JP7017558B2 - 置換トリアリールアミン骨格を有する高分子量化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、各種の表示装置に好適な自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に適した高分子量化合物と該素子に関するものである。
有機EL素子は自己発光性素子であるため、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であるため、活発な研究がなされてきた。
有機EL素子は、有機化合物の薄膜(有機層)を、陽極と陰極に挟んだ構成を有している。薄膜の形成方法としては、真空蒸着法と塗布法に大別される。真空蒸着法は、主に低分子量材料を用い、真空中で基板上に薄膜を形成する手法であり、既に実用化されている技術である。一方、塗布法は、主に高分子量材料を用い、インクジェットや印刷など、溶液を用いて基板上に薄膜を形成する手法であり、材料の使用効率が高く、大面積化、高精細化に適しており、今後の大面積有機ELディスプレイには不可欠の技術である。
低分子量材料を用いた真空蒸着法は、材料の使用効率が極端に低く、大型化すればシャドーマスクのたわみが大きくなり、大型基板への均一な蒸着は困難となる。また製造コストも高くなるといった問題も抱えている。
一方、高分子材料は、有機溶剤に溶解させたその溶液を塗布することにより、大型基板でも均一な膜を形成することが可能であり、これを利用してインクジェット法や印刷法に代表される塗布法を用いることができる。そのため、材料の使用効率を高めることが可能となり、素子作製にかかる製造コストを大幅に削減することができる。
これまで、高分子材料を用いた有機EL素子が、種々検討されてきたが、発光効率や寿命などの素子特性は必ずしも十分でないという問題があった(例えば、特許文献1~特許文献5参照)。
また、これまで高分子有機EL素子に用いられてきた代表的な正孔輸送材料としては、TFBと呼ばれるフルオレンポリマーが知られていた(特許文献6~特許文献7参照)。しかしながら、TFBは正孔輸送性が不十分であり、かつ電子阻止性が不十分であるため、電子の一部が発光層を通り抜けてしまい、発光効率の向上が期待できないという問題があった。また、隣接層との膜密着性が低いことから、素子の長寿命化も期待できないという問題があった。
特開2005-272834号公報 特開2007-119763号公報 特開2007-162009号公報 特開2007-177225号公報 国際公開WO2005/049546 特許第4375820号公報 国際公開WO2005/059951
本発明の目的は、正孔の注入・輸送性能に優れ、電子阻止能力を有し、薄膜状態での安定性が高い高分子材料を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記高分子材料により形成された有機層(薄膜)を有しており、発光効率が高く、長寿命な有機EL素子を提供することにある。
本発明者らは置換トリアリールアミン構造が高い正孔注入・輸送能力を有していることに着目し、種々の置換トリアリールアミン構造を有する高分子量化合物を合成して検討した結果、正孔注入・輸送能力に加え、耐熱性と薄膜安定性を有する新規な構造の高分子量化合物を見出し、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、下記一般式(1)で表される置換トリアリールアミン構造単位を含む高分子量化合物が提供される。
Figure 0007017558000001
式中、
Ar及びArは、それぞれ2価芳香族炭化水素基もしくは2価
芳香族複素環基であり、
及びRは、それぞれ、水素原子、重水素原子、フッ素原子、
塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~8のアルキル基、炭素数
5~10のシクロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数
1~6のアルキルオキシ基、または炭素数5~10のシクロアルキル
オキシ基を示し、
X、Y及びZは、これらの内の少なくとも1つがアリール基または
ヘテロアリール基であることを条件として、アリール基、ヘテロアリ
ール基、または前記R及びRが示す基と同様の基である。
本発明の高分子量化合物においては、下記の態様が好適である。
(1)前記構造単位を繰り返し単位として含むポリマーであり、ポリスチレン換算で10,000以上、1,000,000未満の重量平均分子量を有していること。
(2)前記一般式(1)において、X及びYがアリール基またはヘテロアリール基であり、望ましくは、これらの基が置換基を有していないこと、さらに望ましくは、これらの基が、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基であること。
(3)前記一般式(1)において、R、R及びZが、水素原子または重水素原子であること。
(4)前記一般式(1)において、X及びZが、アリール基またはヘテロアリール基であること、望ましくは、これらの基が置換基を有していないこと、さらに望ましくは、これらの基が、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基であること。
(5)前記一般式(1)において、R、R及びYが、水素原子または重水素原子であること。
(6)前記一般式(1)において、X、Y及びZの何れもが、アリール基またはヘテロアリール基であり、望ましくは、これらの基が置換基を有していないこと、さらに望ましくは、これらの基が、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基であること。
(7)前記一般式(1)において、R及びRが、水素原子または重水素原子であること。
(8)前記一般式(1)で表される単位とは別に、少なくとも一つの芳香族炭化水素環を有する基、またはトリアリールアミン骨格を有する構造単位を有していること。
本発明によれば、また、一対の電極と、該電極間に挟まれた少なくとも一つの有機層を有する有機EL素子において、該有機層が、上記の高分子量化合物を含有していることを特徴とする有機EL素子が提供される。
本発明の有機EL素子においては、前記有機層が、正孔輸送層、電子阻止層、正孔注入層或いは発光層であることが好適である。
上述した一般式(1)で表される置換トリアリールアミン構造体単位(2価の基)を有する本発明の高分子量化合物は、例えば、該構造単位を繰り返し単位として有するポリマーであり、好適には、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)で測定したポリスチレン換算での重量平均分子量が10,000以上、1,000,000未満の範囲にある。
かかる高分子量化合物は、
(1)正孔の注入特性が良いこと、
(2)正孔の移動度が大きいこと、
(3)電子阻止能力に優れること、
(4)薄膜状態が安定であること、
(5)耐熱性に優れていること、
という特性を有している。
このような高分子量化合物により形成された有機層、例えば、正孔輸送層、電子阻止層、正孔注入層或いは発光層が一対の電極間に形成されている有機EL素子は、
(1)発光効率および電力効率が高いこと、
(2)実用駆動電圧が低いこと、
(3)長寿命であること、
という利点を有している。
本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位1~3の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位4~6の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位7~9の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位10~12の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位13~15の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位16~18の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位19~21の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位22~24の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位25~27の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位28~30の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位31~33の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位34~36の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位37~39の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位40~42の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位43~45の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位46~48の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位49~51の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位52~54の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位55~57の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位58~60の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位61~63の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位64~66の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位67~69の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位70~72の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位73~75の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位76~78の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位79~81の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位82~84の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位85~87の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位88~90の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位91~93の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位94~96の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位97~99の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位100~102の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位103~105の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位106~108の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位109~111の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位112~114の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位115~117の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位118~120の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位121~123の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位124~126の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位127~129の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位130~132の化学構造を示す図。 本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位として好適な構造単位133~135の化学構造を示す図。 有機溶剤に対する溶解性を向上させるために導入される構造単位(2a)~(2f)の化学構造を示す図。 有機溶剤に対する溶解性を向上させるために導入される構造単位(2g)~(2l)の化学構造を示す図。 有機溶剤に対する溶解性を向上させるために導入される構造単位(2m)~(2q)の化学構造を示す図。 有機溶剤に対する溶解性を向上させるために導入される構造単位(2r)~(2v)の化学構造を示す図。 有機溶剤に対する溶解性を向上させるために導入される構造単位(2w)~(2x)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3a)~(3e)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3f)~(3j)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3k)~(3n)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3o)~(3r)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3s)~(3v)の化学構造を示す図。 熱架橋性を向上させるために導入される構造単位(3w)及び(3y)の化学構造を示す図。 本発明の有機素子が有する層構成の一例を示す図。 実施例1で合成された本発明の高分子量化合物(化合物A)のH-NMRチャート図。 実施例2で合成された本発明の高分子量化合物(化合物B)のH-NMRチャート図。 実施例3で合成された本発明の高分子量化合物(化合物C)のH-NMRチャート図。 実施例4で合成された本発明の高分子量化合物(化合物D)のH-NMRチャート図。 実施例5で合成された本発明の高分子量化合物(化合物E)のH-NMRチャート図。 実施例6で合成された本発明の高分子量化合物(化合物F)のH-NMRチャート図。 実施例7で合成された本発明の高分子量化合物(化合物G)のH-NMRチャート図。 実施例8で合成された本発明の高分子量化合物(化合物H)のH-NMRチャート図。 実施例9で合成された本発明の高分子量化合物(化合物I)のH-NMRチャート図。 実施例10で合成された本発明の高分子量化合物(化合物J)のH-NMRチャート図。 実施例11で合成された本発明の高分子量化合物(化合物K)のH-NMRチャート図。 実施例12で合成された本発明の高分子量化合物(化合物L)のH-NMRチャート図。
発明が実施しようとする形態
<置換トリアリールアミン構造単位>
本発明の高分子量化合物が有する置換トリアリールアミン構造単位は、2価の基であり、下記の一般式(1)で表される。
Figure 0007017558000002
前記一般式(1)において、Ar及びArは、それぞれ、2価芳香族炭化水素基もしくは2価芳香族複素環基であり、ArとArとは、互いに同一の基であってもよい。
上記の2価芳香族炭化水素基が有する芳香族環は、単環であってもよいし、縮合環であってもよい。かかる芳香族環の例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、インデン環、ピレン環、ペリレン環、フルオラン環を挙げることができる。また、これらの芳香族環は、置換基を有していてもよい。
また、2価芳香族複素環基が有する複素環も、単環であってもよいし、縮合環であってもよい。このような複素環の例としては、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、カルバゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ジベンゾフラン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフチリジン環、フェナントロリン環、アクリジン環、カルボリン環などを挙げることができる。また、これらの芳香族複素環もまた、置換基を有していてもよい。
上記の芳香族環及び芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、重水素原子、シアノ基、ニトロ基などに加え、以下の基を挙げることができる。
ハロゲン原子、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ
素原子;
アルキル基、特に炭素数が1~8のもの、例えば、メチル基、エ
チル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブ
チル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、
ネオペンチル基、n-ヘキシル基、イソへキシル基、ネオへキシル
基、n-ヘプチル基、イソへプチル基、ネオへプチル基、n-オク
チル基、イソオクチル基、ネオオクチル基;
アルキルオキシ基、特に炭素数1~8のもの、例えば、メチルオ
キシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基;
アルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基;
アリールオキシ基、例えば、フェニルオキシ基、トリルオキシ基;
アリール基、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニ
リル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フ
ルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオ
ランテニル基、トリフェニレニル基;
ヘテロアリール基、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、トリ
アジニル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、キノリル基、イ
ソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル
基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、
キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベン
ゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基;
アリールビニル基、例えば、スチリル基、ナフチルビニル基;
アシル基、例えば、アセチル基、ベンゾイル基;
また、これらの置換基は、上記で例示した置換基をさらに有していてもよい。
さらに、これらの置換基は、それぞれ独立して存在していることが好ましいが、これらの置換基同士が、単結合、置換基を有していてもよいメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
本発明において、上記のAr及びArとしては、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フェニル基、及び置換基を有するフルオレニル基が好ましい。
尚、フルオレニル基が有する置換基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-へキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、フェニル基が好適である。
前記一般式(1)において、R、Rは、それぞれ、互いに同一であってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~6のアルキル基もしくはアルキルオキシ基、炭素数5~10のシクロアルキル基もしくはシクロアルキルオキシ基、炭素数2~6のアルケニル基、またはアリールオキシ基を示す。
かかるR、Rにおいて、上記のアルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキル基、シクロアルキルオキシ基、アルケニル基、及びアリールオキシ基の例としては、以下の基を例示することができる。
アルキル基(C~C)、例えば、メチル基、エチル基、n-プ
ロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、ter
t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
n-ヘキシル基等;
アルキルオキシ基(C~C)、例えば、メチルオキシ基、エチ
ルオキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-
ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ
基、n-ヘキシルオキシ基等;
シクロアルキル基(C~C10)、例えば、シクロペンチル基、
シクロヘキシル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基等;
シクロアルキルオキシ基(C~C10)、例えば、シクロペンチ
ルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、
シクロオクチルオキシ基、1-アダマンチルオキシ基、2-アダマ
ンチルオキシ基等;
アルケニル基(C~C)、例えば、ビニル基、アリル基、イソ
プロペニル基、2-ブテニル基等;
アリールオキシ基、例えば、フェニルオキシ基、トリルオキシ基
等。
また、上記の基R、Rも、置換基を有していてもよい。これらの置換基も、2価の基であるAr及びArが有していてもよい置換基と同様の基であり、これらの置換基がさらに置換基を有していてもよい点も、Ar及びArが有していてよい置換基と同様である。
さらに、上記のR、R、及び各種の置換基は、それぞれ、独立で存在していることが望ましいが、Ar及びArが有していてよい置換基と同様、互いに結合して環を形成していてもよい。
本発明の高分子量化合物においては、上記のR、Rは、水素原子及び重水素原子が好適であり、合成上、水素原子であることが最も好適である。
前記一般式(1)において、X、Y、Zは、それぞれ、互いに同一であってもよく、X~Zの内の少なくとも1つがアリール基またはヘテロアリール基であることを条件として、アリール基、ヘテロアリール基、或いは前記R及びRが示すものと同様の基である。
及びRが示す基の例は、上記で述べたとおりであるが、上記のアリール基及びヘテロアリール基の例としては、以下のものを例示することができる。
アリール基(1価芳香族炭化水素基)の例;
フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、
フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、
フルオランテニル基等。
ヘテロアリール基(1価芳香族複素環基)の例;
ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、フリル基、
ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、
ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、
カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、
キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、
ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、
フェナントロリニル基、アクリジニル基、カルボリニル基等。
また、上記のアリール基やヘテロアリール基は、置換基を有していてもよい。これらの置換基も、2価の基であるAr及びArが有していてもよい置換基と同様の基であり、これらの置換基がさらに置換基を有していてもよい点も、Ar及びArが有していてよい置換基と同様である。
例えば、上記のアリール基やヘテロアリール基は、置換基としてフェニル基を有していてもよく、このフェニル基は、さらに置換基としてフェニル基を有していてもよい。即ち、アリール基を例に取ると、このアリール基は、ビフェニリル基、ターフェニリル基、トリフェニレニル基であってもよい。
さらに、上述したアリール基、ヘテロアリール基及び各種の置換基は、それぞれ、独立で存在していることが望ましいが、Ar及びArが有していてよい置換基と同様、互いに結合して環を形成していてもよい。
本発明においては、X~Zが示す基の組み合わせには、次の(a)~(c)のパターンがある。
パターン(a);
X及びYがアリール基またはヘテロアリール基であり、Zが他の基(R,Rが示す基と同様の基)であるパターン。
パターン(b);
X及びZが、アリール基またはヘテロアリール基であり、Yが他の基(R,Rが示す基と同様の基)であるパターン。
パターン(c);
X、Y及びZが、アリール基またはヘテロアリール基であるパターン。
上記のパターンにおいて、アリール基及びヘテロアリール基は、置換基を有していないことが好ましく、より好ましくは、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基である。
また、前記パターン(a)及び(b)においては、アリール基及びヘテロアリール基以外の基となるZ或いはYは、水素原子または重水素原子であることが好適である。
本発明において、上述した一般式(1)で表される置換トリアリールアミン構造単位の具体例を、図1~図45に、構造単位1~135として示した。
尚、図1~図45に示された化学式において、破線は、隣接する構造単位への結合手を示し、環から延びている先端がフリーの実線は、一般式(1)とは異なり、そのフリーの先端がメチル基であることを示している。
<高分子量化合物>
上述した一般式(1)で表される構造単位を有する本発明の高分子量化合物は、既に述べたように、正孔の注入特性、正孔の移動度、電子阻止能力、薄膜安定性、耐熱性等の特性が優れているものであるが、これらの特性をより高め且つ成膜性を確保するという観点から、上記構造単位を繰り返し単位として有するポリマーであることが好ましく、例えば、GPCで測定したポリスチレン換算での重量平均分子量は10,000以上1,000,000未満、より好ましくは10,000以上500,000未満、さらに好ましくは10,000以上200,000未満の範囲である。
また、本発明の高分子量化合物は、上記構造単位を有する単独重合体であってもよいが、例えばコーティングにより有機EL素子中の有機層の形成に適用した場合の塗布性や他の層との密着性、耐久性を確保するために、他の構造体単位との共重合体であることが好ましい。
このような他の構造単位としては、例えば有機溶剤に対する溶解性を高めるための構造単位やポリマーの熱架橋性を高めるため構造単位がある。
有機溶剤に対する溶解性を高めるための構造単位は、少なくとも一つの芳香族炭化水素環を有するものであり、その具体例としては、図46~図50に式(2a)~(2x)で示した。
尚、上記式(2a)~(2x)において、破線は、隣接する構造単位への結合手を示し、環から延びている先端がフリーの実線は、その先端がメチル基であることを示している。
また、上記式中、a~dは、以下の数である。
a=0,1または2
b=0,1,2または3
c=0,1,2,3または4
d=0,1,2,3,4または5
また、式(2a)~(2x)において、
Rは、
水素原子、重水素原子、シアノ基、ニトロ基;
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原
子;
それぞれ、炭素数が40以下(特に3~40)である、アルキル
基、シクロアルキル基、アルコキシ基或いはチオアルコキシ基;
を示す。
さらに、Ar~Arは、相互に同一でも異なってもよく、1価または2価の芳香族炭化水素基もしくは芳香族複素環基を表す。かかる1価の芳香族炭化水素基もしくは芳香族複素環基としては、一般式(1)における基X~Zに関して、アリール基或いはヘテロアリール基として例示した基と同様の基を挙げることができる。また、2価の芳香族炭化水素基及び2価の芳香族複素環基は、一般式(1)中の基Ar及びArで例示したものと同じである。勿論、これらの基は、何れも置換基を有するものであってよい。
また、熱架橋性を高めるための構造単位は、一般式(1)で表される構造単位とは異なるトリアリールアミン骨格を有する構造単位であり、その具体例としては、図51~図56に式(3a)~(3y)で示した。
これらの式において、破線、R及びa~dは、何れも前記式(2a)~(2x)中のものと同じ意味である。
本発明の高分子量化合物において、一般式(1)で表される構造単位1をA、有機溶媒への溶解性を向上させるための構造単位をB、熱架橋性を高めるための構造単位をCで表したとき、構造単位Aを1モル%以上、特に5モル%以上含んでいることが好ましく、このような量で構造単位Aを含んでいることを条件として、構造単位Bを1モル%以上、特に30~90モル%の量で含み、さらには、構造単位Cを1モル%以上、特に5~20モル%の量で含んでいることが好ましく、このような条件を満足するように構造単位A,B及びCを含む3元共重合体であることが、有機EL素子の有機層を形成する上で最も好適である。
このような本発明の高分子量化合物は、スズキ重合反応やHARTWIG-BUCHWALD重合反応により、それぞれC-C結合或いはC-N結合を形成して各構造単位を連鎖することにより合成される。
即ち、各構造単位を有する単位化合物を用意し、この単位化合物を適宜ホウ酸エステル化或いはハロゲン化し、適宜の触媒を使用して重縮合反応することにより、本発明の高分子量化合物を合成することができる。
例えば、一般式(1)の構造単位を導入するための化合物としては、下記一般式(1a)で表されるトリアリールアミン誘導体を使用することができる。
Figure 0007017558000003
上記式中、
Qは、水素原子またはハロゲン原子(特にBr)であり、
Ar,Ar,X,Y,Z,及びR、Rは、何れも一般式(1)
で示したものと同じである。
即ち、上記一般式(1a)において、Qが水素原子であるものが、一般式(1)の構造単位を導入するための単位化合物であり、Qがハロゲン原子であるものが、ポリマーを合成するために使用されるハロゲン化物である。
上述した本発明の高分子量化合物は、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソールなどの芳香族系有機溶媒に溶解させて塗布液を調製し、この塗布液を所定の基材上にコーティングし、加熱乾燥することにより、正孔注入性、正孔輸送性、電子阻止性などの特性に優れた薄膜を形成することができる。かかる薄膜は耐熱性も良好であり、さらには他の層との密着性も良好である。
例えば、上記高分子量化合物は、有機EL素子の正孔注入層および/または正孔輸送層の構成材料として使用することができる。このような高分子量化合物により形成された正孔注入層或いは正孔輸送層は、従来の材料で形成されたものに比して、正孔の注入性が高く、移動度が大きく、電子阻止性が高く、発光層内で生成した励起子を閉じ込めることができ、さらに正孔と電子が再結合する確率を向上させ、高発光効率を得ることができると共に、駆動電圧が低下して、有機EL素子の耐久性が向上するという利点を実現できる。
また、上記のような電気特性を有する本発明の高分子量化合物は、当然、電子阻止層や発光層の形成にも好適に使用することができる。
<有機EL素子>
上述した本発明の高分子量化合物を用いて形成される有機層を備えた有機EL素子は、例えば図57に示す構造を有している。
即ち、ガラス基板1(透明樹脂基板など、透明基板であればよい)の上に、透明陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6及び陰極7が設けられている。
勿論、本発明の高分子量化合物が適用される有機EL素子は、上記の層構造に限定されるものではなく、発光層5と電子輸送層6との間に正孔阻止層を設けることができ、また、正孔輸送層4と発光層5との間に電子阻止層などを設けることができるし、さらには、陰極7と電子輸送層6との間に電子注入層を設けることもできる。さらに、いくつかの層を省略することもできる。例えば、基板1上に、陽極2、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6及び陰極7を設けたシンプルな層構造とすることもできる。また、同一の機能を有する層を重ねた2層構造とすることも可能である。
本発明の高分子量化合物は、その正孔注入性や正孔輸送性などの特性を活かして、上記の陽極2と陰極7との間に設けられる有機層(例えば、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5或いは図示されていない正孔阻止層)の形成材料として好適に使用される。
上記の有機EL素子において、透明陽極2は、それ自体公知の電極材料で形成されていてよく、ITOや金のような仕事関数の大きな電極材料を基板1(ガラス基板等の透明基板)上に蒸着することにより形成される。
また、透明陽極2上に設けられている正孔注入層3は、本発明の高分子量化合物を、例えばトルエン、キシレン、アニソールなどの芳香族系有機溶媒に溶解させた塗布液を用いて形成することができる。即ち、この塗布液を、スピンコート、インクジェットなどにより、透明陽極2上にコーティングすることにより、正孔注入層3を形成することができる。
また、本発明の高分子量化合物を用いずに、従来公知の材料、例えば以下の材料を用いて形成することもできる。
銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物;
スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体;
単結合またはヘテロ原子を含まない2価基で連結した構造を有
するアリールアミン(例えば、トリフェニルアミン3量体及び4量
体);
ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複
素環化合物;
塗布型の高分子材料、例えばポリ(3,4-エチレンジオキシチ
オフェン)(PEDOT)、ポリ(スチレンスルフォネート)(PS
S)等。
このような材料を用いての層(薄膜)の形成は、蒸着法や、スピンコート法やインクジェット法などによるコーティングにより成膜することができる。これらは、他の層についても同様であり、膜形成材料の種類に応じて、蒸着法やコーティング法により成膜が行われる。
上記の正孔注入層3の上に設けられている正孔輸送層4も、正孔注入層3と同様、本発明の高分子量化合物を用いてのスピンコートやインクジェットなどによるコーティングによって形成することができる。
また、従来公知の正孔輸送材料を用いて正孔輸送層4を形成することもできる。このような正孔輸送材料として代表的なものは、次のとおりである。
ベンジジン誘導体、例えば、
N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(m-トリル)ベンジ
ジン(以下、TPDと略す)、
N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(α-ナフチル)ベン
ジジン(以下、NPDと略す)、
N,N,N’,N’-テトラビフェニリルベンジジン;
アミン系誘導体、例えば、
1,1-ビス[4-(ジ-4-トリルアミノ)フェニル]シク
ロヘキサン(以下、TAPCと略す);
種々のトリフェニルアミン3量体および4量体;
正孔注入層用としても使用される塗布型高分子材料。
上述した正孔輸送層の化合物は、本発明の高分子量化合物を含め、それぞれ単独で成膜してもよいが、2種以上混合して成膜することもできる。また、上記化合物の1種または複数種を用いて複数の層を形成し、このような層が積層された多層膜を正孔輸送層とすることもできる。
また、正孔注入層3と正孔輸送層4とを兼ねた層とすることもでき、このような正孔注入・輸送層は、PEDOTなどの高分子材料を用いてコーティングにより形成することができる。
尚、正孔輸送層4(正孔注入層3も同様)において、該層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンやラジアレン誘導体(例えば、WO2014/009310参照)などをPドーピングしたものを使用することができる。また、TPD基本骨格を有する高分子量化合物などを用いて正孔輸送層4(或いは正孔注入層3)を形成することができる。
さらに、図示されていない電子阻止層(正孔輸送層4と発光層5との間に設けることができる)は、電子阻止作用を有する公知の電子阻止性化合物、例えば、カルバゾール誘導体や、トリフェニルシリル基を有し且つトリアリールアミン構造を有する化合物などを用いて形成することもできる。カルバゾール誘導体及びトリアリールアミン構造を有する化合物の具体例は、以下の通りである。
カルバゾール誘導体の例
4,4’,4’’-トリ(N-カルバゾリル)トリフェニル
アミン(以下、TCTAと略す)、
9,9-ビス[4-(カルバゾール-9-イル)フェニル]
フルオレン、
1,3-ビス(カルバゾール-9-イル)ベンゼン(以下、
mCPと略す)、
2,2-ビス(4-カルバゾール-9-イルフェニル)アダ
マンタン(以下、Ad-Czと略す);
トリアリールアミン構造を有する化合物の例
9-[4-(カルバゾール-9-イル)フェニル]-9-[4
-(トリフェニルシリル)フェニル]-9H-フルオレン;
電子阻止層は、上記のような公知の電子阻止性材料を1種単独或いは2種以上を用いて形成されるが、これらの電子阻止性材料の1種または複数種を用いて複数の層を形成し、このような層が積層された多層膜を電子阻止層とすることもできる。
有機EL素子の発光層5は、Alqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体の他、亜鉛やベリリウム、アルミニウムなどの各種の金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などの発光材料を用いて形成することができる。
また、発光層5をホスト材料とドーパント材料とで構成することもできる。
この場合のホスト材料として、上記の発光材料に加え、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを使用することができ、さらに、前述した本発明の高分子量化合物を使用することもできる。
ドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、ペリレンおよびそれらの誘導体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、アミノスチリル誘導体などを用いることができる。
このような発光層5も、各発光材料の1種或いは2種以上を用いた単層構成とすることもできるし、複数の層を積層した多層構造とすることもできる。
さらに、発光材料として燐光発光材料を使用して発光層5を形成することもできる。
燐光発光材料としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。例えば、Ir(ppy)などの緑色の燐光発光体、FIrpic、FIrなどの青色の燐光発光体、BtpIr(acac)などの赤色の燐光発光体などを用いることができ、これらの燐光発光材料は、正孔注入・輸送性のホスト材料や電子輸送性のホスト材料にドープして使用される。
正孔注入・輸送性のホスト材料としては、4,4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェニル(以後、CBPと略称する)、TCTA、mCPなどのカルバゾール誘導体などを用いることができ、さらに、本発明の高分子量化合物を用いることもできる。
また、電子輸送性のホスト材料としては、p-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(以後、UGH2と略称する)や2,2’,2’’-(1,3,5-フェニレン)-トリス(1-フェニル-1H-ベンズイミダゾール)(以後、TPBIと略称する)などを用いることができる。
尚、燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1~30重量パーセントの範囲で、共蒸着によってドープすることが好ましい。
また、発光材料としてPIC-TRZ、CC2TA、PXZ-TRZ、4CzIPNなどのCDCB誘導体などの遅延蛍光を放射する材料を使用することも可能である。(Appl.Phys.Let.,98,083302(2011)参照)。
本発明の高分子量化合物を、ドーパントと呼ばれている蛍光発光体や燐光発光体もしくは遅延蛍光を放射する材料を担持させて発光層5を形成することにより、駆動電圧が低下し、発光効率が改善された有機EL素子を実現できる
発光層5と電子輸送層6との間に設ける正孔阻止層(図では示されていない)としては、それ自体公知の正孔阻止作用を有する化合物を用いて形成することができる。
このような正孔阻止作用を有する公知化合物の例としては、以下のものをあげることができる。
バソクプロイン(以後、BCPと略称する)などのフェナントロ
リン誘導体;
アルミニウム(III)ビス(2-メチル-8-キノリナート)-
4-フェニルフェノレート(以後、BAlqと略称する)などのキ
ノリノール誘導体の金属錯体;
各種希土類錯体;
トリアゾール誘導体;
トリアジン誘導体;
オキサジアゾール誘導体。
これらの材料は、以下に述べる電子輸送層6の形成にも使用することができ、さらには、このような正孔阻止層と電子輸送層6として使用することもできる。
このような正孔阻止層も、単層或いは多層の積層構造とすることができ、各層は、上述した正孔阻止作用を有する化合物及び本発明の高分子量化合物の1種或いは2種以上を用いて成膜される。
電子輸送層6は、本発明のナフトトリアゾール誘導体の他、それ自体公知の電子輸送性の化合物、例えば、Alq、BAlqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種金属錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、カルボジイミド誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などを用いて形成される。
この電子輸送層6も、単層或いは多層の積層構造とすることができ、各層は、上述した電子輸送性化合物の1種或いは2種以上を用いて成膜される。
さらに、必要に応じて設けられる電子注入層(図では示されていない)も、それ自体公知のもの、例えば、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩、フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などを用いて形成することができる。
有機EL素子の陰極7としては、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。
本発明においては、前述した一般式(1)で表される置換トリアリールアミン構造体を有する高分子量化合物を用いて、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、及び図示されていない電子阻止層の少なくとも何れかの層を形成することにより、発光効率および電力効率が高く、実用駆動電圧が低く、発光開始電圧も低く、極めて優れた耐久性を有する有機EL素子が得られる。特に、この有機EL素子では、高い発光効率を有しながら、駆動電圧が低下し、電流耐性が改善されて、最大発光輝度が向上している。
以下、本発明を次の実験例により説明する。
尚、以下の説明において、本発明の高分子量化合物が有する一般式(1)で表される構造単位を「構造単位A」、有機溶媒に対する溶解性を高めるために導入される構造単位を「構造単位B」、熱架橋性を高めるために導入される構造単位を「構造単位C」として示した。
また、合成された化合物の精製は、カラムクロマトグラフによる精製、溶媒による晶析法によって行った。化合物の同定は、NMR分析によって行った。
本発明の高分子量化合物を製造するために、以下の中間体1~41を合成した。
<中間体1の合成>
Figure 0007017558000004
(中間体1)
中間体1は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
1,1’:2’,1’’-ターフェニル-4’-アミン 5.0g
ヨードベンゼン 9.2g
ナトリウム-t-ブトキシド 5.9g
キシレン 25ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.4g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.4gを加えて加熱し、125℃で8時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン100mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/10)で精製することによって中間体1の淡黄色粉体6.6g(収率81%)を得た。
<中間体2の合成>
Figure 0007017558000005
(中間体2)
中間体2は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体1を重合するためのものであり、中間体1をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体1を6.4g、及びテトラヒドロフラン120mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド5.7gを加えて、4時間撹拌した。
次いで、水180mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体2の白色粉体8.3g(収率93%)を得た。
<中間体3の合成>
Figure 0007017558000006
(中間体3)
中間体3は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
3-アミノビフェニルを49.3g、及びN,N-ジメチルホルムアミド300mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド54.4gを加えて、5.5時間撹拌した。
次いで、水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/1)で精製することによって中間体3の橙色オイル69.6g(収率96%)を得た。
<中間体4の合成>
Figure 0007017558000007
(中間体4)
中間体4は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体3 3.6g
4-ビフェニルボロン酸 3.2g
トルエン 36ml
エタノール 9ml
2M-炭酸カリウム水溶液 11ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.50gを加えて加熱し、75℃で4時間撹拌した。
室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をクロロホルム/メタノールによる晶析精製を行うことによって、中間体4の類白色粉体2.6g(収率55%)を得た。
<中間体5の合成>
Figure 0007017558000008
(中間体5)
中間体5は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体4 2.5g
ヨードベンゼン 3.5g
ナトリウム-t-ブトキシド 2.2g
キシレン 15ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.2g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.1gを加えて加熱し、125℃で12時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン150mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/10)で精製することによって中間体5の白色粉体2.4g(収率65%)を得た。
<中間体6の合成>
Figure 0007017558000009
(中間体6)
中間体6は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体5を重合するためのものであり、中間体5をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体5を2.4g、及びテトラヒドロフラン50mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド1.8gを加えて、4時間撹拌した。
次いで、水100mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体6の白色粉体3.1g(収率97%)を得た。
<中間体7の合成>
Figure 0007017558000010
(中間体7)
中間体7は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
1-ブロモ-4-(ナフチル-2-イル)-ベンゼン 10g
ビス(ピナコラト)ジボロン 9.9g
酢酸カリウム 5.2g
1,4-ジオキサン 100ml
次いで、{1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン}パラジウム(II)ジクロリドのジクロロメタン付加物0.87gを加えて加熱し、90℃で11.5時間撹拌した。
室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をn-ヘキサンにより再結晶することによって、中間体7の類白色粉体7.6g(収率66%)を得た。
<中間体8の合成>
Figure 0007017558000011
(中間体8)
中間体8は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体7 7.3g
中間体3 5.0g
トルエン 48ml
エタノール 12ml
2M-炭酸カリウム水溶液 16ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.70gを加えて加熱し、75℃で8時間撹拌した。
室温まで冷却した後、水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をメタノールにより再結晶することによって、中間体8の類白色粉体4.1g(収率55%)を得た。
<中間体9の合成>
Figure 0007017558000012
(中間体9)
中間体9は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体8 4.0g
ヨードベンゼン 5.3g
ナトリウム-t-ブトキシド 3.1g
キシレン 20ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.2g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.2gを加えて加熱し、125℃で10.5時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン150mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体9の白色粉体4.5g(収率79%)を得た。
<中間体10の合成>
Figure 0007017558000013
(中間体10)
中間体10は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体9を重合するためのものであり、中間体9をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体9を4.4g、及びテトラヒドロフラン60mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド3.0gを加えて、6.5時間撹拌した。
次いで、水120mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体10の白色粉体5.7g(収率99%)を得た。
<中間体11の合成>
Figure 0007017558000014
(中間体11)
中間体11は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Bの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
2-アミノ-9,9-n-ジオクチルフルオレン 12.9g
ヨードベンゼン 14.3g
ナトリウム-t-ブトキシド 9.2g
キシレン 20ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.61g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.57gを加えて加熱し、125℃で18時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン150mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(n-ヘキサン)で精製することによって中間体11の黄色オイル14.5g(収率82%)を得た。
<中間体12の合成>
Figure 0007017558000015
(中間体12)
中間体12は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Bの導入に使用される中間体化合物である。
先に合成された中間体11を13.2g、及びテトラヒドロフラン250mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド8.2gを加えて、3時間撹拌した。
水500mlとトルエン500mlを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(n-ヘキサン)で精製することによって中間体12の黄色オイル17.0g(収率94%)を得た。
<中間体13の合成>
Figure 0007017558000016
(中間体13)
中間体13は、構造単位Bを導入するための単位化合物である中間体11を重合するためのものであり、中間体12をジボレート化したものである。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体12 16.7g
ビス(ピナコラト)ジボロン 11.9g
酢酸カリウム 5.7g
1,4-ジオキサン 170ml
次いで、{1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン}パラジウム(II)ジクロリドのジクロロメタン付加物0.19gを加えて加熱し、100℃で7時間撹拌した。
室温まで冷却した後、水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(酢酸エチル/n-ヘキサン=1/20)で精製することによって中間体13の白色粉体7.6g(収率40%)を得た。
<中間体14の合成>
Figure 0007017558000017
(中間体14)
中間体14は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
4-(ナフチル-1-イル)-フェニルボロン酸 3.2g
中間体3 2.9g
トルエン 28ml
エタノール 7ml
2M-炭酸カリウム水溶液 9ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.41gを加えて加熱し、75℃で6時間撹拌した。
室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(クロロホルム/n-ヘキサン=1/1)で精製することによって中間体14の無色透明オイル3.3g(収率76%)を得た。
<中間体15の合成>
Figure 0007017558000018
(中間体15)
中間体15は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体14 3.1g
ヨードベンゼン 3.7g
ナトリウム-t-ブトキシド 2.4g
キシレン 15ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.16g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.15gを加えて加熱し、125℃で14.5時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン150mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体15の白色粉体3.3g(収率76%)を得た。
<中間体16の合成>
Figure 0007017558000019
(中間体16)
中間体16は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体15を重合するためのものであり、中間体15をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体15を3.2g、及びテトラヒドロフラン50mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド2.2gを加えて、6時間撹拌した。
次いで、水100ml、トルエン300mlを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物を酢酸エチル/n-ヘキサン=1/10により再結晶することによって、中間体16の白色粉体3.6g(収率87%)を得た。
<中間体17の合成>
Figure 0007017558000020
(中間体17)
中間体17は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラ
ン-2-イル)-9,9-ジメチルフルオレン 5.7g
中間体3 4.0g
トルエン 40ml
エタノール 10ml
2M-炭酸カリウム水溶液 12ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.56gを加えて加熱し、75℃で11時間撹拌した。
室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(クロロホルム/n-ヘキサン=1/1)で精製することによって中間体17の淡黄色粉体4.0g(収率69%)を得た。
<中間体18の合成>
Figure 0007017558000021
(中間体18)
中間体18は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体17 3.9g
ヨードベンゼン 4.8g
ナトリウム-t-ブトキシド 3.1g
キシレン 20ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.21g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.19gを加えて加熱し、125℃で16時間撹拌した。
室温まで冷却した後、トルエン120mlを加えて1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体18の白色粉体4.5g(収率81%)を得た。
<中間体19の合成>
Figure 0007017558000022
(中間体19)
中間体19は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体18を重合するためのものであり、中間体18をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体18を4.4g、及びテトラヒドロフラン60mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド3.1gを加えて、5時間撹拌した。
次いで、水120mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体19の白色粉体5.6g(収率97%)を得た。
<中間体20の合成>
Figure 0007017558000023
(中間体20)
中間体20は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
3-ビフェニルボロン酸 6.2g
中間体3 7.0g
トルエン 72ml
エタノール 18ml
2M-炭酸カリウム水溶液 22ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.0gを加えて加熱し、75℃で5時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をメタノールで洗浄することによって中間体20の類白色固体6.5g(収率72%)を得た。
<中間体21の合成>
Figure 0007017558000024
(中間体21)
中間体21は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体20 6.4g
ヨードベンゼン 9.0g
ナトリウム-t-ブトキシド 5.7g
キシレン 33ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.4g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.4gを加えて加熱し、125℃で15時間撹拌した。
室温まで放冷した後、トルエン240mlを加え、1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体21の類白色固体8.3g(収率88%)を得た。
<中間体22の合成>
Figure 0007017558000025
(中間体22)
中間体22は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体21を重合するためのものであり、中間体21をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体21を8.2g、及びテトラヒドロフラン125mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド6.2gを加えて、4時間撹拌した。
水250mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体22の白色固体10.6g(収率97%)を得た。
<中間体23の合成>
Figure 0007017558000026
(中間体23)
中間体23は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
4-ビフェニルボロン酸 19.0g
3-ブロモアニリン 15.0g
トルエン 144ml
エタノール 36ml
2M-炭酸カリウム水溶液 67ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)3.0gを加えて加熱し、75℃で5時間撹拌した。
室温まで放冷した後、析出した固体をろ過によって採取し、メタノールで洗浄した。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン)で精製することによって中間体23の類白色固体13.1g(収率61%)を得た。
<中間体24の合成>
Figure 0007017558000027
(中間体24)
中間体24は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
中間体23を11.0g、及びN,N-ジメチルホルムアミド170mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド8.0gを加えて、2時間撹拌した。
水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(クロロホルム/n-ヘキサン=1/1)で精製することによって中間体24の類白色固体8.1g(収率59%)を得た。
<中間体25の合成>
Figure 0007017558000028
(中間体25)
中間体25は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
3-ビフェニルボロン酸 2.2g
中間体24 3.3g
トルエン 34ml
エタノール 9ml
2M-炭酸カリウム水溶液 8ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.4gを加えて加熱し、71℃で10時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン)で精製することによって中間体12の淡黄色アモルファス固体2.9g(収率71%)を得た。
<中間体26の合成>
Figure 0007017558000029
(中間体26)
中間体26は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体25 2.8g
ヨードベンゼン 3.2g
ナトリウム-t-ブトキシド 2.0g
キシレン 14ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.1g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.1gを加えて加熱し、125℃で14時間撹拌した。
室温まで放冷した後、トルエン100mlを加え、1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体26の類白色固体3.1g(収率80%)を得た。
<中間体27の合成>
Figure 0007017558000030
(中間体27)
中間体27は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体26を重合するためのものであり、中間体26をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体26を3.0g、及びテトラヒドロフラン45mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド2.0gを加えて、4時間撹拌した。
水90mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体27の白色固体3.6g(収率92%)を得た。
<中間体28の合成>
Figure 0007017558000031
(中間体28)
中間体28は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
9,9-ジメチルフルオレン-2-ボロン酸 38.1g
3-ブロモアニリン 25.0g
トルエン 240ml
エタノール 60ml
2M-炭酸カリウム水溶液 111ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)5.0gを加えて加熱し、75℃で7時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をメタノールで洗浄することによって中間体28の類白色固体22.4g(収率54%)を得た。
<中間体29の合成>
Figure 0007017558000032
(中間体29)
中間体29は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
中間体28を22.3g、及びN,N-ジメチルホルムアミド340mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド13.9gを加えて、3時間撹拌した。
水とクロロホルムを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン)で精製することによって中間体29の類白色固体24.6g(収率87%)を得た。
<中間体30の合成>
Figure 0007017558000033
(中間体30)
中間体30は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
4-ビフェニルボロン酸 4.8g
中間体29 8.0g
トルエン 84ml
エタノール 21ml
2M-炭酸カリウム水溶液 17ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.5gを加えて加熱し、73℃で5時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(クロロホルム/n-ヘキサン=1/4)で精製することによって中間体30の褐色アモルファス固体8.3g(収率77%)を得た。
<中間体31の合成>
Figure 0007017558000034
(中間体31)
中間体31は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体30 8.2g
ヨードベンゼン 8.4g
ナトリウム-t-ブトキシド 5.4g
キシレン 40ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.4g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.3gを加えて加熱し、125℃で18時間撹拌した。
室温まで放冷した後、トルエン250mlを加え、1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/4)で精製することによって中間体31の白色アモルファス固体4.6g(収率41%)を得た。
<中間体32の合成>
Figure 0007017558000035
(中間体32)
中間体32は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体31を重合するためのものであり、中間体31をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体31を4.4g、及びテトラヒドロフラン65mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド2.7gを加えて、5時間撹拌した。
水130mlを加え、析出した固体をろ過によって採取した。得られた固体をメタノールで洗浄することによって中間体32の白色固体3.9g(収率70%)を得た。
<中間体33の合成>
Figure 0007017558000036
(中間体33)
中間体33は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
9,9-ジメチルフルオレン-2-ボロン酸 4.9g
中間体29 7.7g
トルエン 84ml
エタノール 21ml
2M-炭酸カリウム水溶液 16ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.5gを加えて加熱し、73℃で6時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(酢酸エチル/n-ヘキサン=1/4)で精製することによって中間体33の淡黄色固体7.7g(収率70%)を得た。
<中間体34の合成>
Figure 0007017558000037
(中間体34)
中間体34は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体33 7.6g
ヨードベンゼン 7.1g
ナトリウム-t-ブトキシド 4.6g
キシレン 38ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.3g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.3gを加えて加熱し、125℃で28時間撹拌した。
室温まで放冷した後、トルエン250mlを加え、1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体34の類白色固体2.9g(収率29%)を得た。
<中間体35の合成>
Figure 0007017558000038
(中間体35)
中間体35は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体34を重合するためのものであり、中間体34をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体34を2.7g、及びテトラヒドロフラン60mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド1.6gを加えて、5時間撹拌した。
水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をメタノールによる分散洗浄を行うことによって中間体35の白色固体3.1g(収率99%)を得た。
<中間体36の合成>
Figure 0007017558000039
(中間体36)
中間体36は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
ナフタレン-2-ボロン酸 55.0g
3-ブロモアニリン 50.0g
トルエン 480ml
エタノール 120ml
2M-炭酸カリウム水溶液 223ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.7gを加えて加熱し、75℃で7時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をヘキサンで洗浄することによって中間体36の類白色固体55.5g(収率87%)を得た。
<中間体37の合成>
Figure 0007017558000040
(中間体37)
中間体37は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
中間体36を55.4g、及びN,N-ジメチルホルムアミド554mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド45.0gを加えて、4時間撹拌した。
水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン)で精製することによって中間体37の赤褐色オイル51.1g(収率66%)を得た。
<中間体38の合成>
Figure 0007017558000041
(中間体38)
中間体38は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体37 6.4g
中間体7 7.6g
トルエン 55ml
エタノール 14ml
2M-炭酸カリウム水溶液 16ml
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.2gを加えて加熱し、73℃で10時間撹拌した。
室温まで放冷した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって中間体38の橙色固体6.0g(収率69%)を得た。
<中間体39の合成>
Figure 0007017558000042
(中間体39)
中間体39は、本発明の高分子量化合物が有する構造単位Aの導入に使用される中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加えた。
中間体38 6.0g
ヨードベンゼン 6.3g
ナトリウム-t-ブトキシド 4.1g
キシレン 30ml
次いで、ヨウ化銅(I)0.3g、N,N’-ジメチルエチレンジアミン0.3gを加えて加熱し、125℃で17時間撹拌した。
室温まで放冷した後、トルエン190mlを加え、1時間撹拌し、ろ過した。ろ液を減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をカラムクロマトグラフ(トルエン/n-ヘキサン=1/9)で精製することによって中間体39の白色固体4.4g(収率54%)を得た。
<中間体40の合成>
Figure 0007017558000043
(中間体40)
中間体40は、構造単位Aを導入するための単位化合物である中間体39を重合するためのものであり、中間体39をジブロモ化したものである。
先に合成された中間体39を4.3g、及びテトラヒドロフラン100mlを窒素置換した反応容器に加え、室温でN-ブロモスクシンイミド2.6gを加えて、8間撹拌した。
水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をメタノール洗浄することによって中間体40の白色固体4.8g(収率89%)を得た。
<中間体41の合成>
Figure 0007017558000044
(中間体41)
中間体41は、構造単位Bを導入するための中間体化合物である。
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
1,4-ジブロモ-2,5-ビス(n-へキシル)
ベンゼン 10.0g
ビス(ピナコラト)ジボロン 13.8g
酢酸カリウム 7.3g
1,4-ジオキサン 100ml
次いで、{1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン}パラジウム(II)ジクロリドのジクロロメタン付加物0.4gを加えて加熱し、90℃で10時間撹拌した。
室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。この有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗製物を得た。得られた粗製物をメタノールで洗浄することによって中間体41の類白色固体10.7g(収率99%)を得た。
<実施例1>
高分子量化合物Aの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 2.9g
中間体2 2.0g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.4g
リン酸三カリウム 4.0g
トルエン 9ml
水 5ml
1,4-ジオキサン 27ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を3.3mg、及びトリ-o-トリルホスフィン26.7mgを加えて加熱し、86℃で6.5時間撹拌した。
この後、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレンを52mg加えて0.5時間撹拌し、次いでブロモベンゼン140mgを加えて0.5時間撹拌した。
トルエン80ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液80mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン50mlを加えて溶解させ、メタノール400ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Aを2.9g(収率84%)得た。
得られた高分子量化合物AについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図58に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):42,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):116,000
分散度(Mw/Mn):2.8
化学組成:
Figure 0007017558000045
(高分子量化合物A)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Aは、一般式(1)で表される構造単位Aを43モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを47モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例2>
高分子量化合物Bの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 3.6g
中間体6 2.8g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.5g
リン酸三カリウム 5.0g
トルエン 13ml
水 7ml
1,4-ジオキサン 39ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を2.0mg、及びトリ-o-トリルホスフィン16.7mgを加えて加熱し、85℃で6時間撹拌した。
この後、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレンを65mg加えて1時間撹拌し、次いでブロモベンゼン180mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン150mlを加えて溶解させ、メタノール300ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Bを4.5g(収率96%)得た。
得られた高分子量化合物BについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図59に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):70,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):427,000
分散度(Mw/Mn):6.1
化学組成:
Figure 0007017558000046
(高分子量化合物B)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Aは、一般式(1)で表される構造単位Aを42モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを48モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例3>
高分子量化合物Cの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 6.5g
中間体10 5.5g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.87g
リン酸三カリウム 9.0g
トルエン 16ml
水 9ml
1,4-ジオキサン 48ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を1.9mg、及びトリ-o-トリルホスフィン15.0mgを加えて加熱し、88℃で10時間撹拌した。
この後、フェニルボロン酸を22mg加えて1時間撹拌し、次いでブロモベンゼン0.32gを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン300mlを加えて溶解させ、n-ヘキサン600ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を3回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Cを8.0g(収率92%)得た。
得られた高分子量化合物CについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図60に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):45,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):97,000
分散度(Mw/Mn):2.1
化学組成:
Figure 0007017558000047
(高分子量化合物C)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Aは、一般式(1)で表される構造単位Aを41モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを49モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例4>
高分子量化合物Dの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体13 3.7g
中間体10 2.5g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.4g
リン酸三カリウム 4.1g
トルエン 9ml
水 5ml
1,4-ジオキサン 27ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を1.7mg、及びトリ-o-トリルホスフィン13.6mgを加えて加熱し、88℃で10時間撹拌した。
この後、中間体13を67mg加えて1時間撹拌し、次いでブロモベンゼン0.14gを加えて1時間撹拌した。
トルエン50ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液50mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン150mlを加えて溶解させ、n-ヘキサン150ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を3回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Dを3.9g(収率87%)得た。
得られた高分子量化合物DについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図61に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):51,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):127,000
分散度(Mw/Mn):2.5
化学組成:
Figure 0007017558000048
(高分子量化合物D)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Dは、一般式(1)で表される構造単位Aを43モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを49モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを8モル%の量で含有していた。
<実施例5>
高分子量化合物Eの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 4.1g
中間体16 3.5g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.55g
リン酸三カリウム 5.7g
トルエン 16ml
水:9ml
1,4-ジオキサン:48ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を2.3mg、及びトリ-o-トリルホスフィン19.0mgを加えて加熱し、86℃で8時間撹拌した。
この後、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレンを74mg加えて1時間撹拌し、次いでブロモベンゼン0.2gを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン150mlを加えて溶解させ、メタノール300ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Eを5.2g(収率94%)得た。
得られた高分子量化合物EについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図62に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):45,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):115,000
分散度(Mw/Mn):2.6
化学組成:
Figure 0007017558000049
(高分子量化合物E)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Eは、一般式(1)で表される構造単位Aを41モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを49モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例6>
高分子量化合物Fの合成;
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 6.5g
中間体19 5.4g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.87g
リン酸三カリウム 9.0g
トルエン 16ml
水 9ml
1,4-ジオキサン 48ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を1.9mg、及びトリ-o-トリルホスフィン115.0mgを加えて加熱し、86℃で10時間撹拌した。
この後、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレンを0.12g加えて1時間撹拌し、次いでブロモベンゼン0.32gを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で2時間撹拌した。
次いで、室温まで冷却した後、飽和食塩水とトルエンを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン200mlを加えて溶解させ、メタノール400ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Fを8.4g(収率96%)得た。
得られた高分子量化合物FについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図63に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
数平均分子量Mn(ポリスチレン換算):75,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):382,000
分散度(Mw/Mn):5.1
化学組成:
Figure 0007017558000050
(高分子量化合物F)
上記化学組成から理解されるように、この高分子量化合物Fは、一般式(1)で表される構造単位Aを43モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを48モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを9モル%の量で含有していた。
<実施例7>
高分子量化合物Gの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 6.5g
中間体22 5.1g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテン-4-イル)―アミン 0.9g
リン酸三カリウム 9.0g
トルエン 16ml
1,4-ジオキサン 48ml
水 9ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を2.0mg、及びトリ-o-トリルホスフィン16.7mgを加えて加熱し、85℃で7.5時間撹拌した。さらに2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン120mgを加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン320mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン200mlを加えて溶解させ、メタノール400ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Gを8.0g(収率94%)を得た。
得られた高分子量化合物GについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図64に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった。
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):52,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):150,000
分散度(Mw/Mn):2.9
化学組成:
Figure 0007017558000051
(高分子量化合物G)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Gは、一般式(1)で表される構造単位Aを47モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを43モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを9モル%の量で含有していた。
<実施例8>
高分子量化合物Hの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 3.8g
中間体27 3.3g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)―アミン 0.5g
リン酸三カリウム 5.3g
トルエン 10ml
1,4-ジオキサン 30ml
水 5ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を1.0mg、及びトリ-o-トリルホスフィン8.8mgを加えて加熱し、85℃で10時間撹拌した。さらに2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン70mgを加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン180mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にテトラヒドロフラン150mlを加えて溶解させ、メタノール300ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Hを5.0g(収率94%)を得た。
得られた高分子量化合物HについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図65に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):39,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):85,000
分散度(Mw/Mn):2.2
化学組成:
Figure 0007017558000052
(高分子量化合物H)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Hは、一般式(1)で表される構造単位Aを47モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを44モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを9モル%の量で含有していた。
<実施例9>
高分子量化合物Iの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 3.5g
中間体32 3.3g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)―アミン 0.5g
リン酸三カリウム 4.9g
トルエン 14ml
1,4-ジオキサン 42ml
水 8ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を4.0mg、及びトリ-o-トリルホスフィン32.3mgを加えて加熱し、85℃で6時間撹拌した。さらに2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン63mgを加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン171mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン120mlを加えて溶解させ、ヘキサン240ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Iを4.7g(収率92%)を得た。
得られた高分子量化合物IについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図66に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):63,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):479,000
分散度(Mw/Mn):7.7
化学組成:
Figure 0007017558000053
(高分子量化合物I)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Iは、一般式(1)で表される構造単位Aを46モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを46モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを8モル%の量で含有していた。
<実施例10>
高分子量化合物Jの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 3.1g
中間体35 3.0g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.4g
リン酸三カリウム 4.3g
トルエン 16ml
1,4-ジオキサン 48ml
水 9ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を3.5mg、及びトリ-o-トリルホスフィン28.6mgを加えて加熱し、85℃で5時間撹拌した。さらに2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン56mgを加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン150mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層をむすい硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン120mlを加えて溶解させ、ヘキサン240ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Jを4.2g(収率90%)を得た。
得られた高分子量化合物JについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図67に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):61,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):183,000
分散度(Mw/Mn):3.0
化学組成:
Figure 0007017558000054
(高分子量化合物J)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Jは、一般式(1)で表される構造単位Aを46モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを45モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを9モル%の量で含有していた。
<実施例11>
高分子量化合物Kの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジ
オキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレ
ン 4.5g
中間体40 4.1g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.6g
リン酸三カリウム 6.2g
トルエン 18ml
1,4-ジオキサン 54ml
水 10ml
次いで、酢酸パラジウム(II)5.1mg、及びトリ-o-トリルホスフィン41.6mgを加えて加熱し、85℃で5時間撹拌した。さらに2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン80mgを加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン220mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン150mlを加えて溶解させ、ヘキサン300ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Kを6.1g(収率94%)を得た。
得られた高分子量化合物KについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図68に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):66,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):211,000
分散度(Mw/Mn):3.2
化学組成:
Figure 0007017558000055
(高分子量化合物K)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Kは、一般式(1)で表される構造単位Aを40モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを50モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例12>
高分子量化合物Lの合成:
下記の成分を、窒素置換した反応容器に加え、30分間窒素ガスを通気した。
中間体41 5.0g
中間体10 5.5g
N,N-ビス(4-ブロモフェニル)-N-(ベンゾシクロブテ
ン-4-イル)-アミン 0.9g
リン酸三カリウム 8.9g
トルエン 12ml
1,4-ジオキサン 36ml
水 7ml
次いで、酢酸パラジウム(II)を1.8mg、及びトリ-o-トリルホスフィン14.9mgを加えて加熱し、85℃で9時間撹拌した。さらに中間体41を90mg加えて1時間撹拌し、ブロモベンゼン320mgを加えて1時間撹拌した。
トルエン100ml、5wt%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液100mlを加えて加熱し、還流下で1時間撹拌した。
室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取し、飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水した後、減圧下で濃縮することによって粗ポリマーを得た。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、シリカゲルを加えて吸着精製を行い、ろ過してシリカゲルを除去した。得られたろ液を減圧下で濃縮し、乾固物にトルエン130mlを加えて溶解させ、ヘキサン260ml中に滴下し、得られた沈殿物をろ取した。この操作を2回繰り返し、乾燥させることにより高分子量化合物Lを6.6g(収率90%)を得た。
得られた高分子量化合物LについてNMR測定を行った。H-NMR測定結果を図69に示した。
また、高分子量化合物のGPCで測定した平均分子量、分散度及び化学組成は、以下の通りであった
平均分子量Mn(ポリスチレン換算):38,000
重量平均分子量Mw(ポリスチレン換算):78,000
分散度(Mw/Mn):2.0
化学組成:
Figure 0007017558000056
(高分子量化合物L)
上記化学組成から理解されるようにこの高分子量化合物Lは、一般式(1)で表される構造単位Aを40モル%含み、有機溶媒に対する溶解性を向上させる構造単位Bを50モル%含み、さらに、熱架橋性を向上させる構造単位Cを10モル%の量で含有していた。
<実施例13>
実施例1~12で合成された高分子量化合物A~Lを用いて、ITO基板の上に膜厚100nmの蒸着膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社製、PYS-202型)で仕事関数を測定した。その結果は以下の通りであった。
仕事関数
高分子量化合物A(ポリマー) 5.65eV
高分子量化合物B(ポリマー) 5.59eV
高分子量化合物C(ポリマー) 5.59eV
高分子量化合物D(ポリマー) 5.40eV
高分子量化合物E(ポリマー) 5.59eV
高分子量化合物F(ポリマー) 5.57eV
高分子量化合物G(ポリマー) 5.59eV
高分子量化合物H(ポリマー) 5.59eV
高分子量化合物I(ポリマー) 5.58eV
高分子量化合物J(ポリマー) 5.55eV
高分子量化合物K(ポリマー) 5.58eV
高分子量化合物L(ポリマー) 5.73eV
本発明の高分子量化合物A~Lは、NPD、TPDなどの一般的な正孔輸送材料がもつ仕事関数5.4eVと比較して、好適なエネルギー準位を示しており、良好な正孔輸送能力を有していることが分かる。
<実施例14>
有機EL素子の作製と評価;
図57に示す層構造の有機EL素子を、以下の手法により作製した。
具体的には、膜厚50nmのITOを成膜したガラス基板1を有機溶媒で洗浄した後に、UV/オゾン処理にてITO表面を洗浄した。
このガラス基板1に設けられている透明陽極2(ITO)を覆うように、下記構造式の化合物(Solvay製、AQ-1200)をスピンコート法により55nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で170℃で10分間乾燥して正孔注入層3を形成した。
Figure 0007017558000057
(AQ1200)
実施例1で得られた高分子量化合物Aを、トルエンに0.6重量%溶解して塗布液を調製した。
上記のようにして正孔注入層3が形成されている基板を、乾燥窒素にて置換したグローブボックス内に移し、正孔注入層3の上に、上記の塗布液を用いてスピンコートにより20nmの厚みの塗布層を形成し、さらに、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥して正孔輸送層4を形成した。
上記のようにして正孔輸送層4が形成されている基板を、真空蒸着機内に取り付け0.001Pa以下まで減圧した。
正孔輸送層4の上に、SFC社製SBD2460(EMD-1)とSFC社製ABH401(EMH-1)との二元蒸着により、膜厚40nmの発光層5を形成した。
尚、二元蒸着では、蒸着速度比を、EMD-1:EMH-1=7:93とした。
電子輸送材料として、下記構造式の化合物(ETM-1)および(ETM-2)を用意した。
Figure 0007017558000058
(ETM-1)
Figure 0007017558000059
(ETM-2)
上記で形成された発光層5の上に、上記の電子輸送材料(ETM-1)および(ETM-2)を用いての二元蒸着により、膜厚20nmの電子輸送材料6を形成した。
尚、二元蒸着では、蒸着速度比を、ETM-1:ETM-2=50:50とした。
最後に、アルミニウムを膜厚100nmとなるように蒸着して陰極7を形成した。
このように、透明陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送材料6及び陰極7が形成されているガラス基板を、乾燥窒素にて置換したグローブボックス内に移動し、UV硬化樹脂を用いて封止用の他のガラス基板を貼り合わせ、有機EL素子とした。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。
また、作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性を測定した。
上記の測定結果は、表1に示した。
<実施例15>
高分子量化合物Aに代えて、実施例2の化合物(高分子量化合物B)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例16>
高分子量化合物Aに代えて、実施例3の化合物(高分子量化合物C)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例17>
高分子量化合物Aに代えて、実施例4の化合物(高分子量化合物D)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例18>
高分子量化合物Aに代えて、実施例5の化合物(高分子量化合物E)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例19>
高分子量化合物Aに代えて、実施例6の化合物(高分子量化合物F)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例20>
高分子量化合物Aに代えて、実施例7の化合物(高分子量化合物G)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例21>
高分子量化合物Aに代えて、実施例8の化合物(高分子量化合物H)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例22>
高分子量化合物Aに代えて、実施例9の化合物(高分子量化合物I)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例23>
高分子量化合物Aに代えて、実施例10の化合物(高分子量化合物J)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例24>
高分子量化合物Aに代えて、実施例11の化合物(高分子量化合物K)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<実施例25>
高分子量化合物Aに代えて、実施例12の化合物(高分子量化合物L)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
<比較例1>
高分子量化合物Aに代えて、下記のTFB(正孔輸送性ポリマー)をトルエンに0.6重量%溶解させて調製された塗布液を用いて正孔輸送層4を形成した以外は、実施例14と全く同様にして有機EL素子を作製した。
Figure 0007017558000060
(TFB)
ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル))ジフェニルアミン](American Dye Source社製、Hole Transport Polymer ADS259BE)
この有機EL素子について、実施例14と同様に各種特性を評価し、その結果を表1に示した。
尚、各種特性の評価において、素子寿命は、発光開始時の発光輝度(初期輝度)を700cd/mとして定電流駆動を行った時、発光輝度が560cd/m(初期輝度を100%とした時の80%に相当:80%減衰)に減衰するまでの時間として測定した。
Figure 0007017558000061
表1に示すように、電流密度10mA/cmの電流を流したときの発光効率は、比較例1の有機EL素子の6.7cd/Aに対して、実施例14の有機EL素子では7.9cd/A、実施例15の有機EL素子では8.7cd/A、実施例16の有機EL素子では8.3cd/A、実施例17の有機EL素子では6.8cd/A、実施例18の有機EL素子では8.7cd/A、実施例19の有機EL素子では9.0cd/A、実施例20の有機EL素子では8.6cd/A、実施例21の有機EL素子では8.8cd/A、実施例22の有機EL素子では9.2cd/A、実施例23の有機EL素子では9.6cd/A、実施例24の有機EL素子では8.3cd/A、実施例25の有機EL素子では10.7cd/Aと何れも高効率であった。
また、素子寿命(80%減衰)においては、比較例1の有機EL素子の194時間に対して、実施例14の有機EL素子では205時間、実施例15の有機EL素子では531時間、実施例16の有機EL素子では276時間、実施例17の有機EL素子では231時間、実施例18の有機EL素子では251時間、実施例19の有機EL素子では478時間、実施例20の有機EL素子では312時間、実施例21の有機EL素子では264時間、実施例22の有機EL素子では380時間、実施例23の有機EL素子では260時間、実施例24の有機EL素子では210時間と長寿命であった。
このように、本発明の高分子量化合物を用いて形成されている有機層を備えた有機EL素子は、従来の有機EL素子と比較して、高発光効率、長寿命の有機EL素子を実現できることが分かった。
<実施例26>
残膜率の測定と評価;
ガラス基板上に、実施例1で合成された高分子量化合物Aをトルエンに0.6重量%溶解した溶液を用いて、スピンコート法により薄膜を成膜した。
得られた膜を乾燥窒素にて置換したグローブボックス内に移し、ホットプレート上で200℃で1時間のベークを行った。
ベークされた膜を室温まで冷却後、波長300~700nmの光に対する吸収強度を、分光光度計(U-3000:日立製作所製)を用いて測定した。
また、吸収強度を測定した膜について、スピンコーターを用い、2000rpmで15秒間の条件でトルエンリンスを行った。リンスされた膜の吸収強度を分光光度計(U-3000:日立製作所製)を用いて測定した。
上記のように測定されたリンス前後の吸収強度から、下記式により、残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
残膜率(%)=(α/β)×100
式中、
αは、リンス後の吸収強度(ピークトップ)であり、
βは、リンス前の吸収強度(ピークトップ)である。
<実施例27>
高分子量化合物Aを、実施例2で合成された高分子量化合物Bに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例28>
高分子量化合物Aを、実施例3で合成された高分子量化合物Cに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例29>
高分子量化合物Aを、実施例4で合成された高分子量化合物Dに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例30>
高分子量化合物Aを、実施例5で合成された高分子量化合物Eに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例31>
高分子量化合物Aを、実施例6で合成された高分子量化合物Fに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例32>
高分子量化合物Aを、実施例7で合成された高分子量化合物Gに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例33>
高分子量化合物Aを、実施例8で合成された高分子量化合物Hに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例34>
高分子量化合物Aを、実施例9で合成された高分子量化合物Iに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例35>
高分子量化合物Aを、実施例10で合成された高分子量化合物Jに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例36>
高分子量化合物Aを、実施例11で合成された高分子量化合物Kに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<実施例37>
高分子量化合物Aを、実施例12で合成された高分子量化合物Lに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
<比較例2>
高分子量化合物Aを、比較例1で使用されているTFBに変えた以外は、実施例26と同様にして残膜率を算出し、その結果を表2に示した。
Figure 0007017558000062
表2に示すように、高分子量化合物A~Lは200℃/60分のベークでどれも90%以上の高い残膜率を示すことから、本発明の高分子量化合物は、高い硬化性(熱架橋性)を有すると認められた。
本発明の高分子量化合物は、正孔輸送能力が高く、電子阻止能力に優れており、熱架橋性が良好なので、塗布型有機EL素子用の化合物として優れている。該化合物を用いて塗布型有機EL素子を作製することにより、高い発光効率および電力効率を得ることができると共に、耐久性を改善させることができる。例えば、家庭電化製品や照明の用途への展開が可能となった。
1:ガラス基板
2:透明陽極
3:正孔注入層
4:正孔輸送層
5:発光層
6:電子輸送層
7:陰極

Claims (15)

  1. 下記一般式(1)で表される置換トリアリールアミン構造単位を含む高分子量化合物。
    Figure 0007017558000063

    式中、
    Ar及びArは、それぞれ2価芳香族炭化水素基もしくは2
    価芳香族複素環基であり、
    及びRは、それぞれ、水素原子、重水素原子、フッ素原子
    、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~8のアルキル基、
    炭素数5~10のシクロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基
    、炭素数1~6のアルキルオキシ基、または炭素数5~10のシク
    ロアルキルオキシ基を示し、
    X、Y及びZは、これらの内の少なくとも1つがアリール基また
    はヘテロアリール基であることを条件として、アリール基、ヘテロ
    アリール基、または前記R及びRが示す基と同様の基である。
    ただし、X及びYがアリール基またはヘテロアリール基であるか、
    X及びZが、アリール基またはヘテロアリール基であるか、又は、
    X、Y及びZの何れもが、アリール基またはヘテロアリール基である。
  2. 前記構造単位を繰り返し単位として含むポリマーであり、ポリスチレン換算で10,000以上、1,000,000未満の重量平均分子量を有している請求項1に記載の高分子量化合物。
  3. 前記アリール基及びヘテロアリール基が、置換基を有していない、請求項1に記載の高分子量化合物。
  4. 前記一般式(1)において、X及びYが、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基である、請求項3に記載の高分子量化合物。
  5. 前記一般式(1)において、R、R及びZが、水素原子または重水素原子である、請求項1に記載の高分子量化合物。
  6. 前記一般式(1)において、X及びZが、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基である、請求項3に記載の高分子量化合物。
  7. 前記一般式(1)において、R、R及びYが、水素原子または重水素原子である、請求項1に記載の高分子量化合物。
  8. 前記一般式(1)において、X、Y及びZの何れもがフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ナフチルフェニル基またはトリフェニレニル基である、請求項3に記載の高分子量化合物。
  9. 前記一般式(1)において、R及びRが、水素原子または重水素原子である、請求項1に記載の高分子量化合物。
  10. 前記一般式(1)で表される単位とは別に、少なくとも一つの芳香族炭化水素環を有する基、またはトリアリールアミン骨格を有する構造単位を有している請求項1に記載の高分子量化合物。
  11. 一対の電極と、該電極間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層が、請求項1に記載の高分子量化合物を含有していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 前記有機層が正孔輸送層である、請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 前記有機層が電子阻止層である、請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14. 前記有機層が正孔注入層である、請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15. 前記有機層が発光層である、請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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