JP7064487B2 - 金属錯体 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子のエミッターとして好適な二核金属錯体に関する。
従来技術によれば、燐光性の有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)に用いられる三重項エミッターは、特に、芳香族配位子を有するビスおよびトリスオルトメタル化イリジウム錯体であり、錯体中で配位子は負に荷電した炭素原子と荷電していない窒素原子、あるいは、負に荷電した炭素原子と荷電していないカルベン炭素原子を介して金属に結合している。このような錯体の例としては、トリス(フェニルピリジル)イリジウム(III)およびその誘導体が挙げられ、誘導体の配位子は、例えば、1-または3-フェニルイソキノリン、2-フェニルキノリンあるいはフェニルカルベンなどである。一般に、これらの材料は依然として、特に効率と寿命に関して改善する必要がある。これは特に赤色燐光エミッターの効率に関して当てはまることである。一般的な赤色燐光エミッターの場合、比較的低い三重項準位Tを持つために、低いTからの無輻射過程が大きくなり、特に、錯体が高い発光寿命を持つと光ルミネッセンス量子収率が理論的に可能な値よりもかなり低くなることが多い。従って、放射速度を上げることによる改善が望まれている。
錯体の安定性の改善は、例えば、WO2004/081017、US7332232およびWO2016/124304に記載されているように、多脚配位子を用いることで達成されている。これらの錯体は、個々の配位子が多脚型の架橋構造を持たないという以外は同じ配位子構造を有する他の錯体に比べて優れているとしても、改善の必要がある。従って、多脚配位子を有する錯体の場合も、有機エレクトロルミネッセンス素子での使用に関して、特に、励起状態の発光寿命、効率、電圧および/または寿命に関して、まだ改善することが望まれている。
従って、本発明によって取り扱われる課題は、OLEDに使用されるエミッターとして好適な新規の金属錯体を提供することである。特に、効率、動作電圧および/または寿命に関して、改善された特性を示すエミッターを提供することを目的とする。
驚くべきことに、以下に述べるような二核ロジウムおよびイリジウム錯体は顕著な光物理的性質の改善を示し、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いると特性が改善されることを見出した。すなわち、本発明の化合物は、改善された光ルミネッセンス量子収率を有するものである。本発明は、このような錯体と、これらの錯体を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
本発明が提供する化合物は、下記式(1)の化合物である。
Figure 0007064487000001
式中、
、Mは同じあるいは異なり、イリジウムまたはロジウムであり;
Vは下記式(2)または(3)の基であり、
Figure 0007064487000002
(ここで、1、3、5位の破線はLとの結合を示し、2、4、6位の破線はLとの結合を示す);
、Lは、出現ごとに同じであるか異なり、モノアニオン性二座副配位子であり;
Aは出現ごとに同じであるか異なり、-CR=CR-、-C(=O)-NR’-、-C(=O)-O-、-CR-CR-、-CR-O-または下記式(4)の基であり、
Figure 0007064487000003
(ここで、破線は二座副配位子LまたはLとこの構造とを結ぶ結合の位置を示し、*は式(4)のユニットと式(2)または(3)の中のベンゼンまたはシクロヘキサン基とが結合する位置を示している);
は出現ごとに同じであるか異なり、CRまたはNである;あるいは、隣接する2つのX基が一緒にNR、OまたはSとなって五員環を形成し、残りのXは出現ごとに同じであるか異なり、CRまたはNである;あるいは、環状構造中のX基の一つがNである場合、隣接する2つのX基が一緒にCRまたはNとなって五員環を形成する;ただし、最大でも隣接する2つのX基がNであり;
は出現ごとにCであるか、あるいは、一方のX基がNで同じ環内の他方のX基がCである;ただし、環内の一方のX基がNの場合は、隣接する2つのX基が一緒にCRまたはNとなる;
Rは出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R2、CN、NO2、OR、SR、COOH、C(=O)N(R2、Si(R、B(OR、C(=O)R、P(=O)(R、S(=O)R、S(=O)、OSO、COO(カチオン)、SO(カチオン)、OSO(カチオン)、OPO(カチオン)、O(カチオン)、N(R(アニオン)、P(R(アニオン)、炭素数1から20の直鎖アルキル基または炭素数2から20のアルケニルまたはアルキニル基、または、炭素数3から20の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらアルキル、アルケニルまたはアルキニル基は、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよく、また、一つまたは複数の隣接していないCH基は、Si(R、C=O、NR、O、S、CONRで置き換えられていてもよい、あるいは、5から40の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系である;また同時に、二つのRが一緒に環状系を形成していてもよく;
R’は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、炭素数1から20の直鎖アルキル基、または、炭素数3から20の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらアルキル基は、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよく、また、一つまたは複数の隣接していないCH基は、Si(Rで置き換えられていてもよい、あるいは、5から40の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、Cl、Br、I、N(R2、CN、NO2、OR、SR、Si(R、B(OR、C(=O)R、P(=O)(R、S(=O)R、S(=O)、OSO、COO(カチオン)、SO(カチオン)、OSO(カチオン)、OPO(カチオン)、O(カチオン)、N(R2(アニオン)、P(R2(アニオン)、炭素数1から20の直鎖アルキル基または炭素数2から20のアルケニルまたはアルキニル基、または、炭素数3から20の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらアルキル、アルケニルまたはアルキニル基は、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよく、また、一つまたは複数の隣接していないCH基は、Si(R、C=O、NR、O、S、CONRで置き換えられていてもよい、あるいは、5から40の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;また同時に、二つ以上のRが一緒に環状系を形成していてもよい;
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、もしくは脂肪族、芳香族あるいはヘテロ芳香族有機ラジカルであり、特には、一つまたは複数の水素原子がFによって置換されていてもよい炭素数1から20のヒドロカルビルラジカルであり:
カチオンは出現ごとに同じであるか異なり、水素イオン、重水素イオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン。テトラアルキルアンモニウムイオン、テトラアルキルホスホニウムイオンからなる群より選ばれ;
アニオンは出現ごとに同じであるか異なり、ハロゲン化物イオン、カルボキシレートイオンR-COO、シアン化物イオン、シアン酸イオン、イソシアン酸イオン、チオシアン酸イオン、チオイソシアン酸イオン、水酸化物イオン、BF 、PF 、B(C 、炭酸イオン、スルホン酸イオンからなる群より選ばれる。
二つのRまたはR’ラジカルが一緒に環状系を形成する場合、その環状系は単環式もしくは多環式の脂肪族環、ヘテロ脂肪族環、芳香族環あるいはヘテロ芳香族環になる。この場合、ともに環状系を形成するこれらのラジカルは隣接していてもよい。すなわち、これらのラジカルは同じ炭素原子に結合しているか、または、互いに直接に結合している複数の炭素に結合している。あるいは、これらのラジカルはさらに互いに除かれてもよい。これらのラジカルが互いに直接結合している複数の炭素原子や同じ炭素原子に結合しているタイプの環形成が好ましい。
二つ以上のラジカルが一緒に環を形成するという言い方は、本明細書の文脈においては、特に、二つのラジカルが、二つの水素原子の形式的な脱離を伴って化学結合によって互いに連結することを意味すると理解されるべきものである。これは下記のスキームによって示される。
Figure 0007064487000004
また上記の言い方は、二つのラジカルの一方が水素の場合、第2のラジカルが、その水素原子が結合してた場所に結合して環を形成することを意味すると理解されるべきものである。これは下記のスキームによって示される。
Figure 0007064487000005
芳香環の形成は下記のスキームによって示される。
Figure 0007064487000006
本発明の文脈おいて、アリール基は6から40個の炭素原子を含み;本発明の文脈おいて、ヘテロアリール基は2から40個の炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子を含むが、炭素原子とヘテロ原子の合計は少なくとも5個である。ヘテロ原子はN、Oおよび/またはSから選ばれることが好ましい。アリール基もしくはヘテロアリール基は、ここでは、ベンゼンなどのような単一の芳香環、あるいは、ピリジン、ピリミジン、チオフェンなどの単一のヘテロ芳香環、あるいは、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、キノリン、イソキノリンなどの縮合アリールもしくはヘテロアリール基を意味するものと解される。
本発明の文脈おいて、芳香族環系は環内に6から40個の炭素原子を含む。本発明の文脈おいて、ヘテロ芳香族環系は環内に1から40個の炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子を含むが、炭素原子とヘテロ原子の合計は少なくとも5個である。ヘテロ原子はN、Oおよび/またはSから選ばれることが好ましい。本発明の文脈おいて、芳香族またはヘテロ芳香族環系は、必ずしもアリールもしくはヘテロアリール基のみを含む系ではなく、そのなかの複数のアリールもしくはヘテロアリール基が非芳香族ユニット(H以外の原子は10%未満であることが好ましい)、例えば、炭素、窒素あるいは酸素原子やカルボニル基などによって分離されているような系をも意味するものと解せられるべきである。従って、例えば、9,9’-スピロビフルオレン、9,9-ジアリールフルオレン、トリアリールアミン、ジアリールエーテル、スチルベンなどの系も本発明の文脈おいて芳香族環系とみなされるべきであり、二つ以上のアリール基が、例えば、直鎖もしくは環状アルキル基やシリル基によって分離されているような系も同様である。さらに、二つ以上のアリールもしくはヘテロアリール基が互いに直接結合しているような系、例えば、ビフェニル、テルフェニル、クウォーターフェニル、ビピリジンなども、同様に芳香族環系もしくはヘテロ芳香族環系とみなされるべきである。
本発明の文脈おいて、環状アルキル基とは単環式、二環式もしくは多環式の基を意味するものと解される。
本発明の文脈おいて、個々の水素原子もしくはCH基が上記の基によって置換されていてもよいCからC20のアルキル基は、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、シクロプロピル、n-ブチル、i-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、シクロブチル、2-メチルブチル、n-ペンチル、s-ペンチル、t-ペンチル、2-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n-ヘキシル、s-ヘキシル、t-ヘキシル、2-ヘキシル、3-ヘキシル、ネオヘキシル、シクロヘキシル、1-メチルシクロペンチル、2-メチルペンチル、n-ヘプチル、2-ヘプチル、3-ヘプチル、4-ヘプチル、シクロヘプチル、1-メチルシクロヘキシル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、シクロオクチル、1-ビシクロ[2.2.2]オクチル、2-ビシクロ[2.2.2]オクチル、2-(2,6-ジメチル)オクチル、3-(3,7-ジメチル)オクチル、アダマンチル、トリフロロメチル、ペンタフロロエチル、2,2,2-トリフロロエチル、1,1-ジメチル-n-ヘキサー1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘプター1-イル、1,1-ジメチル-n-オクター1-イル、1,1-ジメチル-n-デセー1-イル、1,1-ジメチル-n-ドデセー1-イル、1,1-ジメチル-n-テトラデセー1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘキサデセー1-イル、1,1-ジメチル-n-オクタデセー1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘキサー1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘプター1-イル、1,1-ジエチル-n-オクター1-イル、1,1-ジエチル-n-デセー1-イル、1,1-ジエチル-n-ドデセー1-イル、1,1-ジエチル-n-テトラデセー1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘキサデセー1-イル、1,1-ジエチル-n-オクタデセー1-イル、1-(n-プロピル)シクロヘキサー1-イル、1-(n-ブチル)シクロヘキサー1-イル、1-(n-ヘキシル)シクロヘキサ-1-イル、1-(n-オクチル)シクロヘキサー1-イル、または1-(n-デシル)シクロヘキサー1-イルラジカルを意味するものと解される。アルケニル基は、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニル、または、シクロオクタジエニルを意味するものと解される。アルキニル基は、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、またはオクチニルを意味するものと解される。ORもしくはORとしてのCからC20のアルコキシ基は、例えば、メトキシ、トリフロロメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、または2-メチルブトキシを意味するものと解される。
5から40個の芳香族環原子を有し、それぞれの場合で上記のラジカルによって置換されていてもよく、また、任意の位置で芳香族もしくはヘテロ芳香族系と結合していてもよい芳香族環もしくはヘテロ芳香族環系は、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンズアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフタセン、ペンタセン、ベンゾピレン、ビフェニル、ビフェニレン、ターフェニル、ターフェニレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレン、ジヒドロピレン、テトラヒドロピレン、シス-またはトランス-インデノフルオレン、シス-またはトランス-モノベンゾインデノフルオレン、シス-またはトランス-ジベンゾインデノフルオレン、トラキセン、イソトラキセン、スピロトラキセン、スピロイソトラキセン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドール、イソインドール、カルバゾール、インドロカルバゾール、インデノカルバゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントリジン、ベンゾ-5,6-キノリン、ベンゾ-6,7-キノリン、ベンゾ-7,8-キノリン、フェノチアジン、フェノキサジン、ピラゾール、インダゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントリイミダゾール、ピリミジダゾール、ピラジミダゾール、キノキサリニミダゾール、オキサゾール、ベンズオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロキサゾール、フェナントロキサゾール、イソオキサゾール、1,2-チアゾール、1,3-チアゾール、ベンゾチアゾール、ピリダジン、ベンゾピリダジン、ピリミジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、1,5-ジアザアントラセン、2,7-ジアザピレン、2,3-ジアザピレン、1,6-ジアザピレン、1,8-ジアザピレン、4,5-ジアザピレン、4,5,9,10-テトラアザピレン、ピラジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノチアジン、フルオルビン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントロリン、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,2,5-オキサジアゾール、1,3,4-オキサジアゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,5-チアジアゾール、1,3,4-チアジアゾール、1,3,5-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,2,3-トリアジン、テトラゾール、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、プリン、プテリジン、インドリジン、あるいはベンゾチアジアゾールから誘導される基と解される。
化合物をさらに説明するために、式(1)の構造を以下に示して明らかにするが、ここではVとして式(2)の基を選択した。式(2)において、ベンゼン基に結合している6個のA基はベンゼン基と同一の平面内ではなく、ベンゼン基に対して平面の外にひねった位置にある。A基がそれぞれフェニレン基である配位子の場合のスキーム式を下記に示すが、ここではベンゼン基の上に副配位子Lがあり、ベンゼン基の下に副配位子Lがある。
Figure 0007064487000007
すなわち、3個の副配位子Lは、中心のベンゼン環平面の上部で第一の金属Mに配位できるように配置され、3個の副配位子Lは、中心のベンゼン環平面の下部で第二の金属Mに配位できるように配置される。ここではAがCH=CHである場合のスキーム式を下記に示す。
Figure 0007064487000008
本発明の金属錯体の構造全体を下記に示す。
Figure 0007064487000009
上記の構造では、Vは式(2)の基である。いずれの場合も、AはCH=CH基である。この場合、1、3、5位(上記の右のスキーム式では“a”で示している)のCH=CH基はベンゼン環平面の下を向いており、2、4、6位(上記の右のスキーム式では“b”で示している)のCH=CH基はベンゼン環平面の上を向いている。副配位子L、Lはアルケニル基のそれぞれに結合しており、副配位子Lは中心ベンゼンに1、3、5位でCH=CH基を介して、副配位子Lは中心ベンゼンに2、4、6位でCH=CH基を介して連結している。上記のスキーム式に示した副配位子LおよびLは、すべて、フェニルピリジンである。3個の副配位子Lは、第一のイリジウム原子に配位し、3個の副配位子Lは、第二のイリジウム原子に配位している。二つのイリジウム原子は、それぞれ、このように三つのフェニルピリジン副配位子に配位されている。これらの副配位子は中心の6置換ベンゼン部分を介して連結して、多脚系を形成している。
Vが式(3)の基である場合、中心の環はシクロヘキサン基である。シクロヘキサン基はイス型である。この場合、A基はそれぞれエカトリアルな位置に結合するので、構造は下記のスキーム式に示すようなトランス、シス、トランス、シス、トランス-置換シクロヘキサンになる。
Figure 0007064487000010
なお、ここでの破線は、それぞれLもしくはLとの結合を示している。
本出願の文脈において、LおよびLを「二座副配位子」と表現することは、これらのユニットが式(2)または(3)の基が存在しなければ、二座配位子となることを意味している。しかしながら、この二座配位子における水素原子の形式的脱離および式(2)または(3)のブリッジへの連結の結果として、もはや独立した配位子ではなく、そうして生じる12座配位子、すなわち、合計12の配位部位を有する配位子の一部であり、それゆえ、LおよびLに対しては「副配位子」という言葉が用いられる。
またはMへの配位子の結合は配位結合でも共有結合でもよく、結合の共有割合は配位子によって変化してもよい。本出願において、配位子または副配位子がMまたはMに配位する、あるいは結合するという場合、これは、本出願の文脈において、その結合の共有割合とは無関係に、配位子または副配位子とMまたはMとのあらゆる結合を意味する。
本発明の化合物は荷電していないこと、すなわち、電気的に中性であることが好ましい。これはRhもしくはIrが、それぞれの場合に+IIIの酸化状態であるときである。この場合、金属MおよびMには3個のモノアニオン性二座副配位子が配位して、錯体金属の電荷を副配位子が打ち消している。
上記したように、本発明の化合物内の2個の金属MおよびMは同じでも異なっていてもよいが、+IIIの酸化状態であることが好ましい。それゆえ、Ir/Ir、Ir/Rh、およびRh/Rhの組み合わせが考えられる。本発明は、金属M、MがともにIr(III)である態様が好ましい。
式(2)または(3)の基Vとして好ましい態様を以下に示す。
式(2)または(3)中のRラジカルとして好ましいものは以下の通りである。
Rは出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、CN、OR、炭素数1から10の直鎖アルキル基または炭素数2から10のアルケニルまたはアルキニル基、または、炭素数3から10の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらは、それぞれ一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい、あるいは、5から24の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系である。
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、CN、OR、炭素数1から10の直鎖アルキル基または炭素数2から10のアルケニル基、または、炭素数3から10の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらは、それぞれ一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい、あるいは、5から24の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;また同時に、二つ以上の隣接するRが一緒に環状系を形成していてもよい。
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、もしくは、炭素数1から20の脂肪族、芳香族あるいはヘテロ芳香族有機ラジカルであるが、この有機ラジカルは一つまたは複数の水素原子がFによって置換されていてもよい。
式(2)または(3)中のRラジカルとして特に好ましいものは以下の通りである。
Rは出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、CN、炭素数1から4の直鎖アルキル基、または、炭素数3から6の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらは、それぞれ一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよく、また、6から12の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系によって置換されていてもよい。
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、CN、炭素数1から4の直鎖アルキル基、または、炭素数3から6の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらは、それぞれ一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい、あるいは、6から12の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;また同時に、二つ以上の隣接するRが一緒に環状系を形成していてもよい。
は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、もしくは、炭素数1から12の脂肪族あるいは芳香族ヒドロカルビルラジカルである。
式(2)または(3)におけるRは、すべてHであることが最も好ましい。
式(2)および(3)の構造中に存在する好ましいA基について以下に記述する。Aは出現ごとに同じであるか異なり、例えば、アルケニル基、アミド基、エステル基、アルキレン基、メチレンエーテル基、あるいは、式(4)のオルト結合アリーレンまたはヘテロアリーレン基である。Aがアルケニル基の場合、シス結合アルケニル基である。Aが非対称な基の場合、いかなる配置も可能である。従って、例えば、Aがエステル基-C(=O)-O-ならば、エステル基中の炭素原子は式(2)または(3)の中心のベンゼン環またはシクロヘキサン環と、出現ごとに、同じ結合をしてもよいし異なる結合をしてもよく、酸素原子は副配位子LまたはLと結合してもよい。あるいは、エステル基中の酸素原子が式(2)または(3)の中心のベンゼン環またはシクロヘキサン環と結合し、炭素原子が副配位子LまたはLと結合してもよい。
本発明の好ましい態様においては、Aは出現ごとに同じか異なるが、同じで、-C(=O)-O-、-C(=O)-NR’-および式(4)の基からなる群より選ばれることが好ましい。
さらに好ましい態様においては、すべてのAが同じになるように選択され、その場合、同じ置換基を有することが好ましい。これが好ましい理由は、化合物がより対照的になってアクセス性が向上するからである。
すべてのAが-C(=O)-O-であるか、すべてのAが-C(=O)-NR’-であるか、あるいは、すべてのAが式(4)の基であることがさらに好ましい。この場合、式(4)の基は、それぞれ同じになるように選択する。最も好ましくは、すべてのAが同じ式(4)の基であり、さらには、任意に置換されたフェニレン基であることが好ましい。
Aが-C(=O)-NR’-である場合、R’は出現ごとに同じであるか異なり、炭素数1から10の直鎖アルキル基、または、炭素数3から10の分枝もしくは環状アルキル基であるか、あるいは、6から24の芳香環原子を有する芳香環もしくはヘテロ芳香環系であることが好ましい。この場合、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい。より好ましくは。R’は出現ごとに同じであるか異なり、炭素数1から5の直鎖アルキル基、または、炭素数3から6の分枝もしくは環状アルキル基であるか、あるいは、6から12の芳香環原子を有する芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい。ただし、無置換であることが好ましい。
式(4)の基の好ましい態様について以下に述べる。式(4)の基はヘテロ芳香族五員環もしくは芳香族またはヘテロ芳香族六員環を表す。本発明の好ましい態様においては、式(4)の基は芳香族またはヘテロ芳香族ユニット中に最大2個のヘテロ原子を含み、より好ましくは、最大1個のヘテロ原子を含む。ただし、これは、この基に結合する置換基がヘテロ原子を持たないということではない。さらに、これは、置換基による環形成が、例えば、ナフタレンやベンズイミダゾールなどの縮合芳香族または縮合ヘテロ芳香族構造を生じないということを意味するものでもない。
式(4)中のすべてのX基が炭素原子の場合の式(4)の基の好ましい態様は下記の式(5)から(21)の構造であり、一つのX基が窒素原子で同一環内の他のX基が炭素原子の場合の式(4)の基の好ましい態様は下記の式(22)から(29)の構造である。
Figure 0007064487000011
式中の記号は上記した定義を有する。
上記した式(5)から(9)の芳香族もしくはヘテロ芳香族六員環が特に好ましい。また、オルトフェニレン、すなわち、上記式(5)の基が特により好ましい。
また、隣接するR置換基が一緒に環状系を形成して、例えば、ナフタレン、キノリン、ベンズイミダゾール、カルバゾール、ジベンゾフラン、あるいは、ジベンゾチオフェンなどの縮合アリールおよびヘテロアリール基を含む、縮合環構造を形成することも可能である。このような環形成によって、上記の式(5)から、例えば、下記の式(5a)から(5j)の基が形成できる。
Figure 0007064487000012
式中の記号は上記した定義を有する。
一般に、縮合する基は、式(5a)から(5c)の縮合ベンゾ基が示すように、式(4)のユニットのどの位置に縮合することもできる。従って、式(5a)から(5j)中の式(4)のユニットに縮合する基は式(4)のユニットの他の位置に縮合してもよい。
式(2)の基は下記の式(2a)から(2e)で表されることがより好ましく、式(3)の基は下記の式(3a)から(3e)で表されることがより好ましい。
Figure 0007064487000013
式中の記号は上記した定義を有する。Xは出現ごとに同じであるか異なり、CRであることが好ましい。合成の都合上、式(2a)および(3a)の1、3、5位に結合する基はそれぞれの場合で同じであり、また、2、4、6位に結合する基はそれぞれの場合で同じであることが好ましい。
式(2a)および(3a)の基の好ましい態様は、下記の式(2a’)および(3a’)の基である。
Figure 0007064487000014
式中の記号は上記した定義を有する。
上記の式中のR基は同じであるか異なり、H、D、あるいは、炭素数1から4の直鎖アルキル基であることがより好ましい。最も好ましくは、RはHである。従って、下記の式(2a’’)および(3a’’)、特に、式(2a’’)が極めて好ましい。
Figure 0007064487000015
式中の記号は上記した定義を有する。
モノアニオン性二座副配位子L、Lについて以下に記述する。副配位子L、Lは、独立に同じでも異なっていてもよい。2個の副配位子Lが同じで3番目のLが同じか異なっていることが好ましい。ただし、ここで「同じ」とは同じ置換基を有していることを意味する。また、2個の副配位子Lが同じで3番目のLが同じか異なっていることが好ましい。ただし、ここで「同じ」とは同じ置換基を有していることを意味する。本発明の特に好ましい態様においては、3個すべての副配位子Lが同じで、3個すべての副配位子Lが同じである。LとLは同一でも異なっていても、同様に好ましい。
本発明のさらに好ましい態様においては、二座副配位子L、Lの配位原子は出現ごとに同じか異なり、C、N、P、O、Sおよび/またはBから、より好ましくはC、Nおよび/またはOから、最も好ましくはCおよび/またはNから選択される。二座副配位子LおよびLは1個の炭素原子と1個の窒素原子、または2個の炭素原子、または2個の窒素原子、または2個の酸素原子、または1個の酸素原子と1個の窒素原子を配位原子として有していることが好ましい。この場合、二座副配位子L、Lそれぞれの配位原子は同じであっても異なっていてもよい。少なくとも2個の二座副配位子Lと少なくとも2個の二座副配位子Lは、1個の炭素原子と1個の窒素原子、または2個の炭素原子、特には、1個の炭素原子と1個の窒素原子を配位原子として有していることが好ましい。さらに、少なくともすべての二座副配位子L、Lが1個の炭素原子と1個の窒素原子、または2個の炭素原子、特には、1個の炭素原子と1個の窒素原子を配位原子として有していることがさらに好ましい。従って、すべての副配位子がオルトメタル化された金属錯体、すなわち、少なくとも2本の金属-炭素結合が存在する金属環状化合物を副配位子が金属と形成することが特に好ましい。
金属と二座副配位子LまたはLから形成される金属環状化合物は五員環であることがさらに好ましく、その五員環は配位原子がCとN、NとN、またはNとOであると特に好ましい。配位原子がOの場合は六員環金属環状化合物も好ましい。これを以下に模式的に示す。
Figure 0007064487000016
式中、Nは配位窒素原子、Cは配位炭素原子、Oは配位酸素原子を表し、示した炭素原子は二座副配位子Lの原子であり、Mは金属MまたはMである。
本発明の好ましい態様においては、副配位子Lの少なくとも1個と副配位子Lの少なくとも1個、好ましくは、副配位子Lの少なくとも2個と副配位子Lの少なくとも2個、さらに好ましくは、副配位子LおよびLのすべてが出現ごとに同じか異なり、下記の式(L-1)、(L-2)および(L-3)の構造から選択される。
Figure 0007064487000017
式中、点線は副配位子LまたはLとV、すなわち、式(2)または(3)あるいは好ましい態様の基、との結合を表し、他の用いた記号は以下の通りである。
CyCは出現ごとに同じか異なり、5から14個の芳香環原子を有し、炭素原子を介してMに配位し、共有結合を介してCyDと結合している置換または無置換のアリールまたはヘテロアリール基であり;
CyDは出現ごとに同じか異なり、5から14個の芳香環原子を有し、窒素原子またはカルベン炭素原子を介してMに配位し、共有結合を介してCyCと結合している置換または無置換のヘテロアリール基である。
同時に、2個以上の任意の置換基が一緒に環状系を形成してもよい。この任意のラジカルは上記したRラジカルから選択することが好ましい。
また、式(L-1)および(L-2)の副配位子中のCyDは非荷電窒素原子または非荷電カルベン炭素原子、特に、非荷電窒素原子を介して配位することが好ましい。さらに好ましくは、式(L-3)の配位子中の2個のCyD基の一方が非荷電窒素原子を介して配位し、2個のCyD基の他方がアニオン性窒素原子を介して配位する。また、式(L-1)および(L-2)の副配位子中のCyCはアニオン性窒素原子を介して配位することがさらに好ましい。
2個以上の置換基、特に、2個以上のRラジカルが一緒に環状系を形成する場合、環状系は隣接する炭素原子に直接結合する置換基によって形成できる。さらに、式(L-1)および(L-2)中のCyCおよびCyD上の置換基、あるいは、式(L-3)中の2個のCyD基上の置換基によって環を形成することが可能であり、その結果として、CyCとCyD、もしくは、2個のCyD基は一緒に二座配位子としての単一縮合アリールまたはヘテロアリール基を形成できる。
本発明の好ましい態様においては、CyCは6から13個の芳香環原子、より好ましくは6から10個の芳香環原子、最も好ましくは6個の芳香環原子を有するアリールもしくはヘテロアリール基、特にはフェニル基であり、炭素原子を介して金属に配位し、1個以上のRラジカルによって置換されていてもよく、共有結合を介してCyDに結合している。
CyC基の好ましい態様は、下記の式(CyC-1)から(CyC-20)の構造である。
Figure 0007064487000018
式中、CyCはそれぞれの場合、CyDと#で示した位置で結合し、*で示した位置で金属に配位する。また、Rは上記した定義を有し、さらに用いた記号は以下の通りである。
Xは出現ごとに同じまたは異なり、CRもしくはNであるが、一つの環あたり最大2個のXがNである。
また、WはNR、OあるいはSであるが、副配位子Lが式(2)または(3)の基内部でCyCを介して結合する場合、記号Xの一つはCであり、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジはこの炭素原子に結合する。副配位子Lが式(2)または(3)の基にCyC基を介して結合する場合、結合は上記の式中の〇で示した位置にあることが好ましく、従って、この場合、〇で示した記号XはCであることが好ましい。上記の式のうち、〇で示した記号Xを含まないものは、そのようなブリッジとの結合が立体的な理由で不利なため、式(2)または(3)の基と結合しないことが好ましい。
CyC中の記号Xは最大合計2個がNであることが好ましく、CyC中の記号Xは最大1個がNであることがさらに好ましく、すべての記号XがCRであることが最も好ましいが、CyCが直接、式(2)または(3)の基内部で結合する場合、記号Xの一つはCであり、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジはこの炭素原子に結合する。
特に好ましいCyC基は、下記の式(CyC-1a)から(CyC-20a)の基である。
Figure 0007064487000019
Figure 0007064487000020
式中の記号は上記した定義を有し、CyCが直接、式(2)または(3)の基内部で結合する場合、一つのRラジカルが存在せずに、式(2)または(3)あるいは好ましい態様の基が対応する炭素原子に結合する。CyC基が式(2)または(3)の基に直接結合する場合、結合は上記の式中〇で示した位置にあることが好ましく、従って、この場合、この位置のRラジカルは欠落していることが好ましい。上記の式のうち、〇で示した炭素原子を含まない構造は、式(2)または(3)の基と直接結合しないことが好ましい。
(CyC-1)から(CyC-20)の基のなかで好ましいものは、(CyC-1)、(CyC-3)、(CyC-8)、(CyC-10)、(CyC-12)、(CyC-13)および(CyC-16)の基であり、特に好ましいものは、(CyC-1a)、(CyC-3a)、(CyC-8a)、(CyC-10a)、(CyC-12a)、(CyC-13a)および(CyC-16a)の基である。
本発明のさらに好ましい態様においては、CyDは5から13個、より好ましくは6から10個の芳香環原子を有するヘテロアリール基であり、非荷電窒素原子もしくはカルベン炭素原子を介して金属に配位していて、1個以上のRラジカルによって置換されていてもよく、共有結合を介してCyCと結合している。
CyD基の好ましい態様は、下記の式(CyD-1)から(CyD-14)の構造である。
Figure 0007064487000021
式中、CyD基は、それぞれの場合、#で示した位置でCyCと結合し、*で示した位置で金属に配位する。また、X、W、Rは上記した定義を有する。ただし、CyDが直接、式(2)または(3)の基内部で結合する場合、記号Xの一つはCであり、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジはこの炭素原子に結合する。CyD基が式(2)または(3)の基に直接結合する場合、結合は上記の式中〇で示した位置にあり、従って、この場合、〇で示した記号XはCであることが好ましい。上記の式のうち、〇で示した記号Xを含まないものは、そのようなブリッジとの結合が立体的な理由で不利なため、式(2)または(3)の基と結合しないことが好ましい。
この場合、(CyD-1)から(CyD-4)、(CyD-7)から(CyD-10)、(CyD-13)および(CyD-14)の基が非荷電窒素原子を介して金属に配位し、(CyD-5)および(CyD-6)の基がカルベン炭素原子を介して、(CyD-11)および(CyD-12)の基がアニオン性窒素原子を介して配位する。
CyD中の記号Xは最大合計2個がNであることが好ましく、CyD中の記号Xは最大1個がNであることがさらに好ましく、すべての記号XがCRであることが最も好ましいが、CyDが直接、式(2)または(3)の基内部で結合する場合、記号Xの一つはCであり、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジはこの炭素原子に結合する。
CyD基の特に好ましい態様は、下記の式(CyD-1a)から(CyD-14b)の基である。
Figure 0007064487000022
式中、用いた記号は上記した定義を有し、CyDが直接、式(2)または(3)の基内部で結合する場合、一つのRラジカルが存在せずに、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジが対応する炭素原子に結合する。CyDが式(2)または(3)の基に直接結合する場合、結合は上記の式中〇で示した位置にあることが好ましく、従って、この場合、この位置のRラジカルは欠落していることが好ましい。上記の式のうち、〇で示した炭素原子を含まないものは、式(2)または(3)の基と直接結合しないことが好ましい。
(CyD-1)から(CyD-14)の基のなかで好ましいものは、(CyD-1)、(CyD-2)、(CyD-3)、(CyD-4)、(CyD-5)および(CyD-6)、特に、(CyD-1)、(CyD-2)および(CyD-3)の基であり、特に好ましいものは、(CyD-1a)、(CyD-2a)、(CyD-3a)、(CyD-4a)、(CyD-5a)および(CyD-6a)、特に、(CyD-1a)、(CyD-2a)および(CyD-3a)の基である。
本発明の好ましい態様においては、CyCは6から13個の芳香環原子を有するアリール基もしくはヘテロアリール基であり、同時に、CyDは5から13個の芳香環原子を有するヘテロアリール基である。より好ましくは、CyCは6から10個の芳香環原子を有するアリール基もしくはヘテロアリール基であり、同時に、CyDは5から10個の芳香環原子を有するヘテロアリール基である。最も好ましくは、CyCは6個の芳香環原子を有するアリール基もしくはヘテロアリール基、特に、フェニル基であり、CyDは6から10個の芳香環原子を有するヘテロアリール基である。また、CyCとCyDは、1個以上のRラジカルで置換されていてもよい。
上記の好ましい(CyC-1)から(CyC-20)および(CyD-1)から(CyD-14)は、所望により、式(L-1)および式(L-2)の副配位子中で互いに組み合わさっていてもよいが、CyC基もしくはCyD基の少なくとも1個は、式(2)または(3)の基と結合するのに適した場所、すなわち、上記の式中〇で示した好適な場所を有していなくてはならない。上記で特に好ましいとしたCyCおよびCyD基、すなわち、式(CyC-1a)から(CyC-20a)の基および式(CyD-1a)から(CyD-14a)の基が、CyC基もしくはCyD基の少なくとも1個が式(2)または(3)の基と結合するのに適した場所、すなわち、上記の式中〇で示した好適な場所を有しているという条件のもとで、互いに結合することが特に好ましい。CyCもCyDも式(2)または(3)のブリッジに結合するのに適した場所を有しないような組み合わせは、従って、好ましくない。
(CyC-1)、(CyC-3)、(CyC-8)、(CyC-10)、(CyC-12)、(CyC-13)および(CyC-16)の基、特に、(CyC-1a)、(CyC-3a)、(CyC-8a)、(CyC-10a)、(CyC-12a)、(CyC-13a)および(CyC-16a)の基の一つが、(CyD-1)、(CyD-2)および(CyD-3)の基、特に、(CyD-1a)、(CyD-2a)および(CyD-3a)の基の一つと組み合わさることが特に好ましい。
好ましい副配位子(L-1)は下記式(L-1-1)および(L-1-2)の構造であり、好ましい副配位子(L-2)は下記式(L-2-1)から(L-2-3)の構造である。
Figure 0007064487000023
式中、用いた記号は上記した定義を有し、*はイリジウムに配位する位置を示し、〇は式(2)または(3)の基との結合の位置を示す。
特に好ましい副配位子(L-1)は下記式(L-1-1a)および(L-1-2b)の構造であり、特に好ましい副配位子(L-2)は下記式(L-2-1a)から(L-2-3a)の構造である。
Figure 0007064487000024
式中、用いた記号は上記した定義を有し、〇は式(2)または(3)の基との結合の位置を示す。
式(L-3)の副配位子中の上記した好ましいCyD基も、所望により、非荷電CyD基、すなわち、(CyD-1)から(CyD-10)、(CyD-13)あるいは(CyD-14)基、とアニオン性CyD基、すなわち、(CyD-11)または(CyD-12)基と互いに組み合わせることが可能である。ただし、この場合も、CyD基の少なくとも1個が、式(2)または(3)の基と結合するのに適した場所、すなわち、上記の式中〇で示した好適な場所を有していなければならない。
二つのRラジカルのうち、式(L-1)および(L-2)中の一方のCyCに結合するRラジカルと他方のCyDに結合するRラジカル、あるいは、式(L-3)中の一方のCyDに結合するRラジカルと他方のCyDに結合するRラジカルが互いに結合して芳香環系を形成すると、結果として、ブリッジした副配位子や、ベンゾ[h]キノリンなどの全体として単独の巨大ヘテロアリール基で表される副配位子が形成される。式(L-1)および(L-2)中のCyCとCyD上の置換基間、あるいは、式(L-3)中の二つのCyD上の置換基間でのこの環形成は、下記式(30)から(39)の一つで表される基を経由して行われることが好ましい。
Figure 0007064487000025
式中、Rは上記した定義を有し、破線の結合はCyCまたはCyDとの結合を示す。また、上記の中で非対称な基は、二つの可能な配置のいずれで結合してもよい。例えば、式(39)の基の場合、酸素原子がCyC基に、カルボニル基がCyD基に結合してもよいし、あるいは、酸素原子がCyD基に、カルボニル基がCyC基に結合してもよい。
また、環形成によって、例えば、下記に示した式(L-22)や(L-23)のような六員環が形成される場合は、式(36)の基が特に好ましい。
異なる環の中の二つのRラジカル間で環が形成されることによって生じる配位子で好ましいものは、下記の式(L-4)から(L-31)の構造である。
Figure 0007064487000026
Figure 0007064487000027
式中、用いた記号は上記した定義を有し、〇は式(2)または(3)の基とこの副配位子とが結合する位置を示す。
式(L-4)から(L-31)の副配位子で好ましいものは、合計1個の記号XがNで他の記号XがCRであるか、すべての記号XがCRであるものである。
本発明のさらなる態様としては、(CyC-1)から(CyC-20)または(CyD-1)から(CyD-14)の基の中、あるいは式(L-1-1)から(L-2-3)、(L-4)から(L-31)の副配位子の中で、X原子の1個がNの場合に、この窒素原子に隣接する置換基として結合するR基は水素や重水素ではないことが好ましい。このことは、好ましい構造である(CyC-1a)から(CyC-20a)あるいは(CyD-1a)から(CyD-14b)についても同様に適用され、非配位窒素原子に隣接して結合する置換基は水素や重水素ではないR基であることが好ましい。この場合、この置換基Rは、CF、OR(ただしRは炭素数1から10のアルキル基)、炭素数1から10のアルキル基、特に、炭素数3から10の分枝または環状アルキル基、炭素数2から10のジアルキルアミノ基、芳香族またはヘテロ芳香族環状系、またはアラルキルまたはヘテロアラルキル基から選択されることが好ましい。これらの基は立体的にかさ高い基である。さらに好ましくは、このRラジカルは、また、隣接するRラジカルと環を形成してもよい。
さらに好ましい二座副配位子は、下記の式(L-32)または(L-33)の副配位子である。
Figure 0007064487000028
式中、Rは上記した定義を有し、*は金属に配位する位置を示し、〇は式(2)または(3)の基に副配位子が結合する位置を示す。他の用いた記号は下記の通りである。
Xは出現ごとに同じか異なり、CRまたはNであるが、一つの環あたり最大一つの記号XがNであり、さらに、一つの記号XはCであり、副配位子はこの炭素原子を介して式(2)または(3)の基の内部で結合する。
副配位子(L-32)および(L-33)内部で、隣接する炭素原子に結合しているRラジカルが互いに結合して芳香環を形成する場合、この環はその二つの隣接炭素原子と一緒に下記式(40)の構造をとることが好ましい。
Figure 0007064487000029
式中、破線の結合は副配位子内部でのこの基の結合を示し、Yは出現ごとに同じか異なり、CRまたはNであるが、最大一つの記号YがNであることが好ましい。副配位子(L-32)または(L-33)の好ましい態様においては、最大一つの式(40)の基が存在する。また、本発明の好ましい態様においては、合計0、1あるいは2個の記号Xと、もし存在するならYがNであることが好ましい。さらに好ましくは、合計0あるいは1個の記号Xと、もし存在するならYがNである。
さらに好ましい二座副配位子は、下記式(L-34)から(L-38)の構造であり、二つの副配位子Lのうち、金属1個当たり最大一つがこれらの構造の一つであることが好ましい。
Figure 0007064487000030
上記の副配位子(L-34)から(L-36)は、それぞれ、明示した窒素原子と負に荷電した酸素原子を介して金属に配位し、副配位子(L-37)と(L-38)は二つの酸素原子を介して金属に配位する。Xは上記した定義を有し、〇は式(2)または(3)の基に副配位子Lが結合する位置を示す。
上述のXの好ましい態様は式(L-34)から(L-36)の副配位子についても好ましい。
従って、好ましい式(L-34)から(L-36)の副配位子は、下記の式(L-34a)から(L-36a)の副配位子である。
Figure 0007064487000031
式中、用いた記号は上記した定義を有し、〇は式(2)または(3)の基と副配位子Lが結合する位置を示す。
さらに好ましくは、上記の式においてRは水素である。すなわち、〇は式(2)または(3)の基または好ましい態様の内部で副配位子が結合する位置を示すのだから、下記の式(L-34b)から(L-36b)の構造が好ましい。
Figure 0007064487000032
式中、用いた記号は上記した定義を有する。
次に、上記した副配位子上に存在していてもよい好ましい置換基について述べるが、Aが式(4)の基である場合は、これらの置換基はA上に存在していてもよい。
本発明の好ましい態様においては、本発明の化合物は、隣接する炭素原子に結合して、下記の式の一つで表される脂肪族環を一緒に形成する2個の置換基Rを含んでいる。この場合、この脂肪族環を形成する2個の置換基Rは、式(2)または(3)あるいは好ましい態様のブリッジ上に存在してもよいし、および/または、一つまたは複数の二座副配位子L上に存在していてもよい。2個の置換基Rによる環形成で作られる脂肪族環は、下記式(41)から(47)の一つで表されることが好ましい。
Figure 0007064487000033
式中、RおよびRは上記した定義を有し、破線の結合は配位子内の2個の炭素原子の結合を表す。さらに、
、Zは出現ごとに同じか異なり、C(R、O、S、NRまたはC(=O)であり;
は、C(R、O、S、NRまたはC(=O)であり;
Gは、1、2または3個の炭素原子を有し、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよいアルキレン基、-CR=CR-、または、5から14個の芳香環原子を有し、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよいオルト結合アリーレンまたはヘテロアリーレン基であり;
は、出現ごとに同じか異なり、H、F、炭素数1から10の直鎖アルキルまたはアルコキシ基、炭素数3から10の分枝または環状アルキルまたはアルコキシ基であるが、これらアルキルまたはアルコキシ基は、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよいし、一つまたは複数の隣接していないCH基がRC=CR、C≡C、Si(R、C=O、NR、O、SまたはCONRで置き換わっていてもよい、あるいは、5から24個の芳香環原子を有し、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系、または、5から24個の芳香環原子を有し、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよいアリールオキシまたはヘテロアリールオキシ基であり;同じ炭素原子に結合する2個のRラジカルが一緒に脂肪族環もしくは芳香族環系を形成して、スピロ系を構成してもよいし;さらに、Rと隣接するRまたはRラジカルとが脂肪族環系を形成してもよい。
ただし、これらに基の内部で2個のヘテロ原子が直接、互いと結合したり、二つのC=O基が直接、互いと結合したりすることはない。
また、本発明の好ましい態様においては、RはHではない。
上記の式(41)から(47)の構造および好ましいとしたこれらの構造の態様において、二重結合は2個の炭素原子間の形式上の意味を表している。これは、この2個の炭素原子が芳香族系もしくはヘテロ芳香族系に組み込まれているとき、すなわち、この2個の炭素原子間の結合レベルが正式には単結合と二重結合との間であるときの化学構造を簡略化したものである。従って、式の上での二重結合は、構造を限定するために解釈すべきではなく、これが芳香族の結合であることは当業者には明らかである。
本発明の構造中で隣接するラジカルが脂肪族環系を形成する場合、脂肪族環系は酸性ベンジル水素を全く有しないことが好ましい。ベンジル水素とは、配位子に直接結合する炭素原子に結合する水素を意味するものと解せられる。このような構造は、完全に置換され、いかなる結合した水素原子も有しないアリールもしくはヘテロアリール基に直接結合する脂肪族環系内の炭素原子によって実現できる。従って、式(41)から(43)の中で酸性ベンジル水素がないようにするには、ZとZがC(Rで、このRが水素でなければよい。また、これは二環式もしくは多環式構造のブリッジの土台となるアリールもしくはヘテロアリール基に直接結合する脂肪族環系内の炭素原子によっても実現できる。ブリッジの土台となる炭素原子に結合した水素は、二環式もしくは多環式の空間構造のために、二環式もしくは多環式構造内の結合していない炭素上のベンジル水素よりも、酸性が極めて弱いため、本発明の文脈においては非酸性水素とみなされる。従って、二環式構造を取ることで、式(44)から(47)の中で酸性ベンジル水素がないようにすることができ、その結果として、Rが水素の場合、ベンジル水素よりも極めて弱い酸性になる。これは、二環式構造の対応するアニオンが共鳴安定化しないからである。従って、式(44)から(47)中のRが水素である場合でも、本出願の文脈においては、非酸性水素である。
式(41)から(47)の構造の好ましい態様においては、Z、ZおよびZ基の最大一つがヘテロ原子、特に、OまたはNRであり、他の基はC(RまたはC(Rであるか、あるいは、Z、Zは出現ごとに同じか異なり、OまたはNRであり、ZはC(Rである。本発明の特に好ましい態様においては、Z、Zは出現ごとに同じか異なり、C(Rであり、ZはC(Rで、さらに好ましくは、C(RまたはCHである。
従って、式(41)の好ましい態様は、式(41-A)、(41-B)、(41-C)および(41-D)の構造であり、式(41-A)の特に好ましい態様は、式(41-E)および(41-F)の構造である。
Figure 0007064487000034
式中、RおよびRは上記した定義を有し、Z、ZおよびZは出現ごとに同じか異なり、OまたはNRである。
式(42)の好ましい態様は、下記の式(42-A)から(42-F)の構造である。
Figure 0007064487000035
式中、RおよびRは上記した定義を有し、Z、ZおよびZは出現ごとに同じか異なり、OまたはNRである。
式(43)の好ましい態様は、下記の式(43-A)から(43-E)の構造である。
Figure 0007064487000036
式中、RおよびRは上記した定義を有し、Z、ZおよびZは出現ごとに同じか異なり、OまたはNRである。
式(44)の構造の好ましい態様においては、ブリッジの土台に結合するRラジカルはH、D、F、またはCHである。さらに好ましくは、ZはC(RまたはO、より好ましくはC(Rである。従って、式(44)の好ましい態様は式(44-A)と(44-B)の構造であり、式(44-A)の特に好ましい態様は式(44-C)の構造である。
Figure 0007064487000037
式中、用いた記号は上記した定義を有する。
式(45)、(46)および(47)の構造の好ましい態様においては、ブリッジの土台に結合するRラジカルはH、D、F、またはCHである。さらに好ましくは、ZはC(Rである。従って、式(45)、(46)および(47)の好ましい態様は、式(45-A)、(46-A)および(47-A)の構造である。
Figure 0007064487000038
式中、用いた記号は上記した定義を有する。
さらに好ましくは、式(44)、(44-A)、(44-B)、(44-C)、(45)、(45-A)、(46)、(46-A)、(47)および(47-A)中のG基は、一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい1,2-エチレン基(ここでRは、出現ごとに同じか異なり、Hまたは1から4個の炭素原子を有するアルキル基であることが好ましい)、もしくは、6から10個の炭素原子を有する、一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよいオルトアリーレン基(ただし、無置換であることが好ましい)、特に、一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよいオルトフェニレン基である(ただし、無置換であることが好ましい)。
本発明のさらに好ましい態様においては、式(41)から(47)の基および好ましい態様の中のRは、出現ごとに同じか異なり、F、1から10個の炭素原子を有する直鎖アルキル基または3から20個の炭素原子を有する分枝または環状アルキル基であるが、それぞれの場合、一つまたは複数の隣接しないCH基がRC=CRに置き換わっていてもよく、一つまたは複数の水素原子がDまたはFに置き換わっていてもよい、あるいは、5から14個の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系である。また、同じ炭素原子に結合する2個のRラジカルが一緒に脂肪族もしくは芳香族環系を形成してスピロ系を構成してもよい。さらに、Rは隣接するRまたはRラジカルとともに脂肪族環系を形成してもよい。
本発明の特に好ましい態様においては、式(41)から(47)の基および好ましい態様の中のRは、出現ごとに同じか異なり、F、1から3個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、特に、メチル、あるいは、5から12個の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよいが、置換されていないことが好ましい芳香族またはヘテロ芳香族環系である。また、同じ炭素原子に結合する2個のRラジカルが一緒に脂肪族もしくは芳香族環系を形成してスピロ系を構成してもよい。さらに、Rは隣接するRまたはRラジカルとともに脂肪族環系を形成してもよい。
式(41)の基の特に好ましい例は、下記の基である。
Figure 0007064487000039
Figure 0007064487000040
式(42)の基の特に好ましい例は、下記の基である。
Figure 0007064487000041
式(43)、(46)および(47)の基の特に好ましい例は、下記の基である。
Figure 0007064487000042
式(44)の基の特に好ましい例は、下記の基である。
Figure 0007064487000043
式(45)の基の特に好ましい例は、下記の基である。
Figure 0007064487000044
二座副配位子もしくは配位子内部、あるいは、式(2)または(3)または好ましい態様内で結合している式(4)の2価アリーレンまたはヘテロアリーレン基内部で、Rラジカルが結合する場合、これらRラジカルは出現ごとに同じか異なり、H、D、F、Br、I、N(R、CN、Si(R、B(OR、C(=O)R、炭素数1から10の直鎖アルキル基あるいは炭素数2から10のアルケニル基あるいは炭素数3から10の分枝または環状アルキル基(ただし、アルキルまたはアルケニル基は、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい)、あるいは、5から30個の芳香環原子を有し、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系からなる群より選ばれることが好ましい。また、二つの隣接するRラジカル、あるいは、RがRと一緒に単環式もしくは多環式脂肪族または芳香族環系を形成していてもよい。さらに好ましくは、これらのRラジカルは出現ごとに同じか異なり、H、D、F、N(R、炭素数1から6の直鎖アルキル基あるいは炭素数3から10の分枝または環状アルキル基(ただし、一つまたは複数の水素原子がDまたはFで置き換わっていてもよい)、あるいは、5から24個の芳香環原子を有し、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系からなる群より選ばれる。また、二つの隣接するRラジカル、あるいは、RがRと一緒に単環式もしくは多環式脂肪族または芳香族環系を形成していてもよい。
好ましくは、Rと結合するRラジカルは出現ごとに同じか異なり、H、D、F、N(R、CN、炭素数1から10の直鎖アルキル基あるいは炭素数2から10のアルケニル基あるいは炭素数3から10の分枝または環状アルキル基であるが、アルキル基は、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい、あるいは、5から24個の芳香環原子を有し、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系である。また、二つ以上の隣接するRラジカルが一緒に単環式もしくは多環式脂肪族環系を形成していてもよい。特に好ましくは、Rと結合するRラジカルは出現ごとに同じか異なり、H、F、CN、炭素数1から5の直鎖アルキル基あるいは炭素数3から5の分枝または環状アルキル基であるが、これらのそれぞれは、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい、あるいは、5から13個の芳香環原子を有し、それぞれの場合、一つまたは複数のRラジカルで置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系である。また、二つ以上の隣接するRラジカルが一緒に単環式もしくは多環式脂肪族環系を形成していてもよい。
好ましいRラジカルは出現ごとに同じか異なり、H、F、炭素数1から5の脂肪族ヒドロカルビルラジカル、もしくは、炭素数6から12の芳香族ヒドロカルビルラジカルである。また、二つ以上のR置換基が一緒に単環式もしくは多環式脂肪族環系を形成していてもよい。
上記の好ましい態様は所望により互いに組み合わされていてもよい。本発明の特に好ましい態様においては、上記の好ましい態様が同時に適用されている。
本発明の化合物の例は、以下に示した構造である。
Figure 0007064487000045
Figure 0007064487000046
Figure 0007064487000047
本発明の化合物はキラル構造を有する。錯体および配位子の厳密な構造に応じて、ジアステレオマーや何対かのエナンチオマーの形成が可能である。そのような場合、本発明の錯体には、異なるジアステレオマーの混合物あるいは対応するラセミ体、および、それぞれ分割されたジアステレオマーやエナンチオマーも含まれる。
本発明の錯体は、特に、以下に述べる過程で製造することができる。製造では、12座配位子を準備し、それをオルトメタル化反応によって金属Mに配位させる。一般には、製造するために、イリジウム塩またはロジウム塩を対応するフリーの配位子と反応させる。
従って、本発明は、式(48)の金属アルコキシド、式(49)の金属ケトケトネート、式(50)の金属ハライド、または、式(51)の金属カルボキシレートと対応するフリーの配位子と反応させることによる本発明の化合物の製造方法を提供するものでもある。
Figure 0007064487000048
式中、Mはイリジウムまたはロジウム、Rは上記した定義を有し、HalはF、Cl、BrまたはIであり、イリジウム反応物またはロジウム反応物は対応する水和物の形態でもよい。ここでのRは、炭素数1から4のアルキル基であることが好ましい。
用いるイリジウム化合物またはロジウム化合物は、アルコキシドおよび/またはハライドドおよび/またはヒドロキシラジカルおよび/またはケトケトネートラジカルでもよい。これらの化合物は荷電していてもよい。反応物として特に好ましい対応するイリジウム化合物は、WO2004/085449に開示されている。特に好ましいものは[IrCl(acac)、例えば、Na[IrCl(acac)]、アセチルアセトナート誘導体を配位子とする金属錯体、例えば、Ir(acac)またはトリス(2,2,6,6-テトラメチルヘプタン-3,5-ジオナト)イリジウム、あるいはIrCl・xHO(ただしxは典型的には2から4の数字)である。
錯体の合成はWO2002/060910およびWO2004/085449に記載されているように行うことが好ましい。この場合、合成は、例えば、熱的または光化学的手段および/またはマイクロ波照射によっても活性化することができる。さらに、合成はオートクレープ内で高圧および/または高温下で行うこともできる。
反応は、溶媒やオルトメタル化反応させる対応する配位子の溶融物に溶融助剤を加えることなく行うことができる。所望により、溶媒や溶融助剤を加えることも可能である。好適な溶媒は、プロトン性もしくは非プロトン性溶媒で、例えば、脂肪族または芳香族アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、t-ブタノールなど)、オリゴおよびポリアルコール類(エチレングリコール、プロパン-1,2-ジオール、グリセロールなど)、アルコールエーテル類(エトキシエタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなど)、エーテル類(ジ-およびトリエチレングリコールジメチルエーテル、ジフェニルエーテルなど)、芳香族、ヘテロ芳香族および/または脂肪族炭化水素(トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ピリジン、ルチジン、キノリン、イソキノリン、トリデカン、ヘキサデカンなど)、アミド類(DMF、DMACなど)、ラクタム類(NMP)、スルホキシド類(DMSO)、あるいはスルホン類(ジメチルスルホン、スルホランなど)である。好適な溶融助剤は、室温では固体だが、反応混合物が加熱され反応物を溶かすときに溶融する化合物で、均一な溶融物を得るために用いられる。特に好ましいものは、ビフェニル、m-テルフェニル、トリフェニル、R-またはS-ビナフトールあるいは他の対応するラセミ体、1,2-、1,3-または1,4-ビスフェノキシベンゼン、酸化トリフェニルホスフィン、18-クラウン-6、フェノール、1-ナフトール、ヒドロキノンなどである。ここに挙げた中では、ヒドロキノンを用いることが特に好ましい。
好ましい本発明の錯体の合成法としては、まず、V基と、3個の副配位子Lよりもむしろ3個の副配位子Lを有し、例えば、ハロゲン基のような反応脱離基を含む配位子前駆体を合成する方法がある。次に、この目指す配位子の前駆体を金属Mに配位させ、続く工程で、例えば、鈴木カップリングのようなカップリング反応によって、3個の副配位子LをVにカップリングして、さらに、Mと反応させて本発明の錯体を得ることができる。
これらの過程と、必要ならば更に、例えば、再結晶や昇華による精製を行って本発明による式(1)の化合物を高い純度、好ましくは、99%超の純度(H-NMRおよび/またはHPLCによって求められる)で得ることができる。
本発明の化合物は、好適な置換基、例えば、比較的長いアルキル基(炭素数約4から20)、特に分枝アルキル基、あるいは、所望の置換基を有する、キシリル、メシチル、分枝テルフェニルあるいはクアテルフェニルなどのアリール基によって可溶性にすることもできる。金属錯体の溶解性を向上させる方法としては、例えば、上記した式(41)から(47)のような縮合した脂肪族基を利用する方法もある。このような化合物は、トルエンやキシレンのような一般的な有機溶媒に常温で十分な濃度で溶解するので、溶液で錯体を取り扱うことができる。これらの溶解性化合物は溶液を、例えば、印刷法などによって取り扱えるほど、特に高い溶解性を有している。
液相で本発明の金属錯体を、例えば、スピンコーティングや印刷法で処理するためには、本発明の金属錯体を調合物にする必要である。調合物としては、例えば、溶液、分散液、エマルジョンなどが挙げられる。このために、2種以上の溶媒の混合物を用いることが好ましい場合もある。適切かつ好ましい溶媒としては、例えば、トルエン、アニソール、o-、m-またはp-キシレン、メチルベンゾエート、メシチレン、テトラリン、ベラトロール、THF、メチルTHF、THP、クロロベンゼン、ジオキサン、フェノキシトルエン、特に、3-フェノキシトルエン、(-)-フェンコン、1,2,3,5-テトラメチルベンゼン、1,2,4,5-テトラメチルベンゼン、1-メチルナフタレン、2-メチルベンゾチアゾール、2-フェノキシエタノール、2-ピロリドン、3-メチルアニソール、4-メチルアニソール、3,4-ジメチルアニソール、3,5-ジメチルアニソール、アセトフェノン、α-テルピネオール、ベンゾチアゾール、ブチルベンジエート、クメン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、デカリン、ドデシルベンゼン、エチルベンゾエート、インデン、NMP、p-シメン、フェネトール、1,4-ジイソプロピルベンゼン、ベンジルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエレングリコールジメチルエーテル、2-イソプロピルナフタレン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、1,1-ビス(3,4-ジメチルフェニル)エタン、ヘキサメチルインダン、2-メチルビフェニル、3-メチルビフェニル、1-メチルナフタレン、1-エチルナフタレン、エチルオクタノエート、ジエチルセバケート、オクチルオクタノエート、ヘプチルベンゼン、イソ吉草酸メチル、ヘキサン酸シクロヘキシル、および、これらの溶媒の混合物などが挙げられる。
従って、本発明は、少なくとも一つの本発明の化合物と少なくとも一つの更なる化合物とを含んでなる調合物を提供するものでもある。この更なる化合物は、例えば、溶媒、特に上記の溶媒の一つあるいはそれらの混合物でもよい。また、更なる化合物は、電子デバイスで用いられる有機または無機化合物、例えば、マトリックス材料でもよい。この更なる化合物は高分子でもよい。
上記の本発明の金属錯体、あるいは、詳しく上述した好ましい態様は、電子デバイス内の能動素子あるいは酸素増感剤として用いることができる。従って、本発明は、本発明の化合物の電子デバイスでの利用あるいは酸素増感剤としての利用を提供するものでもある。さらにまた、本発明は、少なくとも一つの本発明の化合物を含んでなる電子デバイスを提供するものでもある。
電子デバイスとは、陽極、陰極、および、少なくとも一つの層を有し、その層が少なくとも一つの有機もしくは有機金属化合物を含んでなるデバイスすべてを意味するものと解せられる。従って、本発明の電子デバイスは、陽極、陰極、および、少なくとも一つの本発明の金属錯体を含んでなる少なくとも一つの層を有している。電子デバイスは、少なくとも一つの層内に少なくとも一つの本発明の金属錯体を含んでなる、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED、PLED)、有機集積回路(O-IC)、有機電界効果トランジスタ(O-FET)、有機薄膜トランジスタ(O-TFT)、有機発光トランジスタ(O-LET)、有機太陽電池(O-SC)(純粋な有機太陽電池のみならず、色素増感太陽電池も意味するものと解せられる)、有機光学検知器、有機受光器、有機電界クエンチデバイス(O-FQD)、発光電気化学セル(LEC)、酸素センサー、および、有機レーザーダイオード(O-レーザー)からなる群より選ばれることが好ましい。特に好ましいのは、有機エレクトロルミネッセンス素子である。能動素子は、一般に、陽極と陰極の間に配置される有機もしくは無機材料、例えば、電荷注入、電荷輸送あるいは電荷ブロック材料であるが、特には、発光材料およびマトリックス材料である。本発明の化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子内で発光材料として用いると、特に優れた性能を発揮する。従って、本発明の好ましい態様は、有機エレクトロルミネッセンス素子である。さらに、本発明の化合物は一重項酸素の生成や光触媒にも利用することができる。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、陰極、陽極、および、少なくとも一つの発光層を含んでなっている。これらの層とは別に、さらなる層、例えば、それぞれの場合で、一つまたは複数の正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電子ブロック層、電荷生成層、および/または、有機もしくは無機p/n接合などを有していてもよい。また、一つまたは複数の正孔輸送層を、例えば、MoOやWOなどの金属酸化物、あるいは、(ペル)フルオロ電子不足芳香族系によってp-ドープすること、および/または、一つまたは複数の電子輸送層をn-ドープすることも可能である。また、同様に、励起子ブロック機能、および/または、エレクトロルミネッセンス素子内の電荷均衡を制御する機能を有する中間層を二つの発光層の間に配置することも可能である。しかしながら、これらの層のいずれも必ず存在しなくてはならないという訳ではないことは、指摘しておくべきである。
この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子には、一層もしくは複数の発光層を設けることができる。複数の発光層を有する場合、380nmから750nmの間に複数の発光極大を持ち、全体として白色発光になることが好ましい。すなわち、発光層に蛍光もしくは燐光を発する様々な発光化合物を用いることが好ましい。青色、緑色、オレンジまたは赤色発光する三層からなる三層系もしくは三層より多い多層系が特に好ましい。また、タンデムOLEDも好ましい。蛍光を発する一つまたは複数の層と燐光を発する一つまたは複数の層からなるハイブリッド系でもよい。白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明用途のほか、カラーフィルターと組み合わせてフルカラーディスプレイにも用いることができる。
本発明の好ましい態様においては、有機エレクトロルミネッセンス素子は一つまたは複数の発光層内に発光化合物として本発明の金属錯体を含有している。
本発明の金属錯体を発光層内の発光化合物として使用する場合、一つまたは複数のマトリックス材料と組み合わせて用いることが好ましい。本発明の金属錯体とマトリックス材料との混合物は、エミッターとマトリックス材料の混合物全体に対して、重量比で0.1%から99%の間、好ましくは重量比で1%から90%の間、さらに好ましくは重量比で3%から40%の間、特に好ましくは重量比で5%から25%の間で、本発明の金属錯体を含むようにする。従って、この混合物は、エミッターとマトリックス材料の混合物全体に対して、重量比で99.9%から1%の間、好ましくは重量比で99%から10%の間、さらに好ましくは重量比で97%から60%の間、特に好ましくは重量比で95%から75%の間で、マトリックス材料を含むことになる。
マトリックス材料としては、従来技術でこの目的で知られている、いかなる材料も一般に使用できる。マトリックス材料の三重項準位はエミッターの三重項準位よりも高いことが好ましい。
本発明の化合物に好適なマトリックス材料は、例えば、WO2004/013080、WO2004/093207、WO2006/005627またはWO2010/006680による、ケトン類、ホスフィンオキシド類、スルホキシド類およびスルホン類;トリアリールアミン類、カルバゾール誘導体、例えば、CBP(N,N-ビスカルバゾイルビフェニル)、m-CBP、あるいは、WO2005/039246、US2005/0069729、JP2004/2888381、EP1205527、WO2008/086851またはUS2009/0134784に開示されているカルバゾール誘導体;例えば、WO2007/063754またはWO2008/056746によるインドロカルバゾール誘導体;例えば、WO2010/136109またはWO2011/000455によるインデノカルバゾール誘導体;例えば、EP1617710、EP1617711、EP1731584、JP2005/347160によるアザカルバゾール類;例えば、WO2007/137725によるバイポーラマトリックス材料;例えば、WO2005/111172によるシラン類;例えば、WO2006/117052によるアザボロール類またはボロン酸エステル類;例えば、WO2010/054729によるジアザシロール誘導体;例えば、WO2010/054730によるジアザホスホール誘導体;例えば、WO2010/015306、WO2007/063754またはWO2008/056746によるトリアジン誘導体;例えば、EP652273またはWO2009/062578による亜鉛錯体;例えば、WO2009/148015、WO2015/169412または未公開出願EP16158460.2またはEP16159829.7によるジベンゾフラン誘導体:あるいは、例えば、US2009/0136779、WO2010/050778、WO2011/042107またはWO2011/088877による架橋カルバゾール誘導体などである。
複数の異なるマトリックス材料、特に、少なくとも一つの電子伝導性材料と少なくとも一つの正孔伝導性材料を混合物として用いることが好ましい場合もある。本発明の金属錯体用の混合マトリックスとして好ましい組み合わせは。例えば、芳香族ケトン、トリアジン誘導体またはホスフィンオキシド誘導体とトリアリールアミン誘導体またはカルバゾール誘導体との使用である。同様に、例えば、WO2010/108579に記載されている、電荷輸送マトリックス材料と、電荷輸送とは特に関係しない電気的に不活性なマトリックス材料との混合物も好ましい。さらに、例えば、WO2014/094964に記載されている、二つの電子輸送マトリックス材料、例えば、トリアジン誘導体とラクタム誘導体を用いることも同様に好ましい。
本発明の化合物用のマトリックス材料として好適な化合物の例を以下に示す。
電子輸送マトリックス材料として用いることできるトリアジン類とピリミジン類の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000049
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電子輸送マトリックス材料として用いることできるラクタム類の例は以下の化合物である。
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電子輸送マトリックス材料として用いることできるケトン類の例は以下の化合物である。
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電子輸送マトリックス材料として用いることできる金属錯体の例は以下の化合物である。
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電子輸送マトリックス材料として用いることできるホスフィンオキシド類の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000078
Figure 0007064487000079
置換パターンに応じて正孔または電子輸送マトリックス材料として用いることできる、広い意味でのインドロ-およびインデノカルバゾール誘導体の例は以下の化合物である。
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Figure 0007064487000083
Figure 0007064487000084
置換パターンに応じて正孔または電子輸送マトリックス材料として用いることできるカルバゾール誘導体の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000085
Figure 0007064487000086
正孔輸送マトリックス材料として用いることできる架橋カルバゾール誘導体の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000087
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正孔輸送マトリックス材料として用いることできるビスカルバゾール類の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000091
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正孔輸送マトリックス材料として用いることできるアミン類の例は以下の化合物である。
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Figure 0007064487000097
Figure 0007064487000098
広域バンドギャップマトリックス材料として用いることできる材料の例は以下の化合物である。
Figure 0007064487000099
マトリックスと共に二つ以上の三重項エミッターの混合物を使用することがさらに好ましい。この場合、短波長の発光スペクトルを有する三重項エミッターは、長波長の発光スペクトルを有する三重項エミッターの共マトリックスとして機能する。例えば、本発明の金属錯体を、緑色または赤色発光三重項エミッターのような長波長発光三重項エミッターの共マトリックスとして使用することが可能である。この場合、短波長発光および長波長発光金属錯体の両方が本発明の化合物であることが好ましいこともある。WO2016/124304およびWO2017/032439に開示されている化合物も、この目的のために好適である。
本発明の化合物の共ドーパントとして用いるのに好適な三重項エミッターの例を下記の表に示す。
Figure 0007064487000100
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本発明の金属錯体は、金属の選択や配位子の厳密な構造に応じて、電子デバイス内の他の機能、例えば、正孔注入または輸送層内の正孔輸送材料、電荷生成材料、電子ブロック材料、正孔ブロック材料、あるいは、例えば、電子輸送層内の電子輸送材料などに用いることもできる。本発明の金属錯体がアルミニウム錯体の場合は、電子輸送層に用いることが好ましい。本発明の金属錯体を発光層内の他の燐光性金属錯体のマトリックス材料として用いることも同様に可能である。
陰極として好ましいものは、低い仕事関数を有する金属、合金、あるいは、様々な金属、例えば、アルカリ土類金属、アルカリ金属、典型金属、ランタノイド(例、Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Smなど)からなる積層体である。さらに、アルカリ金属やアルカリ土類金属と銀との合金、例えば、マグネシウムと銀との合金も好ましい。積層構造を取る場合、前記した金属に加えて、Agのような比較的高い仕事関数を有する金属を用いることも可能である。その場合、例えば、Mg/Ag、Ca/Ag、Ba/Agのような金属の組み合わせが一般に用いられる。金属陰極と有機半導体との間に、高い誘電率を有する材料の薄い中間層を設けることが好ましい場合もある。このために有用な材料としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属フッ化物、さらに、対応する酸化物や炭酸塩など(例、LiF、LiO、BaF、MgO、NaF、CsF、CsCOなど)が挙げられる。同様に、有機アルカリ金属錯体、例えば、Liq(キノリン酸リチウム)もこの目的に有用である。この層の層厚は0.5から5nmが好ましい。
陽極として好ましいものは、高い仕事関数を有する材料である。陽極は、真空に対して4.5eVを超える仕事関数を有していることが好ましい。この目的のためには、第一に、Ag、PtあるいはAuなどの高い酸化還元電位を有する金属が好適である。第二に、金属/金属酸化物電極(例、Al/Ni/NiO、Al/PtO)も好ましい。用途によっては、有機材料への照射(O-SC)や発光(OLED/PLED、O-LASER)が可能になるように、電極の少なくとも一つが透明もしくは部分的に透明になっていなければならない。そのようなとき好ましい陽極材料は導電性混合金属酸化物である。インジウム・スズ酸化物(ITO)あるいはインジウム亜鉛酸化物(IZO)が特に好ましい。さらに、導電性ドープ有機材料、特に、例えば、PEDOT、PANIのような導電性ドープ高分子およびそれらの誘導体も好ましい。p-ドープ正孔輸送材料を正孔注入層として陽極に用いる場合、好適なp-ドーパントは、MoOやWOなどの金属酸化物や(ペル)フルオロ電子不足芳香族系などである。さらに、HAT-CN(ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン)やノバレッド(Novaled)社製の化合物NPD9なども好適なp-ドーパントである。このような層によって、低いHOMO、すなわち、大きさとして大きなHOMOを有する材料への正孔注入が容易になる。
他の層については、従来技術で用いられている如何なる材料でも一般に使用でき、当業者なら、特別な発明的技術を使うことなく、それらの材料のいずれとも本発明の材料を組み合わせて電子デバイスに利用することができる。
デバイスは、それぞれ(用途に応じて)構成、接合し最後に密閉される。これは、このようなデバイスの寿命が水/空気の存在下で大幅に短くなるためである。
一つまたは複数の層を昇華過程によって形成す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も好ましい。この場合、材料を真空昇華システム内で蒸着させるが、初期圧は10-5mbar未満が一般的で、10-6mbar未満が好ましい。初期圧は、例えば、10-7mbar未満のようにさらに低く、あるいは、より高くすることも可能である。
一つまたは複数の層をOVPD(有機気相成長)法またはキャリアガス昇華を利用することによって形成す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も好ましい。この場合、材料を10-5mbarから1barの間の圧力で蒸着させる。この方法の特別な場合がOVJP(有機蒸気ジェット印刷)法であり、その方法では、ノズルによって材料を直接付着させて構造化させる。
さらに、一つまたは複数の層を溶液から、スピンコーティングや他の印刷法、例えば、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、ノズル印刷、さらに好ましくは、LITI(光誘起熱イメージング、熱転写印刷)、インクジェット印刷などによって形成す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も好ましい。このためには、可溶性化合物が必要であるが、それは、例えば、好適な置換によって得られる。本発明の好ましい態様においては、本発明の化合物を含む層を溶液から形成する。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、一つまたは複数の層を溶液から形成し、他の一つまたは複数の層を蒸着によって形成する混合システムで作成することもできる。例えば、本発明の金属錯体とマトリックス材料とを含む発光層を溶液から形成し、正孔ブロック層および/または電子輸送層を減圧下で蒸着によって形成することが可能である。
本発明の化合物は溶液で取り扱うことが好ましい。
上記の方法は当業者には公知であり、困難なく、式(1)または(2)あるいは上記の好ましい態様を含む有機エレクトロルミネッセンス素子に適用することができる。
本発明の電子デバイス、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子が、従来技術に比べて下記のような驚くべき一つまたは複数の利点を有することは注目すべきことである。
1。本発明の化合物は極めて高いPL量子収量を有する。そのため、有機エレクトロルミネッセンス素子に利用すると、優れた効率が得られる。
2。本発明の化合物によって有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命が向上する。
3。本発明の化合物は発光スペクトルが狭いので、有機エレクトロルミネッセンス素子の色純度が向上する。
上記の利点は、他の電子的特性の劣化を伴うものではない。
本発明を下記の実施例によって、さらに詳しく説明するが、これによって如何なる制限もされるものではない。当業者であれば、特別な発明的技術を使うことなく、下記の詳細な記述を利用して、本発明の電子デバイスを作成でき、従って、請求したすべての範囲の発明を実施することができる。
特に記載しない限り、下記の合成は保護ガス雰囲気下、乾燥溶媒中で行う。金属錯体を追加的に扱うときは、遮光下または黄色光下で扱う。溶媒や試薬は、例えば、シグマ-アルドリッチ(Sigma-ALDRICH)やABCRから購入できる。大かっこ内の個々の文字や各化合物に付した番号は、文献で知られている化合物のCAS番号に関するものである。
A:シントンの合成
実施例S1
Figure 0007064487000110
28.1g(100mmol)の2-フェニル-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン[789291-27-7]、28.2g(100mmol)の1-ブロモ-2-ヨードベンゼン[583-55-1]、31.8g(300mmol)の炭酸ナトリム、787mg(3mmol)のトリフェニルホスフィン、225mg(1mmol)の酢酸パラジウム(II)、300mlのトルエン、150mlのエタノール、および300mlの水の混合物を、60時間加熱還流する。冷却後、混合物に500mlのトルエンを加えてから、有機相を取り除き、500mlの水で1回洗い、次に、500mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗って、硫酸マグネシウムで乾燥させる。溶媒を取り除いたら、残渣を酢酸エチル/n-ヘプタンから再結晶するか、あるいは、シリカゲル上のクロマトグラフ(トルエン/酢酸エチル、9:1v/v)で精製する。収量:22.7g(73mmol)、73%。純度:HNMRにより約97%。
下記の化合物も同様の方法で合成でき、再結晶は、例えば、酢酸エチル、シクロヘキサン、トルエン、アセトニトリル、n-ヘプタン、エタノールあるいはメタノールなどを用いて行うことができる。これらの溶媒を熱抽出に用いるのではなく、アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent)自動カラムシステム内でのシリカゲル上のクロマトグラフによる精製に用いることも可能である。
Figure 0007064487000111
Figure 0007064487000112
Figure 0007064487000113
Figure 0007064487000114
実施例S100
Figure 0007064487000115
41.8g(100mmol)の1,3,5-トリブロモ-2,4,6-トリクロロベンゼン[13075-02-0]、91.4g(360mmol)のビス(ピナコラト)ジボラン[73183-34-3]、88.3g(900mmol)の酢酸ナトリム、[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)[72287-26-4]、1300mlの1,4-ジオキサン、および100gのガラスビーズ(直径3mm)の混合物を、50時間加熱還流する。ロータリーエバポレーターでジオキサンを除いたら、黒色残渣を分液ロート中、1000mlの酢酸エチルと500mlの水で抽出処理する。有機相を300mlの水で1回洗い、次に、150mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗ってから、シリカゲル床を通してろ過する。シリカゲルを2回、それぞれ、250mlの酢酸メチルで洗う。ろ液を硫酸マグネシウムで乾燥させてから、濃縮する。残渣をヘプタン/酢酸エチルを用いてシリカゲル上のクロマトグラフで精製する。収量:10.6g(19mmol)、19%。純度:HNMRにより約98%。
実施例S200
Figure 0007064487000116

a)S200a-鈴木カップリング
Figure 0007064487000117
55.9g(100mmol)のS100、102.4g(330mmol)のS1、63.3g(600mmol)の炭酸ナトリウム、4.6g(4mmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、1500mlの1,2-ジメトキシエタン、および750mlの水の混合物を48時間加熱還流する。冷却後、固体沈殿物を吸引ろ過し、20mlのエタノールで2回洗う。固体を500mlのジクロロメタンに溶かし、セライト床でろ過する。ろ液を100mlまで濃縮した後、400mlのエタノールを加えて、生じた固体沈殿物を吸引ろ過する。粗生成物を酢酸エチルから一回再結晶する。収量:24.3g(28mmol)、28%。純度:HNMRにより約96%。
b)S200-ホウ素化
17.4g(20mmol)のS200a、16.8g(66mmol)のビス(ピナコラト)ジボラン[73183-34-3]、19.6g(120mmol)の酢酸ナトリム(無水物)、50gのガラスビーズ(直径3mm)、1027mg(2.4mmol)のSPhos[657408-07-6]、270g(1.2mmol)の酢酸パラジウム(II)、および300mlの1,4-ジオキサンの混合物を、よく撹拌しながら16時間加熱還流する。ロータリーエバポレーターでジオキサンを除いたら、黒色残渣を分液ロート中、300mlのトルエンと200mlの水で抽出処理する。有機相を100mlの水で1回洗い、次に、50mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗ってから、セライト床を通してろ過する。ろ液を硫酸マグネシウムで乾燥させてから、濃縮する。残渣をジクロロメタン/酢酸エチルを用いてシリカゲル上のクロマトグラフで精製する(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent)自動カラムシステム)。収量:13.8g(12mmol)、60%。純度:HNMRにより約95%。
下記の化合物も同様の方法で合成でき、再結晶は、例えば、酢酸エチル、シクロヘキサン、トルエン、アセトニトリル、n-ヘプタン、エタノールあるいはメタノールなどを用いて行うことができる。これらの溶媒を熱抽出に用いるのではなく、自動カラムシステム(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent))内でのシリカゲル上のクロマトグラフによる精製に用いることも可能である。
Figure 0007064487000118
Figure 0007064487000119
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Figure 0007064487000124
Figure 0007064487000125
B:配位子の合成
実施例L1:
Figure 0007064487000126
11.4g(10.0mmol)のS200、12.4g(40.0mmol)のS1、20.7g(90mmol)のリン酸ナトリウム1水和物、507mg(0.6mmol)のXPhosパラダサイクルGen.3[1445085-55-1]、200mlのテトラヒドロフラン、および100mlの水の混合物を20時間加熱還流する。冷却後、固体沈殿物を吸引ろ過し、それぞれ30mlの水で2回洗い、さらに、それぞれ30mlのエタノールで2回洗う。固体を200mlのジクロロメタン(DCM)に溶かし、DCMスラリー状にしてシリカゲル床でろ過する。ろ液を濃縮した後、残渣をジクロロメタン/酢酸エチルを用いてシリカゲル上のクロマトグラフで精製する(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent)自動カラムシステム)。収量:2.5g(2.2mmol)、22%。純度:HNMRにより約95%。
下記の化合物も同様の方法で合成でき、再結晶は、例えば、酢酸エチル、シクロヘキサン、トルエン、アセトニトリル、n-ヘプタン、エタノールあるいはメタノールなどを用いて行うことができる。これらの溶媒を熱抽出に用いるのではなく、自動カラムシステム(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent))内でのシリカゲル上のクロマトグラフによる精製に用いることも可能である。
Figure 0007064487000127
Figure 0007064487000128
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Figure 0007064487000130
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Figure 0007064487000134
Figure 0007064487000135
Figure 0007064487000136
C:金属錯体の合成
Ir(L1)
Figure 0007064487000137
14.6g(10mmol)の配位子L1、9.9g(20mmol)のトリスアセチルアセトナトイリジウム(III)[15635-87-7]、および150gのヒドロキノン[123-32-9]の混合物を、初めに、ガラスで覆われたマグネチックバーを備えた1000mlの二首丸底フラスコに入れる。フラスコには水分離器(水より低密度の媒体用)とアルゴンブランケットを有する空冷コンデンサーが装着され、金属製の加熱浴中に置かれる。アルゴンブランケットシステムを介して、アルゴンが二首フラスコの側面の首から排出されるようにして、装置を上部から15分間パージする。二首フラスコの側面の首から、ガラス被覆Pt-100熱電対をフラスコ内に差し込み、末端をマグネチック撹拌バーの真上に配置する。次に、この装置に家庭用アルミフォイルを何回か緩く巻き付けて断熱するが、この断熱は水分離器の昇水管の中ほどまで行う。その後、装置を加熱した実験室用撹拌システムで250℃まで急速に加熱する。温度は、撹拌されている溶融反応混合物に漬けたPt-100熱センサーによって測定する。続いて2時間にわたって反応混合物を250℃に保つが、その間、少量の濃縮物が留去され水分離器に集められる。反応混合物を190℃まで放置、冷却したら、100mlのエチレングリコールを滴下する。混合物をさらに80℃まで放置、冷却したら、500mlのメタノールを滴下し、1時間加熱還流する。得られた懸濁物を両頭フリットに通してろ過し、固体を50mlのメタノールで2回洗ってから、減圧下で乾燥させる。さらに、空気や光を慎重に排除して、5回、ジクロロメタン(当初の充填量は、それぞれの場合、約350ml、抽出シンブル:ワットマン社製のセルロース標準ソックスレーシンブル)で熱抽出して精製する。最後に、高真空下、300℃で熱処理する。収量:10.5g(5.7mmol)、57%。純度:HNMRにより>99.9%。
ΔΔおよびΛΛ異性体が得られるが、これらは鏡像関係にありラセミ体を形成している。二つのエナンチオマーへのラセミ体の分割は標準的な方法、例えば、キラルな酸(例、カンファースルホン酸)を用いたキラル媒体上でのクロマトグラフや分別結晶法などで可能である。
下記の化合物も同様の方法で合成できる。これらの化合物は原則的にクロマトグラフ(典型的には、自動カラムシステム(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent))、再結晶、あるいは熱抽出)によって精製できる。残滓の溶媒は典型的には250℃から330℃での高真空下熱処理によって除去できる。
Figure 0007064487000138
Figure 0007064487000139
Figure 0007064487000140
Figure 0007064487000141
Figure 0007064487000142
Figure 0007064487000143
*は標準の方法と異なる場合
同様の方法で、初めに10mmolのIr(acac)を加え、250℃で1時間反応させ、さらに10mmolのRh(acac)[14284-92-5]を加えてから、250℃で1時間反応を続けたのち、上記のような精製をして、混合金属Rh-Ir錯体を得ることも可能である。
Figure 0007064487000144
D:金属錯体の機能化
1)イリジウム錯体のハロゲン化
二座副配位子が配位したイリジウムに対してパラ位にAC-H基(A=1~6)を有する錯体1mmolを、金属錯体の溶解度に応じて200mlから2000mlのジクロロメタン中に含んだ溶液または懸濁液に、A×1.05mmolのN-ハロコハク酸イミド(ハロゲン:Cl、Br、I)を、-30℃から+30℃の空気を排除した暗所で加え、その混合物を20時間撹拌する。DMCに対して溶解性の低い錯体は他の溶媒(TCE、THF、DMF、クロロベンゼンなど)および高温に変更できる。次に、溶媒を減圧下で実質的に除去する。残渣を30から100mlのメタノールとともに沸騰させることで抽出し、固体を吸引ろ過でろ別し、20mlのメタノールで3回洗ってから、減圧下で乾燥させる。これにより、イリジウムに対してパラ位に臭素化/ハロゲン化されたイリジウム錯体を得る。約-5.1から-5.0eVおよびこれより小さなHOMO(CV)を有する錯体は(Ir(III)→In(IV))の酸化傾向を有するが、この場合、酸化剤はNBSから遊離した臭素である。この酸化反応は、エミッター溶液/懸濁液が緑色または褐色なのか、さもなければ、黄色または赤色なのかではっきりと目に見える。このような場合には、さらに1から2当量のNBSを加える。検査のために、30から100mlのメタノールと還元剤として0.5mlのヒドラジン水和物を加えると、緑色または褐色の溶液または懸濁液が黄色または赤色に変わる(In(IV)→Ir(III)の還元反応)。その後、溶媒を減圧下で実質的に除去し、50mlのメタノールを加えてから、固体を吸引ろ過でろ別し、各々20mlのメタノールで3回洗ってから、減圧下で乾燥させる。
イリジウム原子に対してパラ位に6個のC-H基を有する錯体の準化学量論的な臭素化、例えば、モノあるいはジ臭素化は、通常、化学量論的な臭素化よりも小さい選択性で進行する。これらの臭素化による粗生成物はクロマトグラフ(エー・サムラウ(ASemrau)社製コンビフラシュトレント(ComBiFlashTorrent))によって分離できる。
Ir(L1-6Br)の合成
Figure 0007064487000145
1.61g(1.0mmol)のIr(L1)を200mlのDCMに懸濁した懸濁液に、1.16g(6.5mmol)のN-ブロモコハク酸イミド(NBS)を一度に加え、その混合物を20時間撹拌し、30mlのメタノール中の0.5mlのヒドラジン水和物を加える。減圧下で約180mlの溶媒を除去してから、黄色固体を吸引ろ過でろ別し、各々約20mlのメタノールで3回洗ってから、減圧下で乾燥させる。収量:2.02g(0.97mmol)、97%。純度:NMRにより>99.5%。
下記の化合物も同様の方法で合成できる。
Figure 0007064487000146
Figure 0007064487000147
Figure 0007064487000148
Figure 0007064487000149
2)臭素化イリジウム錯体との鈴木カップリング
バリアントA、二相性反応混合物
1mmolの臭素化錯体、Br官能基当たり1.2から2mmolのボロン酸またはボロン酸エステル、および6から10mmolのリン酸三ナトリウムを、50mlのトルエン、20mlのジオキサン、50mlの水の混合液に分散させた懸濁液に、0.36mmolのトリ-o-トリルホスフィンを加え、さらに、0.06mmolの酢酸パラジウム(II)を加える。得られた混合物を16時間加熱還流し、冷却後、50mlの水と50mlのトルエンを加え、水相を除去する。有機相を50mlの水で3回洗い、さらに、50mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗って、硫酸マグネシウムで乾燥させる。この混合物をトルエンスラリーの状態でセライト床を通してろ過し、トルエンで洗う。減圧下でトルエンをほぼ完全に除去したら、50mlのメタノールを加え、沈殿した粗生成物を吸引ろ過でろ別し、各々30mlのメタノールで3回洗ったら、減圧下で乾燥させる。粗生成物を自動カラムシステム(アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent))のシリカゲル上カラムを通したら、さらに、酢酸エチル、トルエン、ジオキサン、アセトニトリル、シクロヘキサン、オルトまたはパラ-キシレン、酢酸n-ブチル、クロロベンゼンなどの溶剤を用いて熱抽出によって錯体を精製する。あるいは、これらの溶媒やより高沸点の溶媒、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メシチレンなどから再結晶することも可能である。金属錯体は最後に熱処理または昇華させる。熱処理は高真空下(約10-6mbar)、約200℃から300℃の温度範囲で行われる。
バリアントB、単相性反応混合物
1mmolの臭素化錯体、Br官能基当たり1.2から2mmolのボロン酸またはボロン酸エステル、およびBr官能基当たり2から4mmolの塩基(フッ化ナトリウム、リン酸三ナトリウム(無水物、1水和物または3水和物)、炭酸ナトリウム、炭酸セシウムなど)と10gのガラスビーズ(直径:3mm)を30から50mlの非プロトン性溶媒(THF、ジオキサン、キシレン、メスチレン、ジメチルアセタミド、NMP、DMSOなど)に分散した懸濁液に、Br官能基当たり0.01mmolのテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)[14221-01-3]を加え、その混合物を24時間加熱還流する。あるいは、トリフェニルホスフィン、トリ-tert-ブチルホスフィン、SPhos、XPhos、RuPhos、XanthPhosなどの他のホスフィン類をPd(OAc)と組み合わせることも可能である。これらのホスフィン類の場合、ホスフィンとパラジウムとの比は、3:1から1.2:1が好ましい。減圧下で溶媒を除去したら、生成物を適当な溶媒(トルエン、ジクロロメタン、酢酸エチルなど)で集め取り、バリアントAで記載したような精製を行う。
反応物の錯体があまり溶けないような場合は、最初にバリアントBによる鈴木カップリングを行い、得られた粗生成物にバリアントAによる別の鈴木カップリングを行うことが、最大の変換を達成するためには有利である。粗生成物を単離したら、100mlのトルエン中に加え、10mgの酢酸パラジウム(II)と1mlのヒドラジン水和物を加えて16時間沸騰させることで、残留する臭素による痕跡量の不純物を除去することができる。その後、粗生成物を上記のようにして精製する。
Ir1の合成:
Figure 0007064487000150
バリアントB
2.08g(1.0mmol)のIr(L1-6Br)、2.31g(12.0mmol)の[4-(2,2-ジメチルプロピル)フェニル]ボロン酸[186498-04-4]、4.15g(18.0mmol)のリン酸三ナトリウム1水和物、70mg(0.06mmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、50mlの乾燥ジメチルスルホキシドを用いて、100℃、16時間で合成した。DCM/n-ヘプタンを用いたシリカゲル上のクロマトグラフ(自動カラムシステム、アクセル・サムラウ(Axel Semrau)社製のトレラント(Torrent))で分離し、さらに、トルエンで5回熱抽出した。収量:1.44g(0.53mmol)、53%。純度:HPLCにより約99.9%。
下記の化合物も同様の方法で合成できる。
Figure 0007064487000151
Figure 0007064487000152
Figure 0007064487000153
Figure 0007064487000154
Figure 0007064487000155
実施例:熱的および光物理的特性、ならびに酸化還元電位
本発明で選択された材料と比較材料の熱的および光化学的特性、ならびに酸化電位を表1にまとめた。本発明の化合物は、従来技術の非多脚材料に比べて、熱および光安定性が向上している。従来技術の非多脚材料は380℃で7日間、熱保存すると褐色に変色、灰化し、H-NMRで>2mol%の範囲で副次的成分が検出されるのに対して、本発明の金属錯体はこれらの条件でも不活性である。加えて、本発明の化合物は、無水C溶液中で約455nmの光照射下においても、極めて良好な光安定性を有する。より具体的には、二座配位子を含有する従来技術の非多脚錯体とは対照的に、フェイシャル体-メリジオナル体の異性化はH-NMRで全く検出されない。表1から推測できるように、溶液中の本発明の化合物は、一般に極めて高いフォトルミネッセンス量子効率(PLQE)を示す。
Figure 0007064487000156
配位子:
-熱安定性
減圧下で封止したアンプルで、380℃、7日間保存。色変化/褐色変色/灰化の目視観察およびH-NMRによる分析。
-光化学的安定性
1ミリモル無水C溶液(脱気封止したNMR管)に室温で、青色光(約455nm、米国ダイアライト(Dialight Corporation,USA)社製1.2Wルミスポット(Lumispot))を照射した。
-PL-max.:
脱気した約10-5モル溶液の室温におけるPLスペクトルの極大波長[単位:nm]。励起波長は370nm、溶媒についてはPLQEの欄を参照のこと。
-FWHM:
室温におけるPLスペクトルの半値幅[単位:nm]。
-PLQE.:
脱気した上記溶媒の約10-5モル溶液を室温で測定したフォトルミネッセンス絶対量子効率。積分球を使用した絶対値。
-減衰時間:
寿命は、脱気した10-5モルのトルエン溶液を、時間相関単一光子計数法を用いて室温で測定した。
-HOMO、LUMO:
単位はeV対真空で、ジクロロメタン溶液(酸化)またはTHF(還元)中で、フェロセン内部標準(-4.8eV対真空)を用いて測定した。
デバイス例
OLEDの作成
本発明の金属錯体を溶液から処理して、真空処理によるOLEDに比べて、より簡単に製造できて、なおかつ、特性も優れたOLEDを得ることができる。すでに完全な溶液処理を基本にしたOLEDの製造については、例えば、WO2004/037887のように多くの文献に記載がある。同様に、真空処理を基本としたOLEDの製造についても、例えば、WO2004/058911のように多くの文献にすでに記載がある。以下に述べる実施例においては、OLED中の各層の形成は溶液処理を基本にしたものと、真空処理を基本にしたものとを組み合わせている。すなわち、発光層および、それまでの層の処理は溶液から行い、それに続く層(正孔ブロック層および電子輸送層)は真空処理による。このために、従来からの一般に記載されて方法を、ここに述べる周辺的な条件(層厚の変化、材料)に合わせて、下記のように組み合わせる。一般的な構造は、基板/ITO(50nm)/正孔注入層(HIL)/正孔輸送層(HTL)/発光層(EML)/正孔ブロック層(HBL)/電子輸送層(ETL)/陰極(アルミニウム、100nm)である。用いる基板は厚さ50nmの構造化ITO(インジウム・スズ酸化物)で被覆されたガラス板である。処理性を向上させるために、さらにPEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ-2,5-チオフェン)ポリスチレンスルホネート、ドイツ、ヘラウス・プリシアス・メタル社(Heraeus Precious Metal GmbH&Co.KG、Germany)より購入)で被覆する。PEDOT:PSSは空気中で水からスピンコートし、その後、残った水分を除去するために180℃で10分間、空気中でベークする。正孔輸送層および発光層は、このような被覆ガラス板上に形成する。用いる正孔輸送層は架橋性であり。WO2010/097155あるいはWO2013/156130に従って合成することができる下記のポリマーを用いる。
Figure 0007064487000157
上記の正孔輸送ポリマーをトルエンに溶かす。典型的なデバイスで、スピンコーティングで形成する場合の層厚は20nmであるが、その時の溶液の代表的な固体濃度は5g/lである。不活性ガス、今回の場合はアルゴン雰囲気下でスピンコートして、180℃で60分ベークして形成する。発光層は、必ず、少なくとも一つのマトリックス材料(ホスト材料)と発光ドーパント(エミッター)とを含んでなる。さらに、複数のマトリックス材料や共ドーパントが含まれることもある。例えば、TMM-A(92%):ドーパント(8%)といった形で表記されるものは、発光層中にTMM-A材料が重量比で92%の割合で含まれ、ドーパントが重量比で8%の割合で含まれることを意味する。発光層用の混合物を、トルエン、あるいは場合によってはクロロベンゼンに溶かす。典型的なデバイスで、スピンコーティングによって形成する場合の層厚は60nmであるが、その時の溶液の代表的な固体濃度は17g/lである。不活性ガス、今回の場合はアルゴン雰囲気下でスピンコートして、150℃で10分ベークして形成する。今回の場合に使用する材料を表2に示す。
Figure 0007064487000158
正孔ブロック層と電子輸送層は真空チャンバー内で材料を熱蒸着することによって形成する。例えば、電子輸送層は1種類より多くの材料で構成されていてよく、それらは特定の体積比で互いに共蒸着によって加えられてもよい。例えば、ETM1:ETM2(50%:50%)といった形で表記されるものは、層中にETM1材料とETM2材料とが体積比で50%ずつの割合で含まれることを意味する。今回の場合に使用する材料を表3に示す。
Figure 0007064487000159
陰極は、100nmのアルミニウム層を熱蒸着することで形成される。OLEDは標準的な方法で特徴づけられる。そのため、エレクトロルミネッセンスのスペクトル、ランベルト放射特性を前提にした電流-電圧-輝度特性(IUL特性)および動作寿命を測定する。IUL特性は、特定の輝度における動作電圧(V)や効率(cd/A)といったパラメータを決定するために用いる。エレクトロルミネッセンスのスペクトルは輝度1000cd/mで測定し、そこからCIE1931のx、y色度座標を計算する。寿命は、輝度が最初の輝度から特定の割合にまで低下するまでの時間として定義される。LT90という表記は、輝度が最初の輝度の90%、例えば、1000cd/mが900cd/mに低下するまでの時間を意味する。最初の輝度は、発光色に応じて選択される。寿命の数値は、当業者には公知の変換公式を用いて、最初の輝度が異なる場合の数値に変化することができる。この文脈においては、最初の輝度が1000cd/mの場合の値を基準としている。あるいは、寿命は、特定の初期電流、例えば、60mA/cmに対して決めることもできる。測定に用いたEML混合物およびOLED要素の構造を表4および5に示す。また、それらの結果を表6に示す。
Figure 0007064487000160
Figure 0007064487000161
Figure 0007064487000162
Ir(L2)、Ir(L3)、Ir(L4)、Ir(L6)、Ir(L7)、Ir(L8)、Ir(L9)、Ir(L10)、Ir(L11)、Ir(L12)、Ir(L13)、Ir(L14)、Ir(L15)、Ir(L16)、Ir(L17)、Ir(L18)、Ir(L19)、Ir(L20)、Ir(L21)、Ir(L22)、Ir(L23)、Ir(L24)、Ir(L25)、Ir(L26)、Ir(L27)、Ir(L28)、Ir(L29)、Rh-Ir(L4)、Ir2、Ir4、Ir5、Ir7、Ir8、Ir9、Ir10、Ir11、Ir13、Ir14、Ir15といった本発明の化合物も同様にOLED素子に用いることができ、良好な効率と長い寿命で黄-緑色もしくは赤色エレクトロルミネッセンスが得られる。

Claims (12)

  1. 下記式(1)の化合物
    Figure 0007064487000163
    式中、
    、Mは同じあるいは異なり、イリジウムまたはロジウムであり;
    Vは下記式(2)または(3)の基であり、
    Figure 0007064487000164

    (ここで、1、3、5位の破線はLとの結合を示し、2、4、6位の破線はLとの結合を示す);
    、Lは、出現ごとに同じであるか異なり、(L-1)または(L-2)の構造:
    Figure 0007064487000165
    (式中、点線の結合は副配位子L またはL とVとの結合を表し:
    CyCは出現ごとに同じか異なり、5から14個の芳香環原子を有し、炭素原子を介してMに配位し、共有結合を介してCyDと結合している、Rで置換された、または無置換のアリールまたはヘテロアリール基であり;
    CyDは出現ごとに同じか異なり、5から14個の芳香環原子を有し、窒素原子またはカルベン炭素原子を介してMに配位し、共有結合を介してCyCと結合しているRで置換された、または無置換のヘテロアリール基である;
    ただし、2個以上の置換基Rが一緒に環状系を形成していてもよい)
    から選ばれるモノアニオン性二座副配位子であり;
    Aは出現ごとに同じであるか異なり-CR-CRまたは下記式(5)の基であり、
    Figure 0007064487000166
    (ここで、破線はモノアニオン性二座副配位子LまたはLとこの構造とを結ぶ結合の位置を示し、*は式(5)のユニットと式(2)または(3)の中のベンゼンまたはシクロヘキサン基とが結合する位置を示している)
    Rは出現ごとに同じであるか異なり、H、D、FCNOR 炭素数1から10の直鎖アルキル基または炭素数2から10のアルケニ基、または、炭素数3から10の分枝もしくは環状アルキル基であるが、ここで、これらアルキル、またはアルケニ基は、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよくあるいは、5から30の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;また同時に、二つのRが一緒に環状系を形成していてもよく
    は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、FCN炭素数1からの直鎖アルキル、または、炭素数3から5の環状アルキル基であるが、ここで、これらアルキ基は、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよくあるいは、5から13の芳香環原子を有し、それぞれの場合で一つまたは複数のRラジカルによって置換されていてもよい芳香環もしくはヘテロ芳香環系であり;また同時に、二つ以上のRが一緒に環状系を形成していてもよく;
    は出現ごとに同じであるか異なり、H、D、F、もしくは炭素数1から5の脂肪族ヒドロカルビルラジカルまたは炭素数6から12の芳香ヒドロカルビルラジカルである。
  2. 前記MおよびMがIr(III)であり、化合物が非荷電であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記式(2)の基が式(2a’)の基より選ばれ、かつ、前記式(3)の基が式(3a’)の基より選ばれることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物;
    Figure 0007064487000167
    式中の記号は請求項1に記載した定義を有する。
  4. 前記式(2)の基が式(2a“)の基より選ばれ、かつ、前記式(3)の基が式(3a”)の基より選ばれることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の化合物;
    Figure 0007064487000168
    式中の記号は請求項1に記載した定義を有する。
  5. 3個の副配位子Lがすべて同じで、かつ、3個の副配位子Lもすべて同じであり、L=LまたはL≠Lであることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の化合物。
  6. 前記CyC基が式(CyC-1)から(CyC-20)の構造から選ばれ、前記CyD基が式(CyD-1)から(CyD-14)の構造から選ばれること特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の化合物;
    Figure 0007064487000169
    Figure 0007064487000170
    式中、CyCおよびCyD基は、それぞれ、#で示した位置で互いに結合し、*で示した位置で金属に配位する;また、〇は、この基がVと結合する場合、Vとの結合が可能な位置を示し、他の用いた記号は以下の定義を有する:
    Xは出現ごとに同じまたは異なり、CRもしくはNであるが、一つの環あたり最大2個のXがNであり、
    WはNR、OあるいはSであるが、
    ただし、副配位子がCyCまたはCyDを介して結合する場合、CyCまたはCyD内の記号XはCであり、Vはこの炭素原子に結合する。
  7. 前記副配位子LおよびLが出現ごとに同じか異なり、式(L-1-1)、(L-1-2)、(L-2-1)から(L-2-3)および(L-4)から(L-31)の構造から選ばれること特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の化合物;
    Figure 0007064487000171
    Figure 0007064487000172
    式中、用いた記号は請求項1から6に記載した定義を有し、*はイリジウムに配位する位置を示し、〇はVと結合する位置を示
  8. 請求項1からのいずれかに記載の化合物の製造方法であって、式(48)の金属アルコキシド、式(49)の金属ケトケトネート、式(50)の金属ハライド、式(51)の金属カルボキシレート、あるいは、アルコキシドおよび/またはハライドおよび/またはヒドロキシラジカルとケトケトネートラジカルの形態を共に有するイリジウム化合物またはロジウム化合物と配位子とを反応させることを特徴とする、製造方法;
    Figure 0007064487000173
    式中、Mはイリジウムまたはロジウム、Rは請求項1に記載した定義を有し、HalはF、Cl、BrまたはIであり、イリジウム反応物またはロジウム反応物は対応する水和物の形態でもよい。
  9. 請求項1からのいずれかに記載の化合物の少なくとも一つと、少なくとも一つの別の化合物とを含んでなる調合物であって、その別の化合物が少なくとも一つの溶媒および/または少なくとも一つのマトリックス材料であることを特徴とする、調合物。
  10. 請求項1から7のいずれかに記載の化合物の、有機エレクトロルミネッセンスデバイスへの利用。
  11. 請求項1からのいずれかに記載の化合物を含んでなる有機エレクトロルミネッセンスデバイス
  12. 請求項1からのいずれかに記載の化合物を一つまたは複数の発光層内の発光化合物として含有することを特徴とする請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス
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