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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- H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
Description
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。
ベンゼン環が3、4の箇所に
T2及びT3の少なくとも1つは、単結合であり、T2が単結合である場合、T3はS又はOであり、T3が単結合である場合、T2はS又はOであり、
R1~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。)
R5~R8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、
R9~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。
T2が単結合である場合、T3はSであることが好ましい。
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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、
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。
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、
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
化合物N6の合成経路は、以下のとおりである。
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。
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
化合物N9の合成経路は、以下のとおりである。
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。
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
化合物N11の合成経路は、以下のとおりである。
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。
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
化合物N13の合成経路は、以下のとおりである。
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。
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
化合物N15の合成経路は、以下のとおりである。
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。
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
化合物N16の合成経路は、以下のとおりである。
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。
元素分析:(C46H27DBN3S)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。
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。
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
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。
元素分析:C40H23N3S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。
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)6が使用される。
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。
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)6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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
試験結果を表1に示した。
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/cm2、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。
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)
- 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。
ベンゼン環が3、4の箇所に
T2及びT3の少なくとも1つは、単結合であり、T2が単結合である場合、T3はS又はOであり、T3が単結合である場合、T2はS又はOであり、
R1~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。) - R1~R4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、
R5~R8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、
R11~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。 - T2が単結合であり、T3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。
- T2が単結合であり、T3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。
- T1がC(R15)2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、T4がClC(R15)2又はBrC(R15)2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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、T4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、
或いは、T1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、
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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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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