JP7111900B2 - 白金(ii)四座onno錯体発光材料、その製造方法及びその有機発光ダイオードへの使用 - Google Patents

白金(ii)四座onno錯体発光材料、その製造方法及びその有機発光ダイオードへの使用 Download PDF

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Description

本発明は、構造を最適化した有機金属材料並びにその有機発光ダイオード(OLED)及びポリマー発光ダイオード(PLED)への使用に関する。有機金属材料は、より優れた発光量子効率及びより優れた色純度を示す。これらの材料を応用して、真空蒸着、スピンコート(spin coating)又は印刷方式などを含む複数種の技術により高効率単色OLEDを製造することができる。
OLEDは、有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode)又は有機発光素子(Organic Light-Emitting)である。OLEDは自己発光素子であり、バックライト光源が必要とされず、応答速度が速い、駆動電圧が低い、発光効率が高い、解像度が高い、視野角が広いなどの特徴を有し、次世代の表示及び照明技術となっており、特に携帯電話、コンピュータ、テレビ、曲げ・折り畳み可能な電子製品に広く利用されることが期待されている。
現在、OLEDに利用される発光材料は、蛍光材料及び燐光材料の2種類である。従来の素子が採用する発光材料は、主に有機小分子蛍光材料であるが、スピン統計量子学により、蛍光材料の理論内部量子効率が25%に過ぎないことが明らかにされた。1998年、米国プリンストン大学のForrest教授及び南カリフォルニア大学のThompson教授は、室温下で金属有機錯体分子材料の燐光エレクトロルミネッセンス現象を見い出した。そして、重金属原子の強いスピン軌道相互作用を利用して電子の一重項から三重項への項間交差(ISC)を有効に促進することができ、これにより、OLED素子はエレクトロルミネッセンスによる一重項及び三重項励起子を十分に利用して、発光材料の理論内部量子効率を100%に到達できることが示された(Nature, 1998, 395, 151)。
現在、数多くの赤色光OLED材料が合成されているが、高効率な濃紅色光材料は依然として達成されていない。その主な原因は、赤色光材料の最低励起状態と基底状態との間のエネルギー準位差が小さく、励起状態の放射失活が発生しやすいこと、さらに、高濃度や固体薄膜においては、濃度消光効果が明らかにひどくなることにある。このような濃度消光を低下させるために、赤色光材料をホスト材料にドーピングして発光層とすることが多い。
赤色光Ir(III)錯体において、幾つかの構造的な拘束及び強い分子間相互作用により、そのキャリア注入/輸送が不均衡で、発光消光、素子効率の低下が多発する。このような問題を解決するために、研究者は、主に電子供与体基を導入してキャリア注入/輸送能力を強化することが多い。これらの供与体基は、主にカルバゾリル基及びキノリル基であり、供与体基が導入された後、錯体のモルフォロジー及び熱安定性はいずれも改善し、素子の外量子効率も明らかに向上した。
シクロメタル化白金錯体は、非常に良好な発光性能を有するため、四座シクロメタル化白金(II)錯体は幅広く利用され、優れた結果が得られた。しかし、効率ロールオフは、白金(II)錯体の最も深刻な問題の1つである。通常、白金(II)錯体は平面幾何構造であり、エキシマーを形成しやすいので、非常に狭いドーピング濃度範囲でこそ色純度の高い素子効果を得ることができる(約1%重量~5%重量)。ドーピング濃度が高い場合、エキシマー発光を形成しやすく、色純度及び素子の安定性に影響を及ぼし、かつ、狭いドーピング濃度範囲により材料素子性能の最適化の困難さも増加し、このような材料の産業上の利用が制限されてしまう。
2003年、Cheは、ビピリジンジフェノールONNO-Pt(II)錯体を報告した。この錯体は、高い平面性を有し、強い分子間パッキングπ-π相互作用を有するため、比較的高い濃度下でエキシマーを形成しやすい(Chem. Eur. J., 2003, 9, 1263; US20030205707/CN100509827)。2010年、Cheは、赤色シッフ塩基ONNO白金(II)錯体にt-ブチル基を添加した(Chem. Asian. J., 2014, 9, 2984)。この材料のX線回折による結晶構造解析において依然として緊密な分子間パッキングπ-π相互作用が観察できた。2014年、Cheは、同様の方法を用いて赤色シッフ塩基ONNO白金(II)錯体に立体的障害の大きいビシクリル基を導入した(Chem. Eur. J., 2010, 16, 233; CN105273712B)。そして、その材料の自己消光定数を有効に低下させたが、当該研究において最大ドーピング濃度は僅か7%であった。従って、高効率、かつ比較的広いドーピング濃度範囲で理想的な濃紅色光Pt類材料を保持することは、業界及び学界の解決すべき問題である。
上記分野における課題に対して、本発明は、簡易な合成プロセスにより、安定した化学構造、凝集防止性能、高い発光量子効率を有し、高効率濃紅色光発光OLEDを製造することができる、最適化された構造を有する白金(II)錯体系を提供する。
通常、白金(II)錯体は、方形平面幾何構造を有し、ドーピング濃度が高い場合に、白金(II)錯体は、自己凝集形態を形成しやすいため、エキシマー発光を形成し、発光スペクトル、色純度及び素子効率が影響を受ける。本発明は、式Iの化学構造を有する白金(II)四座ONCN錯体発光材料に関し、この問題点を克服したものであり、材料は、高いドーピング濃度下でも、強い凝集防止能を有し、かつ、高い発光量子効率を有し、より工業製造システムに適するものである。
本発明は、さらにこの発光材料の製造方法及び有機発光ダイオード(OLED)への使用を提供する。
式Iの化学構造を有する白金(II)四座ビピリジンジフェノールONCN錯体発光材料。
Figure 0007111900000001
[式中、R~R10は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、アシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基アミノ基、アラルキル基、シアノ基、カルボキシ基、チオ基、スチリル基、アミノ基カルボキシ基、カルバモイル基、アリールオキシカルボキシ基、フェノキシカルボキシ基、エポキシカルボキシ基、カルバゾリル基、及びジフェニルアミン基のうちから選択される、あるいはR~R10はそれぞれ独立して、隣接する基と5~8員環を形成し、かつR~R10のすべてが同時に水素を表すことはない。Bは凝集防止基であり、式中、R11~R15は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン元素、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、C1-C10アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C10アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択される。]
本発明において用いるハロゲン元素又はハロゲン化のハロゲンは、F、Cl及びBrのうちから選択される。
~R10は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、炭素数1~6の置換されていないアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~2の重水素化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のハロゲン化アリール基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルバゾリル基及びジフェニルアミン基のうちから選択される、又はR~R10はそれぞれ独立して、隣接する基と5~8員環を形成する。R11~R15は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン元素、炭素数1~6の置換されていないアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のハロゲン化アリール基、炭素数6~10のC1-C4アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C4アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択される。
、Rは、ともに水素であることが好ましい。
、R及びR10は、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択されることが好ましい。
~Rは、独立して水素、重水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、炭素数1~4のハロゲン化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基及び炭素数6~10のフッ素化アリール基のうちから選択されることが好ましく、R11~R15は、独立して水素、重水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、炭素数1~4のフッ素化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のC1-C4アルキル基により置換されたアリール基、カルバゾリル基及びC1-C4アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択されることが好ましい。
~Rは、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される。
、R及びRは、ともに水素であることがより好ましく、R及びRは、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択されることが好ましい。
11~R15は、独立して水素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される。
12及びR14は、水素であり、R11、R13及びR15は、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、4-t-ブチルフェニル基、ナフチル基及びカルバゾリル基のうちから選択されることが最も好ましい。
式(I)の構造を有する白金(II)錯体は、特に限定されないが、以下の構造が挙げられる。
Figure 0007111900000002
Figure 0007111900000003
本発明の各金属錯体発光材料の製造方法は特に限定されないが、以下の方法により製造できる。
Figure 0007111900000004
10により置換されたo-メトキシジベンゾ[b,d]フランエタノン類化合物A及び置換又は置換されていないベンズアルデヒド類化合物Bを原料として、アルカリ(KOH)条件下、置換又は置換されていないカルコン類化合物Cを得るステップと、置換又は置換されていない6-ブロモピリジンエタノン類化合物Dを、ピリジンを溶媒とし、ヨウ素単体の存在下で反応させてピリジニウム塩中間体Eを得るステップと、置換又は置換されていないカルコン類化合物Cとピリジニウム塩中間体Eとを酢酸アンモニウムの存在下で反応させてピリジン閉環中間体Fを得るステップと、ピリジン閉環中間体Fとo-メトキシフェニルホウ素エステル化合物Hとを金属カップリングによりカップリングし(例えば、Pd(PPhを触媒として、KCOを塩基とした条件で行う)、中間体Iを得るステップと、中間体Iを脱メチル基反応することにより、配位子Jを得るステップと、配位子Jを塩基性条件下、白金化合物と反応させ、純化して白金(II)四座ONNO錯体発光材料を得るステップと、を含む。
以上は、このような白金(II)四座ビピリジンジフェノールONNO錯体発光材料化合物を合成する方法であり、その反応原料、反応条件及び使用量は、具体的な反応に応じて適切に調整可能であり、以上の範囲に限られない。反応時間、温度も反応状況に応じて適切に調整可能である。
本発明では、上記白金(II)四座ビピリジンジフェノールONNO錯体発光材料のうちの1種又は2種以上の、有機発光素子の発光層への使用を提供する。式(I)の構造を有する錯体を用いて、真空蒸着、スピンコート、インクジェット印刷又はその他の既知の製造方法により薄膜を形成することができる。本発明の化合物を発光材料として又は発光層におけるドーパントとして用いて異なる多層OLEDを製造する。具体的には、本発明に係る白金(II)四座ビピリジンジフェノールONNO錯体発光材料は、ITO/HAT-CN/NPD/錯体:CBP(xwt%)/Balq//Alq/LiF/Al素子の発光層として使用可能であるが、その使用は上記素子構造には限られない。
式(I)の構造を有する白金(II)四座ビピリジンジフェノールONNO錯体は、中等の溶液量子収率を示す。
式(I)の構造を有する白金(II)四座ビピリジンジフェノールONNO錯体は、強い剛性構造を有し、分子振動により消耗されるエネルギーを有効に低減することができ、非放射減衰過程を低減することができるので、高い発光量子効率を得ることができる。これらの錯体を発光材料として高効率の濃紅色光有機発光ダイオード(OLED)を製造することができる。
式(I)の化学構造を有する有機金属錯体は、左側末端のフェノール基がベンゾフランに連結するので、ベンゾフラン基を有しないビピリジンジフェノールONNO-Pt(II)錯体よりも発光スペクトルが赤色偏移する。

Figure 0007111900000005
以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。これらの実施例は、限定的なものと解釈されるべきではない。別途説明がない限り、全てのパーセントはいずれも重量%であり、全ての溶媒混合物の割合はいずれも体積比である。
実施例1-中間体3101の合成
Figure 0007111900000006
丸底フラスコに原料4101(0.1mol)と、亜硝酸tert-ブチル(0.1mol)と、臭化第一銅(0.12mol)と、アセトニトリル(200ml)とを入れて、反応混合物を窒素ガス雰囲気下で90℃に昇温して4時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、水を添加し、その後、塩化メチレンで抽出し、蒸発して溶媒を除去した後、得られた固体製品をメタノールにより-20℃でパルプ化した。吸引ろ過及び乾燥してクリーム色の固体を得た。収率は60%であった。
実施例2-中間体3201の合成
Figure 0007111900000007
3つ口フラスコに中間体3201(60mmol)と、乾燥テトラヒドロフラン(100ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で-78℃において0.5時間撹拌した。その後、1.2当量のn-ブチルリチウム溶液(2M)を徐々に滴下し、温度を維持して、0.5時間撹拌した。次に、N-メトキシ-N-メチルアセトアミド(60mmol)を滴下し、その後、温度を維持してさらに1時間撹拌した。その後、徐々に室温まで昇温して一晩撹拌した。飽和塩化アンモニウム溶液を添加して消光し、酢酸エチルで抽出し、有機相溶液を収集し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。その後、固体をさらにn-ヘキサンで再結晶化し、吸引ろ過して乾燥して薄いピンク色の固体を得た。収率は55%であった。
実施例3-中間体3301の合成
Figure 0007111900000008
丸底フラスコに中間体3201(30mmol)と、原料4201(33mmol)を入れて、100mlのメタノールを添加してから撹拌して溶解した。混合物に水酸化カリウム水溶液(10ml、50mmol)を徐々に滴下した。滴下終了後、反応混合物を窒素ガス雰囲気下で50℃に昇温して10時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、4MのHCl溶液を添加して混合物のpHが中性となるまで調節し、吸引ろ過した固体を有機溶媒で溶解し、不溶物をろ過、除去した。溶媒を除去した後、得られた固体製品をメタノールにより-20℃で気泡化した。吸引ろ過、乾燥して黄色い固体を得た。収率は80%であった。
実施例4-中間体3401の合成
Figure 0007111900000009
3つ口フラスコに原料4301(0.10mol)と、原料4401(0.11mol)と、過硫酸アンモニウム(0.11mol)と、硝酸銀(0.1mol)と、硫酸溶液を入れて、110℃で15時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、引き続いて1時間撹拌した。水を添加し、塩化メチレンで抽出し、有機溶液を収集した後に溶媒を除去した。その後、固体をメタノールでパルプ化し、吸引ろ過、乾燥して白色の固体を得た。収率は60%であった。
実施例5-中間体3501の合成
Figure 0007111900000010
3つ口フラスコに原料3401(0.05mol)と、ヨウ素(0.06mol)と、ピリジン(100ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下にて130℃で5時間撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、溶媒であるピリジンを減圧除去した。粗製品を熱酢酸エチルでパルプ化し、吸引ろ過、乾燥して淡い茶色の固体を得た。収率は50%であった。
実施例6-中間体3601の合成
Figure 0007111900000011
丸底フラスコに中間体3301(25mmol)と、中間体3501(25mmol)と、酢酸アンモニウム(250mmol)と、氷酢酸(100ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で130℃にて還流して2時間撹拌した。撹拌しながら、KOHを添加してpHを中性となるまで調節し、その後、メタノールを添加して固体を析出した。固体をメタノールでパルプ化し、吸引ろ過、乾燥して、白色の固体を得た。収率は81%であり、純度は98%であった。
実施例7-中間体3701の合成
Figure 0007111900000012
丸底フラスコに原料4501(50mmol)と、ビス(ピナコラト)ジボロン(52mmol)と、Pd(dppf)Cl(2.5mmol)と、酢酸カリウム(0.1mol)と、ジオキサン(150ml)を入れて、窒素ガス環境下で10時間加熱還流した。その後、ジオキサンを遠心乾燥し、水を添加し、酢酸エチルで抽出し、有機相を収集し、溶媒を遠心乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで純化して油状生成物を得た。収率は75%であった。
実施例8-中間体3801の合成
Figure 0007111900000013
丸底フラスコに中間体3601(30mmol)と、中間体3701(35mmol)と、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3mmol)と、炭酸カリウム(60mmol)と、ジオキサン(80ml)と、水(20ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、10時間反応させた。反応終了後、ジオキサンを遠心乾燥し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離して気泡状黄色固体を得た。収率は70%であった。
実施例9-配位子2001の合成
Figure 0007111900000014
丸底フラスコに中間体3801(20mmol)と、40gのピリジニウム塩酸塩を入れて、窒素ガス雰囲気下で200℃に加熱して溶融して6時間撹拌した。反応終了後、冷却して、大量の水を添加し、ピリジニウム塩酸塩を溶解し、生成物を析出し吸引ろ過した後に水洗し、メタノールで洗浄した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離してオレンジ色の固体を得た。収率が85%であった。
実施例10-錯体1001の合成
Figure 0007111900000015
配位子2001(15mmol)を乾燥DMSOに溶解し、t-ブタノールナトリウム(35mmol)と、KPtCl(35mmol)を添加し、窒素ガス雰囲気下で130℃に加熱し、12時間反応させた。反応終了後、室温まで自然冷却し、その後、適量の水を添加することにより、赤色の固体が析出した。この固体を吸引ろ過し、水洗して、メタノールで洗浄した。製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、赤色の固体を得た。収率は76%であった。Ms(ESI)は、924.4(M+H)であった。
実施例11-中間体3108の合成
Figure 0007111900000016
フラスコに原料4108(0.2mol)と、ヨウ素単体(0.205mol)と、ピリジン(400ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で130℃に加熱し、4時間反応させた。その後、減圧してピリジンを蒸発除去し、残渣を酢酸エチルで2回加熱で気泡状化し、淡い茶色の固体を得た。収率は60%であった。
実施例12-中間体3208の合成
Figure 0007111900000017
丸底フラスコに中間体3301(0.1mol)と、中間体3108(0.11mol)と、酢酸アンモニウム(1mmol)と、酢酸(300ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、10時間反応させた。反応終了後、自然冷却し、減圧して一部の酢酸を除去することにより、黄色の固体が析出した。この固体を吸引ろ過し、水洗し、メタノールで洗浄した。その後、メタノールで加熱パルプ化し、吸引ろ過、乾燥して黄色の固体を得た。収率は68%であった。
実施例13-中間体3308の合成
Figure 0007111900000018
フラスコに原料4208(50mmol)と、原料4308(50mmol)と、Pd(dppf)Cl(2.5mmol)と、炭酸セシウム(0.1mol)と、ジオキサン(120ml)と、水(20ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、8時間反応させた。反応終了後、ジオキサンを遠心乾燥し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、溶媒を蒸発除去し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、透明油状物を得た。収率は82%であった。
実施例14-中間体3408の合成
Figure 0007111900000019
フラスコに中間体3308(40mmol)を入れて、100mlの塩化メチレンを添加して撹拌しながら溶解した。その後、滴下ロートにより液状臭素(42mmol)の塩化メチレン溶液を徐々に滴下し、室温で6時間反応させた。反応終了後、5%亜硫酸水素ナトリウム溶液を添加して撹拌しながら消光反応させた。有機相を分離、収集し、水相を塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、溶媒を蒸発除去し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、透明白色の固体を得た。収率は85%であった。
実施例15-中間体3508の合成
Figure 0007111900000020
丸底フラスコに中間体3408(30mmol)と、ビス(ピナコラト)ジボロン(33mmol)と、Pd(dppf)Cl(1.5mmol)と、酢酸カリウム(60mmol)と、ジオキサン(100ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で10時間加熱還流した。その後、ジオキサンを遠心乾燥し、水を添加し、酢酸エチルで抽出し、有機相を収集し、溶媒を遠心乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで純化して油状生成物を得た。収率は70%であった。
実施例16-中間体3608の合成
Figure 0007111900000021
丸底フラスコに中間体3208(18mmol)と、中間体3508(20mmol)と、Pd(dppf)Cl(1mmol)と、炭酸カリウム(40mmol)と、ジオキサン(80ml)と、水(20ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、10時間反応させた。反応終了後、ジオキサンを遠心乾燥し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離して気泡状状の黄色い固体を得た。収率は72%であった。
実施例17-配位子2008の合成
Figure 0007111900000022
丸底フラスコに中間体3608(15mmol)と、40gのピリジニウム塩酸塩を入れて、窒素ガス雰囲気下で200℃に加熱して溶融し、6時間撹拌した。反応終了後、冷却して大量の水を添加し、ピリジニウム塩酸塩を溶解して、生成物を析出し、生成物を吸引ろ過した後に水洗し、メタノールで洗浄した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離してオレンジ色の固体を得た。収率は80%であった。
実施例18-錯体1008の合成
Figure 0007111900000023
配位子2008(10mmol)を乾燥DMSOに入れて、t-ブタノールナトリウム(22mmol)と、KPtCl(22mmol)を添加して、窒素ガス雰囲気下で130℃に加熱し、12時間反応させた。反応終了後、室温まで自然冷却した。その後、適量の水を添加することにより、赤色の固体が析出した。固体を吸引ろ過し、水洗し、メタノールで洗浄した。製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、赤色固体を得た。収率は76%であった。
実施例19-中間体3120の合成
Figure 0007111900000024
丸底フラスコに原料4120(50mmol)と、フェニルボロン酸(6mmol)と、Pd(dppf)Cl(2.5mmol)と、炭酸セシウム(100mmol)と、ジオキサン(100ml)と、水(20ml)を入れて、反応混合物を窒素ガス雰囲気下で16時間還流した。反応終了後、減圧してジオキサンを蒸発除去し、純水を添加し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。収率は51%であった。
実施例20-中間体3220の合成
Figure 0007111900000025
丸底フラスコに中間体3120(25mmol)を入れて、100mlのクロロホルムを添加して溶解し均一になるよう撹拌した。室温で三塩化アルミニウム粉末(30mmol)を添加し、その後、アセチルクロリド(30mmol)を添加し、60℃に昇温して6時間撹拌し、原料は全て反応された。反応液に50mlの1M塩酸溶液を添加して撹拌、洗浄し、分層して有機相を得、無機相を塩化メチレンで抽出した(3×80ml)。有機溶液を合わせて、最後に、水で中性となるまで洗浄した。有機溶液を無水MgSOで乾燥し、減圧して溶媒を除去して粗製品を得た。粗製品をn-ヘキサンで再結晶化し、白色の固体を得た。収率は60%であった。
実施例21-中間体3320の合成
Figure 0007111900000026
丸底フラスコに中間体3220(14mmol)と、原料4320(16mmol)を入れて、80mlのメタノールを添加して撹拌しながら溶解し、混合物に水酸化カリウム水溶液(5ml、20mmol)徐々に滴下した。滴下終了後、反応混合物を窒素ガス雰囲気下で50℃に昇温して10時間撹拌した。反応混合物を室温に冷却した後、4MのHCl溶液を添加して混合物のpHが中性となるように調節した。吸引ろ過した固体を有機溶媒で溶解し、不溶物をろ過して除去し、溶媒を除去した後、製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離した。収率は77%であった。
実施例22-中間体3420の合成
Figure 0007111900000027
丸底フラスコに中間体3320(9mmol)と、中間体3108(10mmol)と、酢酸アンモニウム(90mmol)と、酢酸(90ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、10時間反応させた。反応終了後、自然冷却し、減圧して一部の酢酸を除去することにより、黄色い固体が析出した。固体を吸引ろ過し、水洗し、メタノールで洗浄した。その後、メタノールで加熱パルプ化し、吸引ろ過し、乾燥して黄色い固体を得た。収率は78%であった。
実施例23-中間体3520の合成
Figure 0007111900000028
フラスコに原料4420(50mmol)と、原料4520(50mmol)と、Pd(dppf)Cl(2.5mmol)と、炭酸セシウム(0.1mol)と、ジオキサン(120ml)と、水(20ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、8時間反応させた。反応終了後、ジオキサンを遠心乾燥し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、溶媒を蒸発除去し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、透明油状物を得た。収率は81%であった。
実施例24-中間体3620の合成
Figure 0007111900000029
フラスコに中間体3520(40mmol)を入れて、100mlの塩化メチレンを添加して撹拌して溶解した。その後、滴下ロートにより液状臭素(42mmol)の塩化メチレン溶液を徐々に滴下し、室温で5時間反応させた。反応終了後、5%亜硫酸水素ナトリウム溶液を添加して撹拌しながら消光反応させた。有機相を分離、収集し、水相を塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、溶媒を蒸発除去し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、透明白色の固体を得た。収率は76%であった。
実施例25-中間体3720の合成
Figure 0007111900000030
丸底フラスコに中間体3620(25mmol)と、ビス(ピナコラト)ジボロン(30mmol)と、Pd(dppf)Cl(1mmol)と、酢酸カリウム(50mmol)と、ジオキサン(100ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で10時間加熱還流した。その後、ジオキサンを遠心乾燥し、水を添加し、酢酸エチルで抽出し、有機相を収集し、溶媒を遠心乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーを純化して油状生成物を得た。収率は64%であった。
実施例26-中間体3820の合成
Figure 0007111900000031
丸底フラスコに中間体3420(15mmol)と、中間体3720(16mmol)と、Pd(dppf)Cl(0.8mmol)と、炭酸カリウム(30mmol)と、ジオキサン(80ml)と、水(20ml)を入れて、窒素ガス雰囲気下で加熱還流し、15時間反応した。反応終了後、ジオキサンを遠心乾燥し、塩化メチレンで抽出し、有機相を収集し、粗製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離して気泡状の黄色固体を得た。収率は70%であった。
実施例27-配位子2020の合成
Figure 0007111900000032
丸底フラスコに中間体3608(10mmol)と、30gのピリジニウム塩酸塩を入れて、ジクロロベンゼン(2ml)を添加し、窒素ガス雰囲気下で200℃に加熱して溶融し、6時間撹拌した。反応終了後、冷却して大量の水を添加し、ピリジニウム塩酸塩を溶解し、生成物を析出させた。塩化メチレンで抽出し、有機相を収集して水洗した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離してオレンジ色の固体を得た。収率は78%であった。
実施例28-錯体1020の合成
Figure 0007111900000033
配位子2010(7mmol)を乾燥DMSOに溶解し、t-ブタノールナトリウム(10mmol)と、KPtCl(10mmol)を入れて、窒素ガス雰囲気下で130℃に加熱し、12時間反応させた。反応終了後、室温まで自然冷却し、その後、適量の水を添加することにより、赤色の固体が析出した。固体を吸引ろ過して、水洗し、メタノールで洗浄した。製品をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、赤色の固体を得た。収率は60%であり、Ms(ESI)は964.3(M+H)であった。
実施例29-錯体1001から製造されたOLEDの性能評価
全てのOLEDは、ITO/HATCN(10nm)/NPD(40nm)/CBP:錯体1001(20nm)/Balq(10nm)/Alq(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の簡単な構造に製造した。この装置は、赤色発光を示し、下記の表は、素子の性能を示す。
Figure 0007111900000034
実施例30-錯体1008から製造されたOLEDの性能評価
全てのOLEDは、ITO/HATCN(10nm)/NPD(40nm)/CBP:錯体1008(20nm)/Balq(10nm)/Alq(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の簡単な構造に製造した。下記の表は、素子の性能を示す。
Figure 0007111900000035
比較例1-引用文献の錯体1025から製造されたOLEDの性能評価
全てのOLEDは、ITO/HATCN(10nm)/NPD(40nm)/CBP:錯体1025(20nm)/Balq(10nm)/Alq(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の簡単な構造に製造した。ドーピング濃度が、5wt%の場合、強い分子間相互作用が存在すると、凝集状態発光を形成するので、素子効率が悪く、濃紅色光ではなく、黄色光を発光した。下記の表は素子の性能を示す。
Figure 0007111900000036
比較例2-引用文献の錯体1026から製造されたOLEDの性能評価
全てのOLEDは、ITO/HATCN(10nm)/NPD(40nm)/CBP:錯体1026(20nm)/Balq(10nm)/Alq(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の簡単な構造に製造した。ドーピング濃度が5wt%である場合、強い分子間相互作用が存在すると、凝集状態発光を形成するので、素子効率が悪く、濃紅色光ではなく、黄色光を発光した。下記の表は素子の性能を示す。
Figure 0007111900000037
素子製造に用いる各材料の構造式は以下の通りである。
Figure 0007111900000038
上記実施例は、本発明の内容を説明するための例であり、実施形態を限定するものではない。当業者であれば、上記説明に基づいてさらにその他の異なる形式に変化又は変更を行うことができるが、ここでは全ての実施形態について例を挙げる必要はない。また、明細書の記載に基づいて派生した変化又は変更は依然として本発明の保護範囲にある。
実験から明らかなように、本発明の白金(II)四座ONNO錯体発光材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子は、実際の応用の輝度条件下で(1000cd/m)、濃紅色光を発光した。実施例30の錯体1008では、ドーピング濃度が5wt%である場合、素子の最大外量子効率EQEは8.8%に達した。ドーピング濃度を10wt%に上げた場合、エレクトロルミネッセンススペクトルが大きく変化せず、ドーピング濃度の素子効率への明らかな影響が観察されておらず、最大外量子効率EQEは9.4%に達した。
比較例1で同様の素子構造を用い、錯体1025のドーピング濃度を5wt%とした場合、この濃度ではエキシマーの素子性能への影響があり、最大外量子効率は僅か3.2%であり、黄色光を発光した。
比較例2の錯体1026を用いて製造した素子では、ドーピング濃度が5wt%の場合、最大外量子効率は僅か3.6%であり、黄色光を発光した。
これに対し、本発明の白金(II)四座ONNO錯体発光材料は、中等ドーピング濃度下で、素子効率が明らかに向上し、濃紅色光発光が得られ、エレクトロルミネッセンス素子発光層において白金(II)錯体発光材料のドーピング濃度が10wt%であっても、赤色光発光を維持することができ、より工業的な製造システムに適合し、商業的応用に適することがわかった。

Claims (15)

  1. 式(I)の化学構造を有する白金(II)四座ONNO錯体発光材料。
    Figure 0007111900000039
    (式中、R~R10は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、アシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、ラルキル基、シアノ基、カルボキシ基、チオ基、スチリル基、ルバモイル基、アリールオキシカルボキシ基、フェノキシカルボキシ基、エポキシカルボキシ基、カルバゾリル基及びジフェニルアミン基のうちから選択される、あるいはR~R10は独立して、隣接する基と5~8員環を形成し、かつR~R10のすべてが同時に水素を表すことはなく、Bは凝集防止基であり、式中、R11~R15は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、C1-C10アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C10アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択され、、上記ハロゲン元素又はハロゲン化のハロゲンは、F、Cl又はBrである)
  2. ~R10は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、炭素数1~6の置換されていないアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~2の重水素化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のハロゲン化アリール基、炭素数1~6のアルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルバゾリル基及びジフェニルアミン基のうちから選択される、又はR~R10は独立して、隣接する基と5~8員環を形成し、R11~R15は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、炭素数1~6の置換されていないアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のハロゲン化アリール基、炭素数6~10のC1-C4アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C4アルキル基により置換されたカルバゾリル基から選択される、請求項1に記載の発光材料。
  3. 及びRは、ともに水素である、請求項2に記載の発光材料。
  4. 、R及びR10は、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される、請求項3に記載の発光材料。
  5. ~Rは、独立して水素、重水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、炭素数1~4のハロゲン化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基及び炭素数6~10のフッ素化アリール基のうちから選択され、R11~R15は、独立して水素、重水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、炭素数1~4のフッ素化アルキル基、5員又は6員シクロアルキル基、炭素数6~10の置換されていないアリール基、炭素数6~10のC1-C4アルキル基により置換されたアリール基、カルバゾリル基及びC1-C4アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択される、請求項4に記載の発光材料。
  6. ~Rは、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される、請求項5に記載の発光材料。
  7. 、R及びRは、ともに水素であり、R及びRは、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される、請求項6に記載の発光材料。
  8. 11~R15は、独立して水素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基のうちから選択される、請求項7に記載の発光材料。
  9. 12及びR14は、水素であり、R11、R13及びR15は、独立して水素、フッ素、炭素数1~4の置換されていないアルキル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、4-t-ブチルフェニル基、ナフチル基及びカルバゾリル基のうちから選択される、請求項8に記載の発光材料。
  10. 式(I)は以下のいずれかである、請求項1に記載の発光材料。
    Figure 0007111900000040
    Figure 0007111900000041
  11. 以下の構造を有する、請求項1~10のいずれかに記載の発光材料の配位子であり、
    Figure 0007111900000042

    式中、Bは以下のいずれかの構造を有する、配位子。
    Figure 0007111900000043
    (式中、R ~R 10 は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、アシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、アラルキル基、シアノ基、カルボキシ基、チオ基、スチリル基、カルバモイル基、アリールオキシカルボキシ基、フェノキシカルボキシ基、エポキシカルボキシ基、カルバゾリル基及びジフェニルアミン基のうちから選択される、あるいはR ~R 10 は独立して、隣接する基と5~8員環を形成し、かつR ~R 10 のすべてが同時に水素を表すことはなく、Bは凝集防止基であり、式中、R 11 ~R 15 は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、C1-C10アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C10アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択され、上記ハロゲン元素又はハロゲン化のハロゲンは、F、Cl又はBrである)
  12. 置換された又は置換されていないo-メトキシジベンゾ[b,d]フランエタノン類化合物A及び置換された又は置換されていないベンズアルデヒド類化合物Bを原料として、アルカリ(KOH)条件下で反応させて、置換された又は置換されていないカルコン類化合物Cを得るステップと、
    置換された又は置換されていない6-ブロモピリジンエタノン類化合物Dを、ピリジンを溶媒とし、ヨウ素単体の存在下で反応させて、ピリジニウム塩中間体Eを得るステップと、
    置換された又は置換されていないカルコン類化合物Cとピリジニウム塩中間体Eとを酢酸アンモニウムの条件下で反応させて、ピリジン閉環中間体Fを得るステップと、
    ピリジン中間体Fとo-メトキシフェニルホウ素エステル化合物Hとを金属カップリングによりカップリングし、中間体Iを得るステップと、
    中間体Iを脱メチル基反応することにより、配位子Jを得るステップと、
    配位子Jを塩基性条件下、白金化合物と反応させ、純化して白金(II)四座ONNO錯体発光材料を得るステップと、を含み、反応式は以下のとおりである、請求項1~10のいずれか1項に記載の発光材料の製造方法。
    Figure 0007111900000044
    (式中、R ~R 10 は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、水酸基、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、アシル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、アラルキル基、シアノ基、カルボキシ基、チオ基、スチリル基、カルバモイル基、アリールオキシカルボキシ基、フェノキシカルボキシ基、エポキシカルボキシ基、カルバゾリル基及びジフェニルアミン基のうちから選択される、あるいはR ~R 10 は独立して、隣接する基と5~8員環を形成し、かつR ~R 10 のすべてが同時に水素を表すことはなく、Bは凝集防止基であり、式中、R 11 ~R 15 は、独立して水素、重水素、ハロゲン元素、置換されていないアルキル基、ハロゲン化アルキル基、重水素化アルキル基、シクロアルキル基、置換されていないアリール基、ハロゲン化アリール基、C1-C10アルキル基により置換されたアリール基、シアノ基、カルバゾリル基及びC1-C10アルキル基により置換されたカルバゾリル基のうちから選択され、上記ハロゲン元素又はハロゲン化のハロゲンは、F、Cl又はBrである)
  13. 前記カップリングは、Pd(dppf)Clを触媒とし、KCO塩基性条件下で行う、請求項12に記載の製造方法。
  14. 前記配位子Jと白金化合物との反応は、白金化合物としてテトラクロロ白金酸カリウムを用い、配位子J、テトラクロロ白金酸カリウム、t-ブタノールナトリウム及びDMSOを混合して130℃で反応させるステップを含む、請求項12に記載の製造方法。
  15. 請求項1~10のいずれか1項に記載の発光材料の有機エレクトロルミネッセンス素子への使用。
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