JP7321530B2 - 縮合多環化合物及びその製造方法と用途 - Google Patents

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Description

本発明は、表示技術の分野に関し、具体的には、縮合多環化合物及びその製造方法と用途に関する。
有機エレクトロルミネッセンスダイオード(organic light-emitting diodes、OLEDs)は、応答が速く、エネルギー消費が低く、自己発光し、色域が広く、極めて薄く、折り畳み可能性及び可撓性などの利点を有し、将来、液晶表示技術よりも応用見込みのある新規な表示技術であるので、ますます重要視されてきている。
Figure 0007321530000001
従来技術に比べて、OLEDデバイスは、駆動電圧が低く、発光効率が高く、コントラストが高く、彩度が高く、視野角が広く、そして応答時間が速いなどの多くの利点がある。現在のOLEDデバイスは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層のうちの複数の層を含み、適当な電極を組み合わせたものであり、これらの複数の層は、それぞれ正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、正孔阻止材料、電子輸送材料、及び電子注入材料で構成されており、中でも、ドープ法により製造されるOLED発光層はデバイスの発光効率の面で優位性があるので、発光層の材料は、通常ホスト材料にゲスト材料をドープすることにより形成され、ホスト材料は、OLEDデバイスの発光効率及び性能を左右する要因である。4、4’-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル(4、4’-Bis(9H-carbazol-9-yl)biphenyl、CBP)は、広く応用されているホスト材料であり、良好な正孔輸送性質を有するが、ホスト材料として使用される際に、そのガラス転移温度が低く、結晶化し易いので、OLEDデバイスの使用性能及び発光効率を低下させてしまう。一方で、材料分子量の増加により、材料のガラス転移温度及び熱的安定性を向上させることができるが、それと同時に材料の三重項エネルギー準位も低下し、デバイスの使用寿命及び発光効率に影響を与えてしまう。
本発明は、従来技術において、発光層のホスト材料は、ガラス転移温度が低く、結晶し易く、熱的安定性が悪く、良好な熱的安定性と高い三重項エネルギー準位を両立できないという欠点を克服することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術方案を採用する。
本発明は、以下で表される構造を有する縮合多環化合物を提供する。
Figure 0007321530000002
(ただし、ベンゼン環の1、2の箇所又は2、3の箇所又は3、4の箇所に
Figure 0007321530000003
と結合して一辺を共有する縮合環を形成し、一般式IV中のアスタリスク記号および化合物α中のアスタリスク記号は、結合サイトを表し、
ベンゼン環が3、4の箇所に
Figure 0007321530000004
と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
Figure 0007321530000005
ベンゼン環が2、3の箇所に
Figure 0007321530000006
と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
Figure 0007321530000007
ベンゼン環が1、2の箇所に
Figure 0007321530000008
と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
Figure 0007321530000009
は、独立に、単結合、NR15、S、O、BR15、PR15、C(R15から選択され、R15は、同じであっても異なってもよく、それぞれ独立に、メチル基、重水素化メチル基、フェニル基、重水素化フェニル基、ビフェニリル基、重水素化ビフェニリル基、ナフチル基、重水素化ナフチル基から選択され、
及びTの少なくとも1つは、単結合であり、Tが単結合である場合、TはS又はOであり、Tが単結合である場合、TはS又はOであり、
~R14は、同じであっても異なってもよく、それぞれ独立に、水素、重水素、メチル基、重水素化メチル基、フェニル基、重水素化フェニル基、重水素化メチル置換フェニル基から選択される。)
さらに、R~R14は、同じであっても異なってもよく、その少なくとも1つは、重水素、重水素化メチル基、重水素化フェニル基、重水素化メチル置換フェニル基のうちの1種から選択される。
さらに、R~Rは、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、
~Rは、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、
~R14は、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、R11~R14は、少なくとも1つの水素を含有することが好ましい。
さらに、Tが単結合である場合、TはS又はOであり、
が単結合である場合、TはSであることが好ましい。
さらに、縮合多環化合物は以下で表される構造を有する。
Figure 0007321530000010
さらに、上記縮合多環化合物は、以下のいずれか1つで表される分子構造を有する。
Figure 0007321530000011
Figure 0007321530000012
Figure 0007321530000013
Figure 0007321530000014
Figure 0007321530000015
Figure 0007321530000016
Figure 0007321530000017
本発明は、TがC(R15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-1で表される構造を有する場合、TがClC(R15又はBrC(R15から選択され、
式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で閉環反応させて中間体化合物(F)を得、中間体化合物(F)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-1で表される化合物を得ることを含み、
上記一般式IV-1で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000018
で示され、
或いは、TがBR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-2で表される構造を有する場合、Tが水素から選択され、
式(E)で表される化合物を原料とし、式(H)で表される化合物と触媒の存在下で反応させて中間体化合物(J)を得、中間体化合物(J)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-2で表される化合物を得ることを含み、
上記一般式IV-2で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000019
で示され、
或いは、TがOから選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-3で表される構造を有する場合、Tがヒドロキシ基から選択され、
式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(K)を得、中間体化合物(K)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-3で表される化合物を得ることを含み、
前記一般式IV-3で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000020
で示され、
或いは、TがSから選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-4で表される構造を有する場合、Tがメルカプト基から選択され、
式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(K-1)を得、中間体化合物(K-1)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-4で表される化合物を得ることを含み、
上記一般式IV-4で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000021
で示され、
或いは、TがPR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-5で表される構造を有する場合、Tが水素から選択され、
式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(L)を得、中間体化合物(L)を触媒の作用下で反応させて中間体化合物(M)を得、中間体化合物(M)と式(N)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて中間体化合物(O)を得、中間体化合物(O)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-5で表される化合物を得ることを含み、
上記一般式IV-5で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000022
で示され、
或いは、TがNR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-6で表される構造を有する場合、Tがニトロ基から選択され、
式(D)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(P)を得、中間体化合物(P)と式(Q)で表される化合物、式(G)で表される化合物とを次々と反応させて一般式IV-6で表される化合物を得ることを含み、
上記一般式IV-6で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000023
で示され、
或いは、Tが単結合から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-7で表される構造を有する場合、
式(R)で表される化合物を原料とし、式(S)で表される化合物と触媒の作用下で反応させて中間体化合物(T)を得、中間体化合物(T)を触媒の作用下で閉環反応させて中間体化合物(U)を得、中間体化合物(U)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-7で表される化合物を得ることを含み、
前記一般式IV-7で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000024
(ただし、Wはフッ素、塩素、臭素又はヨウ素から選択される。)
で示される上記縮合多環化合物の製造方法をさらに提供する。
さらに、上記式(E)で表される化合物の製造方法は、
式(A)で表される化合物を出発原料とし、触媒の存在下でニトロ化反応させて中間体化合物(B)を得、中間体化合物(B)と式(C)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて中間体化合物(D)を得、中間体化合物(D)を触媒の作用下で還元反応させて式(E)で表される化合物を得ることを含み、
上記式(E)で表される化合物の製造経路は、
Figure 0007321530000025
で示される。
本発明は、上記縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含む電子デバイスをさらに提供する。
上記電子デバイスは、有機エレクトロルミネッセンスデバイス、有機電界効果トランジスター、有機薄膜トランジスター、有機発光トランジスター、有機集積回路、有機太陽電池、有機電界消光デバイス、発光電気化学電池、有機レーザダイオード又は有機光レセプターのいずれか1種であることが好ましい。
さらに、上記電子デバイスは、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に位置し、上記縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含む有機薄膜層とを備える有機エレクトロルミネッセンスデバイスである。
上記有機薄膜層は、発光層を含み、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、電子阻止層及び電荷輸送層のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せをさらに含み、上記発光層は、上記縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含むことが好ましい。
上記発光層は、ホスト材料及びゲスト材料を含み、上記発光層におけるホスト材料は、上記縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含むことが好ましい。
本発明は、上記電子デバイスを備える表示装置をさらに提供する。
本発明は、上記電子デバイスを備える照明装置をさらに提供する。
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
1)本発明で提供される縮合多環化合物は、一般式IVで表されるような構造を有し、この化合物の構造は、双極性を有し、ホスト材料のHOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位は、それぞれ、異なる電子供与基及び電子吸引基に分布されることが可能である。これによって、ホスト材料における電荷と正孔の輸送バランス性が良好になり、発光層における正孔と電子の再結合領域を拡大し、励起子の濃度を低下させ、デバイスの三重項-三重項消滅を防止し、デバイスの効率を向上させた。
また、一般式IVで表される構造は、ベンゼン環の1、2の箇所又は2、3の箇所又は3、4の箇所に
Figure 0007321530000026
と結合して一辺を共有する縮合環を形成することにより、化合物の構造の共役性がより大きく、励起状態の安定性がより良好であり、剛性がより強く、材料の安定性がより良好であり、デバイスの使用寿命の向上に寄与する一方で、上記化合物の特定の構造は、OLEDデバイスのホスト材料のキャリア再結合領域を発光層と正孔又は電子輸送層の隣接する界面から離間させることに一層寄与し、OLEDデバイスの色純度を向上させるとともに、励起子の輸送層へのリターンを防止し、デバイス効率をさらに向上させることができる。
本発明に記載される縮合多環化合物は、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位が隣接する正孔輸送層、電子輸送層にマッチングすることにより、OLEDデバイスは、小さい駆動電圧を有する。また、上記化合物は、OLEDデバイスにおいて発光層のホスト材料として用いられ、高い三重項エネルギー準位及び良好な熱的安定性を有し、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギーの効率的な伝達を確保し、発光層の材料分子の結晶化を防止することができる。
本発明に記載される化合物は、小さい一重項(ΔES1)と三重項(ΔET1)とのエネルギー準位差を有し、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差を促進する。一方で、ホスト材料の三重項T1から一重項S1への高逆項間交差(RISC)速度により、ホスト材料から発光染料へのデクスターエネルギー移動(DET)を抑制し、Forsterエネルギー移動を促進し、デクスターエネルギー移動(DET)による励起子の損失を低減させ、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの効率のロールオフ効果を回避し、デバイスの外部量子効率を向上させ、高いデバイス効率を実現することができる。
2)本発明で提供される縮合多環化合物において、さらに、R~R14は、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つは、重水素、重水素化メチル基、重水素化フェニル基、重水素化メチル置換フェニル基のうちの1種から選択される。重水素原子は、井戸型ポテンシャルがより低く、振動周波数がより低く、振幅がより小さく、かつ炭素-重水素結合がより安定していることにより、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光効率及び使用寿命の向上に寄与する。本発明では、R~Rが、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、R~Rが、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、R11~R14が、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有することを限定することにより、構造
Figure 0007321530000027
における置換基が全て重水素置換であるわけではなく、この構造が構造
Figure 0007321530000028
と相まって、デバイスの使用寿命の向上に一層寄与する。
3)本発明で提供される有機エレクトロルミネッセンス(OLED)デバイスにおいて、上記発光層におけるホスト材料は、上記縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含み、上記特定の縮合多環化合物を発光層のホスト材料として用いることにより、ホスト材料における電荷と正孔の輸送バランスが良好になり、発光層における正孔と電子の再結合領域を拡大し、励起子の濃度を低下させ、デバイスの三重項-三重項消滅を防止し、デバイスの効率を向上させる。
また、上記化合物の特定の構造は、OLEDデバイスのホスト材料のキャリア再結合領域を発光層と正孔又は電子輸送層の隣接する界面から離間させることに一層寄与し、OLEDデバイスの色純度を向上させるとともに、励起子の輸送層へのリターンを防止し、デバイス効率をさらに向上させることができる。
本発明に記載される縮合多環化合物は、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位が隣接する正孔輸送層、電子輸送層にマッチングすることにより、OLEDデバイスは、小さい駆動電圧を有する。また、上記化合物は、OLEDデバイスにおいて発光層のホスト材料として用いられ、高い三重項エネルギー準位とガラス転移温度、及び良好な熱的安定性を有し、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギーの効率的な伝達を確保し、発光層の材料分子の結晶化を防止することができる。
本発明に記載される化合物は、一重項エネルギー準位が高いことにより、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギーの効率的な伝達を確保でき、一重項(ΔES1)と三重項(ΔET1)のエネルギー準位差が小さいことにより、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差を促進する。一方で、ホスト材料の三重項状態T1から一重項状態S1への高逆項間交差(RISC)速度により、ホスト材料から発光染料へのデクスターエネルギー移動(DET)を抑制し、Forsterエネルギー移動を促進し、デクスターエネルギー移動(DET)による励起子の損失を低減させ、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの効率のロールオフ効果を回避し、デバイスの外部量子効率を向上させ、高いデバイス効率を実現することができる。
本発明の具体的な実施形態又は従来技術における技術方案をより明確に説明するために、以下では、具体的な実施形態又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明する。以下に述べる図面は、本発明の幾つかの実施形態であり、本分野の通常の技術者であれば、創造的な労働をしない前提で、これらの図面によりその他の図面を得ることもできることは自明である。
本発明に係るデバイスの実施例1~11及び比較例1-2における有機エレクトロルミネッセンスデバイスの構造の模式図である。
本発明をより一層深く理解するために、以下の実施例を提供するが、本発明に記載される最適な実施形態に限らず、本発明の内容及び保護範囲が制限されない。いかなる人も本発明の示唆により、或いは本発明をその他の従来技術の特徴と組み合わせて得られる本発明と同じ又は類似するいかなる製品も、本発明の保護範囲内に入る。
実施例で具体的な実験ステップ又は条件が明記されていないものは、本分野における文献に述べたルーチンの実験ステップの操作又は条件に従い行うことができる。使用される試薬又は機器に製造メーカーが明記されていないものは、いずれも市販品を購入することで入手できるルーチンの試薬製品である。
実施例1
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物10の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000029
化合物10の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)中間体1-10の合成:三つ口フラスコに酢酸(500mL)を入れ、化合物N3(72.0g、0.20mol)を添加し、0℃で質量分率65%の濃硝酸(20.3g、0.21mol)を滴下し、滴下完了後に、0℃で2時間撹拌し、反応液を氷水800mLに入れ、水酸化ナトリウムを添加してpH=6~7になるまで中和し、酢酸エチルで抽出し(500mL×2)、有機相を合わせた後に飽和食塩水で洗浄し(200ml×2)、硫酸ナトリウムで乾燥し、有機相を遠心脱水して粗生成物78.2gを得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=20:1~5:1)後、中間体1-10(63.5g、収率78.4%)を得た。
2)中間体2-10の合成:三つ口フラスコに中間体1-10(40.5g、0.10mol)、化合物N4(29.3g、0.10mol)、炭酸カリウム(27.6g、0.20mol)、テトラヒドロフラン-水(テトラヒドロフランと水の体積比3:1、400mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.0g)を添加し、窒素の脱保護をし、75℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、水(200mL)を入れて溶解させた後、酢酸エチルで抽出し(200mL×2)、有機相を遠心脱水した後に粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=10:1~5:1)後、中間体2-10(38.9g、収率74%)を得た。
3)中間体3-10の合成:酢酸(200mL)に中間体2-10(26.3g、0.050mol)を入れ、鉄粉(14g、0.25mol)を添加し、室温で2時間撹拌し、鉄粉を濾過し、酢酸を遠心脱水し、粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=5:1~3:1)後、中間体3-10(19.7g、収率91.2%)を得た。
4)中間体4-10の合成:三つ口フラスコに中間体3-10(13.0g、0.030mol)、キシレン(120mL)、質量分率10%のトリ-t-ブチルホスフィンのキシレン溶液(6.0g、4mol%、トリ-t-ブチルホスフィンのキシレン溶液において、トリ-t-ブチルホスフィンが溶質であり、キシレンが溶剤である)、ナトリウムt-ブトキシド(5.77g、0.060mol)を入れ、窒素の脱保護をした後、Pd(dba)(300mg、2.0mol%)を添加し、再び窒素の脱保護をし、140℃まで昇温して、4時間撹拌し、室温まで冷却し、キシレンを遠心脱水した後、直接にカラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=5:1~2:1)後、中間体4-10(9.7g、収率77.8%)を得た。
5)化合物10の合成:三つ口フラスコに中間体4-10(8.3g、0.020mol)、化合物N1(7.2g、0.030mol)、ナトリウムt-ブトキシド(3.85g、0.040mol)、xphos(400mg)、キシレン(xylene、60mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(200mg)を添加し、再び窒素の脱保護をし、140℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、有機相を遠心脱水した後に、カラムクロマトグラフィーにより精製し(PE:EA=4:1~2:1)、粗生成物を得、粗生成物をキシレン、テトラヒドロフランでそれぞれ3回叩解した後(100mL×6)、化合物10(6.9g、収率56%)を得た。
元素分析:(C4328DNS)理論値:C:83.20、H:4.87、N:6.77、S:5.16、実測値:C:83.23、H:4.86、N:6.76、S:5.15、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:620.2145、実測値:620.2151。
実施例2
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物11の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000030
化合物11の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)中間体1-11の合成:その合成方法は、中間体1-10の合成と同じであり、化合物N3の代わりに化合物N5(72g、0.2mol)を用いて中間体1-11(63.2g、収率78%)を得たことで異なっている。
2)中間体2-11の合成:その合成方法は、中間体2-10の合成と同じであり、中間体1-10の代わりに中間体1-11(40.49g、0.1mol)を用い、化合物N4の代わりに化合物N2(30.9g、0.1mol)を用いて中間体2-11(40.2g、収率74.1%)を得たことで異なっている。
3)中間体3-11の合成:その合成方法は、中間体3-10の合成と同じであり、中間体2-10の代わりに中間体2-11(27.1g、0.05mol)を用いて中間体3-11(20.6g、収率91.8%)を得たことで異なっている。
4)中間体4-11の合成:その合成方法は、中間体4-10の合成と同じであり、中間体3-10の代わりに中間体3-11(13.4g、0.03mol)を用いて中間体4-11(9.8g、収率75.5%)を得たことで異なっている。
5)化合物11の合成:その合成方法は、化合物10の合成と同じであり、中間体4-10の代わりに中間体4-11(8.64g、0.02mol)を用いて化合物11(8.1g、収率64%)を得たことで異なっている。
元素分析:(C4428S)理論値:C:82.99、H:5.38、N:6.60、S:5.03、実測値:C:82.97、H:5.38、N:6.61、S:5.03、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:636.2427、実測値:636.2433。
実施例3
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物14の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000031
化合物14の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N6の合成:その合成方法は、中間体1-11の合成方法と同じであり、化合物N5の代わりに化合物
Figure 0007321530000032
を41.4g用い、収率が74%であったことで異なっている。
化合物N6の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000033
2)中間体1-14の合成:500mLの二つ口丸底フラスコを取り、そこに撹拌子を入れて還流管を接続し、二つ口丸底フラスコを乾燥した後に窒素ガスを充填した。二つ口丸底フラスコにそれぞれ化合物N6(30.2g、1.2当量、0.12mol)、化合物N7(27.8g、1.0当量、0.1mol)、炭酸カリウム(27.6g、2当量、0.2mol)、テトラヒドロフラン-水(テトラヒドロフランと水の体積比3:1、200mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(6mmol)を添加し、再び窒素の脱保護をし、75℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、水(150mL)を入れて溶解させた後、酢酸エチル(150mL×2)を添加して抽出し、有機相を遠心脱水した後に粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=20:1~8:1)後、黄色固体(32.9g、収率81%)の中間体1-14を得た。
3)中間体2-14の合成:500mLの二つ口丸底フラスコを取り、そこに撹拌子を入れて還流管を接続し、二つ口丸底フラスコを乾燥した後に窒素ガスを充填した。二つ口丸底フラスコにそれぞれ中間体1-14(40.6g、1当量、0.1mol)、亜リン酸トリエチル(250mL)を入れ、120℃で16時間撹拌し、冷却し、溶剤を遠心脱水し、水(200mL)を添加し、酢酸エチル(200mL×2)で抽出し、有機相を合わせ、有機相を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、遠心脱水して粗生成物41.5gを得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=10:1~5:1)後、遠心脱水して中間体2-14(30.5g、収率81.5%)を得た。
4)化合物14の合成:500mLの二つ口丸底フラスコを取り、そこに撹拌子を入れて還流管を接続し、二つ口丸底フラスコを乾燥した後に窒素ガスを充填した。二つ口丸底フラスコにそれぞれ化合物N1(24g、1当量、0.1mol)、中間体2-14(37.3g、1当量)、tert-BuNa(ナトリウムt-ブトキシド、3当量)、キシレン(120mL)、xphos(1g)、Pd[PPh(テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム、0.05当量、5mmol)を入れ、反応系を140℃で5時間撹拌し、反応した後に室温まで冷却し、反応系を濾過し、濾液を濃縮し、粗生成物を得、粗生成物をクロマトグラフィーで精製し(酢酸エチル/ヘキサン、体積比1/10)、化合物14(42.2g、収率73%)を得た。
元素分析:C4022DNS理論値:C:83.02、H:4.18、N:7.26、実測値:C:83.05、H:4.16、N:7.25、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:578.1675、実測値:578.1681。
実施例4
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物26の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000034
化合物26の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N9の合成:その合成方法は、中間体1-11の合成方法と同じであり、化合物N5の代わりに化合物
Figure 0007321530000035
を0.2mol用い、収率が73%であったことで異なっている。
化合物N9の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000036
2)中間体1-26の合成:三つ口フラスコに化合物N9(81.0g、0.20mol)、2-メルカプト-1-ナフタレンボロン酸(化合物N10、49.2g、0.24mol)、炭酸カリウム(55.2g、0.40mol)、テトラヒドロフラン-水(テトラヒドロフランと水の体積比3:1、600mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.01mol)を添加し、再び窒素の脱保護をし、75℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、水(300mL)を入れて溶解させた後、酢酸エチル(300mL×2)を添加して抽出し、有機相を遠心脱水した後に粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=8:1~3:1)後、中間体1-26(61.3g、収率70%)を得た。
3)中間体2-26の合成:酢酸(300mL)に中間体1-26(43.8g、0.10mol)を入れ、鉄粉(28g、0.50mol)を添加し、室温で2時間撹拌し、鉄粉を濾過し、酢酸を遠心脱水し、粗生成物62gを得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=5:1~2:1)後、中間体2-26(36.8g、収率90.2%)を得た。
4)中間体3-26の合成:三つ口フラスコに中間体2-26(20.4g、0.050mol)をDMF(100mL)に溶解させ、臭化カリウム(1.19g、0.010mol)を添加し、110℃で12時間反応し、冷却し、溶剤を遠心脱水し、水(100mL)を入れて希釈し、酢酸エチル(100mL×2)を添加して抽出し、有機相を合わせた後、飽和食塩水を添加して洗浄し(100mL×2)、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶剤を遠心脱水した後、粗生成物3-26を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=3:1~1:1)後、遠心脱水して中間体3-26(13.0g、収率64%)を得た。
5)化合物26の合成:三つ口フラスコに中間体3-26(8.1g、0.020mol)、化合物N1(7.2g、0.030mol)、ナトリウムt-ブトキシド(3.85g、0.040mol)、xphos(400mg)、キシレン(60mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1mmol)を添加し、再び窒素の脱保護をし、140℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、有機相を遠心脱水した後に、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=4:1~2:1)後、化合物26の粗生成物を得、粗生成物をキシレン、テトラヒドロフランでそれぞれ3回叩解した後(80mL×6)、化合物26(7.8g、収率64%)を得た。
元素分析:C4022DN理論値:C:78.66、H:3.96、N:6.88、実測値:C:78.64、H:3.96、N:6.89、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:610.1396、実測値:610.1400。
実施例5
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物74の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000037
化合物74の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N11の合成:その合成方法は、中間体1-11の合成方法と同じであり、化合物N5の代わりに化合物
Figure 0007321530000038
を0.2mol用い、収率が70%であったことで異なっている。
化合物N11の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000039
2)中間体1-74の合成:三つ口フラスコに化合物N11(39.0g、0.10mol)、化合物N12(21.7g、0.10mol)、炭酸カリウム(27.6g、0.20mol)、テトラヒドロフラン-水(テトラヒドロフランと水の体積比3:1、400mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.0g)を添加し、再び窒素の脱保護をし、75℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、水(200mL)を入れて溶解させた後、酢酸エチルで抽出し(200mL×2)、有機相を遠心脱水した後に粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=20:1~10:1)後、中間体1-74(32.2g、収率74%)を得た。
3)中間体2-74の合成:三つ口フラスコに中間体1-74(21.7g、0.05mol)を入れ、イソプロパノール(200mL)を添加して溶解させ、二酸化チタン(8.0g、0.10mol)を入れ、窒素の保護下で、紫外線灯で16時間照射して反応し、溶剤を遠心脱水し、残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=15:1~5:1)後、中間体2-74(12.6g、収率68%)を得た。
4)化合物74の合成:三つ口フラスコに中間体2-74(7.4g、0.02mol)を入れ、無水テトラヒドロフラン(50mL)を添加し、-78℃まで降温し、フェニルリチウム(20mL、0.02mol)を滴下し、温度を-78℃に保持して2時間撹拌し、そして、化合物N1(4.8g、0.02mol)のテトラヒドロフラン溶液(30mL)を滴下し、滴下完了後、-78℃で2時間保温し、その後、室温まで昇温して一夜経過し、水(100mL)を入れて消光させ、酢酸エチル(100mL×2)を添加して抽出し、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、遠心脱水して粗生成物を得、粗生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=7:1~3:1)後、化合物74(8.2g、収率63%)を得た。
元素分析:C4627DNO理論値:C:84.51、H:4.47、N:8.57、実測値:C:84.54、H:4.48、N:8.58、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:653.2326、実測値:653.2331。
実施例6
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物76の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000040
化合物76の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N13の合成:その合成方法は、中間体1-11の合成方法と同じであり、化合物N5の代わりに化合物
Figure 0007321530000041
を0.2mol用い、収率が71%であったことで異なっている。
化合物N13の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000042
2)中間体1-76の合成:その合成方法は、中間体1-74の合成と同じであり、化合物N12の代わりに化合物N14(21.8g、1当量、0.1mol)を用いて中間体1-76(32.1g、収率71%)を得たことで異なっている。
3)中間体2-76の合成:その合成方法は、中間体2-74の合成と同じであり、中間体1-74の代わりに中間体1-76(22.6g、0.05mol)を用いて中間体2-76(11.6g、収率60%)を得たことで異なっている。
4)化合物76の合成:その合成方法は、化合物74の合成と同じであり、中間体2-74の代わりに中間体2-76(7.76g、0.02mol)を用いて化合物76(7.9g、収率59%)を得たことで異なっている。
元素分析:C4626S理論値:C:82.36、H:4.51、N:8.35、S:4.78、実測値:C:82.39、H:4.50、N:8.34、S:4.77、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:670.2160、実測値:670.2165。
実施例7
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物92の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000043
化合物92の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N15の合成:その合成方法は、中間体2-26の合成方法と同じであり、化合物N9
Figure 0007321530000044
の代わりに
Figure 0007321530000045
を0.2mol用い、化合物N10
Figure 0007321530000046
の代わりに
Figure 0007321530000047
を0.24mol用い、最終的な収率が52%であったことで異なっている。
化合物N15の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000048
2)中間体2-92の合成:三つ口フラスコに化合物N15(75.1g、0.20mol)を入れ、ベンゼン(500mL)、無水三塩化リン(27.5g、0.2mol)を添加し、窒素の保護下で、16時間還流させ、冷却した後に、ロータリー蒸発でベンゼンを除去した後、無水三塩化アルミニウム(3.1g、0.02mol)を添加し、反応混合物を180℃で5時間反応させ、冷却した後に、カラムクロマトグラフィーにより精製し(PE:EA=5:1~3:1)、中間体2-92(61.4g、収率69.8%)を得た。
3)中間体3-92の合成:三つ口フラスコに中間体2-92(44.0g、0.10mol)を入れ、無水テトラヒドロフラン(300mL)を添加し、窒素の保護下で、0℃でフェニルグリニャール試薬(150mL、0.30mol)を滴下し、滴下完了後に、室温で12時間撹拌した後、2時間還流させ、冷却した後に、氷水(300mL)に入れ、質量分率5%の塩酸を添加してpHが中性になるまで調整し、ジクロロメタン(200mL×2)を添加して抽出し、有機相を飽和食塩水で洗浄し(200mL)、硫酸ナトリウムで乾燥し、遠心脱水して粗生成物を得てから、粗生成物をエチルエーテルとジクロロメタン(体積比1:1、400mL)で再結晶化し、中間体3-92(31.1g、収率64.6%)を得た。
4)化合物92の合成:三つ口フラスコに中間体3-92(9.6g、0.020mol)、化合物N1(7.2g、0.030mol)、ナトリウムt-ブトキシド(3.9g、0.040mol)、xphos(400mg)、キシレン(60mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(200mg)を添加し、再び窒素の脱保護をし、140℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、有機相を遠心脱水し、その後、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=8:1~4:1)後、化合物92の粗生成物を得、粗生成物をキシレン、テトラヒドロフランでそれぞれ3回叩解した後(80mL×6)、化合物92(7.3g、収率53.2%)を得た。
元素分析:(C4627DNPS)理論値:C:80.45、H:4.26、N:6.12、S:4.67、実測値:C:80.48、H:4.26、N:6.12、S:4.65、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:686.1804、実測値:686.1799。
実施例8
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物95の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000049
化合物95の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N16の合成:その合成方法は、中間体2-26の合成方法と同じであり、化合物N10
Figure 0007321530000050
の代わりに化合物
Figure 0007321530000051
を0.24molを用い、最終的な収率が56%であったことで異なっている。
化合物N16の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000052
2)中間体2-95の合成:その合成方法は、中間体2-92の合成と同じであり、化合物N15の代わりに化合物N16(75g、0.20mol)を用いて中間体2-95(63.0g、収率71.8%)を得たことで異なっている。
3)中間体3-95の合成:その合成方法は、中間体3-92の合成と同じであり、中間体2-92の代わりに中間体2-95(43.9g、0.1mol)を用いて中間体3-95(29.4g、収率61.2%)を得たことで異なっている。
4)化合物95の合成:その合成方法は、化合物92の合成と同じであり、中間体3-92の代わりに中間体3-95(9.6g、0.02mol)を用いて化合物95(7.9g、収率57.8%)を得たことで異なっている。
元素分析:(C4727PS)理論値:C:80.32、H:4.73、N:5.98、S:4.56、実測値:C:80.36、H:4.72、N:5.96、S:4.55、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:702.2086、実測値:702.2091。
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物111の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000053
化合物111の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)中間体1-111の合成:三つ口フラスコに化合物N19(81.0g、0.20mol)、N20(41.3g、0.24mol)、炭酸カリウム(55.2g、0.40mol)、テトラヒドロフラン-水(テトラヒドロフランと水の体積比3:1、500mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2.0g)を添加し、再び窒素の脱保護をし、75℃まで昇温して4時間撹拌し、降温して抽出し、有機相を遠心脱水した後に粗生成物を得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=10:1~5:1)後、中間体1-111(61g、収率75.1%)を得た。
2)中間体2-111の合成:酢酸(300mL)に中間体1-111(40.6g、0.10mol)を入れ、鉄粉(28g、0.50mol)を添加し、室温で2時間撹拌し、鉄粉を濾過し、酢酸を遠心脱水し、粗生成物50gを得、カラムクロマトグラフィーにより精製した(PE:EA=5:1~3:1)後、中間体2-111(34.7g、収率92.3%)を得た。
3)中間体3-111の合成:三つ口フラスコに中間体2-111(18.8g、0.05mol)、ジクロロフェニルボラン(9.5g、0.06mol)、無水トルエン(150mL)、三塩化アルミニウム(10.0g、0.08mol)を入れ、窒素の保護下で、トルエンを4時間還流させ、冷却し、濾過し、濾液を飽和食塩水で洗浄し(100mL)、遠心脱水した後に、トルエンで2回叩解し(100mL×2)、中間体3-111(15.2g、66%)を得た。
4)化合物111の合成:三つ口フラスコに中間体3-67(9.2g、0.020mol)、化合物N1(7.22g、0.030mol)、ナトリウムt-ブトキシド(3.9g、0.040mol)、xphos(400mg)、キシレン(60mL)を入れ、窒素の脱保護をした後、テトラ(トリフェニルホスフィン)パラジウム(200mg)を添加し、再び窒素の脱保護をし、140℃まで昇温して4時間撹拌し、降温し、有機相を遠心脱水した後に、カラムクロマトグラフィーにより精製し(PE:EA=4:1~2:1)、粗生成物を得、粗生成物をキシレン、テトラヒドロフランでそれぞれ3回叩解した後(80mL×6)、製品である化合物111(8.1g、収率60.6%)を得た。
元素分析:(C4627DBNS)理論値:C:82.88、H:4.38、N:6.30、S:4.81、実測値:C:82.90、H:4.38、N:6.29、S:4.80、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:666.2160、実測値:666.2166。
実施例10
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物107の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000054
化合物107の製造方法は、具体的に以下のステップを含む。
1)化合物N17の合成:その合成方法は、中間体1-11の合成方法と同じであり、化合物N5の代わりに化合物
Figure 0007321530000055
を0.2mol用い、収率が73%であったことで異なっている。化合物N17の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000056
2)中間体1-107の合成:その合成方法は、中間体1-111の合成と同じであり、化合物N19の代わりに化合物N17(77.8g、0.20mol)を用い、化合物N20の代わりに化合物N18を用いて中間体1-107(56.8g、収率73.0%)を得たことで異なっている。
3)中間体2-107の合成:その合成方法は、中間体2-111の合成と同じであり、中間体1-111の代わりに中間体1-107(38.9g、0.01mol)を用いて中間体2-107(33.5g、収率93.2%)を得たことで異なっている。
4)中間体3-107の合成:その合成方法は、中間体3-111の合成と同じであり、中間体2-111の代わりに中間体2-107(18.0g、0.05mol)を用いて中間体3-107(14.9g、収率67%)を得たことで異なっている。
5)化合物107の合成:その合成方法は、化合物111の合成と同じであり、中間体3-111の代わりに中間体3-107(8.9g、0.02mol)を用いて化合物107(8.2g、収率63.0%)を得たことで異なっている。
元素分析:(C4627DBNO)の理論値:C:84.93、H:4.49、N:6.46、実測値:C:84.97、H:4.49、N:6.45、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:650.2388、実測値:650.2393。
実施例11
本実施例は、縮合多環化合物を提供する。化合物133の合成経路は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000057
化合物133の製造方法は、化合物14と同じであり、中間体2-14の代わりに中間体2を用いて化合物133を得、収率が66%であったことで異なっている。
元素分析:C4023S理論値:C:83.16、H:4.01、N:7.27、S:5.55、実測値:C:83.19、H:4.01、N:7.25、S:5.54、HRMS(ESI)m/z(M)理論値:577.1613、実測値:577.1619である。
デバイスの実施例1
本実施例は、下から順に積層して設けられた陽極1、正孔注入層2、正孔輸送層3、有機発光層4、電子輸送層5、電子注入層6及び陰極7を含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。上記デバイスは、ITO/正孔注入層(HIL)(30nm)/正孔輸送層(HTL)(40nm)/有機発光層(化合物10に化合物RDをドープしたもの)(40nm)/電子輸送層(ETL)(40nm)/電子注入層(EIL/LiF)(1nm)/陰極(Al)(150nm)である図1に示す具体的な構造に形成された。
有機エレクトロルミネッセンスデバイスにおける陽極1としては、ITO材料が使用される。
正孔注入層2の材料としては、下記のような構造の化合物HAT(CN)が使用される。
Figure 0007321530000058
正孔輸送層3の材料としては、下記のような構造の化合物NPBが使用される。
Figure 0007321530000059
有機発光層4は、ホスト材料及びゲスト材料をコドープすることにより形成されたものであり、ホスト材料としては、化合物10が使用され、ゲスト材料としては、化合物RDが使用され、ホスト材料とゲスト材料のドープ質量比が100:5であり、化合物RDの化学構造は、以下のとおりである。
Figure 0007321530000060
電子輸送層5の材料としては、下記のような構造の化合物CBPが使用される。
Figure 0007321530000061
電子注入層6の材料としては、下記のような構造の化合物BCPと電子注入材料LiFをドープすることにより形成されたものであり、BCPとLiFのドープ質量比が100:3である。
Figure 0007321530000062
陰極7としては、金属Alが使用される。
上記有機エレクトロルミネッセンスデバイスの製造は、以下のステップを含む
1)基板洗浄
ITO透明電極が塗布されたガラス基板を業務用洗浄剤(横浜化学科技(常州)有限公司、成分と濃度:エチレングリコール類溶剤≦10wt%、トリエタノールアミン≦1wt%)で超音波処理し、脱イオン水中でリンスし、アセトン:エタノールの混合溶剤(体積比1:1)中で超音波脱脂し、清浄環境下で水分が完全に除去されるまでベークし、その後、紫外光及びオゾンにより洗浄した。
2)有機層と陰極の製造
上記陽極層付きガラス基板を真空チャンバー内に置き、1×10-6~2×10-4Paになるまで真空引きし、上記陽極層膜に、正孔注入層としてHAT(CN)を蒸着速度0.1nm/s、蒸着厚さ30nmで真空蒸着した。
正孔注入層に正孔輸送層を蒸着速度0.1nm/s、蒸着膜厚40nmで蒸着した。
正孔輸送層に有機発光層を蒸着した。具体的には、ホスト材料の蒸着速度0.1nm/s、ゲスト材料の蒸着速度0.005nm/s、蒸着総膜厚40nmとなるように、共蒸着により発光層のホスト材料とゲスト材料を真空蒸着した。
有機発光層に1つの電子輸送層を蒸着速度0.1nm/s、蒸着総膜厚40nmで真空蒸着した。
電子輸送層に1つの電子注入層を蒸着速度0.05nm/s、蒸着総膜厚1nmで真空蒸着した。
電子注入層にAlを蒸着速度0.1nm/s、蒸着総膜厚150nmで蒸着した。
デバイスの実施例2
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物11が使用されていることにある。
デバイスの実施例3
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物14が使用されていることにある。
デバイスの実施例4
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物26が使用されていることにある。
デバイスの実施例5
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物74が使用されていることにある。
デバイスの実施例6
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物76が使用されていることにある。
デバイスの実施例7
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物92が使用されていることにある。
デバイスの実施例8
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物95が使用されていることにある。
デバイスの実施例9
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物111が使用されていることにある。
デバイスの実施例10
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物107が使用されていることにある。
デバイスの実施例11
本実施例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物133が使用されていることにある。
比較例1
本比較例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物E-1が使用されていることにある。
Figure 0007321530000063
比較例2
本比較例は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供する。デバイスの実施例1で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスとの区別は、有機発光層におけるホスト材料として、化合物E-2が使用されていることにある。
Figure 0007321530000064
試験例1
1、熱分解温度及びガラス転移温度の測定
化合物の熱分解温度の測定:熱重量分析計(TGA 米国TA TGA55)を用いて本発明の材料に対して熱分解温度(Td)試験を行い、試験範囲を室温~600℃とし、昇温速度を10℃/minとし、窒素雰囲気下で、5%重量減少温度を分解温度として定義した。
化合物のガラス転移温度の測定:示差走査熱量計(DSC、米国TA DSC250)を用いて本発明の材料に対してガラス転移温度(Tg)試験を行い、試験範囲を室温~600℃とし、昇温速度を10℃/minとし、降温速度を10℃/minとし、窒素雰囲気下で、昇温と降温を2サイクル行った。
2、LUMO及びHOMOエネルギー準位試験
電気化学的ワークステーションを利用してサイクリックボルタンメトリー(CV 上海辰華 CHI-600E)により本発明の材料のHOMOとLUMOエネルギー準位に対して試験を行い、白金フィラメント(Pt)を対電極とし、銀/塩化銀(Ag/AgCl)を基準電極とし、窒素雰囲気下で、0.1Mのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファートを含有するジクロロメタン電解液中に100mV/sの走査速度で試験を行い、フェロセンにより電位校正を行い、フェロセンの電位の真空状態での絶対準位を-4.8eVに設定した。
Figure 0007321530000065
三重項エネルギー準位の試験条件:トルエンを溶剤とし、受験化合物を溶液(濃度2*10-5mol/L)として配合し、蛍光分光光度計(日立F-4600)を用いて上記溶液に対して-78℃の条件下で試験を行った。
T1=1240/λ
λは最短紫外光/可視光の吸収波長である。
試験結果を表1に示した。
Figure 0007321530000066
表1の結果から分かるように、本発明で提供される縮合多環化合物は、高い熱分解温度を有するため、これによって形成されるホスト材料がデバイスにおいて優れた熱的安定性を保つことを確保でき、デバイスが製造過程中に分解や破壊し難くなる。また、本発明で提供される縮合多環化合物は、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位が隣接する輸送層にマッチングすることにより、OLEDデバイスは、小さい駆動電圧を有する。なお、本発明で提供される縮合多環化合物は、一重項エネルギー準位が高いため、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギーの効率的な伝達を確保できる。
試験例2
機器:デバイスの電流、電圧、輝度、使用寿命などの特性については、PR 650スペクトル走査輝度計及びKeithley K 2400ソースメータシステムを用いて同期的に試験を行った。
試験条件:電流密度10mA/cm、温度25℃。
デバイスの実施例1~11及び比較例1~2で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスに対して試験を行い、結果を表2に示した。
Figure 0007321530000067
デバイスの実施例1~11及び比較例1~2で提供される有機エレクトロルミネッセンスデバイスに対して試験を行い、結果を表2に示した。比較例におけるデバイスに比べて、本発明のデバイスの実施例で提供されるOLEDデバイスは、作業電圧が低く、電流効率が高く、デバイスの使用寿命が長い。この結果から分かるように、本発明で提供される縮合多環化合物をOLEDデバイスの発光層のホスト材料として用いることにより、デバイスの発光効率を著しく向上させ、デバイスの作業電圧を低下させ、デバイスの使用寿命を長くし、OLEDの性能を向上させることができる。注意すべきなのは、発明者は研究過程に、本発明で提供される縮合多環化合物構造において、ベンゼン環が1、2の箇所又は2、3の箇所又は3、4の箇所に
Figure 0007321530000068
と結合して一辺を共有する縮合環を形成していない場合、デバイスの電流効率及びデバイスの寿命がひどく影響されることを見出した。
上記の実施例は、本発明を明確に説明するために挙げた例に過ぎず、実施形態を限定するものではないことは自明である。本分野の通常の技術者であれば、上記説明を基礎とし、その他の異なる形態の変形又は変更を加えることもできる。ここでは、すべての実施形態を全部挙げる必要もなく、挙げることも不可能である。これによって派生した自明な変形又は変更は、依然として本発明の保護範囲内に入る。
1 : 陽極
2 : 正孔注入層
3 : 正孔輸送層
4 : 有機発光層
5 : 電子輸送層
6 : 電子注入層
7 : 陰極

Claims (12)

  1. 以下で表される構造を有することを特徴とする縮合多環化合物。
    Figure 0007321530000069
    (ただし、R~R14は、同じであっても異なってもよく、かつ、R ~R 14 はそれぞれ独立に、水素、重水素、メチル基、重水素化メチル基、フェニル基、重水素化フェニル基、および重水素化メチル置換フェニル基から選択され、かつ、R ~R 14 少なくとも1つは、重水素化メチル基および重水素化フェニル基のうちの1種から選択される。)
  2. 以下の一般式IVで表される構造を有することを特徴とする縮合多環化合物。
    Figure 0007321530000070
    (ただし、ベンゼン環の1、2の箇所又は2、3の箇所又は3、4の箇所に以下の化合物α
    Figure 0007321530000071
    と結合して一辺を共有する縮合環を形成し、一般式IV中のアスタリスク記号および化合物α中のアスタリスク記号は、結合サイトを表し、
    ベンゼン環が3、4の箇所に
    Figure 0007321530000072
    と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
    Figure 0007321530000073
    ベンゼン環が2、3の箇所に
    Figure 0007321530000074
    と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
    Figure 0007321530000075
    ベンゼン環が1、2の箇所に
    Figure 0007321530000076
    と結合して一辺を共有する縮合環を形成する場合、一般式IVが以下の構造を有し、
    Figure 0007321530000077
    は、独立に、NR15、S、O、BR15、PR15、C(R15から選択され、R15は、同じであっても異なってもよく、それぞれ独立に、メチル基、重水素化メチル基、フェニル基、重水素化フェニル基、ビフェニリル基、重水素化ビフェニリル基、ナフチル基、重水素化ナフチル基から選択され、
    及びTの少なくとも1つは、単結合であり、Tが単結合である場合、TはS又はOであり、Tが単結合である場合、TはS又はOであり、
    ~R14は、同じであっても異なってもよく、それぞれ独立に、水素、重水素、メチル基、重水素化メチル基、フェニル基、重水素化フェニル基、重水素化メチル置換フェニル基から選択され、かつ、少なくとも1つは、重水素、重水素化メチル基、重水素化フェニル基、重水素化メチル置換フェニル基のうちの1種から選択される。)
  3. ~Rは、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、
    ~Rは、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有し、及び/又は、
    11~R14は、同じであっても異なってもよく、少なくとも1つの水素を含有することを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の縮合多環化合物。
  4. が単結合であ、TはS又はOであることを特徴とする請求項2又は3に記載の縮合多環化合物。
  5. が単結合であ、TはSであることを特徴とする請求項4に記載の縮合多環化合物。
  6. 以下のいずれか1つで表される分子構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の縮合多環化合物。
    Figure 0007321530000081
    Figure 0007321530000082
    Figure 0007321530000083
    Figure 0007321530000084
  7. がC(R15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-1で表される構造を有する場合、TがClC(R15又はBrC(R15から選択され、
    式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で閉環反応させて中間体化合物(F)を得、中間体化合物(F)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-1で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-1で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000085
    で示され、
    或いは、TがBR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-2で表される構造を有する場合、Tが水素から選択され、
    式(E)で表される化合物を原料とし、式(H)で表される化合物と触媒の存在下で反応させて中間体化合物(J)を得、中間体化合物(J)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-2で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-2で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000086
    で示され、
    或いは、TがOから選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-3で表される構造を有する場合、Tがヒドロキシ基から選択され、
    式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(K)を得、中間体化合物(K)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-3で表される化合物を得ることを含み、
    前記一般式IV-3で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000087
    で示され、
    或いは、TがSから選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-4で表される構造を有する場合、Tがヒドロキシ基から選択され、
    式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(K-1)を得、中間体化合物(K-1)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-4で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-4で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000088
    で示され、
    或いは、TがPR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-5で表される構造を有する場合、Tが水素から選択され、
    式(E)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(L)を得、中間体化合物(L)を触媒の作用下で反応させて中間体化合物(M)を得、中間体化合物(M)を式(N)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて中間体化合物(O)を得、中間体化合物(O)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-5で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-5で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000089
    で示され、
    或いは、TがNR15から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-6で表される構造を有する場合、Tがニトロ基から選択され、
    式(D)で表される化合物を原料とし、触媒の存在下で反応させて中間体化合物(P)を得、中間体化合物(P)と式(Q)で表される化合物、式(G)で表される化合物とを相次いで反応させて一般式IV-6で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-6で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000090
    で示され、
    或いは、Tが単結合から選択され、即ち、縮合多環化合物が一般式IV-7で表される構造を有する場合、
    式(R)で表される化合物を原料とし、式(S)で表される化合物と触媒の作用下で反応させて中間体化合物(T)を得、中間体化合物(T)を触媒の作用下で閉環反応させて中間体化合物(U)を得、中間体化合物(U)と式(G)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて一般式IV-7で表される化合物を得ることを含み、
    上記一般式IV-7で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000091
    (ただし、Wはフッ素、塩素、臭素又はヨウ素から選択される。)
    で示されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の縮合多環化合物を製造する縮合多環化合物の製造方法。
  8. 上記式(E)で表される化合物の製造方法は、
    式(A)で表される化合物を出発原料とし、触媒の存在下でニトロ化反応させて中間体化合物(B)を得、中間体化合物(B)と式(C)で表される化合物とを触媒の作用下でカップリング反応させて中間体化合物(D)を得、中間体化合物(D)を触媒の作用下で還元反応させて式(E)で表される化合物を得ることを含み、
    上記式(E)で表される化合物の製造経路は、
    Figure 0007321530000092
    で示されることを特徴とする請求項7に記載の縮合多環化合物の製造方法。
  9. 請求項1~6のいずれか1項に記載の縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含むことを特徴とする電子デバイス。
  10. 陽極と、
    陰極と、
    上記陽極と上記陰極との間に位置し、請求項1~6のいずれか1項に記載の縮合多環化合物のいずれか1種又は少なくとも2種の組合せを含む有機薄膜層と、
    を備える有機エレクトロルミネッセンスデバイスであることを特徴とする請求項9に記載の電子デバイス。
  11. 請求項9又は10に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする表示装置。
  12. 請求項9又は10に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする照明装置。
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