JP7349842B2 - 縮合環化合物、及びそれを含む有機電界発光素子 - Google Patents

縮合環化合物、及びそれを含む有機電界発光素子 Download PDF

Info

Publication number
JP7349842B2
JP7349842B2 JP2019145760A JP2019145760A JP7349842B2 JP 7349842 B2 JP7349842 B2 JP 7349842B2 JP 2019145760 A JP2019145760 A JP 2019145760A JP 2019145760 A JP2019145760 A JP 2019145760A JP 7349842 B2 JP7349842 B2 JP 7349842B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
carbon atoms
mmol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019145760A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020026430A (ja
Inventor
卓矢 宇野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Display Co Ltd
Original Assignee
Samsung Display Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Display Co Ltd filed Critical Samsung Display Co Ltd
Publication of JP2020026430A publication Critical patent/JP2020026430A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7349842B2 publication Critical patent/JP7349842B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/40Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D489/00Heterocyclic compounds containing 4aH-8, 9 c- Iminoethano-phenanthro [4, 5-b, c, d] furan ring systems, e.g. derivatives of [4, 5-epoxy]-morphinan of the formula:
    • C07D489/02Heterocyclic compounds containing 4aH-8, 9 c- Iminoethano-phenanthro [4, 5-b, c, d] furan ring systems, e.g. derivatives of [4, 5-epoxy]-morphinan of the formula: with oxygen atoms attached in positions 3 and 6, e.g. morphine, morphinone
    • C07D489/04Salts; Organic complexes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D498/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D498/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D498/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0803Compounds with Si-C or Si-Si linkages
    • C07F7/081Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te
    • C07F7/0812Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring
    • C07F7/0816Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring said ring comprising Si as a ring atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Description

本発明は有機電界発光素子及びこれに使用される縮合環化合物に係る。
映像表示装置として、有機電界発光素子(Organic Electroluminescence Display)の開発が活発に行われている。有機電界発光素子は液晶表示装置等とは異なり、第1電極及び第2電極から注入された正孔及び電子を発光層で再結合させることによって、発光層に含まれる有機化合物である発光材料を発光させて表示を実現する所謂自発光型の表示装置である。
有機電界発光素子を表示装置に応用するにあたり、有機電界発光素子の低駆動電圧化、高発光効率化、及び長寿命化が要求され、これを安定的に実現することができる有機電界発光素子用の材料の開発が持続的に要求されている。
また、高効率の有機電界発光素子を実現するために正孔輸送層の材料に対する開発が進められている。
米国特許第9,564,598号公報 韓国特許公開第10-2017-0076113号明細書
本発明の目的の一つは、有機電界発光素子及びこれに使用される縮合環化合物を提供することにある。
本発明の一実施形態によれば、第1電極、第1電極上に配置された正孔輸送領域、正孔輸送領域上に配置された発光層、発光層上に配置された電子輸送領域、及び電子輸送領域上に配置された第2電極を含み、正孔輸送領域は下記の化学式1で表される縮合環化合物を含む有機電界発光素子が提供される。
化学式1において、Xは単結合、O、S、NR、又はSiRであり、Ar及びArは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基であり、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基又は置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、a及びbは各々独立的に0以上4以下の整数である。
化学式1において、R~Rは各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、前記置換若しくは無置換の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1以上40以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1においてAr、R及びRの中のいずれか1つは化学式2で表わされる。
化学式2において、Lは単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリーレン基であり、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、前記置換若しくは無置換の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3以上40以下のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
正孔輸送領域は正孔注入層及び正孔注入層と発光層との間に配置される正孔輸送層を含み、正孔輸送層は縮合環化合物を含んでもよい。正孔輸送領域は複数の有機層を含み、有機層の中で発光層に隣接する有機層は、縮合環化合物を含んでもよい。
化学式1は、下記の化学式1-1~化学式1-5の中のいずれか1つで表わされてもよい。




化学式1-1~化学式1-5において、Ar、Ar、R、R、R~R、a、及びbは上述した化学式1における定義と同一である。
化学式1は、下記の化学式3-1~化学式3-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式3-1~化学式3-3において、X、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは上述した化学式1及び化学式2における定義と同一である。
化学式1において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のアントラセニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のビフェニリル基、置換若しくは無置換のターフェニリル基、置換若しくは無置換のクォーターフェニリル基、置換若しくは無置換のキンキフェニリル(quinquephenylyl)基、置換若しくは無置換のセクシフェニリル基、置換若しくは無置換のトリフェニレニル基、置換若しくは無置換のピレニル基、置換若しくは無置換のベンゾフルオランテニル基、又は置換若しくは無置換のクリセニル基である。
化学式2において、Lは単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のビフェニレン基、置換若しくは無置換のナフチレン基、置換若しくは無置換のアントラセニレン基、置換若しくは無置換のフェナントレニレン基、又は置換若しくは無置換のフルオレニレン基である。
化学式2において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のアントラセニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のビフェニリル基、置換若しくは無置換のターフェニリル基、置換若しくは無置換のクォーターフェニリル基、置換若しくは無置換のチオフェニル基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェニル基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基、置換若しくは無置換のフラニル基、置換若しくは無置換のベンゾフラニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のナフトベンゾフラニル基である。
本発明の一実施形態によれば、化学式1で表される縮合環化合物が提供される。
化学式1において、Xは単結合、O、S、NR、又はSiRであり、Ar及びArは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基であり、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基又は置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、a及びbは各々独立的に0以上4以下の整数である。
化学式1において、R~Rは各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、前記置換若しくは無置換の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1以上40以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1において、Ar、R及びRの中のいずれか1つは化学式2で表わされる基である。
化学式2において、Lは単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリーレン基であり、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、前記置換若しくは無置換の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3以上40以下のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は効率が優れる。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は長寿命効果がある。
本発明の一実施形態に係る縮合環化合物は有機電界発光素子に適用されて高効率化、長寿命化に寄与することができる。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を概略的に示した断面図である。
以上、本発明の目的、他の目的、特徴及び長所は、添付された図面及び以下の望ましい実施形態を通じて容易に理解されるべきである。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態で実現されることもあり得る。むしろ、ここで例示される実施形態は開示された内容が徹底であり、完全になるように、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために提供されるものである。
各図面において、同一又は類似な参照符号を同一又は類似な構成要素に対して使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示している。第1、第2等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せず、第1構成要素は第2構成要素と称され、同様に第2構成要素も第1構成要素と称されることができる。単数の表現は文脈上で明確に異ならない限り、複数の表現を含む。
本明細書で、“含む”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせが存在することを表現しようするものであり、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。また、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは、他の部分の“直上に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。反対に、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“下に”あるとする場合、これは、他の部分の“直下に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。
本明細書で、-*は結合される位置を意味する。
先ず、図1~図3を参照して本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子に対して説明する。
図1~図3を参照すると、一実施形態に係る有機電界発光素子10は、第1電極EL1、正孔輸送領域HTR、発光層EML、電子輸送領域ETR、及び第2電極EL2を含む。
第1電極EL1と第2電極EL2とは互いに対向して配置され、第1電極EL1と第2電極EL2との間には複数の有機層が配置される。複数の有機層は、正孔輸送領域HTR、発光層EML、電子輸送領域ETRを含む。一実施形態の有機電界発光素子10は、正孔輸送領域HTRに本発明の一実施形態に係る縮合環化合物を含むことができる。
図2は、図1と比較して、正孔輸送領域HTRが正孔注入層HIL及び正孔輸送層HTLを含み、電子輸送領域ETRが電子注入層EIL及び電子輸送層ETLを含む一実施形態に係る有機電界発光素子10の断面図を示した。また、図3は図1と比較して正孔輸送領域HTRが正孔注入層HIL、正孔輸送層HTL、及び電子阻止層EBLを含み、電子輸送領域ETRが電子注入層EIL、電子輸送層ETL、及び正孔阻止層HBLを含む一実施形態に係る有機電界発光素子10の断面図を示した。
第1電極EL1は導電性を有する。第1電極EL1は画素電極又は陽極である。第1電極EL1は透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第1電極EL1が透過型電極である場合、第1電極EL1は透明金属酸化物、例えばITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等を含むことができる。第1電極EL1が半透過型電極又は反射型電極である場合、第1電極EL1はAg、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti又はこれらの化合物や混合物(例えば、AgとMgの混合物)を含む。又は、第1電極EL1は前記物質で形成された反射膜や半透過膜及びITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。例えば、第1電極EL1はITO/Ag/ITOの3層構造を有するが、これに限定されることではない。
第1電極EL1の厚さは約100nm~約1000nm、例えば約100nm~約300nmである。
第1電極EL1上には、複数の有機物層が設けられる。有機物層は正孔輸送領域HTR、発光層EML、電子輸送領域ETRを含む。
正孔輸送領域HTRは第1電極EL1上に設けられる。正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTL、正孔バッファ層、及び電子阻止層の中の少なくとも1つを含む。正孔輸送領域HTRの厚さは、例えば約100nm~約150nmである。
一実施形態において、正孔輸送領域HTRは縮合環化合物を含み、縮合環化合物はインドロインドール(indoloindole)のコア構造及び非環形の3級アミノ基を含む。
本明細書において、“置換若しくは無置換の”は重水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ホウ素基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基からなる群から選択される1つ以上の置換基で置換されるか若しくは無置換であることを意味する。また、例示された置換基の各々は置換若しくは無置換であってもよい。例えば、ビフェニリル基はアリール基として解釈されてもよく、フェニル基で置換されたフェニル基として解釈されてもよい。
本明細書で、“隣接する基と互いに結合して環を形成する”とは、隣接する基と互いに結合して置換若しくは無置換の炭化水素環、又は置換若しくは無置換のヘテロ環を形成することを意味する。炭化水素環は脂肪族炭化水素環及び芳香族炭化水素環を含む。ヘテロ環は脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環を含む。炭化水素環及びヘテロ環は単環又は多環である。また、隣接する基と互いに結合して形成された環は他の環と結合されてスピロ構造を形成してもよい。
本明細書で、ハロゲン原子の例としては弗素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ化物原子がある。
本明細書で、アルキル基は、直鎖、分岐鎖、又は環形である。アルキル基の炭素数は1以上40以下、1以上30以下、1以上20以下、1以上10以下、又は1以上6以下である。アルキル基の例としてはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、i-ブチル基、2-エチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、シクロペンチル基、1-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2-エチルペンチル基、4-メチル-2-ペンチル基、n-ヘキシル基、1-メチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、2-ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、n-ペンチル基、1-メチルヘプチル基、2,2-ジメチルヘプチル基、2-エチルヘプチル基、2-ブチルヘプチル基、n-オクチル基、t-オクチル基、2-エチルオクチル基、2-ブチルオクチル基、2-ヘキシルオクチル基、3,7-ジメチルオクチル基,シクロオクチル基、n-ノニル基、n-デシル基,アダマンチル基、2-エチルデシル基、2-ブチルデシル基、2-ヘキシルデシル基、2-オクチルデシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、2-エチルドデシル基、2-ブチルドデシル基、2-ヘキシルドデシル基、2-オクチルドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、2-エチルヘキサデシル基、2-ブチルヘキサデシル基、2-ヘキシルヘキサデシル基、2-オクチルヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル、n-ノナデシル基、n-イコシル基、2-エチルイコシル基、2-ブチルイコシル基、2-ヘキシルイコシル基、2-オクチルイコシル基、n-ヘンイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、n-ペンタコシル基、n-ヘキサコシル基、n-ヘプタコシル基、n-オクタコシル基、n-ノナコシル基,及びn-トリアコンチル基等を挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で、アリール基は芳香族炭化水素環から誘導された任意の作用基又は置換基を意味する。アリール基は単環式アリール基又は多環式アリール基である。アリール基の環形成炭素数は6以上60以下、6以上40以下、6以上30以下、6以上20以下、又は6以上15以下である。アリール基の例としてはフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基,フェナントリル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、クォーターフェニリル基、キンキフェニリル基、セクシフェニリル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基等を例示することができるが、これらに限定されない。
本明細書で、フルオレニル基は置換されることができ、置換基2つが互いに結合してスピロ構造を形成することもできる。フルオレニル基が置換される場合の例は下記の通りである。但し、これらに限定されるわけではない。
本明細書において、ヘテロ環基はヘテロ原子にB、O、N、P、Si、及びSの中の1つ以上を含むものである。ヘテロ環基がヘテロ原子を2つ以上含む場合、2つ以上のヘテロ原子は互いに同一であってもよく異なっていてもよい。ヘテロ環基は単環式ヘテロ環基又は多環式ヘテロ環基であり、ヘテロアリール基を含む概念である。ヘテロ環基の環形成炭素数は2以上40以下、2以上30以下、2以上20以下、又は2以上10以下である。ヘテロ環基の例としてはチオフェニル基、フラニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ピリジニル基、ビピリジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フェノキサジニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、N-アリルカルバゾリル基、N-ヘテロアリルカルバゾリル基、N-アルキルカルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシロリル基、及びジベンゾフラニル基等があるが、これらに限定されない。
本明細書において、シリル基はアルキルシリル基及びアリールシリル基を含む。シリル基の例としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基等があるが、これらに限定されない。
本明細書において、アミノ基の炭素数は特に限定されないが、1以上30以下である。アミノ基はアルキルアミノ基及びアリールアミノ基を含む。アミノ基の例としてはメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、9-メチル-アントラセニルアミノ基、トリフェニルアミノ基等があるが、これらに限定されない。
本明細書で、アリーレン基は、2価基であることを除外すれば、前述したアリール基に関する説明が適用されることができる。
本明細書で、ヘテロアリーレン基は、2価基であることを除外すれば、前述したヘテロ環基に関する説明が適用される。
一実施形態によれば、正孔輸送領域HTRは、化学式1で表される縮合環化合物を含む。
化学式1において、Xは単結合、O、S、NR、又はSiRである。
化学式1において、Ar及びArは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基である。
一実施形態において、R、及びRは各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のアントラセニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のビフェニリル基、置換若しくは無置換のターフェニリル基、置換若しくは無置換のクォーターフェニリル基、置換若しくは無置換のキンキフェニリル基、置換若しくは無置換のセクシフェニリル基、置換若しくは無置換のトリフェニレニル基、置換若しくは無置換のピレニル基、置換若しくは無置換のベンゾフルオランテニル基、又は置換若しくは無置換のクリセニル基である。
化学式1において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基又は置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であってもよい。
化学式1において、a及びbは各々独立的に0以上4以下の整数である。一方、aが2以上である場合、複数のRは互いに同一であるか、或いは異なり、bが2以上である場合、複数のRは互いに同一であるか、或いは異なる。
化学式1において、R~Rは各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1において、“置換若しくは無置換”の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1以上40以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1において、Ar、R及びRの中のいずれか1つは化学式2で表わされる基である。
化学式2において、Lは単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリーレン基である。
一実施形態において、Lは単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のビフェニリレン基、置換若しくは無置換のナフチレン基、置換若しくは無置換のアントラセニレン基、置換若しくは無置換のフェナントレニレン基、又は置換若しくは無置換のフルオレニレン基である。
化学式2において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
及びRの“置換若しくは無置換”の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3以上40以下のシキロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
一実施形態で、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のアントラセニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のビフェニリル基、置換若しくは無置換のターフェニリル基、置換若しくは無置換のクォーターフェニリル基、置換若しくは無置換のチオフェニル基、置換若しくは無置換のベンゾチオフェニル基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基、置換若しくは無置換のフラニル基、置換若しくは無置換のベンゾフラニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のナフトベンゾフラニル基である。
一方、化学式1のArは化学式2で表わされる基ではない。特に、化学式1のXがO、S、NR又はSiRである場合、Arが化学式2で表わされる基である場合、素子の発光効率及び発光寿命が低下する。即ち、化学式1のXがO、S、NR又はSiRであれば、インドロインドール環内の電子密度に偏りが生じてXを含むベンゾオキサジン(benzoxazine)環は相対的に電子密度が高く、インドール(indole)環は相対的に電子密度が低い状態になるので、電子密度が低いインドール環が電子密度が高いアミノ基の電子を引き抜き、アミノ基の強い耐内電子性を維持することができなくなる。
化学式1は、例えば下記の化学式1-1~化学式1-5の中のいずれか1つで表わされてもよい。




化学式1-1~化学式1-5において、Ar、Ar、R、R、R~R、a、及びbは化学式1での定義と同一である。
化学式1-1は化学式1においてXが単結合である場合であり、化学式1-2は化学式1においてXがOである場合であり、化学式1-3は化学式1においてXがSである場合であり、化学式1-4は化学式1においてXがNRである場合であり、化学式1-5は化学式1においてXがSRである場合である。
化学式1は、例えば下記の化学式3-1~化学式3-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式3-1~化学式3-3において、X、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
化学式3-1は化学式1においてArが化学式2で表わされる基である場合であり、化学式3-2は化学式1においてRが化学式2で表わされる基である場合であり、化学式3-3は化学式1においてRが化学式2で表わされる基である場合である。
化学式1-1は、例えば下記の化学式4-1又は化学式4-2で表わされてもよい。

化学式4-1及び化学式4-2において、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
化学式1-2は、例えば下記の化学式5-1~化学式5-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式5-1~化学式5-3において、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
化学式1-3は、例えば下記の化学式6-1~化学式6-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式6-1~化学式6-3において、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
化学式1-4は、例えば下記の化学式7-1~化学式7-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式7-1~化学式7-3において、Ar、Ar、R~R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
化学式1-5は、例えば下記の化学式8-1~化学式8-3の中のいずれか1つで表わされてもよい。


化学式8-1~化学式8-3において、Ar、Ar、R~R、R、R、L、a、及びbは化学式1及び化学式2での定義と同一である。
縮合環化合物は下記の化合物群1~化合物群5で表わされた化合物の中から選択されてもよい。但し、これによって限定されるわけではない。
[化合物群1]
[化合物群2]
[化合物群3]
[化合物群4]
[化合物群5]
再び図2及び図3を参照すると、正孔輸送領域HTRは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、又は正孔輸送層HTLの単一層の構造を有してもよく、正孔注入物質と正孔輸送物質からなる単一層の構造を有してもよい。また、正孔輸送領域HTRは、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有するか、或いは第1電極EL1から順に積層された正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL、正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/正孔バッファ層、正孔注入層HIL/正孔バッファ層、正孔輸送層HTL/正孔バッファ層又は正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/電子阻止層の構造を有するが、これに限定されない。
正孔輸送領域HTRは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法(Langmuir-Blodgett)、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法(Laser Induced ThermalIMaging、LITI)等のような多様な方法を利用して形成されることができる。
正孔注入層HILは、例えば銅フタロシアニン(copper phthalocyanine)等のフタロシアニン(phthalocyanine)化合物;DNTPD(N,N’-diphenyl-N,N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4’-diamine)、m-MTDATA(4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine)、TDATA(4,4’4”-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine)、2-TNATA(4,4’,4”-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine)、PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate))、PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid)、PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid)、PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate))、NPB(N,N’-di(naphthalene-l-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine)、トリフェニルアミンを含むポリエーテルケトン(TPAPEK)、4-Isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate]、HAT-CN(dipyrazino[2,3-f:2’,3’-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile)等を含んでもよい。
正孔輸送層HTLは、例えばN-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、TPD(N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N’-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine)、TCTA(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)等のようなトリフェニルアミン系誘導体、NPB(N,N’-di(naphthalene-l-yl)-N,N’-diphenyl-benzidine)、TAPC(4,4’-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine])、HMTPD(4,4’-Bis[N,N’-(3-tolyl)amino]-3,3’-dimethylbiphenyl)、mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene)等を含んでもよい。
正孔輸送領域HTRの厚さは約10nm~約1000nm、例えば約10nm~約100nmである。正孔輸送領域HTRが正孔注入層HIL及び正孔輸送層HTLを全て含む場合、正孔注入層HILの厚さは約10nm~約1000nm、例えば約10nm~約100nmであり、正孔輸送層HTLの厚さは約3nm~約100nmである。正孔輸送領域HTR、正孔注入層HIL、及び正孔輸送層HTLの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧上昇無しで優れた正孔輸送特性を得ることができる。
正孔輸送領域HTRは先に言及された物質以外に、導電性向上のために電荷生成物質をさらに含んでもよい。電荷生成物質は正孔輸送領域HTR内に均一に又は不均一に分散されている。電荷生成物質は、例えばp-ドーパント(dopant)である。p-ドーパントはキノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物の中のいずれか1つであってもよいが、これらに限定されない。例えば、p-ドーパントの例としては、TCNQ(Tetracyanoquinodimethane)及びF4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane)等のようなキノン誘導体、タングステン酸化物及びモリブデン酸化物等のような金属酸化物等を挙げられるが、これらに限定されない。
前述したように、正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTLの以外に、正孔バッファ層及び電子阻止層の中の少なくとも1つをさらに含んでもよい。正孔バッファ層は、発光層EMLから放出される光の波長による共振距離を補償して光の放出効率を増加させることができる。正孔バッファ層に含まれる物質としては正孔輸送領域HTRに含まれることができる物質を使用することができる。電子阻止層は電子輸送領域ETRから正孔輸送領域HTRへの電子注入を防止する役割をする層である。
正孔輸送領域HTRが正孔注入層HIL及び正孔輸送層HTLを全て含み、前述した縮合環化合物を含む場合、縮合環化合物は正孔輸送層HTLに含まれる。
正孔輸送層HTLが複数の有機層で構成される場合、縮合環化合物は発光層EMLに隣接する有機層に含まれることが好ましい。
正孔輸送領域HTRが縮合環化合物を含む場合、正孔輸送領域HTRは縮合環化合物の以外の公知の物質をさらに含んでもよい。
発光層EMLは正孔輸送領域HTR上に設けられる。発光層EMLは、例えば約10nm~約100nm又は、約10nm~約30nmの厚さを有する。発光層EMLは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
発光層EMLは、蛍光発光層又は燐光発光層である。発光層EMLはホスト及びドーパントを含む。
ホスト物質として当該技術分野で公知された一般的な材料を制限無しで使用することができる。例えば、DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide)、CBP(4,4’-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl)、mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene)、PPF(2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b、d]furan)、TcTa(4,4’,4”-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine)及びTPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)の中の少なくとも1つを含む。但し、これらに限定されるわけではなく、例えば、Alq(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)、CBP(4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl)、PVK(poly(n-vinylcabazole)、ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene)、TCTA(4,4’,4”-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine)、TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)、TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene)、DSA(distyrylarylene)、CDBP(4,4’-bis(9-carbazolyl)-2,2’-dimethyl-biphenyl)、MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene)、DPEPO(bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide)、CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene)、UGH2(1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene)、DPSiO(Hexaphenylcyclotrisiloxane)、DPSiO(Octaphenylcyclotetra siloxane)、PPF(2,8-Bis(diphenylphosphineoxide)dibenzofuran)等をホスト材料として使用することができる。
例えば、発光層EMLはドーパントとしてTPD(N,N,N’,N’-tetraphenyl-pyrene-1,6-diamine)、BCzVBi(4,4’-Bis(2-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)vinyl)-1,1’-biphenyl; 4,4’-Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1’-biphenyl)、ACRSA(10-phenyl-10H、10’H-spiro[acridine-9,9’-anthracene]-10’-one)、4CzPN(3,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-1,2-benzenedicarbonitrile)、4CzIPN(2,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-isophthalonitrile)、DMAC-DPS(Bis[4-9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine)phenyl]solfone)、及びPSZ-TRZ(2-phenoxazine-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)の中の少なくとも1つをさらに含んでもよい。また、発光層MELは、公知のドーパント材料として、例えばスチリル誘導体(例えば、1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB)、4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB)、N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalene-2-yl)vinyl)phenyl-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi))、ペリレン、及びその誘導体(例えば、2,5,8、11-Tetra-t-butylperylene(TBPe)、ピレン、及びその誘導体(例えば、1,1-dipyrene、1,4-dipyrenylbenzene、1,4-Bis(N,N-Diphenylamino)pyrene)等のドーパントを含んでもよい。
発光層EMLは青色光を発光する青色発光層である。発光層EMLは510nm以下、又は480nm以下の波長領域の光を発光する発光層である。発光層EMLは蛍光発光を放射する蛍光発光層である。
電子輸送領域ETRは発光層EML上に設けられる。電子輸送領域ETRは、正孔阻止層、電子輸送層ETL、及び電子注入層EILの中の少なくとも1つを含むが、これらに限定されない。
電子輸送領域ETRは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
例えば、電子輸送領域ETRは、電子注入層EIL又は電子輸送層ETLの単一層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質からなる単一層の構造を有してもよい。また、電子輸送領域ETRは、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有するか、或いは発光層EMLから順に積層された電子輸送層ETL/電子注入層EIL、正孔阻止層/電子輸送層ETL/電子注入層EIL構造を有することができるが、これらに限定されない。電子輸送領域ETRの厚さは、例えば約100nm~約150nmである。
電子輸送領域ETRは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法(Langmuir-Blodgett)、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法(Laser Induced ThermalIMaging、LITI)等のような多様な方法を利用して形成されることができる。
電子輸送領域ETRが電子輸送層ETLを含む場合、電子輸送領域ETRはアントラセン系化合物を含む。但し、これに限定されるわけではなく、電子輸送領域は、例えばAlq(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum)、1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene、2,4,6-tris(3’-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine、2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene、TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)、BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)、Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline)、TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole)、NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole)、tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole)、BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1’-Biphenyl-4-olato)aluminum)、Bebq(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)、ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene)及びこれらの混合物を含んでもよい。電子輸送層ETLの厚さは約10nm~約100nm、例えば約15nm~約50nmである。電子輸送層ETLの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の上昇無しで優れた電子輸送特性を得ることができる。
電子輸送領域ETRが電子注入層EILを含む場合、電子輸送領域ETRは、LiF、LiQ(Lithium quinolate)、LiO、BaO、NaCl、CsF、Ybのようなランタノイド族金属、又はRbCl、RbIのようなハロゲン化の金属等が使用されることができるが、これらに限定されない。また、電子注入層EILは、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩(organo metal salt)とが混合された物質からなる。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップ(energy bandgap)が約4eV以上の物質である。具体的には、例えば有機金属塩は、金属アセテート(metal acetate)、金属ベンゾエート(metal benzoate)、金属アセトアセテート(metal acetoacetate)、金属アセチルアセトネート(metal acetylacetonate)、又は金属ステアレート(stearate)を含んでもよい。電子注入層EILの厚さは約0.1nm~約10nm、約0.3nm~約9nmである。電子注入層EILの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の上昇無しで優れた電子注入特性を得ることができる。
電子輸送領域ETRは、先に言及したように、正孔阻止層を含んでもよい。正孔阻止層は、例えばBCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)及びBphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)の中の少なくとも1つを含んでもよいが、これらに限定されない。
第2電極EL2は電子輸送領域ETR上に設けられる。第2電極EL2は共通電極又は陰極である。第2電極EL2は透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第2電極EL2が透過型電極である場合、第2電極EL2は透明金属酸化物、例えばITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等からなる。
第2電極EL2が半透過型の電極又は反射型電極である場合、第2電極EL2はAg、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、又はこれらを含む化合物、或いは混合物(例えば、AgとMgとの合金)を含んでもよい。又は前記物質で形成された反射膜や半透過膜及びITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
図示はしないが、第2電極EL2は補助電極と接続されてもよい。第2電極EL2が補助電極と接続されれば、第2電極EL2の抵抗を減少させることができる。
有機電界発光素子10では、第1電極EL1と第2電極EL2とに各々電圧が印加されることによって、第1電極EL1から注入された正孔(hole)は、正孔輸送領域HTRを経て発光層EMLに移動し、第2電極EL2から注入された電子が電子輸送領域ETRを経て発光層EMLに移動する。電子と正孔とは発光層EMLで再結合して励起子(exciton)を生成し、励起子が励起状態から基底状態に落ちる際に、発光する。
有機発光素子10が前面発光型である場合、第1電極EL1は反射型電極であり、第2電極EL2は透過型電極又は半透過型電極である。有機発光素子10が背面発光型である場合、第1電極EL1は透過型電極又は半透過型電極であり、第2電極EL2は反射型電極である。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子10は、前述した縮合環化合物を正孔輸送領域HTR材料として使用することにより、効率及び寿命が向上する。
本発明の一実施形態によれば、下記の化学式1で表される多環化合物が提供される。
化学式1において、Xは単結合、O、S、NR、又はSiRである。
化学式1において、Ar及びArは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基である。
化学式1において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基又は置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基である。
化学式1において、a及びbは各々独立的に0以上4以下の整数である。一方、aが2以上である、場合、複数のRは互いに同一であるか、或いは異なり、bが2以上である場合、複数のRは互いに同一であるか、或いは異なる。
化学式1において、R~Rは各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1において、前記“置換若しくは無置換”の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1以上40以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1におけるAr、R及びRの中のいずれか1つは化学式2で表わされる基である。
化学式2において、Lは単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリーレン基である。
化学式2において、R及びRは各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
及びRの“置換若しくは無置換”の置換基は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3以上40以下のシキロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。
化学式1で表される一実施形態の縮合環化合物については上述した一実施形態に係る有機電界発光素子で説明した縮合環化合物についての説明が同様に適用される。
一実施形態に係る縮合環化合物は、前述した化合物群1~化合物群5で表わされた化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。
以下、具体的な実施例及び比較例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の実施例は本発明の理解を助けるための例示に過ぎなく、本発明の範囲がこれに限定されることではない。
(合成例)
本発明の一実施形態に係る縮合環化合物は、例えば下記のように合成することができる。但し、本発明の一実施形態に係る縮合環化合物の合成方法は、以下に説明する方法に限定されるわけではない。
1.化合物A2の合成
本発明の一実施形態に係る化合物A2は、例えば下記のように合成することができる。
(中間体IM-1の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの3口フラスコに、5-phenyl-5,6-dihydroindolo[2,3-b]indoleを5.00g(17.7mmol)、Pd(dba)を0.31g(0.03equiv,0.5mmol)、NaOtBuを11.65g(1.0equiv,1.70mmol)、トルエンを88mL、1,4-ジブロモベンゼン4.60g(1.1equiv,19.5mmol)及びtBuPを0.36g(0.1equiv,1.8mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-1(6.58g、収率85%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=437が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-1を確認した。
(化合物A2の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-1を5.00g(11.4mmol)、Pd(dba)を0.20g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.20g(2.0equiv,22.8mmol)、トルエン57mL、bis(4-biphenyl)amineを4.04g(1.1equiv,12.6mmol)及びtBuPを0.23g(0.1equiv,1.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物A2(6.82g、収率88%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=677が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A2を確認した。
2.化合物A13の合成
本発明の一実施形態に係る化合物A13は、例えば下記のように合成することができる。
(中間体IM-2の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、5-phenyl-5,6-dihydroindolo[2,3-b]indoleを5.00g(17.7mmol)、Pd(dba)を0.31g(0.03equiv,0.5mmol)、NaOtBuを11.65g(1.0equiv,1.70mmol)、トルエン88mL、1,3-ジブロモベンゼンeを4.60g(1.1equiv,19.5mmol)及びtBuPを0.36g(0.1equiv,1.8mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-2(6.82g、収率88%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=437が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-2を確認した。
(化合物A13の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-2を5.00g(11.4mmol)、Pd(dba)を0.20g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.20g(2.0equiv,22.8mmol)、トルエン57mL、bis(dibenzofuran-3-yl)amineを4.40g(1.1equiv,12.6mmol)及びtBuPを0.23g(0.1equiv,1.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にTolueneを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物A13(6.37g、収率79%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=705が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A13を確認した。
3.化合物A22の合成
(中間体IM-3の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、3-(4-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indoleを15.00g(38.1mmol)、o-ジクロロベンゼンを76.3mL及びP(OEt)を25.35g(4equiv,152.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-3(10.33g、収率75%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=361が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-3を確認した。
(中間体IM-4の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-3を7.00g(19.4mmol)、Pd(dba)を0.33g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを1.86g(1.0equiv,19.4mmol)、トルエン97mL、ヨードベンゼンを4.28g(1.1equiv,21.3mmol)及びtBuPを0.39g(0.1equiv,1.9mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行い、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-4(7.63g、収率90%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=437が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-4を確認した。
(化合物A22の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-4を5.00g(11.4mmol)、Pd(dba)を0.20g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.20g(2.0equiv,22.8mmol)トルエン57mL、bis[4-(naphthalen-1-yl)phenyl]amineを5.30g(1.1equiv,12.6mmol)及びtBuPを0.23g(0.1equiv,1.1mmol)を順に加えて、6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物A22(7.38g、収率83%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=777が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A22を確認した。
4.化合物A35の合成
(中間体IM-5の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、3-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indoleを15.00g(38.1mmol)、o-ジクロロベンゼンを76.3mL及びP(OEt)を25.35g(4equiv,152.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-5(10.61g、収率77%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=361が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-5を確認した。
(中間体IM-6の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-5を7.00g(19.4mmol)、Pd(dba)を0.33g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを1.86g(1.0equiv,19.4mmol)、トルエン97mL、ヨードベンゼンを4.28g(1.1equiv,21.3mmol)及びtBuPを0.39g(0.1equiv,1.9mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行い、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-6(7.46g、収率88%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=437が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-6を確認した。
(中間体IM-7の合成)
Ar雰囲気下、300mLの3口フラスコにIM-6を7.00g(16.0mmol)、4-クロロフェニルボロン酸(4-chlorophenylboronic acid)を2.75g(1.1equiv、17.6mmol)、KCOを6.64g(3.0equiv、48.0mmol)、Pd(PPh)を40.93g(0.05eq、0.8mmol)、及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液112mLを順次加え、80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷した後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を実施して得られた組生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開層にはヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-7(5.70g、収率76%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=468が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-7を確認した。
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-7を5.00g(10.7mmol)、Pd(dba)を0.18g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.05g(2.0equiv,21.3mmol)、トルエン53mL、N-[(1,1’-biphenyl)-4-yl]naphthalen-1-amineを3.46g(1.1equiv,11.7mmol)及びtBuPを0.22g(0.1equiv,1.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物A35(6.29g、収率81%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=727が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A35を確認した。
5.化合物A42の合成
(中間体IM-8の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、3-(2-bromo-6-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indoleを15.00g(38.1mmol)、o-ジクロロベンゼンを76.3mL及びP(OEt)を5.35g(4equiv,152.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-8(9.51g、収率69%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=361が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-8を確認した。
(中間体IM-9の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-7を7.00g(19.4mmol)、Pd(dba)を0.33g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを1.86g(1.0equiv,19.4mmol)、トルエン97mL、ヨードベンゼンを4.28g(1.1equiv,21.3mmol)及びtBuPを0.39g(0.1equiv,1.9mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-9(7.12g、収率84%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=437が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-9を確認した。
(中間体IM-10の合成)
Ar雰囲気下、300mLの3口フラスコに中間体IM-9を7.00g(16.0mmol)、4-クロロフェニルボロン酸を2.75g(1.1equiv、17.6mmol)、KCOを6.64g(3.0equiv、48.0mmol)、Pd(PPh)を40.93g(0.05eq、0.8mmol)、及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液112mLを順次加え、80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷した後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を実施して得られた組生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開層にはヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-10(5.93g、収率79%)を得た。
FAB-MSを測定し、質量数m/z=468が分子イオンピークとして観測されたことにより、中間体IM-10を確認した。
(化合物A42の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-10を5.00g(10.7mmol)、Pd(dba)を0.18g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.05g(2.0equiv,21.3mmol)、トルエン53mL、N-[4-(naphthalen-1-yl)phenyl]dibenzofuran-1-amineを4.52g(1.1equiv,11.7mmol)及びtBuPを0.22g(0.1equiv,1.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物A42(6.98g、収率80%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=817が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A42を確認した。
6.化合物B6の合成
(中間体IM-11の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、4-(4-chlorophenyl)-3,4-dihydro-2H-benzoxazin-2-one15.00g(57.8mmol)及びTHF193mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌しながら、1.0molのKHMDS/THF溶液を63.5mL(1.1equiv)滴下した。同一温度で1時間攪拌した後、N,N’-bis(trifluoromethanesulfonyl)aniline24.76g(1.2equiv,69.3mmol)をTHF溶液(17.3mL、1mol/L)に滴下して、同一温度で30分攪拌させた後、室温まで昇温させてさらに2時間攪拌した。10%NaOH水溶液を加えた後、反応溶液をAcOEtで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物IM-11(20.37g、収率90%)はそのまま次の反応に利用した。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=391が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-11を確認した。
(中間体IM-12の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、中間体IM-11を17.00g(43.4mmol)、2-nitrophenylboronic acidを7.97g(1.1equiv,47.7mmol)、KCOを17.99g(3.0equiv,130.2mmol)、Pd(PPhを2.51g(0.05eq、2.2mmol)、及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液303mLを順次加えて80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-12(12.82g、収率81%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=364が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-12を確認した。
(中間体IM-13の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-12を12.00g(30.5mmol)、o-ジクロロベンゼンを66mL及びP(OEt)を21.86g(4equiv,131.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-13(8.65g、収率79%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=332が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-13を確認した。
(中間体IM-14の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-13を7.00g(21.0mmol)、Pd(dba)を0.36g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを4.04g(2.0equiv,42.1mmol)、トルエン105mL、ヨードベンゼンを4.72g(1.1equiv,23.1mmol)及びtBuPを0.43g(0.1equiv,2.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンeとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-14(7.83g、収率91%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=408が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-14を確認した。
(化合物B6の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-14を5.00g(12.2mmol)、Pd(dba)を0.21g(0.03をequiv,0.4mmol)、NaOtBuを2.35g(2.0equiv,24.5mmol)、トルエン61mL、N,9,9-triphenyl-9H-fluoren-2-amineを5.51g(1.1equiv,13.5mmol)及びtBuPを0.25g(0.1equiv,1.2mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物B6(7.55g、収率79%)を得た。
FAB-MSで測定して、質量数m/z=781が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物B6を確認した。
7.化合物B13の合成
(中間体IM-15の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、4-(3-chlorophenyl)-3,4-dihydro-2H-benzoxazin-2-oneを15.00g(57.8mmol)及びTHF193mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌しながら、1.0molのKHMDS/THF溶液を63.5mL(1.1equiv)滴下した。同一温度で1時間攪拌した後、N,N’-bis(trifluoromethanesulfonyl)aniline24.76g(1.2equiv,69.3mmol)、THF溶液(17.3mL、1mol/L)を滴下して、同一温度で30分攪拌させた後、室温まで昇温させてさらに2時間攪拌した。10%NaOH水溶液を加えた後、反応溶液をAcOEtで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して得られた粗生成物IM-15(19.91g、収率88%)はそのまま次の反応に利用した。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=391が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-15を確認した。
(中間体IM-16の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、中間体IM-15を17.00g(43.4mmol)、2-nitrophenylboronic acidを7.97g(1.1equiv,47.7mmol)、KCOを17.99g(3.0equiv,130.2mmol)、Pd(PPh)4を2.51g(0.05eq、2.2mmol)、及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液303mLを順次加えて80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を施行して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-16(12.50g、収率79%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=364が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-16を確認した。
(中間体IM-17の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-16を12.00g(30.5mmol)、o-ジクロロベンゼンを66mL及びP(OEt)を21.86g(4equiv,131.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-17(8.21g、収率75%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=332が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-17を確認した。
(中間体IM-18の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-17を7.00g(21.0mmol)、Pd(dba)を0.36g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを4.04g(2.0equiv,42.1mmol)、トルエン105mL、ヨードベンゼンを4.72g(1.1equiv,23.1mmol)及びtBuPを0.43g(0.1equiv,2.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-18(7.40g、収率86%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=408が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-18を確認した。
(化合物B13の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-18を5.00g(12.2mmol)、Pd(dba)を0.21g(0.03equiv,0.4mmol)、NaOtBuを2.35g(2.0equiv,24.5mmol)、トルエン61mL、bis(dibenzofuran-3-yl)amineを5.51g(1.1equiv,13.5mmol)及びtBuPを0.25g(0.1equiv,1.2mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物B13(7.76g、収率89%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=712が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物B13を確認した。
8.化合物B23の合成
(中間体IM-19の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、4-phenyl-3,4-dihydro-2H-benzoxazin-2-one15.00g(66.6mmol)及びTHF222mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌しながら、1.0molのKHMDS/THF溶液73.3mL(1.1 equiv)を滴下した。同一温度で1時間攪拌した後、N,N’-bis(trifluoromethanesulfonyl)anilineを28.55g(1.2equiv,79.9mmol)、THF溶液(20.0mL、1mol/L)を滴下して、同一温度で30分攪拌させた後、室温まで昇温させてさらに2時間攪拌した。10%NaOH水溶液を加えた後、反応溶液をAcOEtで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物IM-19(21.89g、収率92%)はそのまま次の反応に利用した。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=357が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-19を確認した。
(中間体IM-20の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、中間体IM-19を17.00g(47.6mmol)、4-chloro-2-nitrophenylboronic acidを10.54g(1.1equiv,52.3mmol)、KCOを19.73g(3.0equiv,142.7mmol)、Pd(PPhを2.74g(0.05eq、2.4mmol)、及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液333mLを順次加えて80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-20(14.23g、収率82%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=364が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-20を確認した。
(中間体IM-21の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-20を12.00g(32.9mmol)、o-ジクロロベンゼンを66mL及びP(OEt)を21.86g(4equiv,131.6mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-21(8.76g、収率80%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=332が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-21を確認した。
(中間体IM-22の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-21を7.00g(21.0mmol)、Pd(dba)を0.36g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを4.04g(2.0equiv,42.1mmol)、トルエン105mL、ヨードベンゼンを4.72g(1.1equiv,23.1mmol)及びtBuPを0.43g(0.1equiv,2.1mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-22(7.57g、収率88%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=408が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-22を確認した。
(化合物B23の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-22を5.00g(12.2mmol)、Pd(dba)を0.21g(0.03equiv,0.4mmol)、NaOtBuを2.35g(2.0equiv,24.5mmol)、トルエン61mL、N-[(1,1’:4’,1”-terphenyl)-4-yl]dibenzofuran-3-amineを5.54g(1.1equiv,13.5mmol)及びtBuPを0.25g(0.1equiv,1.2mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物B23(7.96g、収率83%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=783が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物B23を確認した。
9.化合物C66の合成
(中間体IM-23の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに8-chloro-4-phenyl-3,4-dihydro-2H-benzothiazin-2-one15.00g(54.4mmol)及びTHF181mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌しながら、1.0molのKHMDS/THF溶液59.8mL(1.1equiv)を滴下した。同一温度で1時間攪拌した後、N,N’-bis(trifluoromethanesulfonyl)aniline23.32g(1.2equiv,59.8mmol)、THF溶液(16.3mL、1mol/L)を滴下して、同一温度で30分攪拌させた後、室温まで昇温させてさらに2時間攪拌した。10%NaOH水溶液を加えた後、反応溶液をAcOEtで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物IM-23(19.52g、収率88%)はそのまま次の反応に利用した。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=407が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-23を確認した。
(中間体IM-24の合成)
Ar雰囲気下で500mLの三つ口フラスコに、中間体IM-23を17.00g(41.7mmol)、2-nitrophenylboronic acidを7.65g(1.1equiv,45.9mmol)、KCOを17.28g(3.0equiv,125.1mmol)、Pd(PPhを2.41g(0.05eq、2.1mmol)及びトルエン/EtOH/HO(4/2/1)混合溶液292mLを順次加えて80℃で5時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-24(13.49g、収率85%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=380が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-24を確認した。
(中間体IM-25の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-24を12.00g(31.5mmol)、o-ジクロロベンゼンを63mL及びP(OEt)を20.94g(4equiv,126.0mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-25(8.57g、収率78%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=348が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-25を確認した。
(中間体IM-26の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-25を7.00g(20.1mmol)、Pd(dba)を0.35g(0.03equiv,0.6mmol)、NaOtBuを3.86g(2.0equiv,40.1mmol)、トルエン100mL、ヨードベンゼンを4.50g(1.1equiv,22.1mmol)及びtBuPを0.41g(0.1equiv,2.0mmol)を順に加えて、6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-26(7.25g、収率85%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=408が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-26を確認した。
(化合物C66の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-26を5.00g(11.8mmol)、Pd(dba)を0.20g(0.03equiv,0.4mmol)、NaOtBuを2.26g(2.0equiv,23.5mmol)、トルエン58mL、bis[4-(naphthalen-1-yl)phenyl]amineを5.46g(1.1equiv,12.9mmol)及びtBuPを0.24g(0.1equiv,1.2mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物C66(8.48g、収率89%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=810が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物C66を確認した。
10.化合物D34の合成
(中間体IM-27の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、1,4-diphenyl-3,4-dihydroquinoxalin-2(1H)-one15.00g(49.9mmol)及びTHF166mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌しながら、1.0molのKHMDS/THF溶液54.9mL(1.1equiv)を滴下した。同一温度で1時間攪拌した後、N,N’-bis(trifluoromethanesulfonyl)aniline21.41g(1.2equiv,59.9mmol)、THF溶液(15.0mL、1mol/L)を滴下して、同一温度で30分攪拌させた後、室温まで昇温させてさらに2時間攪拌した。10%NaOH水溶液を加えた後、反応溶液をAcOEtで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って、得られた粗生成物IM-27(17.49g、収率81%)はそのまま次の反応に利用した。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=432が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-27を確認した。
(中間体IM-28の合成)
Ar雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、(2-Bromophenyl)(2-bromo-4-chlorophenyl) etherを10.00g(27.6mmol)及びTHF92mL(0.3M)を加えて、-78℃下で攪拌し、1.6mol/のnBuLi/n-ヘキサン溶液37.9mL(2.2equiv)を滴下した。同一温度下で1時間攪拌した後、中間体IM-278.11g(1.1equiv,30.3mmol)のTHF溶液(8mL、1mol/L)を滴下して、同一温度下で30分攪拌させた後、室温まで昇温させた後、さらに8時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液で急冷して、反応溶液をトルエンで抽出した。水層を除去して、有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で順次的に洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行い、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-28(5.50g、収率50%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=398が分子イオンピークとして観測されたことによって中間体IM-28を確認した。
(中間体IM-29の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-28を12.00g(27.3mmol)、o-ジクロロベンゼンを55mL及びP(OEt)を18.13g(4equiv,109.1mmol)を順に加えて160℃で24時間加熱攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-29(8.90g、収率80%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=407が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-29を確認した。
(中間体IM-30の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、中間体IM-29を7.00g(17.2mmol)、Pd(dba)を0.30g(0.03equiv,0.5mmol)、NaOtBuを3.30g(2.0equiv,34.3mmol)、トルエン86mL、ヨードベンゼン3.85g(1.1equiv,18.9mmol)及びtBuPを0.35g(0.1equiv,1.7mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して中間体IM-30(7.56g、収率91%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=484が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-30を確認した。
(化合物D34の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-30を5.00g(10.3mmol)、Pd(dba)を0.18g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを1.99g(2.0equiv,20.7mmol)、トルエン52mL、N-[(1,1’-biphenyl)-4-yl]phenanthren-9-amineを3.93g(1.1equiv,11.4mmol)及びtBuPを0.21g(0.1equiv,1.0mmol)を順に加えて6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加え、有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行って得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して固体の化合物D34(7.00g、収率78%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=869が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物D34を確認した。
11.化合物A17の合成
(中間体IM-31の合成)
Ar雰囲気下で、300mLの三つ口フラスコに、5-phenyl-5,6-dihydroindolo[2,3-b]indoleを5.00g(17.7mmol)、Pd(dba)を0.31g(0.03equiv,0.5mmol)、NaOtBuを11.65g(1.0equiv,1.70mmol)、トルエン88mL、2,6-dibromonaphthaleneを5.57g(1.1equiv,19.5mmol)及びtBuPを0.36g(0.1equiv,1.8mmol)を順に加えて、6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加えて有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層濃縮を行い、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製して、中間体IM-31(6.56g、収率76%)を得た。
FAB-MSを測定、質量数m/z=487が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物IM-31を確認した。
(化合物A17の合成)
Ar雰囲気下で、200mLの三つ口フラスコに、中間体IM-31を5.00g(11.4mmol)、Pd(dba)を0.20g(0.03equiv,0.3mmol)、NaOtBuを2.20g(2.0equiv,22.8mmol)、トルエン57mL、N-{4-[(3r、5r、7r)-adamantan-1-yl]phenyl}-(1,1’-biphenyl)-4-amineを4.28g(1.1equiv,12.6mmol)及びtBuPを0.23g(0.1equiv,1.1mmol)を順次加えて、6時間加熱還流攪拌した。室温まで空冷の後、反応溶媒に水を加えて有機層を分取した。水層にトルエンを加えて有機層をさらに抽出した後、有機層を合わせて食塩水で洗浄した後、MgSOで乾燥させた。MgSOの濾別と有機層の濃縮を行い、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒としてヘキサンとトルエンとの混合溶媒を使用)で精製、固体の化合物A17(6.53g、収率81%)を得た。
FAB-MSを測定して、質量数m/z=786が分子イオンピークとして観測されたことによって化合物A17を確認した。
前述した合成例は一例であり、反応条件は必要によって変更することができる。また、本発明の一実施形態に係る化合物は本技術分野に知られている方法及び材料を利用して多様な置換基を有するように合成されることができる。化学式1で表されるコア構造に多様な置換基を導入することによって、有機電界発光素子に使用されるのに適合な特性を有することができる。
(素子作成例1)
上述した化合物の中の化合物A2、A13、A22、A35、A42、B6、B13、B23、C66、D34、A17を正孔輸送層材料として使用して実施例1~実施例11の有機電界発光素子を作製した。
[実施例化合物]
公知の物質である下記の化合物を正孔輸送層材料として使用して比較例1~比較例10の有機電界発光素子を作製した。
[比較例化合物]
実施例1~11及び比較例1~10の有機電界発光素子は下記のように作製した。
150nmの厚さのITO層が形成されたITOガラス基板(コーニング(corning)社製品)を50mm×50mm×0.7mmサイズに切断してイソプロパノールアルコールと純水を利用して各5分間、超音波洗浄した後、30分間、紫外線を照射し、オゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置にITOガラス基板を設置した。
基板の上部に先ず正孔注入層として公知の化合物1-TNATAを真空蒸着して60nmの厚さに形成した後、続いて実施例化合物又は比較例化合物を30nmの厚さに真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
正孔輸送層上部に公知の青色蛍光ホストである9、10-di-naphthalene-2-yl-anthracene(以下、ADN)と青色蛍光ドーパントに公知の化合物である2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP)のドーパントを重量比97:3に同時蒸着して25nmの厚さの発光層を形成した。
続いて発光層上部に電子輸送層にAlqを25nmの厚さに蒸着した後、が電子輸送層上部にハロゲン化アルカリ金属であるLiFを電子注入層に1nmの厚さに蒸着し、Alを100nm(第2電極)の厚さに真空蒸着してLiF/Al電極を形成することによって有機電界発光素子を製造した。
実施例1~11及び比較例1~10の有機電界発光素子の駆動電圧、効率、及び半減寿命を測定して下記の表1に示した。

結果値は電流密度10mA/cmでの値であり、半減寿命は初期輝度1000cd/mからの輝度半減時間を意味する。表1の結果を参照すると、実施例1~11は、比較例1~10と比較して低駆動電圧化、長寿命化、高効率化されたことを確認することができる。従来、アミン化合物は強い耐電子性を有し、素子の長寿命に寄与する正孔輸送材料として公知されている。本発明の縮合環化合物では、耐熱及び電荷耐性に優れたインドロインドール(indoloindole)をコア構造に導入してアミン化合物の特性を維持しながら、熱安定性及び耐電子性を高めて素子の高効率化及び長寿命化を達成した。
また、本発明の一実施形態に係る縮合環化合物は、インドロインドールコア構造に含まれる窒素原子が分子全体の正孔輸送性を向上させて発光層内での正孔と電子との再結合確率が向上されることによって素子の発光効率が向上される。
また、本発明の一実施形態に係る縮合環化合物は4つの環が縮合された多環縮合環であり、隣接する2つの環がアリール基で置換された窒素原子を各々含むことによって、置換基の立体電子的反発によって縮合環が歪んだ立体構造となり、縮合環の体積が大きくなるので、結晶性が抑制されて成膜性が向上されることによって素子の発光効率が向上される。
実施例1、2、6、7、及び11では比較例に比べて特に発光効率が向上した。実施例1、2、6、7、及び11はインドロインドールのコア構造に含まれる窒素にリンカーを通じてアミノ基が置換され、これによってリンカーのアリール基とインドロインドール環が歪むので、分子全体の平面性が低下して、結晶性が抑制されると共に、正孔輸送性が改善されて発光層内での正孔と電子との再結合確率が向上されることによって素子の発光効率が向上された。
実施例3、4、5、8、9、及び10では比較例に比べて特に発光寿命が向上した。実施例3、4、5、8、9、及び10はインドロインドールのベンゼン環にアミノ基が置換されており、これにしたがってアミノ基を含む置換基のHOMO軌道がインドロインドールまで広く拡張されて、ラジカル(radical)状態での安定性が改善されることによって素子の発光寿命が向上された。
比較例1及び2は実施例と比較して特に素子効率が低い。比較例1、及び2のR1及びR2は本発明と同様に縮合環の窒素にリンカーを通じてアミノ基が置換されているが、縮合環内に含まれる1つの窒素原子のみである。これにより、分子全体の平面性が向上し、分子間相互作用が強くなって正孔輸送性が低下されて素子の効率が低下した。
比較例3は実施例と比較して特に素子効率が低下した。比較例3のR3はインドロインドール環を含むが、本発明の一実施形態に係るコア構造と異なる。したがって、アリール基間の立体電子的反発が解消されることによって平面性が向上されて素子効率が低下した。
比較例4は実施例と比較して素子寿命及び発光効率が全て低下した。比較例4のR4は非環状の3級アミノ基を含む本発明の一実施形態と異なり、カルバゾリル基を含む。カルバゾールは正孔輸送性が十分ではないので、素子の発光効率及び寿命が低下された。
比較例5は実施例と比較して特に素子効率が低下した。比較例5のR5は本発明の一実施形態と異なり、インドロインドールコア構造に2つのベンゼン環がさらに縮合されており、したがって、HOMO軌道においてインドロインドール環の電子密度分布があまりにも大きくなり、相対的にアミン基のHOMO軌道への寄与が低くなって、正孔輸送性が低くなり、素子の効率が低下した。
比較例6は実施例と比較して特に素子効率が低下した。比較例6はインドロインドールコア構造にヘテロ環基が置換されており、したがって、HOMO軌道においてインドロインドール環の電子密度分布があまりにも大きくなり、相対的にアミノ基のHOMO軌道への寄与が低くなって、正孔輸送性が低くなることに応じて素子の効率が低下した。
比較例7は実施例と比較して特に素子効率が低下した。比較例7のR7はホスホリル基を含み、したがってLUMO準位が変化して発光層の励起エネルギーが散乱されることによって素子の効率が低下した。
比較例8は実施例と比較して特に素子寿命が低下した。比較例8のR8は本発明の一実施例と同様なコア構造を含むが、アミノ基が置換される位置が実施例とは異なる。即ち、電子密度が相対的に高いSを含む環ではなく、相対的に電子密度が低いインドール環にアミノ基が置換される。したがって、縮合環内の電子分極を解消するためにアミノ基の電子が縮合環の方に引き込まれ、アミノ基の耐電子性が低下されることによって素子の発光寿命が低下した。
比較例9は実施例と比較して素子効率と寿命の両方が低下した。比較例9のR9は縮合環内にsp3混成軌道の炭素原子を含む。したがって、熱安定性が十分ではないので、素子の素子効率と寿命が全て低下した。
比較例10は実施例と比較して寿命が低下した。比較例10のR10は直鎖型アルキル基が置換されたアリール基を置換基で含むアミノ基を開示する。特に、R10はベンジル(Benzyl)基上の炭素が環形アルキル基である実施例11のA-17に比べてベンジル基上のsp3混成をなす炭素原子が直鎖型の構造を有するので、ラジカル状態で不安定であるため、化合物の分解が容易に進行されて素子の寿命が低下した。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は効率が優れ、寿命が長い。本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は低駆動電圧化効果がある。本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子はインドロインドールをコア構造に含み、3級アミノ基を置換基で含む縮合環化合物を正孔輸送領域材料として使用することによって素子の発光効率と発光寿命が向上されることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須的な特徴と変形せず、他の具体的な形態に実施できることは理解するべきである。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではない。
10 有機電界発光素子
EL1 第1電極
EL2 第2電極
HTR 正孔輸送領域
EML 発光層
ETR 電子輸送領域

Claims (11)

  1. 下記の化学式1で表される縮合環化合物。


    (前記化学式1において、
    XはO、S、又はNR であり、
    Ar及びArは、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基であり、
    及びRは、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基又は置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、
    a及びbは、各々独立的に0以上4以下の整数であり、
    、各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、
    前記置換若しくは無置換の置換基は、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1以上40以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、
    化学式1においてAr、R及びRの中のいずれか1つは、化学式2で表わされる基であり、


    前記化学式2において、
    Lは、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリーレン基であり、
    及びRは、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基であり、前記置換若しくは無置換の置換基は、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3以上40以下のシキロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上40以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上40以下のヘテロアリール基である。)
  2. 前記化学式1は、下記の化学式1-~化学式1-の中のいずれか1つで表わされる請求項1に記載の縮合環化合物。
    Figure 0007349842000107




    Figure 0007349842000109
  3. 前記化学式1は、下記の化学式3-1~化学式3-3の中のいずれか1つで表わされる請求項1に記載の縮合環化合物。





  4. 前記化学式1で表される化合物は、正孔輸送材料である請求項1に記載の縮合環化合物。
  5. 前記化学式1-2は、下記の化学式5-1~化学式5-3の中のいずれか1つで表わされる請求項2に記載の縮合環化合物。





  6. 前記化学式1-3は、下記の化学式6-1~化学式6-3の中のいずれか1つで表わされる請求項2に記載の縮合環化合物。





  7. 前記化学式1-4は、下記の化学式7-1~化学式7-3の中のいずれか1つで表わされる請求項2に記載の縮合環化合物。




  8. 前記化学式1で表される化合物は、下記の化合物群~化合物群で表わされる化合物の中のいずれか1つである請求項1に記載の縮合環化合物。
    [化合物群2]











    [化合物群3]






    Figure 0007349842000140






    [化合物群4]











  9. 第1電極と、
    前記第1電極上に配置された正孔輸送領域と、
    前記正孔輸送領域上に配置された発光層と、
    前記発光層上に配置された電子輸送領域と、
    前記電子輸送領域上に配置された第2電極と、を含み、
    前記正孔輸送領域は、前記請求項1乃至のいずれか1つの縮合環化合物を含む有機電界発光素子。
  10. 前記正孔輸送領域は、
    正孔注入層と、
    前記正孔注入層と前記発光層との間に配置される正孔輸送層と、を含み、
    前記正孔輸送層は、前記縮合環化合物を含む請求項に記載の有機電界発光素子。
  11. 前記正孔輸送層は、複数の有機層を含み、
    前記有機層の中で前記発光層に隣接する有機層は、前記縮合環化合物を含む請求項1に記載の有機電界発光素子。
JP2019145760A 2018-08-10 2019-08-07 縮合環化合物、及びそれを含む有機電界発光素子 Active JP7349842B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180093700A KR20200018752A (ko) 2018-08-10 2018-08-10 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 축합환 화합물
KR10-2018-0093700 2018-08-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020026430A JP2020026430A (ja) 2020-02-20
JP7349842B2 true JP7349842B2 (ja) 2023-09-25

Family

ID=67551191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019145760A Active JP7349842B2 (ja) 2018-08-10 2019-08-07 縮合環化合物、及びそれを含む有機電界発光素子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200052224A1 (ja)
EP (1) EP3608320B1 (ja)
JP (1) JP7349842B2 (ja)
KR (1) KR20200018752A (ja)
CN (1) CN110818717B (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6756614B2 (ja) * 2014-07-31 2020-09-16 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、π共役系化合物、発光性薄膜
KR20200087906A (ko) * 2019-01-11 2020-07-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
CN111269234A (zh) * 2020-02-29 2020-06-12 华南理工大学 一种一步合成2-氨基吲哚并[2,3-b]吲哚衍生物的方法
WO2021241882A1 (ko) * 2020-05-29 2021-12-02 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
CN112592344B (zh) * 2020-11-18 2021-12-10 湘潭大学 一种吲哚并[2,3-b]吲哚类衍生物及其合成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012050002A1 (ja) 2010-10-13 2012-04-19 新日鐵化学株式会社 含窒素芳香族化合物、有機半導体材料及び有機電子デバイス
US20120273764A1 (en) 2009-11-03 2012-11-01 Cheil Industries, Inc. Composition for organic photoelectric device, organic photoelectric device using the same, and display device including the same
JP2013058560A (ja) 2011-09-07 2013-03-28 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、並びに化合物

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101311934B1 (ko) * 2009-06-08 2013-09-26 제일모직주식회사 유기광전소자용 조성물 및 이를 이용한 유기광전소자
DE102010033548A1 (de) * 2010-08-05 2012-02-09 Merck Patent Gmbh Materialien für elektronische Vorrichtungen
KR101788943B1 (ko) * 2012-09-25 2017-10-20 코니카 미놀타 가부시키가이샤 유기 일렉트로루미네센스 소자, 조명 장치 및 표시 장치
KR102072019B1 (ko) * 2012-10-18 2020-01-31 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102167039B1 (ko) * 2013-04-10 2020-10-19 삼성디스플레이 주식회사 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20160039625A (ko) * 2013-08-09 2016-04-11 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 유기 전기발광용 조성물, 유기 전기발광 소자용 재료, 유기 전기발광 소자용 재료 용액 및 유기 전기발광 소자
JP6264001B2 (ja) * 2013-12-06 2018-01-24 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、発光性薄膜、表示装置及び照明装置
KR20160029187A (ko) * 2014-09-04 2016-03-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
KR102283559B1 (ko) * 2014-10-31 2021-07-28 주식회사 엘지화학 전기활성 재료
KR101818579B1 (ko) * 2014-12-09 2018-01-15 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
KR101827067B1 (ko) * 2015-12-24 2018-03-22 주식회사 두산 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102389212B1 (ko) * 2017-08-01 2022-04-21 덕산네오룩스 주식회사 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102628848B1 (ko) * 2018-08-10 2024-01-25 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120273764A1 (en) 2009-11-03 2012-11-01 Cheil Industries, Inc. Composition for organic photoelectric device, organic photoelectric device using the same, and display device including the same
WO2012050002A1 (ja) 2010-10-13 2012-04-19 新日鐵化学株式会社 含窒素芳香族化合物、有機半導体材料及び有機電子デバイス
JP2013058560A (ja) 2011-09-07 2013-03-28 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、並びに化合物

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020026430A (ja) 2020-02-20
CN110818717B (zh) 2024-03-26
EP3608320B1 (en) 2023-05-10
EP3608320A1 (en) 2020-02-12
KR20200018752A (ko) 2020-02-20
CN110818717A (zh) 2020-02-21
US20200052224A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI753961B (zh) 單胺化合物
EP3518303B1 (en) N-(4-(8-(phenyl)naphthalen-2-yl)phenyl)-n,n'-di(phenyl)-amine derivatives and related compounds for use in organic electroluminescence devices
KR102331777B1 (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 모노아민 화합물
JP7441008B2 (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用モノアミン化合物
JP7349842B2 (ja) 縮合環化合物、及びそれを含む有機電界発光素子
EP4286491A2 (en) Organic electroluminescence device and polycyclic compound for organic electroluminescence device
JP2019182843A (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用多環化合物
US11980091B2 (en) Organic electroluminescence device and compound for organic electroluminescence device
JP2019108321A (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用アミン化合物
JP2020143054A (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用多環化合物
CN113196511A (zh) 有机电致发光器件和用于有机电致发光器件的螺环化合物
JP2023100702A (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用アミン化合物
JP7343307B2 (ja) 縮合環化合物
JP2020083888A (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用化合物
KR20210049244A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물
EP3428173B1 (en) Dibenzo[b,e][1,4]oxasiline compounds and organic electroluminescence devices including the same
EP3812388B1 (en) Organic electroluminescence device and monoamine compound for organic electroluminescence device
CN112038504A (zh) 有机电致发光器件
JP7446793B2 (ja) 有機電界発光素子及び有機電界発光素子用多環化合物
KR20210048974A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 모노아민 화합물
KR20210099678A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
KR20210049240A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 다환 화합물
CN111039956A (zh) 有机电致发光装置及用于有机电致发光装置的胺化合物
KR20210119006A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 유기 전계 발광 소자용 아민 화합물

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230724

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230912

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7349842

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150