian 09プロセス)または無料で入手可能なNWChemバ―ジョン(例えばバ―ジョン6.1)、CC2法(TURBOMOLE GmbH、Karlsruhe)またはCAS法(完全アクテイブ状態法)を使用することができる (例えばD. I. Lyakh, M. Musiaz, V. F. Lotrich, R. J. Bartlett, Chem. Rev. 2012, 112, 182―243 und P. G. Szalay, T. Muller, G. Gidofalvi, H. Lischka, R. Shepard, Chem. Rev. 2012, 112, 108―181参照)。実施例では計算の実例を示す。
― ΔE(S1−T1)値は、実験的に測定してもよい。本発明にかかる有機分子は即時(=自発)蛍光成分(減衰時間が幾つから何十几十ナノ秒である)を表しただけでなく、且つ減衰範囲が百から数百までのTADF減衰成分を表す。市販の設備により温度と減衰時間との関係を確定することができる。式(2)を用いて、実験曲線から得られる、放射減衰時間の温度変かによってΔE(S1−T1)値[例えば Czerwieniec R.、Kowalski K.、Yersin H.; Dalton Trans.2013,42,9826参照]を算定することができる。
式中、τ(T)は実験結果により確定される即時放射減衰と熱バランス(数 100 ns)に達した後の平均減衰時間である。Τ(S1)はS1状態の放射減衰時間である。その他のパラメ―タの定義は前述のとおりである。
多くの用途において、発光減衰時間τ(TADF)(=τ(300K))はなるべく小さくする(何百μsより小さいことが好ましい)。これを達するため、ΔE(S1―T1)値が小さくなるように設定する以外に、T1と比較的高い分子エネルギ―状態との間のスピン軌道カップリング(SBK)作用を増加して、より大きいシステム間走り躍り(ISC)速度を取得することが有効である。そのため、例えばハロゲン(Cl、Br及び/またはI)により供与体断片D及び/または受容体断片Aを置換してもよい。
本発明の分子は、供与体D及び/または受容体Aにエネルギ―が非常にCT状態に接近する局在状態を有する (エネルギ―が電荷転移(CT)状態より低い局在三重項の出現する状況下で、前記三重項の番号が変更され、例えば局在状態がT1及びCT―状態がとT2称される)ため、本発明の分子では、システム間の走り躍り(ISC)速度の向上も実現できる。上記状態の間の量子力学混合に基づくSBKが増強されるため、前記速度が向上する。既知のコンピュ―タプロセスまたは量子力学方法(例えばGaussian 09またはCC2方法)を使用してタ―ゲット分子を確定する。上記状態の間のエネルギ―間隙は、2000cm―1より小さく、好ましくは1500cm―1より小さく、より好ましくは1000cm―1より小さく、さらに好ましくは400cm―1より小さく、最も好ましくは200cm―1より小さい。供与体及び/または受容体強度を変更し、且つ供与体の電子供与置換及び/または受容体の電子吸引置換を変更することによって、相互のエネルギ―変位を実現できる。1つ以上の電子供与及び/または電子吸引の置換によってエネルギ―変位を実現することもできる。環境の極性(例えばポリマ―基材)を変更することによってCT状態偏移を実現することができる。 断片DとAとの間の化学ブリッジB1及びB2は分子を硬化させる役割を有するだけでなく、放射量子効率ΦPLを向上させる。
また、これらのブリッジは供与体分子断片Dの受容体分子断片Aに対する自由遷移を強く規制する。そのため、ポリマ―基剤に添加された所定の放射体分子のΔE(S1―T1)値の変化、即ちこの値の不均一性は、極大に規制される。これにより、従来の技術において常に出現した長寿命“ 減衰テ―ル”エリアにおける長い放射減衰時間が大幅に減少する。また、放射ベルトの半幅を減少することによって放射の色純度が改善された。
式Iの受容体A及び供与体Dの説明
式Iの放射体分子は、2つのブリッジB1、B2で共有連接される2つの断片、即ち供与体断片D及び受容体断片Aにより構成される。前記供与体断片及び受容体断片は、芳香族またはヘテロ芳香族の化学基によって構成され、その他の置換基を有してもよい。前記ブリッジB1、B2は、短い脂肪族またはヘテロ脂肪族断片であり、それにより最大限に芳香族断片AとDとの間の共役(非局在化)を減少させる。分子式II及びIIIを用いて分子断片A及びDの化学構造を説明する。
式II及びIII: D及びA分子断片の構造である。供与体及び受容体断片は、異なる芳香族/ヘテロ芳香族断片によって構成される。それらは相互に独立に五員環または六員環であってもよく、且つ置換基または拡張(縮合環体系も有する)を有する。個体の構造の差異によって、供与体または受容体断片を得ることができる。
#標記位置、供与体部分Dまたは受容体部分Aが前記位置でB1及びB2と結合する。化学基X1〜X7及びY1〜Y4は以下のとおりである。
Y1、Y2、Y3及びY4は、それぞれ独立にCまたはNである。X1〜X7は、それぞれ独立にN、O、S、Se、CH、NH、C―R1またはN―R2である。
R1及びR2化学基がそれぞれ独立に―H、アルキル基(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、t―ブチル、アダマンチル基)、シクロアルキル基(例えばシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル)、アルケニル基(例えばビニル、アリル)、アルキニル基(例えば、エチニル基)、アリ―ル基(例えば、フェニル、メチルフェニル、ナフチル基)、ヘテロアリ―ル基(例えば. フラニル基、チオフェン基、ピロ―ル基)、化学置換されたアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ―ル基またはヘテロアリ―ル基、アルコキシ基(―OR’)、チオアルキル基(―SR’)、スルホニル基(―SO2R)、アシル基(―COR’)、ホルミル基(―CHO)、カルボキシル基(―CO2R’)、ボラン基(―BR’R’’)、スルフィニル基(―SOR’)、アミノ(―NR’R’’)、ホスフィン基(―PR’R’’)、ホスフィニル基(―POR’R ’’)、アミド基(―NR’COR’’)、シラン基(―SiR’R’’R’’’)、シアノ基(―CN)、ニトロ基(―NO2)、ニトロソ基(―NO)、イソシアナト基(―NCO)、チオシアナト基(―NCS)またはハロゲン(NCO)F、―Cl、―Br、―I)から選ばれる。前記残基R’、R’’及びR’’’の定義はR1及びR2と同じである。前記残基R’、R’’及びR’’’は相互に共有結合してもよく、さらに脂肪族、ヘテロ脂肪族または不飽和環体系に形成されてもよい。
また、化学基R1またはR2は、1≦n≦8のアルキル基―C2n+1(特に1≦n≦4)、3≦n≦6のシクロアルキル基―C2n+1、置換されたアルキル基/シクロアルキル基、1≦n≦8のアルコキシ基―OC2n+1(特に1≦n≦4)、1≦n≦8のチオアルキル基―SC2n+1(特に1≦n≦4)、またはアルキル化されたアミノ基、n及びn’=1〜8(特に1、2又は3)である―N(C2n+1)(Cn’2n’+1)またはn’’及びn’’’=3、4、5または6(特に5または6)である―N(Cn’’2n’’―1)(Cn’’’2n’’’―1)、であってもよい。
各分子部分(供与体D、受容体A)の断片X1〜X3またはX4〜X7のペンダント基(R1及びR2)はその他の脂肪族、芳香族または(ヘテロ)芳香族環体系を形成する手段で連結されることができる。
本発明に基づく分子の一部の実施手段は2つの式IIの環系または2つの式IIIの環系を有し、それは同様であってもよくまたは異なってもよい。環系が同様である場合、これらの環系は異なる置換パタ―ンを有する。
1つの具体的な実施手段において、2つのブリッジB1、B2によって連結される、供与体及び受容体断片に属する芳香族環またはヘテロ芳香族環はその他の芳香族環またはヘテロ芳香族環と縮合しておらず、前記実施手段において、供与体断片D及び受容体断片Aはそれぞれ1つの芳香族環またはヘテロ芳香族環しか有しない。
スピン軌道カップリングを増加するため、本発明の1つの実施手段において、ハロゲン(Cl、BrまたはI)によって芳香族及び/またはヘテロ芳香族環系または有機分子のブリッジを置換してもよい。
式II(五員環体系)及び式III(六員環体系)に基づく分子体系は有効に供与体または受容体とすることができる。特定な供与体効果を有するため、HOMOは電子過剰エリアであり且つ主に供与体部分に位置しなければならない。特定な受容体効果を達するため、LUMOは電子欠乏エリアであり且つ主に受容体部分に位置しなければならない。図2に示された軌道説明図は本発明にかかる分子(D―A―放射体分子)が実現するエネルギ―前提を説明している。
通常、電化学によってそれぞれの供与体及び受容体部分のHOMO及びLUMOエネルギ―を確定できる。図2に示される軌道特性の有する物質を実現するため、条件 (1)供与体断片の酸化電位が受容体断片の酸化電位より小さく、Eox(D)<EOX(A)(Eox=酸化電位)を満たすこと、(2)受容体断片の還元電位が供与体断片の還元電位より大きく、ERED(D)<ERED(A)(ERED=還元電位)を満たすことを満足しなければならない。多くのル―チンの芳香族化合物の酸化還元性質、 [[M. Montalti, A. Credi, L. Prodi, M.T. Gandolfi, Handbook of Photochemistry, 3rd ed., CRC Tayler & Francis, Boca Raton, 2006]のような参考文献から得られる。それと対応して、供与体―受容体分子には電子励起状態が発生でき、その特徴は、電子基底状態(S0)の分子と比べ、電子密度が供与体から顕著に受容体に偏倚する。前記状態が電荷転移(CT)状態と呼ばれる。当業者によく知られているように、これは励起 一重項1CT(前記定義のS1態に対応する)、及び励起三重項3CT(前記定義のT1に対応する)を引き起こす。
特定なヘテロ原子を縮合環体系に導入し及び/または電子供与または電子吸引官能基を使用して特定な置換を行うことによって電子過剰供与体断片または電子欠乏受容体断片を実現することができる。そのため、例えば芳香族六員環にヘテロ原子、通常窒素(窒素ヘテロ芳香族化合物を形成する) を導入し―本分野の当業者の既知の共鳴効果に基づく―π及びπ*軌道の安定に影響を与える。その結果、窒素ヘテロ芳香族化合物の単一電子還元及び酸化電位が対応する純芳香族(無ヘテロ原子)炭化水素の酸化還元電位より高い。芳香五員環系において、ヘテロ原子、通常窒素であり、を導入し、共鳴効果によってπ及びπ*軌道を不安定化させ、比較的低い酸化及び還元電位に至る。電子吸引(EWG=電子吸引化学基)または電子供与(EDG=電子供与体化学基)官能基の置換によってその他の軌道のエネルギ―の調節を実現する。 EWG置換は通常比較的低いHOMO及びLUMOエネルギ―を至り、一方、EDG置換が通常比較的高いHOMO及びLUMO状態に至る。一般的に、以下のEWGまたはEDG:[M. Smith, J. March; March’s Advanced Organic Chemistry, Reaction, Mechanism and Structure, 6th ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2007]が使用される。
EDG実例:
―NR’R”,―NHR’,―OR’,―アルキル基,―NH(CO)R’,―O(CO)R’、―(ヘテロ)アリ―ル基、―(CH)CR’R”, フェノキサジン 基、フェノチアジニル基、カルバゾイル基、ジヒドロフェニルヒドラジド基、全てのアリ―ル基及びヘテロ環基がランダムにその他のアルキル基及び/またはアリ―ル基及び/またはF、Cl、Br及び/またはIに置換されることができる。(必要であれば、SBKの増加も適用する)。R’及びR”が前記定義と同じである。
選択されたEDG置換に対し、供与体強度(EDG強度)を確定して排列することもでき、
強電子供与:―O、―N(CH32、―N(C652、フェノキサジン 基、フェノチアジニル基、カルバゾイル基、―NHCH3
中程度強度電子供与:―OC65、―OCH3、―NH(CO)CH3
弱電子供与:アリ―ル基、―C(CH33、―CH3
EWG実例:
ハロゲン、―COR’、―CO2R’、―CF3、―BR’R”、―BF2、―CN、―SO3R’、―NH3 、―(NR’R”R“‘)、アルキル基。R’、R“及びR”‘が前記定義と同じである。
選択されたEWG置換に対し、受容体強度(EWG強度)に基づく排列してもよく、
強電子吸引:―NO2、―CF3、―CH(CN)2、―CN;
中程度強度電子吸引:―SO3CH3、―COCH3、―CHO;―F
弱電子吸引:―Cl、―Br、―I。 (必要であれば、SBKの増加も適用する)
1つの実施手段において、供与体断片Dが置換芳香族五員環または置換芳香族六員環から選ばれ、そのうち前記五員及び/または六員環は少なくとも1つの電子供与効果の有する置換化学基(EDG)(X1〜X3またはX4〜X7処に位置するペンダント基)を有し及び/または五員環体系にて1つまたは複数のヘテロ原子、例えばY1、Y2、X1、X2、 またはX3=Nを有する。X1、X2及びX3またはX5、X6及びX7処のペンダント基の連接が縮合体系の拡張によるその他の芳香環に形成することに至る場合、少なくとも1つのEDGで置換を行うことが好ましい。
1つの実施手段において、受容体断片Aが置換された五員芳香族環または置換された芳香族六員環から選ばれ、そのうち五員及び/または六員環は少なくとも1つの電子吸引作用の置換化学基(EWG)(X1〜X3またはX4〜X7処のペンダント基)を有し及び/または六員環体系にて1つまたは複数のヘテロ原子、例えばY3、Y4、X4、X5、X6 またはX7=Nを有する。X1、X2及びX3またはX4、X5、X6及びX7処のペンダント基の連結が拡張によるその他の芳香環に形成することに至る場合、少なくとも1つのEDGで置換を行うことが好ましい。
前記のように、供与体断片D及び受容体断片Aは共に縮合環を有することができる。供与体及び/または受容体の共役環の数量が4つより少ない。共役環数が1より大きく(但し3以下)の環体系にて、供与体断片に対しより強い電子供与効果及び/または受容体断片に対しより強い電子吸引効果の有する置換を選択することが必要であるかもしれない。
1つの実施手段において、ブリッジB1及びB2は式IV及びVに定義された構造を有し、そのうちブリッジB1及びB2は同じであってもよく異なってもよい。

符号#は分子の供与体または受容体部分との連接を表す。A1〜A3はブリッジB1及びB2の断片を表し、そのうち、2つのブリッジB1及びB2における同様な名前の断片はそれぞれ同じまたは異なってもよい。


化学基R8〜R22の定義はR1及びR2と同様である。
C、N、Si、O、S,P、B及びGeから選ばれた原子によってブリッジの供与体または受容体に連接されること、及び複数のブリッジ元素A2及びA3の有する状況下での相互連接(式V)を実現する。
熱活性化遅延蛍光(TADF)過程のエネルギ―準位説明図。 kTはボルツマン定数k及び絶対温度Tの有する熱エネルギ―を表す。前記図は輻射TADF過程及び低温で観察されることのできるT1態の輻射及び非輻射(波線で示し)の不動態化過程を示す。図には自発のS1→S0蛍光過程が示されなかった。
本発明に基づく、供与体断片及び受容体断片(D―A分子)の有する分子の軌道エネルギ―説明図である。非共役ブリッジの原因で、供与体軌道と受容体軌道との間の相互作用が小さい。そのため、近似にD及びA断片の電子性質をそれぞれ取り扱うことができ、即ちD軌道エネルギ―が近似に相応する自由(連接されず)供与体分子のエネルギ―に等しく、A軌道エネルギ―が近似に相応する自由(連接されず)受容体分子の軌道エネルギ―に等しい。孤立供与体(電子過剰)のHOMOエネルギ―が顕著に孤立受容体(電子欠乏)のHOMOエネルギ―より高い。孤立供与体のLUMOが受容体のLUMOエネルギ―より大幅に高い。そのため、D―A分子のHOMOが主にD断片に位置するが、D―A分子のLUMOが主にA断片に位置する。
実施例分子1のフロンティア軌道の等価面(実施例1参照)であり、HOMO:左側、LUMO:右側 電子基底状態S0幾何構造最適化。計算方法:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によって、一重項―CT態と三重項―CT態との間のエネルギ―差が75cm―1(S0―幾何構造)であることがわかった。前記数値は、実施例1が良好なTADF放射体であることを示す。 T=2K時、PSに約1重量%がド―ピングされた実施例1の分子の時間解像放射スペクトルである。 時間遅延(t=0 ns)及び検出時間窓Δt=100nsの無い状況下で短期スペクトルを記録し、及び時間遅延t=500μs(時間窓Δt=900ms)の有する状況下で長期スペクトルを記録する。励起:短期スペクトル:375nm、パルス幅70ps;長期スペクトル、励起:365nm、パルス幅:10ns。
T=300K時、PSに約1重量%がド―ピングされた実施例1の分子の時間解像放射スペクトル及び減衰時間τ。時間遅延(t=0ns)及び検出時間窓Δt=100nsの無い状況下で短期スペクトルを記録し、及び時間遅延t=1μs(時間窓Δt=100μs)の有する状況下で長期スペクトルを記録する。励起:短期スペクトル:375nm、パルス幅70ps;長期スペクトル、励起:355nm、パルス幅:2.9ns。 トルエンに溶かした実施例1の分子の放射減衰行為(a)短時間領域内(自発蛍光)及び(b)長時間領域内、T=300K。それぞれの成分の自発蛍光放射減衰時間τ(フッ素)=60ns 及びTADF減衰時間τ(TADF 1)=270ns及びτ(TADF 2)=9μsを記録する。窒素ガスを120分間注入して溶液を脱泡する。励起355nm、パルス持続時間2.9ns、濃度は約10-5mol/lである。
T=300K、トルエンに溶かし、濃度を約10―5 Mとした実施例1の分子の時間解像放射スペクトル。 (a)時間遅延(t=0ns)、検出時間窓Δt=50nsの無い短期スペクトル(自発蛍光)、(b)時間遅延t=300μs(時間窓Δt=600ns)の長期スペクトル(TADF1)、及び(c)時間遅延t=5μs(時間窓Δt=30μs)の長期周波数スペクトル(TADF2)を記録する。励起:短期スペクトル:375nm、パルス幅70ps、長期スペクトル、励起:355nm、パルス幅:2.9ns
トルエンに溶かした実施例1の分子の相応する放射減衰時間の長寿命成分の式3に基づくボルツマン図(アレニウス像)。フィットによって活性化エネルギ―ΔE(S1―T1)=(310±10)cm-1及びΔE(S1―T2)=(85±5)cm―1を得る。T1態が局在状態であるが、T2が電荷供給転移状態に分類される。
形式エネルギ―準位図であり、実験で得られた放射減衰時間及び活性化エネルギ―を説明するために用いられる。 T1(lok)は局在状態を表し、T2(CT)及びS1(CT)は電荷転移状態を表す。T1(lok)及びT2(CT)からS1(CT)状態に熱帰還することによって、2つのTADF過程に至る。
実施例分子2のフロンティア軌道等価面(実施例2を参照)、HOMO:左側、LUMO:右側。最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d,p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=85cm-1を得る。2つの値は共に実施例2の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例3分子のフロンティア軌道等価面(実施例3を参照)、HOMO:左側、LUMO:右側。最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=55cm-1を得る。前記値は、実施例3の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例4の分子のフロンティア軌道等価面(実施例4を参照)、HOMO:左側、LUMO:右側。最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=88cm―1を得る。前記値は実施例4の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例5の分子のフロンティア軌道の等価面(実施例5を参照)、HOMO:左側、 LUMO:右側。最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=150cm―1を得た。前記値は実施例5の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例6の分子6のフロンティア軌道の等価面(実施例6を参照)、HOMO:左側 LUMO:右側。 電子基底状態S0及び最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベースクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=35cm―1(S0―幾何構造)及び30cm―1(T1―幾何構造) を得た。2つの値は共に実施例6の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例7の分子のフロンティア軌道等価面(実施例7を参照)、HOMO:左側 LUMO:右側。 電子T1状態幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=550cm―1を得、実施例7の分子7が良好なTADF放射体であることが示された。
実施例8の分子のフロンティア軌道等価面(実施例8を参照)、HOMO:左側LUMO:右側。 最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、函数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=540cm―1(T1―幾何構造) を得た。前記値は、実施例8の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施9の分子のフロンティア軌道等価面(実施例9を参照)、HOMO:左側 LUMO:右側。 最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=550cm―1(T1―幾何構造) を得た。前記値は実施例9の分子が良好なTADF放射体であることを示す。
実施例10の分子のフロンティア軌道等価面(実施例10を参照)、HOMO:左側 LUMO:右側。 電子基底状態幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=140cm―1が得られ、実施例10の分子が良好なTADF放射体であることが示された。
実施例11の分子のフロンティア軌道等価面(実施例11を参照)、HOMO:左側、LUMO:右側。 電子T1状態幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=420cm―1が得られ、実施例11の分子が良好なTADF放射体であることが示された。
実施例12の分子のフロンティア軌道等価面(実施例12を参照)、HOMO:左側 LUMO:右側。最低三重項T1幾何構造最適化。計算手段:DFT及びTD―DFT、関数:B3LYP、ベ―スクラスタ:6―31G(d、p)、計算ソフトウエア:Gaussian09。計算によってΔE(S1―T1)=1250cm―1(T1幾何構造) を得た。前記値は実施例12の分子が良好なTADF放射体であることを示す。 本発明にかかるその他の分子の構造図。 本発明にかかるその他の分子の構造図。

構造式VI〜XVIIによって、本発明に基づく式Iの放射体材料の分子構造をさらに説明する。これらの構造式は本発明に基づく放射体物質の実例を表す。Y1’〜Y4’及びX1’〜X7’の定義はY1〜Y4及びXI〜X7(式II及びIII)と同様である。A1’、A2’、A3’化学基の定義はA1〜A3と同様である。ブリッジ断片はA1とA1’、A2とA2’、A3とA3’に対しそれぞれ同様または異なってもよい。
別のブリッジ接化学基Zは例えば―CH2―、―C(CH32、―O―、―C64―(フェニレン)、―C58―(シクロペンチリデン)、―CO―(カルボニル)、―SO2―、―N(CH3)―であってもよい。 それらはブリッジB1及びB2の断片A1〜A3並びにA1’〜A3’の相互間の連結を表す。
具体的な実施手段において、本発明に基づく有機分子は式XVIIIに基づく構造を有する。

供与体エリアにおいて、放射体分子は1つの芳香族アミン化学基を有する。受容体部分は1つのジシアノフェニル化学基であり、そのうち2つのCN―置換化学基は互いにオルト位、メタ位またはパラ位 であってもよく、及びブリッジ接の脂肪族化学基の隣であってもよい。
Q1〜Q6は相互に独立にH、CH3、C25、C37、C49、C511、C613、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、ベンジル、チオフェン、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、フラン基及びカルバゾイル基から選ばれる。
Q1とQ2、Q3とQ4、及びQ5とQ6が一緒に連接することによって、1つのシクロアルキル基または芳香族スピロ体系(例えば、分子構造を安定化させる)に形成されてもよい。
Alk1〜Alk10は相互に独立にHまたは直鎖または側鎖(C2n+1;n=1、2、3、4、5、または6)脂肪族化学基またはシクロアルキル化学基(C2n+1; n=5または6)である。
それ以外、Alk1及びAlk6が省略されてもよく、供与体システムの2つのベンゼン環が共有結合されることによって、カルバゾイルユニットを形成し、式XIXに示す。

式XVIIIには置換化学基が説明される。
以下の実施例に示される本発明にかかる分子は少なくとも1つのCl、Br及び/またはI置換を有することによってスピン軌道相互作用(SBK)を増加してもよい。量子力学計算を通じて前記手段の置換の適切な位置を確定でき、ここではSBK(例えば、ADF、ORCAプロセス)を含むプロセスが使用された。トレンドを取得するため、DFTまたはCC2計算を実行してもよい。それによってハロゲンの置換位置を取得し、即ちHOMO、HOMO―1、HOMO―2及び/またはLUMO、LUMO+1、LUMO+2のうちに顕著な比率のハロゲン原子軌道が含まれる。このような手段で確定された置換パタ―ンに対し、例えばTDDFTまたはCC2を使用して計算する場合、有機分子の最低励起 一重項(S1)とその下方の三重項(T1)状態との間のエネルギ―差ΔE(S1―T1)を2,000cm―1より小さく、さらに1500cm―1より小さく、好ましくは800cm―1より小さく、さらに好ましくは400cm―1より小さく、最も好ましくは200cm―1より小さくする。
当業者にいられている触媒結合反応(例えばSuzuki結合反応、Buchwald―Hartwigクロス結合反応)または様々な縮合反応により本発明にかかる材料を合成することができる。


実施例分子 1
以下、実施例1に示される本発明かかる分子をより詳細に説明する。図3に示されたフロンティア軌道から分かれるように、HOMO及びLUMOは上記分子の顕著に異なる空間エリアに位置する。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d,p))により、実施例1の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―差は、ΔE(S1―T1)=75cm―1であった。このため、実施例1の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。
以下の反応式を参照して、実施例1の分子の化学合成を説明する。

反応物及び反応条件:
(1) (t―C49―C652NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa: 90°C, 19時間
(2) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12時間
以下の反応式に基づいて合成を行うこともできる。

反応物及び反応条件:
(1) CH3CO2Na:230°C, 3時間
(2) HPO2, I2, 赤リン, CH3COOH:80°C, 24 時間
(3) (H3PO4)n:175°C, 5時間
(4) Al[OCH(CH323,:275°C, 3時間
(5) (t―C49―C652NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90°C, 19時間
(6) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12時間
化学分析:
(シクロヘキサン/酢酸エステル 10:1): 0.52. 1H NMR (CDCI3, 300 MHz, Δ ppm): 1.31 (s, 18 H), 3.13 (m, 4H), 4.05 (s, 2H), 6.84 (dd, J=3.6 Hz, J=12.0 Hz, 1H), 6.90 (s, 1H), 6.95 (s, 1H), 6.95 (d, J=9 Hz, 5H), 7.22 (d, J=9 Hz, 4H), 7.55 (s, 2H). 13C―NMR (300 MHz CDCI3, Δ ppm): 30.72 (CH2), 31.46 (CH3), 32.80 (CH2), 34.31(CH2), 40.56 (Cquat), 1 13.16 (Cquat), 1 13.73 (Cquat), 1 15.59 (Cquat), 122.35 (Cquat), 123.48 (CH), 123.78 (CqUat), 126.03 (CH), 130.57 (CqUat), 130.94 (CH), 133.86 (CH), 134.48 (CH), 136.63 (Cquat), 144.91 (CqUat), 145.40 (Cquat), 145.69(Cquat), 146.31 (Cquat).
MS (ES―MS=エレクトロスプレ―質量分析法) m/z: 523 (M)。 MS (HR―ES―MS=高解像度エレクトロスプレ―質量分析法) m/z: C37373 計算: 523.2979, 測定: 523.2980 (M +). C37H37N3計算: C 84.86, H 7.12, N 8.02 %,測定: C 84.54, H 7.36, N 7.90 %。
実施例1の分子は多くの有機溶剤、例えばジクロロメタン(CH2Cl2)、トルエン、ヘキサン、n―オクタン、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、エタノ―ル、メタノ―ル、キシレンまたはベンゼンに溶かすことができる。ジクロロメタンに良好に溶解することにより、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)またはポリスチレン(PS)へのド―ピングが可能となる。 実施例1の放射体材料は昇華する(温度170℃、圧力10―3mpa)。
PMMAまたはPS(ド―ピング濃度がc≒1重量%)中の実施例1の分子の光物理測定により、TADFの発生及び有利な放射性質が確認された。非常に低い温度、例えばT=2Kでは、熱活性化は不可能である。そのため、放射は2つの非常に異なる減衰時間、即ち1つの非常に短い成分、S1→ S0蛍光遷移に対応し、PMMAにて約4nsで、PSにて約25nsであり、及び1つの非常に長い成分、T1→ S0遷移の燐光 に分類され、PMMAにてτ(phos)≒550 ms及びPSにてτ(phos)≒450 msであることが確認された。(説明:サンプルは窒素ガスでパ―ジされる)
図4には、PSにおける相応する時間解像放射スペクトル、 即ち無遅延時間(t=0ns)、検出時間窓Δt=100ns、蛍光に対応する短期スペクトル、及び燐光に対応する長期スペクトル(t=500及びΔt=900ms)を示す。
温度をT=300Kまで上げ、スペクトル及び減衰行為の急激な変化に至り、これはすでにTADFの発生を示唆する。図5は、PSに溶解した実施例1の分子の短時間領域(自発蛍光)及び長時間領域の時間解像放射スペクトルを示す。2つのスペクトルは共にほぼ同様なピック位置を有するため、長寿命成分は蛍光とも解釈でき―前記状況下でTADF放射である。PMMAにおける蛍光減衰時間が約4nsで、PSにおける蛍光減衰時間が約25nsである。PMMAにおいて、その長寿命成分が約10μsまで大幅に短縮し、PSにおける長寿命成分も同様に約10μsまで短縮した。
窒素ガスのパ―ジ下(PMMAド―ピングサンプル)で、T=300K時の放射量子効率を空気環境で取得したデ―タと比較することが有効である。ΦpL(窒素ガス)=40%、ΦpL(空気)=25%。前記降下は、三重項が放射過程に参与することを表し、原因は、空気中の酸素は通常長寿命三重項の抑制しか引き起こさない (A. M. Prokhorov et al, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9637参照)。三重項の占有がTADFの発生の前提条件であるため、これは再び、実施例1の分子が所望のTADF性質を有することを示す。説明:T=300K、青―白色範囲内に、PMMAにおける放射最大値がλ(max)=486nm(CIEX:0.198、y:0.287)で、T=300K、青色範囲内に、PSにおける放射最大値がλ(max)=450nm(CIEX:0.174;Y:0.154)である。
トルエンに溶かした物質を調査することにより、実施例1の放射体分子のその他の光物理性質を非常によく特定できる。再び、放射量子効率を簡単に測定した。トルエンに溶解した分子はTADFを発生することを示すが、これは空気中で放射量子効率が顕著に下がることに起因する。測定値はΦPL(窒素ガス)=30%及びΦPL(空気)=5%である。
図6a及び図6bは、nsエリア(図6a)及びμsエリア(図6b)、T=300K時の放射減衰行為を示す。自発蛍光がτ(フッ素)=60nsに伴って減衰される。 (図6a)はそれ以外にさらに2つのτ(TADF 1)=270ns及びτ(TADF 2)=9μsの減衰成分を有する。前記2つの成分は共にTADF放射に分類される。
図7はトルエンに溶かした実施例1の分子の3つの時間領域、即ち短時間領域(自発蛍光))及び2つの長時間領域における時間解像放射スペクトルを示し、図6に示された減衰成分から前記スペクトルを示す。3つのスペクトルは全て測定精度範囲内に共に同様なピ―ク位置及び同様なスペクトル形状を有するため、長寿命成分は蛍光、即ち2つのTADF放射と解釈できる。
もしトルエンの相転移温度範囲内及びサンプルが液体状態に維持された時に研究が行われた場合、トルエンに溶かした実施例1の分子(濃度c≒10―5mol/l)により放射された長寿命成分の減衰行為を非常によく取得できる。約200K〜300Kの温度範囲が非常に好適である。図8に対応する減衰成分の測定値はアレニウス像(ボルツマン図)である。式2を使用し、概ねに式3を実験により取得された放射減衰時間τexpに示すことができる。(C.Baleizao、M.N. Berberan―Santos、J.Chem.Phys、2007,126,204510も参照)。

ここでAは定数であり、iは三重項T1の有するΔE1活性化エネルギ―のTADF過程1または三重項T2の有する活性化エネルギ―ΔE2のTADF過程2を表す。
式3を使用し、2つの時間領域の測定ポイント、即ち2つのTADF放射に対し、図6 に基づいてリニアフィットを行う。直線の傾きから活性化エネルギ―ΔE [(S1―T1)、TADF 1]=310cm―1及びΔE [(S1―T2)、TADF 2]=85cm―1を得る。
T=77Kまで冷却する時に、長寿命の非構造化放射が凍結される。1つの構造化の燐光しかなく、減衰時間が非常に長く、τ(phos)=450ms(図示せず)である。然し、長寿命成分に対し、図4においてもスペクトルの構造化を見出すことができる。このようなスペクトル構造化は供与体または受容体に位置する断片の放射に原因があると思われる。このような状況下で電荷転移(CT)遷移に関わらない。もし仮に放射曲線の高エネルギ―(補外)側面のクロ―スポイントにおける相関0―0遷移が横座標によって反映され、これらのスペクトルを使用してTADFの発生と関連するエネルギ―差をおおよそ推定できる。結果はΔE値が約(300±100)cm―1であった。これも同様に実施例1の分子がTADF物質であることを表した。
この結果、本実験において本発明にかかる実施例1の分子がTADFを生成したことを示す。PMMAに溶かした状態でも実施例1の分子は、TADF発光に関して同等の性能を有する。
CT遷移(図3に対する説明を参照)に対する計算したエネルギ―差75cm―1が実験の測定したTADF 2過程の活性化エネルギ―と非常に一致していることが確認された。
図9では形式エネルギ―準位で測定結果をまとめた。実施例1の分子の放射は、3つの励起エネルギ―状態から説明される。実験によって確定されたエネルギ―差が85cm-1である2つのCT状態S1(CT)及びT2(CT)の下方にはさらに1つの、局在放射に分類されることのできる三重項T1(Lok)を有する。S1(CT)状態は時間の短い自発蛍光及び室温下で2種類の減衰時間が比較的長いが、持続時間が異なる放射を示し、それはそれぞれT2(CT)及びT1(lok)の熱活性化によって生成されるため、異なるTADF放射を代表する。ここで説明された形式パタ―ンが三重項の間に基づき、緩和過程が9μsより長い長寿命TADF成分である。
ここは三重項を命名する1つの方法も説明した。電子励起類型に基づくものではなく、エネルギ―の順に基づき番号付けを行っている。そのため、実施例1の分子の使用の状況下で、CT状態の間のエネルギ―間隙ΔE(S1―T1)はエネルギ―の比較的低くなっている状態T1(Iok)を生成するためΔE [S1(CT)―T2(CT)]と称される。

実施例分子2
以下、本発明にかかる実施例2の分子2について詳細に説明する。図10のフロンティア軌道は、HOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すことが予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例2の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=85cm―1であった。この結果、実施例2の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。 以下の反応式を参照して、実施例2の分子の化学合成を説明する。

反応物及び反応条件:
(1) CH3CO2Na,:230°C, 3 時間
(2) HPO2, I2, 赤リン: CH3COOH, 80°C, 24時間
(3) (H3PO4)n:175°C, 5時間
(4) Al[OCH(CH323:275°C, 3時間
(5) (t―C49―652NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90°C, 19時間
(6) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO: 140°C, 12時間

実施例分子 3
以下、本発明にかかる実施例3の分子3について詳細に説明する。図11のフロンティア軌道は、HOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すことが予測される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例3の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=55cm―1であった。この結果、実施例3の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。 以下の反応図を参照して、実施例3の分子の化学合成を説明する。

反応物及び反応条件
(1) CH3CO2Na: 230 °C, 3時間
(2) HPO2, I2, 赤リン, CH3COOH: 80°C, 24時間
(3) (H3PO4)n:175°C, 5 時間
(4) (C252O, 30°C:24時間 NH4Cl, H2O; F3CCO2H:3 時間, 50°C
(5) カルバゾイル, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa: 90°C, 19 時間
(6) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12 時間


実施例分子 4
以下、本発明にかかる実施例4の分子について詳細に説明する。図12のフロンティア軌道は、HOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すことが予測される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例4の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=88cm―1であった。この結果から、実施例4の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。
以下の反応説明図は実施例分子4の化学合成を説明する。

反応物及び反応条件
(1) CH3CO2Na:230°C, 3 時間
(2) HPO2, I2, 赤リン, CH3COOH:80°C, 24時間
(3) (H3PO4:175°C, 5時間
(4) Al[OCH(CH323:275°C, 3時間
(5) (t―C49―C652NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90°C, 19時間
(6) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12時間

実施例分子5
以下、本発明にかかる実施例5の分子について詳細に説明する。図13のフロンティア軌道は、HOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すことが予測される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例5の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=150cm―1であった。この結果から、実施例5の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。 実施例5の分子の化学合成を、以下の反応図を参照して説明する。

反応物及び反応条件:
(1) CH3CO2Na:230°C, 3 時間
(2) HPO2, I2, 赤リン, CH3COOH: 80°C, 24時間
(3) (H3PO4:175°C, 5時間
(4) Al[OCH(CH323:275°C, 3時間
(5) (t―C49―C652NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90°C, 19時間
(6) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12時間

実施例分子 6
以下、本発明にかかる実施例6の分子について詳細に説明する。図14のフロンティア軌道は、HOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例6の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=30cm―1であった。この結果、実施例6の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。

実施例分子 7
図15には実施例7の分子のフロンティア軌道HOMO及びLUMOが示される。前記軌道が分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置しているため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例7の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=550cm―1であった。この結果、実施例7の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。 以下の反応式を参照して、実施例7の分子の化学合成について説明する。

反応物及び反応条件:
(1) CH3CO2Na: 230°C, 3 時間
(2) HI (57 %水溶液), 赤リン:80 °C, 24 時間
(3) (H3PO4,:175°C, 5時間
(4) Al[OCH(CH323: 275°C, 3時間
(5) (CH32NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90 °C, 19 時間

実施例分子8
図16のフロンティア軌道はHOMO及びLUMOが分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置していることを示す。このため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すことが予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例8の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=540cm―1であった。この結果、実施例8の分子は良好なTADF放射体であることが確認された。
以下の反応図を参照して、実施例8の分子の化学合成について説明する。


反応物及び反応条件:
(1) CH3CO2Na:230°C, 3 時間
(2) HI (57%水溶液), 赤リン:80°C, 24 時間
(3) CH22, SO2C12, 80°C, 2 時間; (CH33COH, C65COOAg, Et3N: 90°C, 2時間.
(4) (H3PO4:175°C, 5時間
(5) Al[OCH(CH323:275°C, 3時間
(6) (CH32NH, Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, (CH33CONa:90°C, 19時間
(7) K4[Fe(CN)6], Pd(CH3COO)2, P[(C(CH333, Na2CO3, (CH32NCHO:140°C, 12時間


実施例分子9
図17には実施例9の分子のフロンティア軌道HOMO及びLUMOを示す。前記軌道が分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置しているため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例9の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=550cm―1であった。この結果、実施例9の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。

実施例分子10
図18には実施例10の分子のフロンティア軌道HOMO及びLUMOを示す。前記軌道が分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置しているため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例10の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=140cm―1であった。この結果、実施例10の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。

実施例分子 11
図19には実施例11の分子のフロンティア軌道HOMO及びLUMOを示す。前記軌道が分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置しているため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を表すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例11の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=420cm―1であった。この結果、実施例11の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。

実施例分子 12
図20には実施例12の分子のフロンティア軌道HOMO及びLUMOを示す。前記軌道が分子の顕著に異なっている空間エリア内に位置しているため、最低三重項とその上方の 一重項との間の隙間が十分に小さいため、分子は顕著なTADF効果を示すと予想される。TD―DFT計算(関数B3LYP、ベ―スクラスタ6―31G(d、p))により、実施例12の分子を計算したところ、最適化された三重項幾何構造のエネルギ―準位差は、ΔE(S1―T1)=1250cm―1であった。この結果、実施例12の分子が良好なTADF放射体であることが確認された。 図21にはその他の実施例の分子を示す。

Claims (5)

  1. 式Iで表される構造を含む有化合物であって、
    (A)芳香族環であり、置換基としてジアリールアミノ基(アリール環同士が結合して縮合複素芳香環を形成してもよい)またはジアルキルアミノ基(アルキル基が芳香族環に結合してもよい)を有する供与体Dと、
    (B)芳香族環またはヘテロ芳香族環であり、シアノ基またはアルキルスルホニル基を有する受容体Aと、
    (C)非共役手段で前記供与体D及び前記受容体Aを連結するブリッジB1及びブリッジB2であり−CR3R4−、−CR3R4−CR3R4−、−O−CO−、−CR3R4−NR7−から選択される(R3,R4はアルキル、アリール、結合している炭素原子と共に縮合アリール環を形成し、R7はアルキル、2個のR7が結合してアルキレンを形成する)ブリッジB1及びブリッジB2を有する、有機化合物
  2. 有機発光ダイオード(OLED)における、光電変換デバイスの放射体層としての、請求項1記載の有機化合物の使用。
  3. 請求項1記載の有機化合物を使用する、光電変換デバイスの製造方法。
  4. 請求項1記載の有機化合物を有する光電変換デバイス。
  5. 前記光電変換デバイスが、有機発光ダイオード(OLED)、発光電気化学電池(LEECまたはLEC)、OLEDセンサ、特に外表に密封されていなかったスクリーンガス及び蒸汽センサ、光学温度センサ、有機太陽電池(OSC)、有機電界効果トランジスタ、有機レーザ器、有機ダイオード、有機光電ダイオード及び「ダウンコンバート」システムからなる群から選ばれる、請求項4に記載の光電変換デバイス
JP2018524550A 2015-07-30 2016-07-28 供与体と受容体との間に2つの非共役ブリッジを有する光電変換デバイス用の熱活性化遅延蛍光有機分子 Active JP6674542B2 (ja)

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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201523037D0 (en) * 2015-12-29 2016-02-10 Univ St Andrews Light emitting compounds
EP3401381B1 (de) * 2017-05-11 2021-01-06 Sichuan Knowledge Express Institute for Innovative Technologies Co. LTD. Organische moleküle für direktes singulett-harvesting mit kurzer emissionsabklingzeit zur verwendung in opto-elektronischen vorrichtungen
JP6901168B2 (ja) * 2017-01-25 2021-07-14 四川知本快車創新科技研究院有限公司Sichuan Knowledge Express Institute For Innovative Technologies Co, Ltd. 短い発光減衰時間で単重捕集を直接に得るための有機分子を有する光電製品
KR102169374B1 (ko) * 2017-10-13 2020-10-23 머티어리얼사이언스 주식회사 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광 소자
KR20180058669A (ko) 2018-03-28 2018-06-01 한국전자통신연구원 사물 자동 인식 및 제어 방법
US11220510B2 (en) 2018-04-09 2022-01-11 Incyte Corporation Pyrrole tricyclic compounds as A2A / A2B inhibitors
CN109627215A (zh) * 2019-01-09 2019-04-16 京东方科技集团股份有限公司 一种荧光材料、荧光材料的制备方法、显示面板和显示装置
KR20210026620A (ko) 2019-08-30 2021-03-10 삼성전자주식회사 유기 발광 소자
CN111635410B (zh) * 2020-06-28 2021-05-11 长春海谱润斯科技股份有限公司 一种化合物及包含该化合物的有机电致发光器件
KR102494358B1 (ko) * 2021-08-10 2023-02-07 주식회사 로오딘 고효율의 에너지 다운 컨버젼 시스템
EP4387429A1 (en) * 2021-08-10 2024-06-19 Lordin Co., Ltd High-efficiency energy down-conversion system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2673627B1 (fr) * 1991-03-07 1993-05-07 Adir Triazines et pyrimidines trisubstituees, leur procede de preparation et les compositions pharmaceutiques les contenant.
JP2010024149A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Toyo Ink Mfg Co Ltd 7員環構造を有する化合物およびその用途
KR20120047038A (ko) * 2010-11-03 2012-05-11 에스에프씨 주식회사 아민 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR101324784B1 (ko) * 2011-04-13 2013-10-31 (주)씨에스엘쏠라 유기발광 화합물 및 이를 이용한 유기 광소자
KR101910580B1 (ko) * 2011-12-09 2018-10-23 삼성전자주식회사 고분자 및 상기 고분자를 포함한 유기 발광 소자
TWI466849B (zh) * 2013-04-17 2015-01-01 Nat Univ Tsing Hua 用於有機發光二極體的光電材料及使用該光電材料的有機發光二極體元件
US10651389B2 (en) * 2013-07-02 2020-05-12 Merck Patent Gmbh Materials for electronic devices
CN109666026A (zh) * 2013-07-30 2019-04-23 默克专利有限公司 用于电子器件的材料
CN105722947B (zh) * 2013-09-30 2018-06-22 株式会社Lg化学 杂环化合物及使用其的有机发光元件
US20160380203A1 (en) * 2013-12-31 2016-12-29 Samson A. Jenekhe Dibenzosuberane-based electron-transport materials
US10374166B2 (en) * 2014-02-18 2019-08-06 Kwansei Gakuin Educational Foundation Polycyclic aromatic compound
CN106661001A (zh) * 2014-05-14 2017-05-10 哈佛学院院长等 有机发光二极管材料
US20180212158A1 (en) * 2015-07-13 2018-07-26 President And Fellows Of Harvard College Organic light-emitting diode materials

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