JP7225094B2 - アクセプター基とドナー基を有する化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、とりわけ電子デバイスに用いるためのアクセプター基とドナー基を有する化合物を記載する。本発明はさらに、本発明の化合物を調製する方法、およびこれらの化合物を含む電子デバイスに関する。
発光電子部品は、光源として益々日常で使用されるようになっている。その利点は、エネルギー消費の少なさ、コンパクトなデザイン、および従来の照明手段と比較して極めて長寿命であることである。無機発光ダイオードが照明手段として初めて使用された頃、有機発光ダイオード(OLED)も、日常使用される物品、たとえば携帯電話用のディスプレイへの使用が増加していた。無機同等物に対するOLEDの利点は、加工が容易な点にある。OLEDに使用される材料は、適切な溶媒に溶解させることができる。部品の個々の層は、たとえば印刷法によって基板に適用することができる。したがって、曲面ディスプレイを製造することが比較的容易である。層は結晶形態にないため、OLEDは無機化合物に基づくLEDと比較して柔軟であり、したがって、柔軟なスクリーンの製造のために柔軟な基板に適用することもできる。OLEDは、それ自体が光を発するため、たとえば液晶ディスプレイ(LCD)の場合に必要とされるようなバックライトを何ら必要としない。したがって、OLEDに基づくスクリーンは、非常に薄くすることが可能である。OLEDに基づくディスプレイが呈するさらなる利点は、非常に高いコントラストである。それは、励起されていないOLEDは、全く光を発しない、即ち、完全に黒色であるからである。光収率に関しては、大きな進歩が達成されており、そのため、現在では、OLEDの電子状態を誘起するために使用されるエネルギーを事実上完全に光に変換することが可能である。
OLEDは、複数の層から形成されている。まず第一に、アノードが基板に適用され、基板は好ましくは透明であり、たとえばガラス板または透明ポリマー膜である。ここでは、透明なアノードを得るために、インジウムスズ酸化物(ITO)が通常使用される。次いで、正孔輸送層(HTL)がアノードに適用される。アノードから正孔輸送層への正孔の輸送を容易にするため、即ち、正孔に対する注入障壁を低減するため、PEDOT/PSS(ポリスチレンスルホナートをドープしたポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン))で構成される中間層が、多くの場合まずアノードに適用され、次いで正孔輸送層が適用される。次いで、正孔輸送層に続いて、たとえば重量で5%~10%の割合で染料を含有するか、または染料に基づく発光層(EL)が適用される。後者には、次いで電子輸送層(ETL)を適用してもよい。最後に、高真空下、低い電子仕事関数を有する金属または合金、たとえばカルシウム、アルミニウム、バリウム、ルテニウム、マグネシウム/銀合金からなるカソードが、蒸着によって適用される。保護層として、かつ電子に対する注入障壁を低減するため、フッ化リチウム、フッ化セシウム、または銀の非常に薄い層をカソードとETLとの間に適用することも可能である。したがって、OLEDの構造は比較的複雑であり、複数の操作工程を伴う。さらに、使用される材料は、湿度と酸素に敏感であり、そのため、OLEDが長期にわたり機能することを確実にするには、構造体を封入する必要がある。
電荷担体として、電子がカソードから、正孔がアノードから層構造に注入される。電子と正孔は、互いに向かって運ばれ、発光層中で励起子と呼ばれる束縛状態を形成する。電荷担体の再結合において、一重項および三重項励起子が1:3の比で形成される。励起子の崩壊は、染料分子の励起のためのエネルギーを供給する。励起状態は次いで、基底状態へと戻ることができ、その際光子を放出する。蛍光と呼ばれる一重項状態からの発光の場合、生成される励起子の最大で25%しか発光に繋がらず、一方、三重項状態から進行する無放射遷移は、熱の形態で失われる。三重項状態Tから一重項状態Sへの遷移は、高次のスピン禁制遷移であり、したがって、発光のために利用することができない。
リン光と呼ばれる三重項発光の場合、三重項捕獲によって全ての励起子を利用し、それらを光として放出させることが理論的には可能である。この場合、三重項状態よりエネルギーの高い追加的に誘起された一重項状態が、項間交差により三重項状態へと完全に緩和される。
使用される三重項発光体は通常、金属が第3周期の遷移元素のから選択される、例えばイリジウム、白金または金である遷移金属錯体である。中心貴金属イオンの高度なスピン軌道相互作用の結果として、光遷移の場合には強く禁制される三重項-一重項遷移が許容され、OLEDにおける使用に適する数μsの発光寿命が達成される。しかしながら、電流密度の増大およびその結果として生じる発光体分子の大部分または全ての三重項状態Tの占有に伴い、飽和効果が生じ、結果として、電荷担体流は、励起状態の占有のためにもはや十分に利用できなくなり、それは、抵抗損が生じ、発光体の効率が低下することを意味する(「ロールオフ」特性)。
一重項発光体は、ナノ秒の範囲の遙かに短い発光寿命を有し、そのため、ロールオフ効果は、発生するとしても遙かに低い程度である。発光体の効率または量子収率は、三重項状態を光の放出のためにも利用することにより上げることができる。しかしながら、この目的のため、三重項状態Tからの一重項状態Sの熱的再占有が、室温で可能となるように、最高被占三重項状態Tと最低励起一重項状態Sとの間のエネルギー差を小さくする必要がある。さらに、項間交差がスピン禁制T→S遷移を可能にするように、強いスピン軌道相互作用を可能にする必要がある。この遷移の場合の発光寿命は、1μs未満の範囲、たとえば約100~600nsでなければならない。
したがって、一重項捕獲においては、三重項捕獲の場合と同様、占有されているのは最低励起一重項状態である。しかしながら、発光は、最低三重項状態Tからではなく、最低励起一重項状態Sからの熱的再占有を介したものであり、そうでなければ失われる励起エネルギーがほぼ完全に光の放出のために三重項状態に利用可能となっている。
このプロセスは、熱活性化型遅延蛍光(TADF)と呼ばれ、例えば、B.H.Uoyamaら、Nature2012、Vol.492,234に記載されている。このプロセスを可能にするためには、例えば約2000cm-1未満の比較的小さな一重項-三重項分離ΔE(S-T)が発光体に必要である。原理上はスピン禁制されているT→S遷移を開放するため、発光体に加えて、項間交差が、空間的近接とその結果分子間に可能となる相互作用、または発光体中に存在する金属原子によって生成されるスピン軌道相互作用によって可能となるように、マトリックスに強いスピン軌道相互作用を有するさらなる化合物を提供することが考えられる。
適する発光体は、特に高い電荷輸送特性を呈する分子、たとえば銅化合物である。したがって、10-1を超える比較的速い崩壊速度と結びついた非常に小さい分離ΔE(S-T)を有するように、熱活性化型遅延蛍光を呈する高発光性化合物を構成し、光の放出のない競合崩壊経路の減少が生じるようにする必要がある。
開発されてきたさらなる発光電子部品は、有機発光セル(OLEC、LECまたはLEECとも呼ばれる)である。OLECは、Ouibing Peiら、Science、1995、296、1086-1088により初めて記載され、そこには、基本的な原理も説明されている。
OLEDと比較すると、OLECは、より単純な構造を有し、製造もより簡単である。例えば、OLECは、OLEDと比較して、層の数を少なくすることができる。加えて、OLECでは活性層をより厚くすることができ、そのため、活性発光層の生成のためにより単純な方法を使用することが可能である。OLECの活性発光層は、数ミクロンから数十ミクロンの厚さを有することができる。したがって、活性層の適用は、インクジェット印刷、スクリーン印刷またはスプレーコーティングなどの方法を使用して達成でき、これらは、安価な大量生産にも適している。OLEDと比較すると、OLECは、基板表面の凹凸および活性層の欠陥に対してより低い感度を呈する。したがって、OLECは、大面積の発光デバイスの製造により適している。
OLECは、2つの電極と、カソードとアノードの間に配置された活性層を含む。活性層は、発光有機半導体と、可動イオンを供給する電解質を含む。光が出られるようにするため、電極のうちの少なくとも一方は、透明とすべきである。
使用される発光有機半導体は、たとえばOLEDにも使用されるような共役コポリマーまたはイオン性遷移金属錯体であってもよい。例示的な遷移金属錯体は、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))またはトリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)である。小分子は、適切な溶媒により容易に溶解させることができるため、処理が容易であるという利点がある。ただし、これらの溶液の処理では、膜形成能が乏しいという困難が生じる。
有機半導体の光を発する能力は、最高被占分子軌道(HOMO)および最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーと、これらの相対位置によって決まる。ただし、有機半導体の場合、HOMOおよびLUMOは、分子に側鎖を導入するか、異なる有機半導体からコポリマーを調製して、異なる有機半導体がコポリマー鎖中に存在するようにすることにより、それらのエネルギーに関して調整可能である。こうして、有機半導体の溶解性およびその膜形成能に影響を与えることも可能である。しかしながら、エネルギー状態の位置が決定される軌道間の相互作用も、ポリマーの形状寸法と他の分子に対する相対位置に影響される。したがって、溶液から生成される膜の場合、溶媒の変化がHOMOおよびLUMOの位置に影響し、有機発光成分の発光が、膜の非結晶質特性のために比較的広いスペクトルを有するようになる可能性がある。
ほとんどの金属は、比較的高い仕事関数を有し、それが、電極材料から有機半導体へと電子を注入するために電極でエネルギーの多量消費が起こる理由である。アルカリ金属またはアルカリ土類金属を使用する場合、これらの金属は、仕事関数が低く、カソードと有機半導体のLUMOとの間のエネルギー差を低下させる。しかしながら、これらの金属は酸素および水との反応性が非常に高く、そのため、電子部品の製造は複雑となる。
有機発光電気化学セルの場合、電極から活性層への電荷の輸送を可能にするために可動イオンが利用される。カソードとアノードの間に電圧を印加すると、陽イオンがカソードに蓄積し、陰イオンがアノードに蓄積して、電気二重層が形成されるようになる。電気二重層は非常に薄く、それは、活性層の層厚に関わらず、電極との界面に高電場勾配が生じることを意味する。電極間に十分に大きな電位差があれば、電気二重層は、有機半導体のHOMOまたはLUMOへの電荷担体の効率的な注入を可能とする。電荷担体の注入は、荷電イオンの反対方向への動きによって補償される。したがって、カソードでの電子の注入は、陽イオンの蓄積をもたらし、そのため、nドーピングを引き起こす。これに対応して、アノードでの電子の抽出またはアノードでの正孔の注入は、負に荷電したイオンによって補償され、pドーピングを引き起こす。この電気化学的ドーピングは、有機半導体内での電子または正孔の輸送を促進する。したがって、より大きな電極分離を生じるより厚い活性層の場合でも、小さな電位差で効果的な電荷輸送を生じさせることが可能である。
電気化学的にドーピングされた領域は、最終的には接触するまで互いに向かって成長し、非常に薄い非ドープ層においてpn再結合が生じる。しかしながら、OLECとOLEDにおける電荷輸送のメカニズムには、決定的な違いがある。OLEC中の電荷は、可動イオンの助けにより輸送され、OLEDでは、電荷は、ほぼ動かない分子からの電子/正孔のホッピングにより輸送される。加えて、OLEDは多くの場合、異なる材料を有するさらなる層(たとえば電子および正孔輸送層)を含有する。OLECは、対照的に、電子および正孔輸送のための層は、電極間に電位差を印加した後に活性層中に自動的に形成されるため、製造時、単一の均質な活性層の供給のみを必要とする。したがって、OLEDと比較すると、OLECの機能は電極の仕事関数に依存しない。したがって、両電極を同じ材料で製造することができる。したがって、金属を全く含まないOLECを製造することも可能である。
OLEDは、電荷輸送の順および逆方向を有するダイオードであり、それは、電流-電圧曲線が非対称であることを意味する。OLECは本質的に、電解質セルである。電位差を印加した後、電解質はアノードで酸化され、カソードで還元される。
OLECは、典型的には発光および電荷輸送性共役ポリマー、たとえばポリフェニレン-ビニレンポリマー、ポリチオフェンポリマーまたはポリフルオレンポリマーと、可動イオン性ドーパント、たとえばリチウムトリフラート、および電解質を形成する化合物、たとえばポリエチレンオキシドを含む電解質系とを含む単一の溶液を用いて製造される。
発光電気化学セルは、たとえばWO2013/173845により公知である。
一重項発光体を染料として使用する場合、OLEDに関して上記したプロセスと同様に、三重項遷移において放出されるエネルギーは、熱の形態で失われる。電荷担体の再結合の約25%しか一重項励起子にもたらされないため、これは、活性層に注入される全電荷担体の75%が失われ、光の生成には使われないことを意味する。したがって、光収率に関する効率は、この種のLECでは満足のいくものではない。先行技術では、寿命と効率に関しては、OLEDがOLECよりも際だって優れていることは公知である。
したがって、本発明が対処する1つの課題は、使用した電気エネルギーに対して高い光収率を達成し、先行技術で公知の欠点を克服する有機エレクトロルミネッセントデバイス(OLED、PLED)または有機発光電気化学セル(OLEC)を提供するという課題であった。
本発明が対処するさらなる課題は、有機電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセントデバイスまたは有機電気化学セルへの使用に適し、このデバイスに使用した場合、良好なデバイス特性をもたらす化合物を提供するという課題、および対応する電子デバイスを提供するという課題である。
より詳細には、本発明が対処する課題は、長寿命、高効率および低動作電圧につながる化合物を提供するという課題である。特に、マトリックス材料の特性も、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの寿命および効率に対し本質的に影響する。
本発明が対処するさらなる課題は、リン光または蛍光OLEDにおいて、とりわけマトリックス材料としての使用に好適な化合物を提供するという課題であると考えることができる。本発明の特定の目的は、赤色、黄色、および緑色リン光発光性OLEDに適し、場合により青色リン光発光性OLEDにも適するマトリックス材料を提供することである。
さらに、化合物は、非常に単純な方法で加工できるものであり、とりわけ良好な溶解性および膜形成性を呈するものでなければならない。たとえば、化合物は、向上した酸化安定性と改善されたガラス転移温度を呈するものでなければならない。
さらなる目的は、優れた性能を有する電子デバイスを非常に安価に、かつ一定品質で提供するという目的であると考えることができる。
さらに、電子デバイスを多くの目的に使用または適用することが可能でなければならない。より詳細には、電子デバイスの性能は、広い温度範囲に亘って維持されなければならない。
驚くべきことに、以下に詳細に記載する特定の化合物が、これらの課題を解決し、先行技術の欠点を解消することが発見されている。この化合物を使用すると、とりわけ寿命、効率および動作電圧に関し、有機電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスの特性が非常に良好なものとなる。したがって、本発明は、この種の化合物を含む電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセントデバイスまたは有機発光電気化学セルと、対応する好ましい態様を提供する。
したがって、本発明は、下記式(I):
Figure 0007225094000001
(式中、使用した記号は、下記の通りである:
Qは、5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系を含むアクセプター基であり;
HLは、ドナー基であり;
Ar、Arは、同じであるかまたは異なり、5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより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り;
、Rは、同じであるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、B(OR、CHO、C(=O)R、CR=C(R、CN、C(=O)OR、C(=O)N(R、Si(R、N(R、NO、P(=O)(R、OSO、OR、S(=O)R、S(=O)、1~40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、または3~40個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、NR、P(=O)(R)、-C(=O)O-、-C(=O)NR-、-O-、-S-、SOもしくはSOにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOにより置きかえられていてもよい)、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基、または10~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基;またはこれらの系の組合せであり;同時に、RおよびRが一緒になって、またはArもしくはAr基と共に、単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよく;
は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、B(OR、CHO、C(=O)R、CR=C(R、CN、C(=O)OR、C(=O)N(R、Si(R、N(R、NO、P(=O)(R、OSO、OR、S(=O)R、S(=O)、1~40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、または3~40個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、NR、P(=O)(R)、-C(=O)O-、-C(=O)NR-、-O-、-S-、SOもしくはSOにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOにより置きかえられていてもよい)、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基、または10~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基;またはこれらの系の組合せであり;同時に、2つ以上の、好ましくは隣接するRラジカルが一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよく;
は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、B(OR、CHO、C(=O)R、CR=C(R、CN、C(=O)OR、C(=O)N(R、Si(R、N(R、NO、P(=O)(R、OSO、OR、S(=O)R、S(=O)、1~40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、または3~40個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、Si(R、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、NR、P(=O)(R)、-C(=O)O-、-C(=O)NR-、-O-、-S-、SOもしくはSOにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOにより置きかえられていてもよい)、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基、または10~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基、またはこれらの系の組合せであり;同時に、2つ以上の、好ましくは隣接するR置換基が一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよく;
は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、または1~20個の炭素原子を有する脂肪族、芳香族および/またはヘテロ芳香族ヒドロカルビルラジカルであり(水素原子はFにより置きかえられていてもよい);同時に、2つ以上の、好ましくは隣接するR置換基が一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよい)
の少なくとも1つの構造を含む化合物を提供する。
本発明の文脈における隣接する炭素原子は、互いに直接結合している炭素原子である。加えて、ラジカルの定義における「隣接するラジカル」は、これらのラジカルが同じ炭素原子または隣接する炭素原子に結合していることを意味する。これに対応し、これらの定義は、とりわけ「隣接する基」および「隣接する置換基」という用語にも当てはまる。
本明細書の文脈における、2つ以上のラジカルが一緒になって環を形成してもよいという表現は、とりわけその2つのラジカルが2個の水素原子のホルマール脱離を伴う化学結合により互いに結合していることを意味すると当然に理解される。これは、下記のスキームによって説明される:
Figure 0007225094000002
ただし、これに加えて、上記の表現は、2つのラジカルの一方が水素である場合、第2のラジカルは、水素原子が結合した位置に結合して環を形成することも意味すると当然に理解される。これは、下記のスキームによって説明される:
Figure 0007225094000003
本発明の文脈における縮合アリール基、縮合芳香族環系、または縮合ヘテロ芳香族環系は、たとえばナフタレンにおけるように、たとえば2つの炭素原子が少なくとも2つの芳香族またはヘテロ芳香族環に属するように、2つ以上の芳香族基が共通の縁に沿って互いに縮合、即ち縮環した基である。これに対し、たとえばフルオレンは、フルオレン中の2つの芳香族基が共通の縁を持たないことから、本発明の文脈における縮合アリール基ではない。対応する定義は、ヘテロアリール基、およびヘテロ原子を含有していてもよいが、必ずしも含有する必要はない縮合環系にも当てはまる。
本発明の文脈におけるアリール基は、6~60個の炭素原子、好ましくは6~40個の炭素原子を含有し;本発明の文脈におけるヘテロアリール基は、2~60個の炭素原子、好ましくは2~40個の炭素原子と、少なくとも1個のヘテロ原子を含有し、ただし、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、好ましくはN、Oおよび/またはSから選択される。アリール基またはヘテロアリール基は、ここでは、単純な芳香族環、即ちベンゼン、もしくは単純なヘテロ芳香族環、たとえばピリジン、ピリミジン、チオフェンなど、または縮合アリールもしくはヘテロアリール基、たとえばナフタレン、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何れかを意味するものと理解される。
本発明の文脈における芳香族環系は、環系中に6~60個、好ましくは6~40個の炭素原子を含有する。本発明の文脈におけるヘテロ芳香族環系は、環系中に1~60個、好ましくは1~40個の炭素原子と少なくとも1個のヘテロ原子を含有し、ただし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、好ましくは、N、Oおよび/またはSから選択される。本発明の文脈における芳香族またはヘテロ芳香族環系は、必ずしもアリールまたはヘテロアリール基のみを含有するとは限らないが、2つ以上のアリールまたはヘテロアリール基が非芳香族単位(好ましくは、H以外の原子の10%未満)、たとえば炭素、窒素もしくは酸素原子またはカルボニル基によって中断されることもあり得る系を意味すると当然に理解される。そのため、たとえば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、本発明の文脈における芳香族環系とみなされ、2つ以上のアリール基がたとえば直鎖状もしくは環状アルキル基またはシリル基により中断されている系も同様である。加えて、2つ以上アリールまたはヘテロアリール基が互いに直接結合した系、たとえばビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニルまたはビピリジンも同様に、芳香族またはヘテロ芳香族環系とみなされる。
本発明の文脈における環状アルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基は、単環式、二環式または多環式の基を意味するものと理解される。
本発明の文脈における、個々の水素原子またはCH基は、上記の基により置きかえられていてもよいC~C20アルキル基は、たとえばメチル、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、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、2,2,2-トリフルオロエチル、1,1-ジメチル-n-ヘキサ-1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘプタ-1-イル、1,1-ジメチル-n-オクタ-1-イル、1,1-ジメチル-n-デカ-1-イル、1,1-ジメチル-n-ドデカ-1-イル、1,1-ジメチル-n-テトラデカ-1-イル、1,1-ジメチル-n-ヘキサデカ-1-イル、1,1-ジメチル-n-オクタデカ-1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘキサ-1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘプタ-1-イル、1,1-ジエチル-n-オクタ-1-イル、1,1-ジエチル-n-デカ-1-イル、1,1-ジエチル-n-ドデカ-1-イル、1,1-ジエチル-n-テトラデカ-1-イル、1,1-ジエチル-n-ヘキサデカ-1-イル、1,1-ジエチル-n-オクタデカ-1-イル、1-(n-プロピル)シクロヘキサ-1-イル、1-(n-ブチル)シクロヘキサ-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-1-イル、および1-(n-デシル)シクロヘキサ-1-イルラジカルを意味するものと理解される。アルケニル基は、たとえばエテニル、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理解される。アルキニル基は、たとえばエチニル、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理解される。C~C40アルコキシ基は、たとえばメトキシ、トリフルオロメトキシ、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理解される。
5~60個、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において上記のラジカルにより置換されていてもよく、任意所望の位置を介して芳香族またはヘテロ芳香族系に結合していてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系は、たとえば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、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、テルフェニル、テルフェニレン、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、cis-またはtrans-インデノフルオレン、cis-またはtrans-モノベンゾインデノフルオレン、cis-またはtrans-ジベンゾインデノフルオレン、トルキセン、イソトルキセン、スピロトルキセン、スピロイソトルキセン、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、ベンゾイミダゾール、ナフトイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、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-テトラアザペリレン、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、およびベンゾチアジアゾールに由来する基を意味するものと理解される。
好ましい構成において、本発明の化合物は、式(I)の構造で表すことができる。好ましくは、式(I)の構造を含む化合物は、5000g/mol以下、好ましくは4000g/mol以下、特に好ましくは3000g/mol以下、とりわけ好ましくは2000g/mol以下、最も好ましくは1200g/mol以下の分子量を有する。
加えて、本発明の好ましい化合物の特徴は、昇華性であることである。これらの化合物は一般に、約1200g/mol未満のモル質量を有する。
HL基は、ドナー基を表し、この概念は、とりわけTADF材料に関する専門家分野では公知である。
本発明の場合におけるドナー基D(ドナー置換基とも呼ばれる)は、電子ドナー基である基を意味するものと理解される。ドナー基が意味するものは、当業者には周知である。ドナー基が、正の誘起効果(+I)および/または正のメソメリー効果(+M)を有する場合が好ましい。ハメット則を援用したパラメータの決定が、当業者には周知である。適するドナー置換基はとりわけ、ジアリールまたはヘテロアリールアミノ基、およびカルバゾール基またはカルバゾール誘導体、たとえばインデノカルバゾールまたはインドロカルバゾールである。これらの基は、さらなる置換を有していてもよい。
さらなる態様において、ドナー基は、アリールアミノ基、好ましくはジまたはトリアリールアミノ基、ヘテロアリールアミノ基、好ましくはジまたはトリヘテロアリールアミノ基、カルバゾール基から選択され、カルバゾール基が好ましい。
好ましくは、ドナー基HLが基を含み、好ましくは式(H-1)~(H-3)
Figure 0007225094000004
(式中、点線で示される結合は結合位置を示し、
Ar、Ar、Arは、それぞれ独立して6~40個の炭素原子を有するアリール基または3~40個の炭素原子を有するヘテロアリール基であり、これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよく;
pは、0、1、2、3、4、5または6、好ましくは0、1、2または3、より好ましくは0、1または2であり、
Zは、CR 、SiR 、C=O、N-Ar、BR、PR、POR、SO、SO、Se、OまたはS、好ましくはCR 、N-Ar、OまたはSであり、ここで、Rラジカルは、請求項1に記載の定義を有し、Arは、5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシ基、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキル基を表し、ここで、2つ以上の、好ましくは隣接するR置換基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成することが任意に可能である)
から選択される基であるようにしてもよい。
さらに、ドナー基HLが基を含み、好ましくは式(H-4)~(H-26)
Figure 0007225094000005
Figure 0007225094000006
Figure 0007225094000007
(式中、Yは、O、S、C(RまたはNArを表し、点線で示される結合は結合位置を示し、eは、0、1または2であり、jは、0、1、2または3であり、hは、0、1、2、3または4であり、pは、0、1、2、3、4、5または6、好ましくは0、1、2または3、より好ましくは0、1または2であり、ArおよびArは、とりわけ式(H-1)または(H-2)に関して先に示した定義を有し、Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有する)
から選択される基であるようにしてもよい。
基(H-1)~(H-26)の中で、カルバゾール基、とりわけ基(H-4)~(H-26)が好ましい。
好ましくは、式(H-1)~(H-26)中のAr基は、式(LAr-1)
Figure 0007225094000008
(式中、Xは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、NまたはCR、好ましくはCRであるか、基がXに結合している場合はCであり;点線で示される結合は結合位置を示し、sは、0、1、2、3、4、5または6、好ましくは0、1、2または3、より好ましくは0、1または2、とりわけ好ましくは0または1であり、ここで、Rラジカルは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有する)
の連結構造であってもよい。好ましくは、式(LAr-1)に示す基の2つの結合位置は、パラ位である。さらに好ましいのは、式(H-1)~(H-26)中の添え字pが1であり、式(LAr-1)中の添え字sが0、1、2、3、4、5または6、好ましくは0、1、2または3、より好ましくは0、1または2、とりわけ好ましくは0または1である。
好ましくは、式(LAr-1)中1環当たり2つ以下のX基がNである。より好ましくは、式(LAr-1)の連結構造は、2個以下の窒素原子、より好ましくは1個以下の窒素原子を含み、とりわけ好ましくは窒素原子を含まない。さらに、式(LAr-1)において、1環当たり少なくとも4つのX、好ましくは全てのXがCRであり、ここで、Xが表すCR基のうちの、好ましくは4つ以下、より好ましくは3つ以下、とりわけ好ましくは2つ以下がCH基ではないことを特徴とする化合物が好ましい。より好ましくは、式(LAr-1)の連結構造は、Hではない2つ以下のRラジカルを含み、より好ましくは1つ以下であり、とりわけ全く含まない。
式(I)中のQ基は、5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族環系を含むアクセプター基を表す。この特性を有するアクセプター基は、とりわけTADF材料に関する専門家分野では広く公知である。アクセプター基が、負の誘起効果(-I)および/または負のメソメリー効果(-M)を有する場合が好ましい。ハメット則を援用したパラメータの決定が、当業者には周知である。適するアクセプター置換基はとりわけ、電子求引性置換基により置換されている電子不足ヘテロアリール基およびアリール基であり、ここで、これらの基は、さらなる置換を有していてもよい。好ましい電子不足ヘテロアリール基の例は、トリアジン、ピリミジン、ホスフィンオキシド、およびケトンからなる群から選択される。
さらに、少なくとも1つの式(I)の構造またはその好ましい態様を含む化合物により驚くべき利点が示され、ここで、アクセプター基Qは、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キナゾリン、キノキサリン、キノリン、イソキノリン、イミダゾールおよび/またはベンゾイミダゾールの群から選択される少なくとも1つの構造を含み、特にピリミジン、トリアジンおよびキナゾリンが好ましい。
本発明の好ましい構成において、アクセプター基が、式(QL)
Figure 0007225094000009
(式中、Lは、結合、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系を表し、Qは、電子求引基であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有する)
で表すことができる基であるようにしてもよい。
好ましくは、L基は、式(LAr-2)
Figure 0007225094000010
(式中、Xは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、NまたはCR、好ましくはCRであるか、基がXに結合している場合はCであり;
点線で示される結合は結合位置を示し、tは、0、1、2、3、4、5または6、好ましくは0、1、2または3、より好ましくは0、1または2、とりわけ好ましくは0または1であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して上記した定義を有する)
の連結構造である。好ましくは、式(LAr-2)に示す連結構造の2つの結合位置は、パラ位である。
好ましくは、式(LAr-2)中1環当たり2つ以下のX基がNである。より好ましくは、式(LAr-2)の連結構造は、2個以下の窒素原子、より好ましくは1個以下の窒素原子を含み、とりわけ好ましくは窒素原子を含まない。さらに、式(LAr-2)において、1環当たり少なくとも4つのX、好ましくは全てのXがCRであり、ここで、Xが表すCR基のうちの好ましくは4つ以下、より好ましくは3つ以下、とりわけ好ましくは2つ以下がCH基ではないことを特徴とする化合物が好ましい。より好ましくは、式(LAr-2)の連結構造は、Hではない2つ以下のRラジカルを含み、より好ましくは1つ以下であり、とりわけ全く含まない。
さらに、式(H-1)~(H-26)の添え字pが0、1または2であり、式(LAr-2)中の添え字tが0、1または2であるようにしてもよい。好ましくは、式(LAr-1)中の添え字sは0、1または2であり、式(LAr-2)中の添え字tは0、1または2であってもよい。さらに、式(LAr-1)中の添え字sと式(LAr-2)中の添え字tとの差が2以下、好ましくは1以下、とりわけ好ましくは0であるようにしてもよい。
式(I)の好ましい化合物は、Ar基が、式(LAr-1)の連結構造である式(H-1)~(H-26)の少なくとも1つのドナー基と、Lが、式(LAr-2)の連結構造によって表すことができる式(QL)の少なくとも1つのアクセプター基を含み、ここで、式(LAr-1)中の添え字sおよび式(LAr-2)中の添え字tは、下記の値を有する:
Figure 0007225094000011
さらなる構成において、とりわけ式(I)において詳述したQ基、または電子求引性Q基が、ヘテロ芳香族環系を表すようにしてもよく、ここで、環原子は1~4個の窒素原子を含み、環系は、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有する。
さらに、式(I)中のアクセプター基Q、または電子求引性Q基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である少なくとも2つの縮合環を有するヘテロ芳香族環系であることを特徴とする化合物が好ましく、ここで、少なくとも2つの縮合環の環原子は、少なくとも1個の窒素原子、好ましくは少なくとも2個の窒素原子を含み、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して上記した定義を有する。
さらに、とりわけ前記式において詳述したQ基、または電子求引性Q基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい9~14個、好ましくは10個の環原子を有するヘテロ芳香族環系を表すようにしてもよく、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有するが、好ましくは無置換である。
好ましくは、とりわけ式(I)に詳述したQ基、または式(QL)に詳述したQ基は、式(Q-1)、(Q-2)、(Q-3)、(Q-4)、(Q-5)、(Q-6)、(Q-7)、(Q-8)、(Q-9)および/または(Q-10)
Figure 0007225094000012
(式中、点線で示される結合は結合位置を示し、
Q’は、各場合において同じであるかまたは異なり、CRまたはNを表し、
Q”は、NR、OまたはSを表し;
ここで、少なくとも1つのQ’はNであり、および/または少なくとも1つのQ”は、NRであり、
は、請求項1に定義する通りである)
の構造から選択されてもよい。
好ましくは、式(I)中のQ、または式(QL)において詳述したQ基は、式(Q-11)、(Q-12)、(Q-13)、(Q-14)および/または(Q-15)
Figure 0007225094000013
(式中、記号Rは、とりわけ式(I)に関して記載した定義を有し、Xは、NまたはCRであり、点線で示される結合は結合位置を示し、ここで、Xは好ましくは窒素原子を表す)
の構造から選択される。
さらなる態様において、とりわけ式(I)において詳述したQ基、またはとりわけ式(QL)において詳述したQ基は、式(Q-16)、(Q-17)、(Q-18)、(Q-19)、(Q-20)、(Q-21)および/または(Q-22)
Figure 0007225094000014
(式中、記号Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有し、点線で示される結合は結合位置を示し、mは、0、1、2、3または4、好ましくは0、1または2であり、nは、0、1、2または3、好ましくは0、1または2であり、oは、0、1または2、好ましくは1または2である)
の構造から選択される。ここで、式(Q-16)、(Q-17)、(Q-18)および(Q-19)の構造が好ましい。
さらなる態様において、とりわけ式(I)において詳述したQ基、またはとりわけ式(QL)に詳述したQ基は、式(Q-23)、(Q-24)および/または(Q-25)
Figure 0007225094000015
(式中、記号Rは、とりわけ式(I)に関して上記した定義を有し、点線で示される結合は結合位置を示す)
の構造から選択されてもよい。
さらなる態様において、とりわけ式(I)において詳述したQ基、またはとりわけ式(QL)に詳述したQ基は、式(Q-26)、(Q-27)、(Q-28)、(Q-29)および/または(Q-30)
Figure 0007225094000016
(式中、Xは、NまたはCRであり、記号Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有し、点線で示される結合は結合位置を示し、ここで、Xは好ましくは窒素原子を表し、Arは、5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシ基、または5~60個の芳香族、好ましくは5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキル基を表し、ここで、2つ以上の、好ましくは隣接するR置換基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系、好ましくは単環または多環式の脂肪族環系を形成することが任意に可能である)
の構造から選択されてもよい。
好ましくは、とりわけ式(I)において詳述したQ基、またはとりわけ式(QL)において詳述したQ基は、式(Q-31)、(Q-32)、(Q-33)、(Q-34)、(Q-35)、(Q-36)、(Q-37)、(Q-38)、(Q-39)、(Q-40)、(Q-41)、(Q-42)、(Q-43)および/または(Q-44)
Figure 0007225094000017
Figure 0007225094000018
Figure 0007225094000019
(式中、記号Arは、とりわけ式(Q-26)、(Q-27)、(Q-28)、(Q-29)または(Q-30)に関して上記した定義を有し、Rは、とりわけ式(I)に関して上記した定義を有し、点線で示される結合は結合位置を表し、mは、0、1、2、3または4、好ましくは0、1または2であり、nは、0、1、2または3、好ましくは0または1であり、lは、0、1、2、3、4または5、好ましくは0、1または2である)
の構造から選択されてもよい。
好ましくは、記号Arは、芳香族またはヘテロ芳香族環系の芳香族またはヘテロ芳香族基が直接、即ち芳香族またはヘテロ芳香族基の原子を介してさらなる基のそれぞれの原子、例えば先に示す(Q-26)~(Q-42)基の炭素または窒素原子に結合しているような、アリールまたはヘテロアリールラジカルを表す。
本発明のさらなる好ましい態様において、Arは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、6~24個の芳香族環原子、好ましくは6~18個の芳香族環原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系であり、より好ましくは、6~12個の芳香族環原子を有する芳香族環系、または6~13個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるヘテロ芳香族環系であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)において先に示した定義を有してもよい。
有利には、式(Q-26)~(Q-42)中のArは、6~12個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族環系を表し、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有してもよい。
好ましくは、式(Q-1)~(Q-44)中のRラジカルは、Rラジカルが結合しているヘテロアリール基の環原子と一緒になって縮合環系を形成しない。これは、Rラジカルに結合していてもよい可能性のあるR、R置換基と一緒になって縮合環系を形成することを含む。
好ましくは、Rラジカルは、式(Q-26)~(Q-42)中のRラジカルが結合していてもよいアリール基またはヘテロアリール基Arの環原子と一緒になって縮合環系を形成しない。これは、Rラジカルに結合していてもよい可能性のあるR置換基と一緒になって縮合環系を形成することを含む。
好ましい態様において、電子求引性Q基が、5~60個、好ましくは5~40個、より好ましくは6~24個の芳香族環原子を有し、とりわけ好ましくは6~18個の芳香族環原子を有し、1つ以上の電子求引性置換基を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系であるようにしてもよい。好ましくは、電子求引性置換基は、0以上のハメット定数σを有する。非常に好ましくは、電子求引性置換基のハメット定数は0.2以上、より好ましくは0.4以上、最も好ましくは0.55以上である。ハメット定数の定義および判定に関するさらなる詳細は、有機化学の基礎から当業者には周知であり、標準的な教科書に開示されている。本発明の目的のためのハメット定数とその判定は、Jerry March、Advanced Organic Chemistry、John Wiley&Sons、Fourth Edition、1992のchapter 6に定義されている通りである。
1つ以上の電子求引性置換基を有する、適する芳香族またはヘテロ芳香族環系の例は、フェニル、オルト、メタまたはパラビフェニル、テルフェニル、とりわけ分枝テルフェニル、クアテルフェニル、とりわけ分枝クアテルフェニル、1-、2-、3-または4-フルオレニル、1-、2-、3-または4-スピロビフルオレニル、ピリジル、ピリミジニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾフラニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾチエニル、ピレニル、トリアジニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1-または2-ナフチル、アントラセニル、(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)からなる群から選択され、スピロビフルオレン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン基が特に好ましい。言及した基の中で、1つ以上の電子求引性置換基を有するフェニルラジカルがとりわけ好ましい。
好ましい電子求引性置換基は、F、フッ素化アルキル基、CF、C2n+1、C(=O)OR、C(=O)N(R、B(OR、NO、CHO、C(=O)R、P(=O)(R、S(=O)R、S(=O)および/またはCNを含み、CF、C2n+1、C(=O)OR、C(=O)N(R、NO、CHO、C(=O)R、S(=O)R、S(=O)および/またはCNが好ましく、CN、F、フッ素化アルキル基、CF、C2n+1が特に好ましい。電子求引性Q基は、好ましくは2つ以上の電子求引性置換基を有していてもよく、ここで、それらは同じあっても異なってもよい。
好ましくは、記号Arおよび/またはArは、芳香族またはヘテロ芳香族環系の芳香族またはヘテロ芳香族基が直接、即ち芳香族またはヘテロ芳香族基の原子を介してさらなる基のそれぞれの原子に結合しているような、アリールまたはヘテロアリールラジカルを表す。
本発明のさらなる好ましい態様において、記号Arおよび/またはArは、同じであるかまたは異なり、6~24個の芳香族環原子、好ましくは6~18個の芳香族環原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系であり、より好ましくは、6~12個の芳香族環原子を有する芳香族環系、または6~13個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるヘテロ芳香族環系であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)において先に示した定義を有する。
有利には、式(I)中の各記号Arおよび/またはArは、6~12個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族環系を独立して表し、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有してもよい。とりわけ好ましくは、式(I)中のArおよび/またはArのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるフェニル環を表す。
とりわけ好ましくは、式(I)中のArおよび/またはAr基は、記号HLによるドナー基とは異なる。加えて、式(I)中のAr基が、記号HLによるドナー基とは異なるようにしてもよい。さらに、式(I)中のAr基が、記号HLによるドナー基とは異なるようにしてもよい。特に好ましくは、式(I)中のArとAr基の両方が、記号HLによるドナー基とは異なる。
とりわけ好ましくは、式(I)中のArおよび/またはAr基は、記号Qによるアクセプター基とは異なる。加えて、式(I)中のAr基が、記号Qによるアクセプター基とは異なるようにしてもよい。さらに、式(I)中のAr基が、記号Qによるアクセプター基とは異なるようにしてもよい。特に好ましくは、式(I)中のArとAr基の両方が、記号Qによるアクセプター基とは異なる。
好ましくは、式(I)中のR、R置換基は、F、CN、N(Ar、C(=O)Ar、P(=O)(Ar、1~10個の炭素原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシ基、または3~10個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ基、または2~10個の炭素原子を有するアルケニル基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、Oにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、DまたはFにより置きかえられていてもよい)、5~40個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~25個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基からなる群から選択され;同時に、同じ炭素原子または隣接する炭素原子に結合している2つのR置換基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい単環または多環式の脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成することが任意に可能であり;ここで、Arは、式(H-1)~(H-26)または/および式(Q-26)、(Q-27)、(Q-28)、(Q-29)もしくは(Q-30)に関して上記した定義を有してもよく、ここで記載した優先傾向が、この定義にも適用できる。好ましくは、Arは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、5~24個、好ましくは5~12個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるアリールまたはヘテロアリール基を表す。
好ましくは、記号Rおよび/またはRは、芳香族またはヘテロ芳香族環系の芳香族またはヘテロ芳香族基が直接、即ち芳香族またはヘテロ芳香族基の原子を介してさらなる基のそれぞれの原子に結合しているような、アリールまたはヘテロアリールラジカルを表す。
本発明のさらなる好ましい態様において、記号Rおよび/またはRは、各場合において独立して5~24個の芳香族環原子、好ましくは6~18個の芳香族環原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系であり、より好ましくは、6~12個の芳香族環原子を有する芳香族環系、または5~13個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるヘテロ芳香族環系であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)において先に示した定義を有する。
有利には、式(I)中の各記号Rおよび/またはRは、6~12個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族環系を独立して表し、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に詳述した定義を有してもよい。とりわけ好ましくは、式(I)中のArおよび/またはArのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるフェニル環を表す。
とりわけ好ましくは、式(I)中のRおよび/またはR基は、記号HLによるドナー基とは異なる。加えて、式(I)中のR基が、記号HLによるドナー基とは異なるようにしてもよい。さらに、式(I)中のR基が、記号HLによるドナー基とは異なるようにしてもよい。特に好ましくは、式(I)中のRとR基の両方が、記号HLによるドナー基とは異なる。
とりわけ好ましくは、式(I)中のRおよび/またはR基は、記号Qによるアクセプター基とは異なる。加えて、式(I)中のR基が、記号Qによるアクセプター基とは異なるようにしてもよい。さらに、式(I)中のR基が、記号Qによるアクセプター基とは異なるようにしてもよい。特に好ましくは、式(I)中のRとR基の両方が、記号Qによるアクセプター基とは異なる。
より好ましくは、式(I)中の記号Ar、Ar、RおよびRは、それぞれ独立して好ましくは5~24個の芳香族環原子、より好ましくは6~18個の芳香族環原子を有する芳香族またはヘテロ芳香族環系であり、これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である。より好ましくは、式(I)中の記号Ar、Ar、RおよびRは、それぞれ独立して6~12個の芳香族環原子を有する芳香族環系、または5~13個のヘテロ芳香族環原子を有するヘテロ芳香族環系であり、これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)において詳述した定義を有してもよい。とりわけ好ましくは、式(I)中の記号Ar、Ar、RおよびRはそれぞれ、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であるフェニル環を表す。
ここで、式(I)中の記号Ar、Ar、Rおよび/またはRのうちの2つ以上が閉環によって結合することが可能であり、ここで、結合は、より好ましくは式(I)中のそれぞれのAr、Ar、Rおよび/またはR基間の結合によって達成することができる。
XがCRである場合、または芳香族および/またはヘテロ芳香族基がR置換基により置換されている場合、これらのR置換基は、好ましくは、H、D、F、CN、N(Ar、C(=O)Ar、P(=O)(Ar、1~10個の炭素原子を有する直鎖アルキルもしくはアルコキシ基、または3~10個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキルもしくはアルコキシ基、または2~10個の炭素原子を有するアルケニル基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、Oにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、DまたはFにより置きかえられていてもよい)、5~24個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~25個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基からなる群から選択され;同時に、同じ炭素原子または隣接する炭素原子に結合している2つのR置換基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい単環または多環式の脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成することが任意に可能であり;ここで、Arは、式(H-1)~(H-26)または/および式(Q-26)、(Q-27)、(Q-28)、(Q-29)もしくは(Q-30)に関して上記した定義を有してもよく、ここで記載した優先傾向が、この定義にも適用できる。
より好ましくは、これらのR置換基は、H、D、F、CN、N(Ar、1~8個の炭素原子を有する、好ましくは1、2、3もしくは4個の炭素原子を有する直鎖アルキル基、または3~8個の炭素原子を有する、好ましくは3もしくは4個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル基、または2~8個の炭素原子を有する、好ましくは2、3もしくは4個の炭素原子を有するアルケニル基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である)、6~24個の芳香族環原子、好ましくは6~18個の芳香族環原子、より好ましくは6~13個の芳香族環原子を有し、各場合において、1つ以上の非芳香族Rラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族またはヘテロ芳香族環系からなる群から選択され;同時に、同じ炭素原子または隣接する炭素原子に結合している2つのR置換基が、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である単環または多環式脂肪族環系を形成することが任意に可能であり、ここで、Arは、先に記載した定義を有してもよい。
最も好ましくは、R置換基は、H、および6~18個の芳香族環原子、好ましくは6~13個の芳香族環原子を有し、各場合において、1つ以上の非芳香族Rラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族またはヘテロ芳香族環系からなる群から選択される。
好ましくは、Rラジカルは、Rラジカルが結合しているアリール基またはヘテロアリール基の環原子と一緒になって縮合環系を形成しない。これは、これは、Rラジカルに結合していてもよい可能性のあるR、R置換基と一緒になって縮合環系を形成することを含む。
好ましくは、式(I)、(H-1)~(H-26)、(LAr-1)、(LAr-2)および/または(Q-1)~(Q-44)の構造中のAr、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、R、Rおよび/またはR基が、フェニル、オルト、メタまたはパラビフェニル、テルフェニル、とりわけ分枝テルフェニル、クアテルフェニル、とりわけ分枝クアテルフェニル、1-、2-、3-または4-フルオレニル、1-、2-、3-または4-スピロビフルオレニル、ピリジル、ピリミジニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾフラニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾチエニル、ピレニル、トリアジニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1-、2-、3-または4-カルバゾリル、1-または2-ナフチル、アントラセニル、好ましくは9-アントラセニル、フェナントレニルおよび/またはトリフェニレニル(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である)からなる群から選択されるようにしてもよく、フェニル、スピロビフルオレン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン基が特に好ましい。
さらに、式(I)、(H-1)~(H-26)、(LAr-1)、(LAr-2)および/または(Q-1)~(Q-44)の構造において、少なくとも1つのAr、Ar、Ar、Ar、Ar、R、Rおよび/またはRラジカルが基を含み、好ましくは式(R-1)~(R-86):
Figure 0007225094000020
Figure 0007225094000021
Figure 0007225094000022
Figure 0007225094000023
Figure 0007225094000024
Figure 0007225094000025
Figure 0007225094000026
(式中、使用した記号は、下記の通りである:
Yは、O、SまたはNR、好ましくはOまたはSであり;
それぞれの場合のiは、独立して0、1または2であり;
それぞれの場合のjは、独立して0、1、2または3であり;
それぞれの場合のhは、独立して0、1、2、3または4であり;
それぞれの場合のgは、独立して0、1、2、3、4または5であり;
は、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有してもよく、
点線で示される結合は結合位置を示す)
から選択される基であるようにしてもよい。ここで、式R1-1~R1-54の基が好ましく、式R1-1、R1-3、R1-5、R1-6、R1-15、R1-29、R1-34、R1-35、R1-45、R1-46、R1-47および/またはR1-48の基が特に好ましい。
好ましくは、式(R-1)~(R-86)の構造における添え字i、j、hおよびgの合計が、各場合において3以下、好ましくは2以下、より好ましくは1以下であるようにしてもよい。
好ましくは、式(R-1)~(R-86)中のRラジカルは、Rラジカルが結合しているアリール基またはヘテロアリール基の環原子と一緒になって縮合芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成せず、好ましくは縮合環系を何ら形成しない。これは、Rラジカルに結合していてもよい可能性のあるR置換基と一緒になって縮合環系を形成することを含む。
好ましくは、L基は、Q基および式(I)または(QL)のL基が結合している芳香族ラジカルと一緒になってスルー共役(through-conjugation)を形成してもよい。芳香族またはヘテロ芳香族系のスルー共役は、隣接する芳香族またはヘテロ芳香族環の間に直接結合が形成されるとすぐに形成される。先に言及した共役基間の、たとえば硫黄、窒素もしくは酸素原子またはカルボニル基を介したさらなる結合は、共役に悪影響を及ぼすものではない。フルオレン系の場合、2つの芳香族環が直接結合しており、そこでは9位のsp混成炭素原子がこれらの環の縮合を妨げるが、共役は可能であり、それは、この9位のsp混成炭素原子が必ずしもQ基と式(I)または(QL)のL基が結合している芳香族ラジカルとの間に位置するとは限らないからである。これに対し、第2のスピロビフルオレン構造の場合、Q基と式(I)の芳香族ラジカルの間の結合が、スピロビフルオレン構造中の同じフェニル基を介したものであるか、またはスピロビフルオレン構造中の互いに直接結合し同一平面内にあるフェニル基を介したものである場合は、スルー共役が形成される可能性がある。Q基と式(I)の芳香族ラジカルの間の結合が、9位のsp混成炭素原子を介して結合している第2のスピロビフルオレン構造中の異なるフェニル基を介したものである場合は、共役は中断される。好ましくは、たとえば式(H-1)~(H-26)中のArラジカルも、Arラジカルが結合している基と一緒になってスルー共役を形成する。加えて、式(LAr-1)および/または(LAr-2)の連結構造が、式(LAr-1)および/または(LAr-2)の連結構造が結合している基と一緒になってスルー共役を形成する。
本発明のさらなる好ましい態様において、LまたはAr基は、5~14個の芳香族もしくはヘテロ芳香族環原子を有する芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、好ましくは6~12個の炭素原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族環系であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有してもよい。より好ましくは、LまたはAr基は、6~10個の芳香族環原子を有する芳香族環系、または6~13個のヘテロ芳香族環原子を有するヘテロ芳香族環系であり、これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換であり、ここで、Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有してもよい。
さらに好ましくは、とりわけ式(QL)の構造において詳述した式(H-1)~(H-26)において詳述した記号LまたはAr基は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、結合、または芳香族もしくはヘテロ芳香族環系の芳香族もしくはヘテロ芳香族基が直接、即ち芳香族もしくはヘテロ芳香族基の原子を介してさらなる基のそれぞれの原子に結合しているような、5~24個の環原子、好ましくは6~13個の環原子、より好ましくは6~10個の環原子を有するアリールもしくはヘテロアリールラジカルである。
加えて、とりわけ式(QL)の構造において詳述した記号L、または式(H-1)~(H-26)において詳述したAr基が、2つ以下の縮合芳香族および/またはヘテロ芳香族環を有し、好ましくは縮合芳香族またはヘテロ芳香族環系を全く有しない芳香族環系を含むようにしてもよい。したがって、ナフチル構造がアントラセン構造より好ましい。加えて、フルオレニル、スピロビフルオレニル、ジベンゾフラニルおよび/またはジベンゾチエニル構造が、ナフチル構造より好ましい。
縮合を有しない構造、たとえば、フェニル、ビフェニル、テルフェニルおよび/またはクアテルフェニル構造が特に好ましい。
適する芳香族またはヘテロ芳香族環系LまたはArの例は、フェニル、オルト、メタまたはパラビフェニル、テルフェニル、とりわけ分枝テルフェニル、クアテルフェニル、とりわけ分枝クアテルフェニル、1-、2-、3-または4-フルオレニル、1-、2-、3-または4-スピロビフルオレニル、ピリジル、ピリミジニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾフラニル、1-、2-、3-または4-ジベンゾチエニル、ピレニル、トリアジニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1-、2-、3-または4-カルバゾリル、1-または2-ナフチル、アントラセニル、好ましくは9-アントラセニル、フェナントレニルおよび/またはトリフェニレニル(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいが、好ましくは無置換である)からなる群から選択され、フェニル、スピロビフルオレン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン基が特に好ましい。
さらに、式(H-1)~(H-26)の構造中のAr基および/または式(QL)中のL基が、結合、もしくは式(L-1)~(L-108)から選択される基であり、または式(LAr-1)または(LAr-2)の構造が、結合を表すか、式(L-1)~(L-108)
Figure 0007225094000027
Figure 0007225094000028
Figure 0007225094000029
Figure 0007225094000030
Figure 0007225094000031
Figure 0007225094000032
Figure 0007225094000033
Figure 0007225094000034
Figure 0007225094000035
(式中、点線で示される結合は、それぞれの場合において結合位置を示し、それぞれの場合の添え字kは、独立して0または1であり、それぞれの場合の添え字lは、独立して0、1または2であり、それぞれの場合の添え字jは、独立して0、1、2または3であり;それぞれの場合の添え字hは、独立して0、1、2、3または4であり、それぞれの場合の添え字gは、独立して0、1、2、3、4または5であり;記号Yは、O、SまたはNR、好ましくはOまたはSであり;記号Rは、とりわけ式(I)に関して先に示した定義を有する)
から選択される基を形成するようにしてもよい。
好ましくは、式(L-1)~(L-108)の構造における添え字k、l、g、hおよびjの合計が、各場合において3以下、好ましくは2以下、より好ましくは1以下であるようにしてもよい。
本発明による好ましい化合物は、結合を表すか、式(L-1)~(L-78)および/または(L-92)~(L-108)、好ましくは式(L-1)~(L-54)および/または(L-92)~(L-108)、とりわけ好ましくは式(L-1)~(L-29)および/または(L-92)~(L-103)のうちの1つから選択されるLまたはAr基を含む。有利には、式(L-1)~(L-78)および/または(L-92)~(L-108)、好ましくは式(L-1)~(L-54)および/または(L-92)~(L-108)、とりわけ好ましくは式(L-1)~(L-29)および/または(L-92)~(L-103)の構造における添え字k、l、g、hおよびjの合計は、各場合において3以下、好ましくは2以下、より好ましくは1以下であってもよい。
好ましくは、式(L-1)~(L-108)中のRラジカルは、Rラジカルが結合しているアリール基またはヘテロアリール基の環原子と一緒になって縮合芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成せず、好ましくは縮合環系を何ら形成しない。これは、Rラジカルに結合していてもよい可能性のあるR置換基と一緒になって縮合環系を形成することを含む。
本発明のさらなる好ましい態様において、たとえば式(I)の構造およびこの構造の好ましい態様またはこれらの式を参照する構造におけるRは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、1~10個の炭素原子を有する、好ましくは1、2、3または4個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビルラジカル、または5~30個の芳香族環原子、好ましくは5~24個の芳香族環原子、より好ましくは5~13個の芳香族環原子を有し、それぞれ1~4個の炭素原子を有する1つ以上のアルキル基により置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族もしくはヘテロ芳香族環系からなる群から選択される。
本発明のさらなる好ましい態様において、たとえば式(I)の構造およびこの構造の好ましい態様またはこれらの式を参照する構造におけるRは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、CN、1~10個の炭素原子を有する、好ましくは1、2、3または4個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビルラジカル、または5~30個の芳香族環原子、好ましくは5~24個の芳香族環原子、より好ましくは5~13個の芳香族環原子を有し、それぞれ1~4個の炭素原子を有する1つ以上のアルキル基により置換されていてもよいが、好ましくは無置換である芳香族もしくはヘテロ芳香族環系からなる群から選択される。
本発明の化合物が芳香族またはヘテロ芳香族RまたはR基により置換されている場合、これらが互いに直接縮合した3つ以上の芳香族6員環を有するアリールまたはヘテロアリール基を有しないことが好ましい。より好ましくは、置換基は、互いに直接縮合した6員環を有するアリールまたはヘテロアリール基を全く有していない。これが好ましい理由は、こうした構造の低い三重項エネルギーである。互いに直接縮合した3つ以上の芳香族6員環を有するが、それでも本発明に従い好適な縮合アリール基は、フェナントレンおよびトリフェニレンであり、それは、これらが高い三重項準位も有するからである。
下記の特性を有する本発明の化合物が特に好ましい:
Figure 0007225094000036
Ar基が式(LAr-1)の連結構造である式(H-1)~(H-26)の少なくとも1つのドナー基と、Lが式(LAr-2)の連結構造によって表すことができる式(QL)の少なくとも1つのアクセプター基とを含み、下記の追加の特性を満たす、本発明の化合物が特に好ましい。
Figure 0007225094000037
上記表において、ArおよびArがR-1~R-86であるという割り当ては、Ar基とAr基の両方が、先に詳述した式R-1~R-86のラジカルから選択され、好ましくはR-1であることを意味する。RおよびRの割り当ては、R基とR基の両方が、先に詳述した式R-1~R-86のラジカルから選択され、好ましくはR-1であることを意味する。さらなる割り当ては、これに応じて適用される。
本発明の好適な化合物の例は、以下に示す下記式1~51の構造である:
Figure 0007225094000038
Figure 0007225094000039
Figure 0007225094000040
Figure 0007225094000041
Figure 0007225094000042
本発明の化合物の好ましい態様を具体的に実施例に記載するが、これらの化合物は、本発明の全ての目的のために単独で、またはさらなる化合物と組み合わせて使用可能である。
請求項1に規定する条件が満たされている場合に限り、上記の好ましい態様は、必要に応じて互いに組み合わせることができる。本発明の特に好ましい態様において、上記の好ましい態様は、同時に成立する。
本発明の化合物は、原理上は様々な方法により調製可能である。ただし、以下に記載する方法が特に好適であることが見出されている。
したがって、本発明は、式(I)の少なくとも1つの構造を含む化合物を調製する方法をさらに提供し、ここで、少なくとも1つのドナー基を含む化合物が、カップリング反応においてアクセプター基に結合される。
ドナー基を有する好適な化合物は、多くの場合市販されており、実施例において詳述する出発化合物は、公知の方法により得ることができるため、それを参照する。
好ましくは、シクロペンタジエノン誘導体をアルキン誘導体と反応させることができ、これは、ディールス-アルダー反応において実施することができる。ディールス-アルダー生成物は次いで、COの脱離を伴う反応を起こし、本発明の化合物が得られる。この反応は、Ar、Ar、RおよびR基が、アリールまたはヘテロアリール基を表す場合にとりわけ有利である。
ここで、好ましくはドナー基および/またはアクセプター基を含む化合物の対応するアルキン誘導体を、対応する反応基を含有する化合物と、芳香族またはヘテロ芳香族アルキン化合物との反応により得ることが可能である。この目的に適するカップリング反応、たとえばスズキカップリングは、一般的な知識であり、ソノガシラ反応として公知の反応が、この目的に特に有用であることが見出されている。スズキカップリングまたはソノガシラ反応のための反応条件は、本技術分野において広く公知であり、例がこれに関連する有益な指針を与える
スズキカップリングまたはソノガシラ反応のための反応物質に使用される反応性反応物質化合物は、たとえば、公知のアリールまたはヘテロアリール化合物から公知のハロゲン化、好ましくは臭素化により得ることができる。
これらの化合物は、公知のカップリング反応によりさらなるアリール化合物と反応させることができ、この目的のために必要な条件は、当業者には公知であり、実施例における詳細な仕様は、これらの反応を行う際に当業者を支援する。
C-C結合形成および/またはC-N結合形成につながる特に好適な好ましいカップリング反応は全て、BUCHWALD、SUZUKI、YAMAMOTO、STILLE、HECK、NEGISHI、SONOGASHIRA、およびHIYAMAによるものである。これらの反応は広く知られており、実施例は、さらなる示唆を当業者に提供する。
必要であれば続いて精製、たとえば再結晶化または昇華が行われるこれらの方法により、式(I)の構造を含む本発明の化合物を高純度、好ましくは99%を超える純度(H NMRおよび/またはHPLCによって判定される)で得ることが可能である。
本発明の化合物は、好適な置換基、たとえば、比較的長いアルキル基(約4~20個の炭素原子)、とりわけ分枝アルキル基、または任意に置換されたアリール基、たとえばキシリル、メシチルもしくは分枝テルフェニルもしくはクアテルフェニル基を有してもよく、これらは、溶液から化合物を処理できるようにするために標準的な有機溶媒、たとえばトルエンまたはキシレンに室温で十分な濃度での溶解度をもたらす。これらの可溶性化合物は、たとえば印刷法による溶液からの処理に特に良好な適合性を有する。加えて、強調すべきことであるが、少なくとも1つの式(I)の構造を含む本発明の化合物は、これらの溶媒に既に高い溶解度を有している。
本発明の化合物は、ポリマーと混合してもよい。これらの化合物を共有結合的にポリマーに組み込むことも同様に可能である。これは、反応性脱離基、たとえば臭素、ヨウ素、塩素、ボロン酸もしくはボロン酸エステルによって、または反応性重合性基、たとえばオレフィンもしくはオキセタンにより置換された化合物の場合にとりわけ可能である。これらは、対応するオリゴマー、デンドリマーまたはポリマーを製造するためのモノマーとしての用途を見出すことができる。オリゴマー化または重合は、好ましくはハロゲン官能基もしくはボロン酸官能基を介して、または重合性基を介して行われる。加えて、この種の基を介してポリマーを架橋することが可能である。本発明の化合物およびポリマーは、架橋層または非架橋層の形態で使用してもよい
したがって、本発明は、先に詳述した式(I)の構造のうちの1つ以上または本発明の化合物を含有するオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーであって、ポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーに対する本発明の化合物または式(I)の構造の1つ以上の結合が存在する、オリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーをさらに提供する。式(I)の構造または化合物の結合により、これらは結果としてオリゴマーまたはポリマーの側鎖を形成するか、主鎖内に結合される。ポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーは、共役、部分共役、または非共役であってもよい。オリゴマーまたはポリマーは、直鎖状、分枝または樹枝状であってもよい。オリゴマー、デンドリマーおよびポリマーにおける本発明の化合物の反復単位については、上記と同じ優先傾向が当てはまる。
オリゴマーまたはポリマーを調製するには、本発明のモノマーを単独重合させるか、さらなるモノマーと共重合させる。式(I)の単位または上記もしくは下記の好ましい態様が0.01~99.9mol%、好ましくは5~90mol%、より好ましくは20~80mol%の範囲で存在するコポリマーが好ましい。ポリマー基本骨格を形成する好適な好ましいコモノマーは、フルオレン(たとえばEP842208またはWO2000/022026による)、スピロビフルオレン(たとえばEP707020、EP894107またはWO2006/061181による)、パラフェニレン(たとえばWO92/18552による)、カルバゾール(たとえばWO2004/070772またはWO2004/113468による)、チオフェン(たとえばEP1028136による)、ジヒドロフェナントレン(たとえばWO2005/014689による)、cis-およびtrans-インデノフルオレン(たとえばWO2004/041901またはWO2004/113412による)、ケトン(たとえばWO2005/040302による)、フェナントレン(たとえばWO2005/104264またはWO2007/017066による)、または複数のこれらの単位から選ばれる。ポリマー、オリゴマーおよびデンドリマーは、さらなる別の単位、たとえば、正孔輸送単位、とりわけトリアリールアミンに基づくもの、および/または電子輸送単位を含有してもよい。
加えて、特に興味深いのは、高いガラス転移温度を特徴とする本発明の化合物である。これに関連して、DIN51005(2005-08版)に従い判定される少なくとも70℃、より好ましくは少なくとも110℃、さらにより好ましくは少なくとも125℃、とりわけ好ましくは少なくとも150℃のガラス転移温度を有する一般式(I)の構造または上記もしくは下記の好ましい態様を含む本発明の化合物がとりわけ好ましい。
液相から、たとえばスピンコーティングまたは印刷法により本発明の化合物を処理するため、本発明の化合物の調合物が必要である。これらの調合物は、たとえば溶液、分散物またはエマルションであってもよい。この目的のため、2種以上の溶媒の混合物を使用することが好ましいことがある。好適な好ましい溶媒は、たとえばトルエン、アニソール、o-、m-もしくはp-キシレン、安息香酸メチル、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、とりわけ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-ピロリジノン、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、安息香酸ブチル、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、安息香酸エチル、インダン、安息香酸メチル、NMP、p-シメン、フェネトール、1,4-ジイソプロピルベンゼン、ジベンジルエーテル、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、テトラエチ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、またはこれらの溶媒の混合物である。
したがって、本発明は、本発明の化合物と、少なくとも1種のさらなる化合物を含む調合物をさらに提供する。さらなる化合物は、たとえば溶媒、とりわけ上記の溶媒のうちの1種またはこれらの溶媒の混合物であってもよい。あるいは、さらなる化合物は、同様に電子デバイスに使用される少なくとも1種のさらなる有機または無機化合物、たとえば発光化合物、とりわけリン光ドーパント、および/またはさらなるマトリックス材料であってもよい。このさらなる化合物は、高分子であってもよい。
したがって、本発明は、本発明の化合物と、少なくとも1種のさらなる有機機能材料を含む組成物をなおさらに提供する。機能材料は一般に、アノードとカソードの間に導入される有機または無機材料である。好ましくは、有機機能材料は、蛍光発光体、リン光発光体、ホスト材料、電子輸送材料、電子注入材料、正孔伝導材料、正孔注入材料、電子阻止材料、正孔阻止材料、ワイドバンドギャップ材料、およびn-ドーパントからなる群から選択される。
したがって、本発明はまた、式(I)の構造または上記もしくは下記の好ましい態様を含む少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のマトリックス材料を含む組成物に関する。マトリックス材料は、ホスト材料とも呼ばれる。この文脈において、本発明の化合物は、マトリックス材料または発光体の特性を有していてもよい。式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を含む化合物がマトリックス材料として使用される場合、本発明の化合物以外のホスト材料は、ここでは、とりわけさらなるマトリックス材料としても使用される。本発明の特定の側面によると、さらなるマトリックス材料は、正孔輸送特性を有する。
マトリックス材料はとりわけ、電子デバイスの性質、とりわけ本発明の化合物の使用法の性質に応じて選択されてもよい。本発明の化合物が、たとえば有機エレクトロルミネッセントデバイスまたは有機発光電気化学セルにおいて例えば発光体として使用される場合、ホスト材料は、好ましくは本発明に従い蛍光TADF材料として使用される式(I)の構造を含む化合物よりも大きなエネルギーギャップを有する。
好ましくは、ホスト材料は、電子もしくは正孔伝導体、または複合電子/正孔伝導体として作用する。
一態様において、蛍光TADF材料として使用される本発明の化合物の吸収スペクトルは、少なくとも1種のホスト材料のフォトルミネッセンススペクトルと重なり、本発明の化合物と少なくとも1種のホスト材料との間でエネルギー遷移が可能なようになっている。原理上は、OLECまたはOLEDに利用することが公知または慣習となっているように、ホスト材料を使用することが可能である。
一態様において、ホスト材料は、正孔または電子輸送材料である。
一態様において、ホスト材料は、荷電していない有機発光性化合物の最低三重項状態Tのエネルギーよりも高いエネルギーを有する最低三重項状態T を有する。
適するホスト材料は、たとえばアントラセン、ベンゾアントラセン、インデノフルオレン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、デヒドロフェナントレン、デヒドロフルオレン、チオフェン、トリアジン、カルバゾール、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、ピリミジン、ラクタム、ベンゾフェノン、トリアリールアミン、キナゾリン、およびイミダゾールから選択される。
非常に好ましいホスト材料は、インデノフルオレン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、デヒドロフェナントレン、デヒドロフルオレン、チオフェン、トリアジン、カルバゾール、インデノカルバゾール、インドロカルバゾール、ピリミジン、ラクタム、ベンゾフェノン、トリアリールアミン、キナゾリン、およびイミダゾールから選択される。
一態様において、組成物は、4種以下のホスト材料を含み、さらなる態様において、3種以下のホスト材料を含み、さらなる態様において、1または2種のホスト材料を含む。
特に好ましいホスト材料は、オリゴアリーレン、たとえばEP676461に記載の2,2’,7,7’-テトラフェニルスピロビフルオレン、またはジナフチルアントラセンの群から選択される。縮合芳香族基を含むオリゴアリーレン、たとえばフェナントレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレン、スピロフルオレン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、デカシクレン、ルブレン、オリゴアリーレンビニレン、たとえばEP676461に記載されているような4,4’-ビス(2,2-ジフェニルエテニル)-1,1’-ビフェニル(DPVBi)または4,4-ビス-2,2-ジフェニルビニル-1,1-スピロビフェニル(スピロ-DPVBi)が好ましい。
さらなる適するホスト材料は、たとえばWO2004/081017に記載されているようなポリポダル金属錯体、たとえば8-ヒドロキシキノリンとの金属錯体、たとえばアルミニウム(III)トリス(8-ヒドロキシキノリン)(Alq)、もしくはビス-(2-メチル-8-キノリノラト)-4-(フェニルフェノリノラト)アルミニウム、US2007/0092753A1に記載されているようなイミダゾールキレート化合物と、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、たとえばWO2004/058911に記載されているような正孔輸送材料、たとえばWO2005/084081およびWO2005/08408に記載されているような電子輸送材料、とりわけケトン、ホスフィンオキシド、スルホキシド、WO2006/048268に記載されているようなアトロプ異性体、例えばWO2006/117052に記載されているようなボロン酸誘導体、またはDE102007024850に記載されているようなベンゾアントラセンである。
さらなる適するホスト材料は、オリゴアリーレン、たとえばナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、およびピレンと、これらの化合物のアトロプ異性体、ケトン、ホスフィンオキシドおよびスルホキシドである。好ましくは、ホスト材料は、オリゴアリーレンのクラス、とりわけナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセンおよびピレンから選択される。本発明に関するオリゴアリール化合物は、互いに結合している少なくとも3つのアリールまたはアリーレン基を含む化合物を意味するものと理解される。
さらなる適するホスト材料は、式(HM-1):
Figure 0007225094000043
(式中:
Ar、Ar、Arは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、5~30個の芳香族環原子を有するアリールまたはヘテロアリール基であり、これは、一置換または多置換であってもよく、
p=1、2または3であり;
ここで、Ar、Ar、Ar基中のπ電子の合計は、p=1の場合少なくとも30であり、p=2の場合少なくとも36であり、p=3の場合少なくとも42である)
の化合物から選択される。
式(HM-1)のホスト材料の中で、Arは、好ましくは1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアントラセンであり、ここで、さらなる態様において、ArおよびAr基は、9および10位で結合している。より好ましくは、ArとAr基の少なくとも一方は、好ましくは1-もしくは2-ナフチル、2-、3-もしくは9-フェナントレニル、または2-、3-、4-、5-、6-もしくは7-ベンゾアントラセニルの群から選択される縮合アリール基であり、これらのそれぞれは、Rにより一置換または多置換されていてもよい。ここで、Rは、先に定義した通りである。
適するアントラセン化合物は、たとえばUS2007/0092753A1およびUS2007/0252517A1に記載されており、たとえば2-(4-メチルフェニル)-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン、9-(2-ナフチル)-10-(1,1’-ビフェニル)アントラセンおよび9,10-ビス[4-(2,2-ジフェニルエテニル)フェニル]アントラセン、9,10-ジフェニルアントラセン、9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン、ならびに1,4-ビス(9’-エチニルアントラセニル)ベンゼンである。少なくとも2つのアントラセン基を有するホスト材料(US2008/0193796A1)、たとえば10,10’-ビス[1,1’,4’,1”]テルフェニル-2-イル-9,9’-ビスアントラセニルも好ましい。
さらなる適するホスト材料は、アリールアミン、スチリルアミン、フルオレセイン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、シクロペンタジエン、テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾオキサゾリン、オキサゾン、ピリジン、ピラジン、イミン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾールの誘導体(US2007/0092753A1)、たとえば2,2’,2”-(1,3,5-フェニレン)トリス[1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール]、アルダジン、スチルベン、スチリルアリーレン誘導体、たとえば9,10-ビス[4-(2,2-ジフェニルエテニル)フェニル]アントラセン、およびジスチリルアリーレン誘導体(US5121029)、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ジケトピロロピロール、ポリメチン、メロシアニン、アクリドン、キナクリドン、ケイ皮酸エステル、ならびに蛍光染料である。
好ましい態様において、アリールアミンおよびスチリルアミン誘導体がホスト材料として使用され、たとえば4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-(2-ナフチル)アミノ]ビフェニル(TNB)である。
ホスト材料として適するオリゴアリーレンは、例えばUS2003/0027016A1、US7326371B2、US2006/043858A、US7326371B2、US2003/0027016A1、WO2007/114358、WO2008/145239、JP3148176B2、EP1009044、US2004/018383、WO2005/061656A1、EP0681019B1、WO2004/013073A1、US5077142、WO2007/065678、およびUS2007/0205412A1に記載されている。
ホスト材料として特に好ましい化合物を、下記式(HM-2)~(HM-8)に示す:
Figure 0007225094000044
さらなる適するホスト材料は、スピロビフルオレンとその誘導体、たとえばEP0676461に記載のスピロ-DPVBi、またはUS6562485に記載のインデノフルオレンである。
特に本願の導入部に記載されているような先行技術から公知のように、OLECにおける発光層を形成するために先に言及したホスト材料と共に発光体またはTADF材料として使用される本発明の化合物の組合せに、可動イオンを供給する電解質を配合することができる。
本発明は、少なくとも式(I)の1つの構造または上記もしくは下記の好ましい態様を含む少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のワイドバンドギャップ材料を含む組成物をさらに提供する。ワイドバンドギャップ材料は、US7,294,849の開示の意味での材料を意味するものと理解される。これらの系は、エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて、特に有利な性能データを示す。
好ましくは、追加の化合物は、2.5eV以上、好ましくは3.0eV以上、非常に好ましくは3.5eV以上のバンドギャップを有してもよい。バンドギャップを計算する一方法は、最高被占分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位によるものである。
分子軌道、とりわけ最高被占分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)、それらのエネルギー準位、および材料の最低三重項状態Tのエネルギーと最低励起一重項状態Sのエネルギーが、量子化学計算によって決定される。金属を含まない有機物質の計算には、まず、「基底状態/半経験的/デフォルトスピン/AM1/電荷0/スピン一重項」法により構造最適化が行われる。続いて、最適化された構造に基づきエネルギー計算が行われる。「6-31G(d)」基底集合(電荷0、スピン一重項)を伴う「TD-SCF/DFT/デフォルトスピン/B3PW91」法がここでは用いられる。金属含有化合物の場合、構造は「基底状態/ハートリーフォック/デフォルトスピン/LanL2MB/電荷0/スピン一重項」法により最適化される。エネルギー計算は、有機物質の場合の上記の方法と同様に行われるが、金属原子の場合は「LanL2DZ」基底集合が用いられ、配位子の場合は「6-31G(d)」基底集合が用いられるという違いがある。エネルギー計算から、HOMOエネルギー準位HEhまたはLUMOエネルギー準位LEhがハートリー単位で得られる。これを使用して、サイクリックボルタンメトリ測定により較正された電子ボルト単位のHOMOおよびLUMOエネルギー準位が、下記のように決定される:
HOMO(eV)=((HEh*27.212)-0.9899)/1.1206
LUMO(eV)=((LEh*27.212)-2.0041)/1.385
本願の文脈において、これらの値を材料のHOMOおよびLUMOエネルギー準位とみなすこととする。
最低三重項状態Tは、最低エネルギーを有する三重項状態のエネルギーと定義され、これは、記載の量子化学計算から明らかである。
最低励起一重項状態Sは、最低エネルギーを有する励起一重項状態のエネルギーと定義され、これは、記載の量子化学計算から明らかである。
ここで記載される方法は、使用されるソフトウェアパッケージから独立しており、常に同じ結果を与える。この目的のために頻繁に使用されるプログラムの例は、「Gaussian09W」(Gaussian Inc.)とQ-Chem4.1(Q-Chem,Inc.)である。
加えて、本発明の化合物は、発光体と組み合わせてマトリックス材料として使用することができる
したがって、本発明はさらに、式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種の蛍光発光体を含む組成物に関し、「蛍光発光体」という用語は、蛍光ドーパントを意味するものとも理解される。好ましくは、本発明による化合物、オリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーに対する蛍光発光体の重量比が、重量で0.1%~50%、重量で1%~20%、および重量で3%~15%の範囲であるようにしてもよい。
本発明はさらに、式(I)の構造または上記および下記に記載する好ましい態様を含む少なくとも1種の化合物と、少なくとも1種のリン光発光体を含む組成物に関し、「リン光発光体」という用語は、リン光ドーパントを意味するものとも理解される。
マトリックス材料とドーパントを含む系中のドーパントは、混合物中の割合が低い方の成分を意味するものと理解される。これに対応して、マトリックス材料とドーパントを含む系中のマトリックス材料は、混合物中の割合が高い方の成分を意味するものと理解される。
マトリックス系、好ましくは混合マトリックス系に使用する好ましいリン光ドーパントは、以下に規定する好ましいリン光ドーパントである。
「リン光ドーパント」という用語は、発光が、スピン禁制遷移、たとえば励起三重項状態またはより高いスピン量子数を有する状態、たとえば五重項状態からの遷移により生じる化合物を典型的には包含する。
好適なリン光化合物(=三重項発光体)はとりわけ、適切に励起されると、好ましくは可視領域で発光する化合物であり、原子番号が20より大きい、好ましくは38より大きく84未満、より好ましくは56より大きく80未満の少なくとも1種の原子、とりわけこの原子番号を有する金属をさらに含有する。使用される好ましいリン光発光体は、銅、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銀、金またはユウロピウムを含有する化合物、とりわけイリジウムまたは白金を含有する化合物である。本発明の文脈において、上記の金属を含有する発光性化合物は全て、リン光化合物とみなされる。
上記の発光体の例は、出願WO00/70655、WO2001/41512、WO2002/02714、WO2002/15645、EP1191613、EP1191612、EP1191614、WO05/033244、WO05/019373、US2005/0258742、WO2009/146770、WO2010/015307、WO2010/031485、WO2010/054731、WO2010/054728、WO2010/086089、WO2010/099852、WO2010/102709、WO2011/032626、WO2011/066898、WO2011/157339、WO2012/007086、WO2014/008982、WO2014/023377、WO2014/094961、WO2014/094960、WO2016/124304、WO2016/015815、WO2016/000803、WO2015/117718、WO2015/104045およびWO2015/036074に見出すことができる。一般に、先行技術によるリン光OLEDに使用され、有機エレクトロルミネッセンスの分野の当業者に公知のリン光錯体は全て好適であり、当業者は、独創的な技術を用いることなく、さらなるリン光錯体を使用することができる。
リン光ドーパントの明確な例が、下記の表に提示される:
Figure 0007225094000045
Figure 0007225094000046
Figure 0007225094000047
Figure 0007225094000048
Figure 0007225094000049
Figure 0007225094000050
Figure 0007225094000051
Figure 0007225094000052
Figure 0007225094000053
Figure 0007225094000054
Figure 0007225094000055
式(I)の構造または先に詳述した好ましい態様を含む上記化合物は、好ましくは、電子デバイスにおいて活性成分として使用することができる。電子デバイスは、アノード、カソード、およびアノードとカソードの間の少なくとも1つの層を含む任意のデバイスを意味するものと理解され、前記層は、少なくとも1種の有機または有機金属化合物を含む。したがって、本発明の電子デバイスは、アノード、カソード、および式(I)の構造を含む少なくとも1種の化合物を含有する少なくとも1つの介在層を含む。ここで、好ましい電子デバイスは、有機エレクトロルミネッセントデバイス(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)、有機ソーラーセル(O-SC)、有機光学検出器、有機光受容器、有機電場消光デバイス(O-FQD)、有機電気センサ、発光電気化学セル(LEC)、好ましくは有機発光電気化学セル(OLEC)、有機レーザーダイオード(O-レーザー)、および有機プラズモン発光デバイス(D.M.Kollerら、Nature Photonics 2008、1-4)からなる群から選択され、好ましくは有機エレクトロルミネッセントデバイス(OLED、PLED)または有機発光電気化学セル(OLEC)であり、とりわけ式(I)の構造を含む少なくとも1種の化合物を少なくとも1層に含有するリン光OLEDまたは有機発光電気化学セルOLECである。有機エレクトロルミネッセンスデバイスが特に好ましい。活性成分は一般に、アノードとカソードの間に導入される有機または無機材料であり、たとえば電荷注入、電荷輸送または電荷阻止材料であるが、とりわけ発光材料およびマトリックス材料である。
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デバイスである。有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、カソード、アノード、および少なくとも1つの発光層を含む。これらの層の他に、さらなる別の層、たとえば各場合において、1つ以上の正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、励起子阻止層、電子阻止層、電荷生成層、および/または有機または無機p/n接合を含んでもよい。同時に、1つ以上の正孔輸送層をたとえば金属酸化物、たとえばMoOまたはWOで、または(過)フッ素化電子不足芳香族系をpドープすること、および/または1つ以上の電子輸送層をnドープすることが可能である。たとえば励起子阻止機能を有する、および/またはエレクトロルミネッセンスデバイスにおける電荷バランスを制御する中間層を2つの発光層の間に導入することも同様に可能である。ただし、指摘すべきことであるが、これらの層のそれぞれは、必ずしも存在する必要があるとは限らない。
この場合、有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、発光層を含有する、または複数の発光層を含有することが可能である。複数の発光層が存在する場合、これらは好ましくは全体として380nm乃至750nmに幾つかの発光極大を有し、全体として白色発光を生じるものである。換言すれば、蛍光またはリン光を発することができる様々な発光化合物が発光層に使用される。3層が青色、緑色およびオレンジ色または赤色発光を呈する3層系(基本構造については、たとえばWO2005/011013参照)、または4つ以上の発光層を有する系がとりわけ好ましい。系は、1つ以上の層が蛍光を発し、1つ以上の他の層がリン光を発するハイブリッド系であってもよい。
本発明の好ましい態様において、有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、式(I)の構造または先に詳述した好ましい態様を含む本発明の化合物をマトリックス材料として、好ましくは電子伝導マトリックス材料として、1つ以上の発光層に、好ましくはさらなるマトリックス材料と、好ましくは正孔伝導マトリックス材料と組み合わせて含有する。本発明のさらなる好ましい態様において、さらなるマトリックス材料は、電子輸送化合物である。別のさらなる好ましい態様において、さらなるマトリックス材料は、層における正孔および電子輸送に関与するとしても顕著な程度には関与しない大きなバンドギャップを有する化合物である。発光層は、少なくとも1種の発光化合物を含む。
式(I)の化合物と組み合わせて、または好ましい態様に従い使用することができる好適なマトリックス材料は、たとえばWO2004/013080、WO2004/093207、WO2006/005627またはWO2010/006680による芳香族ケトン、芳香族ホスフィンオキシド、または芳香族スルホキシドもしくはスルホン、たとえばWO2014/015935によるトリアリールアミン、とりわけモノアミン、カルバゾール誘導体、たとえばCBP(N,N-ビスカルバゾリルビフェニル)、またはWO2005/039246、US2005/0069729、JP2004/288381、EP1205527もしくはWO2008/086851に開示のカルバゾール誘導体、たとえばWO2007/063754またはWO2008/056746によるインドロカルバゾール誘導体、たとえばWO2010/136109およびWO2011/000455によるインデノカルバゾール誘導体、たとえばEP1617710、EP1617711、EP1731584、JP2005/347160によるアザカルバゾール誘導体、たとえばWO2007/137725による双極性マトリックス材料、たとえばWO2005/111172によるシラン、たとえばWO2006/117052によるアザボロールまたはボロン酸エステル、たとえばWO2010/015306、WO2007/063754またはWO2008/056746によるトリアジン誘導体、たとえばEP652273またはWO2009/062578による亜鉛錯体、たとえばWO2010/054729によるジアザシロールまたはテトラアザシロール誘導体、たとえばWO2010/054730によるジアザホスホール誘導体、たとえばUS2009/0136779、WO2010/050778、WO2011/042107、WO2011/088877またはWO2012/143080による架橋カルバゾール誘導体、たとえばWO2012/048781によるトリフェニレン誘導体、たとえばWO2011/116865、WO2011/137951またはWO2013/064206によるラクタム、あるいは、たとえばWO2014/094963または未公開出願EP14002104.9による4-スピロカルバゾール誘導体である。実際の発光体より短波長で発光するさらなるリン光発光体が混合物中にコホストとして存在することも同様に可能である。
好ましいコホスト材料は、トリアリールアミン誘導体、とりわけモノアミン、インデノカルバゾール誘導体、4-スピロカルバゾール誘導体、ラクタム、およびカルバゾール誘導体である。
複数の異なるマトリックス材料、とりわけ少なくとも1種の電子伝導マトリックス材料と少なくとも1種の正孔伝導マトリックス材料を混合物として使用することが好ましいこともある。たとえばWO2010/108579に記載されているような、電荷輸送マトリックス材料と、電荷輸送には関与するとしても顕著な程度には関与しない電気的に不活性のマトリックス材料の混合物の使用も同様に好ましい。
マトリックスと共に2種以上の三重項発光体の混合物を使用することがさらに好ましい。この場合、短波長発光スペクトルを有する三重項発光体は、より長波長の発光スペクトルを有する三重項発光体のためのコマトリックスとして機能する。
より好ましくは、好ましい態様において、式(I)の構造を含む本発明の化合物を有機電子デバイスとりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイス、たとえばOLEDまたはOLECの発光層に、マトリックス材料として使用することが可能である。この場合、式(I)の構造または上記もしくは下記の好ましい態様を含む化合物を含有するマトリックス材料が、電子デバイス中に1種以上のドーパント、好ましくはリン光ドーパントと組み合わせて存在する。
この場合、発光層中のマトリックス材料の割合は、蛍光発光層の場合体積で50.0%乃至99.9%、好ましくは体積で80.0%乃至99.5%、より好ましくは体積で92.0%乃至99.5%であり、リン光発光層の場合体積で85.0%乃至97.0%である。
これに対応し、ドーパントの割合は、蛍光発光層の場合体積で0.1%乃至50.0%、好ましくは体積で0.5%乃至20.0%、より好ましくは体積で0.5%乃至8.0%であり、リン光発光層の場合体積で3.0%乃至15.0%である。
有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光層は、複数のマトリックス材料を含む系(混合マトリックス系)および/または複数のドーパントを含んでもよい。この場合も、ドーパントは一般に、系中での割合が低い方の材料であり、マトリックス材料は、系中での割合が高い方の材料である。ただし、個々の場合、系中での単一のマトリックス材料の割合は、単一のドーパントの割合より低くてもよい。
本発明のさらなる好ましい態様において、式(I)の構造または上記もしくは下記の好ましい態様を含む化合物は、混合マトリックス系の成分として使用してもよい。混合マトリックス系は、好ましくは2または3種の異なるマトリックス材料、より好ましくは2種の異なるマトリックス材料を含む。この場合、好ましくは、2種の材料の一方は、正孔輸送特性を有する材料であり、他方の材料は、電子輸送特性を有する材料である。ただし、混合マトリックス成分の所望の電子輸送および正孔輸送特性は、単一の混合マトリックス成分が主として、あるいは完全に併せ持っていてもよく、この場合、さらなる混合マトリックス成分(複数可)は、他の機能を果たす。2種の異なるマトリックス材料は、1:50~1:1、好ましくは1:20~1:1、より好ましくは1:10~1:1、最も好ましくは1:4~1:1の比で存在してもよい。リン光有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいては混合マトリックス系を使用することが好ましい。混合マトリックス系に関するさらなる詳細な情報源の1つは、たとえば出願WO2010/108579である。
本発明は、本発明の1種以上の化合物、および/または本発明の少なくとも1種のオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーを、1つ以上の発光層にマトリックス材料として含む電子デバイス、好ましくは有機エレクトロルミネッセントデバイスまたは有機電気化学セルをさらに提供する。
加えて、本発明は、本発明の1種以上の化合物、および/または本発明の少なくとも1種のオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーを、1つ以上の発光層に発光体材料として含む電子デバイス、好ましくは有機エレクトロルミネッセントデバイスまたは有機電気化学セルを提供する。
好ましいカソードは、低い仕事関数を有する金属、金属合金、様々な金属、たとえばアルカリ土類金属、アルカリ金属、主族金属もしくはランタノイド(たとえば、Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Smなど)で構成される多層構造である。これに加え、好適なのは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と銀で構成される合金、たとえばマグネシウムと銀で構成される合金である。多層構造の場合、記載した金属に加えて、比較的高い仕事関数を有するさらなる金属、たとえばAgを使用することも可能であり、この場合、金属の組合せ、たとえばMg/Ag、Ca/AgまたはBa/Agなどが一般に使用される。高誘電率を有する材料の薄い中間層を金属製カソードと有機半導体の間に導入することが好ましいこともある。この目的に有用な材料の例は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属フッ化物に加え、対応する酸化物または炭酸塩(たとえばLiF、LiO、BaF、MgO、NaF、CsF、CsCOなど)である。この目的に同様に有用なのは、有機アルカリ金属錯体、たとえばLiq(キノリン酸リチウム)である。この層の層厚は、好ましくは0.5乃至5nmである。
好ましいアノードは、高い仕事関数を有する材料である。好ましくは、アノードは対真空で4.5eVを超える仕事関数を有する。第一に、高い酸化還元電位を有する金属がこの目的に好適であり、たとえばAg、PtまたはAuである。第二に、金属/金属酸化物電極(たとえば、Al/Ni/NiO、Al/PtO)が好ましいこともある。用途によっては、電極の少なくとも一方は、有機材料の放射(O-SC)または発光(OLED/PLED、O-レーザー)の何れかを可能とするため、透明または部分的に透明でなければならない。ここでの好ましいアノード材料は、導電性混合金属酸化物である。インジウムスズ酸化物(ITO)またはインジウム亜鉛酸化物(IZO)が特に好ましい。さらに、導電性のドープされた有機材料、とりわけ導電性のドープされたポリマー、たとえばPEDOT、PANIまたはこれらのポリマーの誘導体が好ましい。pドープされた正孔輸送材料を正孔注入層としてアノードに適用することがさらに好ましく、この場合、好適なpドーパントは、金属酸化物、たとえばMoOもしくはWO、または(過)フッ素化電子不足芳香族系である。さらなる好適なp-ドーパントは、HAT-CN(ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン)またはNovaled製の化合物NPD9である。こうした層は、低いHOMO、即ち、強度に関して高いHOMOを有する材料への正孔注入を単純化する。
さらなる層においては、層に対して先行技術に従い使用されるような任意の材料を使用することが一般に可能であり、当業者は、独創的な技術を用いることなく、電子デバイスにおいてこれらの材料のうちの任意の材料を本発明の材料と組み合わせることができる。
これに対応し、デバイスは、(本願に従い)構築され、接点が接続され、こうしたデバイスの寿命は水および/または空気の存在下では大幅に短くなるため、最終的に密閉される。
加えて、好ましいのは、1つ以上の層が、昇華プロセスによりコーティングされることを特徴とする電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスである。この場合、材料は、真空昇華系において、典型的には10-5mbar未満、好ましくは10-6mbar未満の初期圧力で蒸着により適用される。初期の圧力をこれよりもさらに高くまたはさらに低く、たとえば10-7mbar未満とすることも可能である。
同様に、1つ以上の層がOVPD(有機気相堆積)法により、または担体ガス昇華を援用してコーティングされることを特徴とする電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスが好ましい。この場合、材料は、10-5mbar乃至1barの圧力で適用される。この方法の特殊なケースが、OVJP(有機蒸気ジェット印刷)法であり、この方法では、材料がノズルにより直接適用され、したがって構造化される(たとえば、M.S.Arnoldら、Appl.Phys.Lett.2008、92、053301)。
加えて、1つ以上の層が、溶液から、たとえばスピンコーティングにより、または任意の印刷法、たとえばスクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷もしくはノズル印刷であるが、より好ましくはLITI(光誘起熱イメージング、熱転写印刷)もしくはインクジェット印刷により生成されることを特徴とする電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスが好ましい。この目的のためには可溶性化合物が必要であり、これは、たとえば好適な置換によって得られる。
電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、1つ以上の層を溶液から適用し、1つ以上の他の層を蒸着により適用することにより、ハイブリッド系として製造することもできる。たとえば、式(I)の構造を含む本発明の化合物とマトリックス材料を含む発光層を溶液から適用し、それに正孔阻止層および/または電子輸送層を減圧下での蒸着により適用することが可能である。
これらの方法は一般論として当業者に公知であり、式(I)の構造または先に詳述した好ましい態様を含む本発明の化合物を含む電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスに困難なく適用することができる。
本発明の電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、先行技術に対する下記の驚くべき利点の1つ以上のために注目に値する。
1.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーを、とりわけ電子伝導材料として含む電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセントデバイス、およびことさら特に有機発光ダイオードまたは有機発光電気化学セルは、非常に良好な寿命を有する。
2.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを電子伝導材料、電子注入材料および/またはホスト材料として含む電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイス、およびことさら特に有機発光ダイオードまたは有機発光電気化学セルは、優れた効率を有する。より詳細には、効率は、式(I)の構造単位を含有しない類似の化合物と比較して遙かに高い。この文脈において、式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する本発明の化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、電子デバイスに使用された場合、低動作電圧をもたらす。この文脈において、これらの化合物はとりわけ、低ロールオフ、即ち高輝度でのデバイスの電力効率の低下をほとんどもたらさない。
3.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する本発明の化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、非常に高い安定性(たとえば酸化還元安定性、熱安定性、および光化学的安定性)を呈し、非常に長い寿命を有する化合物をもたらす。
4.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを用いることにより、電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイス、およびことさら特に有機発光ダイオードまたは有機発光電気化学セルにおける光学損失経路の形成を回避することが可能である。結果として、これらのデバイスは、発光体の高PL効率、したがって高EL効率と、マトリックスのドーパントへの優れたエネルギー伝達を特徴とする。
5.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイス、およびことさら特に有機発光ダイオードまたは有機発光電気化学セルの層に使用すると、電子伝導体構造の高い移動性が得られる。
6.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、優れた熱安定性を特徴とし、約1200g/mol未満のモル質量を有する化合物は、良好な昇華性を有する。
7.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、優れたガラス膜形成性を有する。
8.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を有する化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、溶液から非常に良好な膜を形成する。
9.式(I)の構造または上記および下記の好ましい態様を含む化合物、オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーは、驚くべきことに、高い三重項準位Tを有し、これは、特に電子伝導材料として使用される化合物について言える。
これら上記の利点は、さらなる電子的特性の低下を伴わない。
本発明の化合物および混合物は、電子デバイスへの使用に好適である。電子デバイスは、少なくとも1種の有機化合物を含有する少なくとも1つの層を含有するデバイスを意味するものと理解される。構成要素は、無機材料、または完全に無機材料で形成された他の層を含んでもよい。
したがって、本発明は、電子デバイス、とりわけ有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおける本発明の化合物または混合物の使用をさらに提供する。
本発明はまた、本発明の化合物、および/または本発明のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーの、電子デバイスにおけるTADF材料、ホスト材料、正孔伝導体材料、電子注入材料および/または電子輸送材料としての、好ましくはTADF材料、ホスト材料、正孔伝導体材料および/または電子輸送材料としての使用をさらに提供する。
本発明はまた、先に詳述した本発明の化合物または混合物の少なくとも1種を含む電子デバイスをさらに提供する。この場合、先に詳述した化合物に関する優先傾向は、電子デバイスにも当てはまる。有機エレクトロルミネッセントデバイス(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)、有機ソーラーセル(O-SC)、有機光学検出器、有機光受容器、有機電場消光デバイス(O-FQD)、有機電気センサ、発光電気化学セル(LEC)、好ましくは有機発光電気化学セル(OLEC)、有機レーザーダイオード(O-レーザー)、および有機プラズモン発光デバイス(D.M.Kollerら、Nature Photonics 2008、1-4)からなる群から選択される電子デバイスが特に好ましく、好ましくは有機エレクトロルミネッセントデバイス(OLED、PLED)または有機発光電気化学セル(OLEC)、とりわけリン光もしくは蛍光OLEDまたは蛍光OLECである。
本発明のさらなる態様において、本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、別個の正孔注入層および/または正孔輸送層および/または正孔阻止層および/または電子輸送層を含有せず、それは、たとえばWO2005/053051に記載されているように、発光層が正孔注入層またはアノードに直接隣接する、および/または発光層が電子輸送層または電子注入層またはカソードに直接隣接することを意味する。加えて、たとえばWO2009/030981に記載されているように、発光層中の金属錯体と同一または類似の金属錯体を発光層に直接隣接する正孔輸送または正孔注入材料として使用することも可能である。
加えて、本発明の化合物を電子輸送層に使用することも可能である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンスデバイスのさらなる層において、典型的には先行技術に従い使用されるような任意の材料を使用することが可能である。したがって、当業者は、独創的な技術を用いることなく、有機エレクトロルミネッセンスデバイスについて公知の任意の材料を、式(I)または好ましい態様による本発明の化合物と組み合わせて使用することができる。
本発明の化合物は一般に、有機エレクトロルミネッセンスデバイスに使用されると、非常に良好な特性を有する。とりわけ、有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおいて本発明の化合物を使用した場合、先行技術による類似の化合物と比較して、寿命が著しく良好となる。同時に、有機エレクトロルミネッセンスデバイスのさらなる特性、とりわけ効率および電圧が、同様に改善するか、少なくとも同等となる。
指摘すべきことであるが、本発明に記載の態様の変形は、本発明の範囲内に含まれる。本発明において開示される特徴は何れも、明確に排除されない限り、同じ目的、または同等もしくは類似の目的を果たす代替的特徴により置きかえてもよい。したがって、本発明において開示されるそれぞれの特徴は何れも、特に断らない限り、包括的シリーズの一例、または同等もしくは類似の特徴とみなすべきである。
本発明の特徴は全て、特定の特徴および/または工程が相互に排他的でない限り、任意の方法で互いに組み合わせてもよい。これはとりわけ、本発明の好ましい特徴について言える。同様に、必須ではない組合せの特徴は、個別に(かつ組み合わせることなく)使用してもよい。
さらに指摘すべきことであるが、多くの特徴、とりわけ本発明の好ましい態様の特徴は、それ自体進歩性があり、本発明の態様の一部分に過ぎないとみなすべきではない。これらの特徴について、本発明で請求されているそれぞれの発明に加えて、あるいはその代替として、独立した保護を求めることができる。
本発明により開示される技術的教示を抽出し、他の例と組み合わせてもよい。
本発明を以下に続く例により詳細に例示するが、それにより本発明を限定する意図はない。
当業者は、与えられた詳細を使用して、独創的な技術を用いることなく、本発明のさらなる電子デバイスを製造することができ、したがって、請求された範囲全体を通じて本発明を実施することができる。
[例]
以下に続く合成は、特に断らない限り、乾燥溶媒中、保護ガス雰囲気下で行われる。金属錯体は、遮光して、または黄色光下で追加的な処理をする。溶媒および試薬は、たとえばSigma-ALDRICHまたはABCRから購入することができる。角括弧内のそれぞれの数字、または個々の化合物について引用された数字は、文献から公知の化合物のCAS番号である。
シントンの合成
例S1:
Figure 0007225094000056
A.Sagadevanら、Green Chemistry、17(2)、1113-1119;2015に類似の手順。16.7g(100mmol)のカルバゾール[86-74-8]、34.6g(250mmol)の炭酸カリウム、2.5g(10mmol)の硫酸銅(II)五水和物[7758-99-8]、3.6g(20mmol)のフェナントロリン、300mlのトルエン、および50gのガラスビーズの十分撹拌した混合物に、33.8g(130mmol)の1-ブロモ-4-(2-ブロモエチニル)ベンゼン[934-94-1]を添加し、次いで混合物を80℃で16時間撹拌する。冷却後、混合物をセライト床を通してろ過し、後者を洗浄し、ろ液を濃縮乾固する。残渣をフラッシュクロマトグラフィー(Axel Semrau製CombiFlash Torrent)により精製する。収率:23.2g(67mmol)、67%;純度:H NMRにより95%。
例S100:
Figure 0007225094000057
34.6g(100mmol)のS1、38.5g(100mmol)の2,3,4,5-テトラフェニル-2,4-シクロペンタジエン-1-オン[479-33-4]、および130mlのジフェニルエーテルの混合物を265℃に24時間加熱する。冷却しジフェニルエーテルを減圧下で除去した後、残渣を300mlのエタノールと共に沸騰させることにより抽出し、固体を吸引しながらろ過し、毎回100mlのEtOHで3回洗浄し、減圧下で乾燥させる。残渣をフラッシュクロマトグラフィー(Axel Semrau製CombiFlash Torrent)により精製する。収率:51.4g(73mmol)、73%;純度:H NMRにより98%。
同様の方法で、S1、即ち1-ブロモ-4-[2-(4-クロロフェニル)エチニル]ベンゼン[832744-28-2]をジエノフィルとして使用して、下記の化合物を調製することが可能である:
Figure 0007225094000058
Figure 0007225094000059
Figure 0007225094000060
Figure 0007225094000061
Figure 0007225094000062
Figure 0007225094000063
Figure 0007225094000064
Figure 0007225094000065
Figure 0007225094000066
Figure 0007225094000067
例S200:ブッフバルトカップリング
Figure 0007225094000068
54.6g(100mmol)のS104、16.7g(100mmol)のカルバゾール[86-74-8]、41.5g(300mmol)の炭酸カリウム、50gのガラスビーズ、700mlのトルエン、405mg(2mmol)のトリ-tert-ブチルホスフィン、および225mg(1mmol)の酢酸パラジウムの混合物を還流下でよく撹拌しながら24時間加熱する。冷却後、吸引しながら塩をトルエンスラリーの形態でセライト床を通してろ過し、床を毎回100mlの温めたトルエンで3回洗浄し、ろ液を500mlの水で1回、300mlの塩化ナトリウム溶液で1回洗浄し、硫酸マグネシウム上で脱水する。乾燥剤をろ過し溶媒を除去した後に得られる固体をクロマトグラフにかけ(シリカゲル、ジクロロメタン)、次いで、ジメチルアセトアミド(DMAC)から再結晶化させる。収率:46.1g(73mmol)、73%;純度:H NMRにより97%。
同様の方法で、炭酸カリウムカルボナートの代わりに120mmolのナトリウムtert-ブトキシドを第2級アミンとのカップリングに使用して、下記の化合物を調製することが可能である:
Figure 0007225094000069
Figure 0007225094000070
Figure 0007225094000071
Figure 0007225094000072
Figure 0007225094000073
Figure 0007225094000074
Figure 0007225094000075
Figure 0007225094000076
Figure 0007225094000077
Figure 0007225094000078
Figure 0007225094000079
Figure 0007225094000080
例S300:ホウ素化
Figure 0007225094000081
70.3g(100mmol)のS100、26.7g(105mmol)の4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)[73183-34-3]、29.5g(300mmol)の無水酢酸カリウム、50gのガラスビーズ(直径3mm)、および700mlのジオキサンの混合物に、543mg(1.3mmol)のS-Phos[657408-07-6]と225mg(1mmol)の酢酸パラジウム(II)を添加し、混合物をよく撹拌しながら90℃に16時間加熱する。冷却後、混合物をジオキサンスラリーの形態でセライト床を通してろ過し、床を300mlのジオキサンで洗浄し、ろ液を濃縮乾固し、残渣を500mlのトルエンに取り、溶液を毎回100mlの水で3回、200mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗浄し、次いで硫酸マグネシウム上で脱水する。乾燥剤をろ過し溶媒を除去した後に得られる泡状体を酢酸エチル/メタノールから再結晶化させる。収率:65.2g(87mmol)、87%;純度:H NMRにより95%。
同様の方法で、下記の化合物を調製することが可能である:
Figure 0007225094000082
Figure 0007225094000083
Figure 0007225094000084
Figure 0007225094000085
Figure 0007225094000086
Figure 0007225094000087
Figure 0007225094000088
Figure 0007225094000089
Figure 0007225094000090
Figure 0007225094000091
Figure 0007225094000092
Figure 0007225094000093
Figure 0007225094000094
例P1:スズキカップリング
Figure 0007225094000095
75.0g(100mmol)のS300、28.1g(105mmol)の1-クロロ-3,5-ジフェニルトリアジン[3842-55-5]、63.7g(300mmol)のリン酸三カリウム、500mlのトルエン、300mlのジオキサン、500mlの水の十分撹拌した混合物に、1.2g(3mmol)のS-Phos[657408-07-6]と498mg(2mmol)の酢酸パラジウム(II)を添加し、次いで混合物を還流下16時間加熱する。冷却後、有機相を取り出し、毎回300mlの水で2回、300mlの飽和塩化ナトリウム溶液で1回洗浄し、次いで硫酸マグネシウム上で脱水する。乾燥剤をトルエンスラリーの形態でセライト床を通してろ過し、床を300mlのトルエンで洗い流し、ろ液を濃縮乾固し、残渣をジメチルアセトアミドから2回結晶化させる。酢酸n-ブチルを用いた高温抽出を繰り返すことと、その後の分別昇華(p約10-5mbar、T約330℃)によりさらなる精製を実施する。収率:47.9g(56mmol)、56%;純度:H NMRにより99.9%。
同様の方法で、典型的には高真空下での加熱により残留溶媒が除去された1200g/molを超えるモル質量の生成量で下記の化合物を調製することが可能である:
Figure 0007225094000096
Figure 0007225094000097
Figure 0007225094000098
Figure 0007225094000099
Figure 0007225094000100
Figure 0007225094000101
Figure 0007225094000102
Figure 0007225094000103
Figure 0007225094000104
Figure 0007225094000105
Figure 0007225094000106
Figure 0007225094000107
Figure 0007225094000108
Figure 0007225094000109
例:OLEDの製造
1)真空処理されたデバイス:
本発明のOLEDと先行技術によるOLEDを、WO2004/058911による一般的な方法によって製造するが、方法は、ここに記載する環境(層厚の変更、使用する材料)に適合させてある。
以下に続く例では、様々なOLEDに関する結果を提示する。構造化されたITO(50nm、インジウムスズ酸化物)を有するガラスプラークが、OLEDが適用される基板を形成する。OLEDは基本的に、下記の層構造を有する:基板/5%のNDP-9(Novaledが市販)をドープしたHTMからなる正孔輸送層1(HTL1)、20nm/正孔輸送層2(HTL2)/任意の電子阻止層(EBL)/発光層(EML)/任意の正孔阻止層(HBL)/電子輸送層(ETL)/任意の電子注入層(EIL)、および最後にカソード。カソードは、厚さ100nmのアルミニウム層によって形成される。
まず第一に、真空処理されたOLEDを記載する。この目的のため、材料は全て、真空チャンバにて熱蒸着により適用される。この場合、発光層は常に、少なくとも1種のマトリックス材料(ホスト材料)と、共蒸発により特定の体積割合でマトリックス材料(複数可)に添加される発光ドーパント(発光体)からなる。M3:M2:Ir(L2)(55%:35%:10%)のような形式で与えられる詳細は、ここでは、層中に材料M3が体積で55%の割合で、M2が35%の割合で、Ir(L2)が10%の割合で存在することを意味する。同様に、電子輸送層も、2種の材料の混合物からなっていてもよい。OLEDの正確な構造は、表1に見出すことができる。OLEDの製造に使用した材料を、表4に示す。
OLEDは、標準的な方法で特徴決定される。この目的のため、エレクトロルミネッセンススペクトル、電力効率(cd/A単位で測定)、および電圧(1000cd/mにてV単位で測定)を、電流-電圧-明るさ特性(IUL特性)から判定する。一部の実験について、寿命を判定する。寿命は、輝度が特定の初期輝度から特定の割合に低下するまでの時間と定義される。数値LD50は、特定された寿命が、輝度が初期輝度の50%に低下した、即ち、例えば1000cd/mから500cd/mに低下した時点であることを意味する。発光色に応じ、異なる初期明るさを選択した。寿命の値は、当業者に公知の変換式を援用して他の初期輝度に変換することができる。この文脈において、1000cd/mの初期輝度の場合の寿命が標準的な数値である。
本発明の化合物のリン光OLEDにおける発光体材料としての使用
本発明の化合物の1つの使用は、OLEDの発光層における発光体材料(TADF)としてのものである。
化合物は、リン光発光体用のマトリックス/ホスト材料としても使用可能である。表4による化合物が、先行技術による比較として使用される。OLEDに関する結果を表2にまとめた。
Figure 0007225094000110
Figure 0007225094000111
溶液処理されたデバイス:
低分子量の可溶性機能材料から
本発明のイリジウム錯体は、溶液から処理することもでき、真空処理されたOLEDと比較して処理技術に関して遙かに単純であるにもかかわらず、良好な特性を有するOLEDが得られる。このような部品の製造は、既に何度も文献(たとえばWO2004/037887)に記載されているポリマー発光ダイオード(PLED)の製造に基づくものである。構造は、基板/ITO/正孔注入層(60nm)/中間層(20nm)/発光層(60nm)/正孔阻止層(10nm)/電子輸送層(40nm)/カソードで構成される。この目的のため、Technoprint製の基板(ソーダ石灰ガラス)を使用し、これにITO構造(インジウムスズ酸化物、透明な導電性アノード)を適用する。基板を、クリーンルームにおいてDI水および洗浄剤(Deconex 15PF)を用いて清浄にし、次いで、UV/オゾンプラズマ処理によって活性化させる。その後、同様にクリーンルームにおいて、20nmの正孔注入層をスピンコーティングにより適用する。必要なスピン速度は、希釈度および具体的なスピンコーターの形状寸法に依存する。層から残留水を除去するために、基板を、200℃のホットプレート上で30分間加熱する。使用する中間層は、正孔注入用として機能し;この場合、Merck製のHL-Xを使用する。あるいは、中間層は、1つ以上の層により置きかえられていてもよく、これらは、その後の溶液からのEML堆積の処理工程によって再び剥離しないという条件を満たすだけでよい。発光層を製造するために、本発明の三重項発光体を、マトリックス材料と共にトルエンまたはクロロベンゼンに溶解させる。この場合のように、デバイスに特有な層厚60nmをスピンコーティングによって達成すべき場合、このような溶液の典型的な固形分は16乃至25g/lである。溶液処理された緑色タイプ1デバイスは、P:M:IrRef2(X%:Y%:Z%)で構成される発光層を含有し;赤色タイプ2デバイスは、P:M:IrRef2:IrRef3(X%:Y%:Z%:5%)で構成される発光層を含有し;換言すると、これらは、2種の異なるIr錯体を含有する。発光層を不活性ガス雰囲気、本発明の場合はアルゴン中でスピンオンし、160℃で10分間焼成する。後者の上に、正孔阻止層(10nmETM1)と電子輸送層(40nmETM1(50%)/ETM2(50%))を蒸着(Lesker製の蒸着システムまたは同様のもの、典型的な蒸着圧力は、5×10-6mbarである)する。最後に、アルミニウムのカソード(100nm)(Aldrich製高純度金属)を蒸着により適用する。空気と空気の湿気からデバイスを保護するために、最後にデバイスを封入し、次いでその特性を決定する。引用したOLEDの例は、まだ最適化されていないが、得られたデータを表3に要約する。
Figure 0007225094000112
Figure 0007225094000113
Figure 0007225094000114
Figure 0007225094000115

Claims (10)

  1. 式(I):
    Figure 0007225094000116
    (式中、使用した記号は、下記の通りである:
    Qは、式(QL)で表されるアクセプター基であり;
    Figure 0007225094000117
    (式中、Lは、12個の炭素原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族環系を表し、
    は、式(Q-23)および(Q-24)の構造から選択される電子求引基であり;
    Figure 0007225094000118
    ここで、点線で示される結合は結合位置を示し;
    HLは、式(H-1)~(H-26)から選択される基を含むドナー基であり;
    Figure 0007225094000119
    Figure 0007225094000120
    Figure 0007225094000121
    Figure 0007225094000122
    (式中、点線で示される結合は結合位置を示し、
    Ar、Ar、Arは、それぞれ独立して6~40個の炭素原子を有するアリール基であり、これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよく;
    pは、0、1または2であり;
    Zは、CR 、N-Ar、OまたはSであり;
    は、O、S、C(RまたはNArを表し、点線で示される結合は結合位置を示し、eは、0、1または2であり、jは、0、1、2または3であり、hは、0、1、2、3または4であり;
    Arは、6~24個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系であり;
    Ar、Arは、同じであるかまたは異なり、18個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族環系であり;
    、Rは、独立して6~18個の芳香族環原子を有し、1つ以上のR ラジカルにより置換されていてもよい芳香族環系であり
    は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、B(OR、CHO、C(=O)R、CR=C(R、CN、C(=O)OR、C(=O)N(R、Si(R、N(R、NO、P(=O)(R、OSO、OR、S(=O)R、S(=O)、1~40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、または3~40個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、NR、P(=O)(R)、-C(=O)O-、-C(=O)NR-、-O-、-S-、SOもしくはSOにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOにより置きかえられていてもよい)、または5~60個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基、または10~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基;またはこれらの系の組合せであり;同時に、2つ以上のRラジカルが一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよく;
    は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、Cl、Br、I、B(OR、CHO、C(=O)R、CR=C(R、CN、C(=O)OR、C(=O)N(R、Si(R、N(R、NO、P(=O)(R、OSO、OR、S(=O)R、S(=O)、1~40個の炭素原子を有する直鎖アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基、または3~40個の炭素原子を有する分枝もしくは環状アルキル、アルコキシもしくはチオアルコキシ基(これらのそれぞれは、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい)(ここで、1つ以上の隣接していないCH基は、-RC=CR-、-C≡C-、Si(R、Si(R、Ge(R、Sn(R、C=O、C=S、C=Se、C=NR、NR、P(=O)(R)、-C(=O)O-、-C(=O)NR-、-O-、-S-、SOもしくはSOにより置きかえられていてもよく、1個以上の水素原子は、D、F、Cl、Br、I、CNもしくはNOにより置きかえられていてもよい)、または5~60個の芳香族環原子を有し、各場合において1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよい芳香族もしくはヘテロ芳香族環系、または5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアリールオキシもしくはヘテロアリールオキシ基、または5~60個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいアラルキルもしくはヘテロアラルキル基、または10~40個の芳香族環原子を有し、1つ以上のRラジカルにより置換されていてもよいジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基もしくはアリールヘテロアリールアミノ基、またはこれらの系の組合せであり;同時に、2つ以上のR置換基が一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよく;
    は、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、H、D、F、または1~20個の炭素原子を有する脂肪族、芳香族および/またはヘテロ芳香族ヒドロカルビルラジカルであり(水素原子はFにより置きかえられていてもよい);同時に、2つ以上のR置換基が一緒になって単環または多環式の脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族またはヘテロ芳香族環系を形成していてもよい)
    の少なくとも1つの構造を含む化合物。
  2. 式(I)中の前記Arおよび/またはAr基が、記号HLによるドナー基とは異なることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記Ar基が、式(LAr-1)
    Figure 0007225094000123
    (式中、Xは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、Cであるか、基がXに結合している場合はCであり;
    点線で示される結合は結合位置を示し、sは、0、1または2であり、ここで、前記Rラジカルは、請求項1に記載の定義を有する)
    の連結構造であることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 前記L基が、式(LAr-2)
    Figure 0007225094000124
    (式中、Xは、それぞれの場合において同じであるかまたは異なり、Cであるか、基がXに結合している場合はCであり;
    点線で示される結合は結合位置を示し、tは、0、1または2であり、ここで、前記Rラジカルは、請求項1に記載の定義を有する)
    の連結構造であることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
  5. 請求項1~4の何れか1項に記載の1種以上の化合物を含有するオリゴマー、ポリマーまたはデンドリマーであって、水素原子または置換基に代わり、前記ポリマー、オリゴマーまたはデンドリマーに対する前記化合物の1つ以上の結合が存在する、オリゴマー、ポリマーまたはデンドリマー。
  6. 請求項1~4の何れか1項に記載の少なくとも1種の化合物、または請求項5に記載オリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーと、蛍光発光体、リン光発光体、ホスト材料、マトリックス材料、電子輸送材料、電子注入材料、正孔伝導材料、正孔注入材料、電子阻止材料、および正孔阻止材料からなる群から選択される少なくとも1種のさらなる化合物を含む、組成物。
  7. 請求項1~4の何れか1項に記載の少なくとも1種の化合物、または請求項5に記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマー、または請求項6に記載の組成物と、少なくとも1種の溶媒を含む、調合物。
  8. 請求項1~4の何れか1項に記載の化合物、請求項5に記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマー、または請求項6に記載の組成物の、電子デバイスにおけるTADF材料、ホスト材料、電子輸送材料または正孔伝導材料としての使用。
  9. 請求項1~4の何れか1項に記載の化合物、または請求項5に記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマーを製造する方法であって、少なくとも1つのドナー基を含む化合物が、カップリング反応においてアクセプター基に結合されることを特徴とする、方法。
  10. 請求項1~4の何れか1項に記載の少なくとも1種の化合物、請求項5に記載のオリゴマー、ポリマーもしくはデンドリマー、または請求項6に記載の組成物を含む電子デバイス。
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