JP7443038B2 - 化合物、組成物、液状組成物および有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

化合物、組成物、液状組成物および有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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Description

本発明は化合物、組成物、液状組成物および有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
近年、自発光型の発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子(Organic Electro Luminescence Device)(以下、有機電界発光素子または有機EL素子という場合がある)を用いた表示装置および照明機器の開発が活発に行われている。有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光材料を含む有機層を有している。有機EL素子の有機層内では、電子と正孔とが再結合することにより発光材料が励起され、発光材料が基底状態に戻る際に発光が生じる。
このような有機EL素子では、駆動電圧、発光効率、寿命等の素子特性を向上させる目的で、有機層を構成するための各種材料が開発されている。注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成されるとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子が25%の割合で生成し、三重項励起子が75%の割合で生成する。有機EL素子について、素子性能をさらに向上させるため、一重項励起子および三重項励起子を利用する有機EL素子が検討されており、この1つとして、遅延蛍光を利用した有機EL素子が提案され、研究がなされている。例えば、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence、熱活性化遅延蛍光)機構が研究されている。このTADF機構は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差(ΔEST)の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が熱的に生じる現象を利用する機構である。熱活性化遅延蛍光については、例えば、『安達千波矢編、「有機半導体のデバイス物性」、講談社、2012年3月22日、261-262ページ』に記載されている。熱活性化遅延蛍光を示す化合物として、特許文献1および2には、トリフェニルトリアジン構造部位と、無置換のカルバゾール基と、2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる構造を含む基とを有する特定構造の化合物が開示されている。この化合物において、無置換のカルバゾール基および2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる基は、トリフェニルトリアジン構造部位を構成する1つの同じベンゼン環を置換する。また、特許文献1および2には、トリフェニルトリアジン構造部位と、2つの、2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる構造を含む基とを有する特定構造の化合物も開示されている。この化合物において、2つの、2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる基は、トリフェニルトリアジン構造部位を構成する1つの同じベンゼン環を置換する。そして、特許文献1および2には、これら特定構造の化合物が、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層の材料として使用可能であることが開示されている。
また、有機EL素子の製造においては、有機EL素子を構成する有機膜を、蒸着法等の乾式成膜法により成膜するのが一般的である。しかし、蒸着法等の乾式成膜法による成膜は、時間とコストとがかかる問題がある。そのため、このような乾式成膜法に替えて、時間とコストとを抑制できる溶液塗布法(以下、塗布法という場合がある)等の湿式成膜法を用いることが検討されている。
米国特許出願公開第2016/0172601号明細書 国際公開第2016/158540号
しかしながら、特許文献1および2における上記特定構造の化合物を用いた有機EL素子は、高効率および長寿命の両立が困難であるとの問題がある。
そこで本発明は、十分に長い溶液のポットライフを実現し、かつ、有機EL素子において十分に低い駆動電圧を実現しつつ、高効率および長寿命を実現しうる化合物を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、トリフェニルトリアジン構造部位と、置換又は無置換のカルバゾール基と、所定の個数のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる構造を含む基とを有し、これらが特定の結合位置で結合してなる化合物によって、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段により解決される;
下記一般式(1)で表される化合物:
上記一般式(1)中、
は、下記一般式(2-1)または下記一般式(2-2)で表される置換基を表し、
およびAは、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)中、
は、上記一般式(1)中の前記Lと結合する単結合、上記一般式(1)中の前記Lと結合する置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または上記一般式(1)中の前記Lと結合する置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
O1およびRO2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基を表し、
M1は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
各RS1は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
各nは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の、カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
Xは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表し、
ここで、オリゴカルバゾール基とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記Lと結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と結合するか、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合するか、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)と結合する構造を有する基を表す。
ここで、各nがそれぞれ0であるとは、各nに対応する前記各RS1(すなわち、各(RS1-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、各nに対応する前記各RS1が結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
本発明によれば、十分に長い溶液のポットライフを実現し、かつ、有機EL素子において十分に低い駆動電圧を実現しつつ、高効率および長寿命を実現しうる化合物が提供されうる。また、この化合物を含む組成物および液状組成物が提供されうる。さらに、有機EL素子において、十分に低い駆動電圧を実現しつつ、高効率および長寿命を実現しうる手段が提供されうる。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を示す模式図である。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で測定する。
本願明細書において、「XおよびYは、それぞれ独立して」とは、XおよびYが同一であってもよいし、異なっていてもよいことを意味する。
<化合物>
本発明の一形態は、下記一般式(1)で表される化合物に関する。
上記一般式(1)中、
は、下記一般式(2-1)または下記一般式(2-2)で表される置換基を表し、
およびAは、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)中、
は、上記一般式(1)中の前記Lと結合する単結合、上記一般式(1)中の前記Lと結合する置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または上記一般式(1)中の前記Lと結合する置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
O1およびRO2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基を表し、
M1は、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
各RS1は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
各nは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の、カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
Xは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表し、
ここで、オリゴカルバゾール基とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記Lと結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と結合するか、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合するか、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)と結合する構造を有する基を表す。
ここで、各nがそれぞれ0であるとは、各nに対応する前記各RS1(すなわち、各(RS1-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、各nに対応する前記各RS1がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
また、上記一般式(1)で表される化合物において、「置換された」とは、注目する官能基や部分構造が、任意に有してもよい置換基である、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基から選択される置換基で置換されたことを意味する。また、上記一般式(1)で表される化合物において、「カルバゾール基を除く置換基で置換された」とは、注目する官能基や部分構造が、任意に有してもよい置換基である、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)から選択される置換基で置換されたことを意味する。ここで、無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、無置換の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素基、および無置換の環形成原子数5以上30以下の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、および無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基とそれぞれ同様のものが挙げられる。また、無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)は、カルバゾール基を除くものであれば、特に制限されない。例えば、AおよびAをそれぞれ構成しうる、無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基と同様のものであって、カルバゾール基を除くものが挙げられる。
本発明者らは、上記構成によって課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。
本発明の一形態に係る化合物では、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)における1つのベンゼン環に対して、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を含む基(X-L-基)と、置換されたまたは無置換のカルバゾール基とがオルト位の関係となるよう結合する。これより、X-L-基と、置換されたまたは無置換のカルバゾール基との間のツイスト角度は大きくなる。この大きなツイスト角度は、互いに嵩高く剛直な基が隣接する結合位置に存在する立体障害に起因する。このとき、これらの基が、結合するベンゼン環(好ましくは3つの芳香族基が直接結合したトリアジン構造部位全体)の平面に対して大きなツイスト角度を有して存在することとなり、分子間のπ-πスタッキングが効果的に抑制される。その結果、分子間に溶剤が入り込み易くなる。また、分子の凝集が生じ難く、結晶化による溶液からの析出も生じ難くなる。これらのことから、湿式工程への適応において十分な長さの溶液のポットライフが得られる。
また、本発明の一形態に係る化合物では、前述のように、X-L-基が、結合するベンゼン環(好ましくは3つの芳香族基が直接結合したトリアジン構造部位全体)の平面に対して大きなツイスト角度を有している。そして、この構造に起因して、励起一重項準位と励起三重項準位とのエネルギー差(ΔEST)が小さくなり、TADF(熱活性化遅延蛍光)機構が発現する。なお、TADF機構が発現しない従来の化合物の場合では、その化合物上で生成する全励起子に占める一重項励起子の比率が25%(一重項励起子:三重項励起子の比率=1:3)である。これに対して、TADF機構が発現する本発明の一形態に係る化合物の場合には、TADF機構によって一部の三重項励起子が一重項励起子に変換されるため、全励起子に占める一重項励起子の比率が25%よりも大きくなる。
一般的に、一重項励起子から発光ドーパントへエネルギー移動する場合はフェルスター型エネルギー移動が支配的であり、三重項励起子から発光ドーパントへエネルギー移動する場合はデクスター型エネルギー移動が支配的であり、フェルスター型エネルギー移動はデクスター型エネルギー移動よりも速度が速い。有機EL素子内では励起子のエネルギーが発光として利用されない熱失活過程も競争的に存在するため、エネルギー移動速度が遅いと熱失活過程と競合することとなり、低効率となってしまう場合がある。
本発明の一形態に係る化合物は、前述の通りTADF機構によって全励起子に占める一重項励起子の比率が25%よりも大きくなるため、エネルギー移動速度が速いフェルスター型エネルギー移動機構が優勢に働くため、有機EL素子の高効率化が実現される。
さらに、上記の大きなツイスト角度を有する構造に起因して、一重項準位におけるHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital、最高被占軌道)とLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低空軌道)との差が小さくなることから、有機EL素子において、駆動電圧が過剰に高くなることがなく、十分に低い駆動電圧が実現される。
特許文献1または2における上記特定構造の化合物は、熱活性化遅延蛍光を示す化合物として開示されている。これら特定構造の化合物において、トリフェニルトリアジン構造部位は、LUMOを構成する。これら特定構造の化合物のトリフェニルトリアジン構造部位を構成する1つのベンゼン環において、無置換のカルバゾール基や、2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる基は、それぞれ、トリアジン環との結合位置に対してオルト位に結合する。このとき、無置換のカルバゾール基や、2個のカルバゾール環が単結合を介して直接結合してなる基が隣接する結合位置に存在することから、トリフェニルトリアジン構造部位における、ベンゼン環と、トリアジン環との間のツイスト角度は大きくなる。この大きなツイスト角度は、互いに嵩高く剛直な基が隣接する結合位置に存在する立体障害に起因する。そして、この大きなツイスト角度により、LUMOがトリアアジン環と、上記の1つのベンゼン環との間で切断されため、電子注入に対する安定性が低く、有機EL素子の寿命が短くなる場合がある。
一方、本発明の一形態に係る化合物では、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)におけるLおよびLを介して上記一般式(1)におけるトリアジン環と結合する1つのベンゼン環において、Lとの結合位置に対してオルト位に結合する位置に、芳香族炭化水素基や、芳香族複素環基のような嵩高く剛直な基が直接結合することはない。これより、上記1つのベンゼン環と、トリアジン環、芳香族基であるLまたは芳香族基であるLとの間のツイスト角度が小さくなり、この結果、電子注入に対する安定性が高まり、有機EL素子の長寿命化が実現される。
なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。また、本明細書における他の推測事項についても同様に、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基は、特に限定されず、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐状、または環状のアルキル基等が挙げられる。具体的には、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、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-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、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-エイコシル基、n-ヘンエイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1以上8以下の直鎖、分岐状または環状のアルキル基が好ましい。
上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、炭素数6以上30以下の一つ以上の芳香族環を含む炭素環を有する炭化水素(芳香族炭化水素)環由来の基等が挙げられる。また、芳香族炭化水素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基を構成する芳香族炭化水素環は、特に限定されないが、例えば、ベンゼン環、ペンタレン環、インデン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、ヘプタレン環、アセナフタレン環、フェナレン環、フルオレン環、フェナントレン環、ビフェニル環、タ-フェニル環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ペンタセン環、テトラフェン環、ヘキサフェン環、ヘキサセン環、ルビセン環、トリナフチレン環、ヘプタフェン環、ピラントレン環等が挙げられる。すなわち、炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。なお、本明細書において、「環に由来する基」および「環の組み合わせに由来する基」とは、環構造から、環構成元素に直接結合する水素原子を価数の分だけ外し、遊離原子価とした基を表す。
上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、1個以上のヘテロ原子(例えば、窒素原子(N)、酸素原子(O)、リン原子(P)、硫黄原子(S))を有し、残りの環原子が炭素原子(C)である1以上の芳香族環を含む環形成原子数5以上60以下の環(芳香族複素環)由来の基等が挙げられる。また、芳香族複素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。一価の芳香族複素環基を構成する芳香族複素環としては、特に限定されないが、例えば、π電子不足系芳香族複素環、π電子過剰系芳香族複素環、π電子不足系芳香族複素環とπ電子過剰系芳香族複素環とを混合したπ電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環が挙げられる。π電子不足系芳香族複素環の具体例としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、アクリジン環、フェナジン環、ベンゾキノリン環、ベンゾイソキノリン環、フェナンスリジン環、フェナントロリン環、ベンゾキノン環、クマリン環、アントラキノン環、フルオレノン環等が挙げられる。π電子過剰系芳香族複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラ環ン、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環等が挙げられる。π電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環の具体例としては、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、ピラゾール環、インダゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイソチアゾール環、イミダゾリノン環、ベンズイミダゾリノン環、イミダゾピリジン環、イミダゾピリミジン環、イミダゾフェナンスリジン環、ベンズイミダゾフェナンスリジン環、アザジベンゾフラン環、アザカルバゾール環、アザジベンゾチオフェン環、ジアザジベンゾフラン環、ジアザカルバゾール環、ジアザジベンゾチオフェン環、キサントン環、チオキサントン環等が挙げられる。すなわち、環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
ここで、AおよびAは、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基が好ましい。また、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のビフェニル基、置換されたもしくは無置換のタ-フェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、置換されたもしくは無置換のフェナントレニル基、または置換されたもしくは無置換のトリフェニレン基がより好ましい。そして、置換されたまたは無置換のフェニル基がさらに好ましく、カルバゾール基で置換されたまたは無置換のフェニル基がよりさらに好ましい。さらに、カルバゾール基で置換されたフェニル基が特に好ましい。
上記一般式(1)において、Lを構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、炭素数6以上30以下の一つ以上の芳香族炭化水素環を有する炭化水素(芳香族炭化水素)環由来の基等が挙げられる。また、芳香族炭化水素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基を構成する芳香族炭化水素環は、特に限定されないが、例えば、上記のAおよびAの説明における、炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基を構成する環と同様のものが挙げられる。すなわち、炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
上記一般式(1)において、Lを構成しうる、置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、1個以上のヘテロ原子(例えば、窒素原子(N)、酸素原子(O)、リン原子(P)、硫黄原子(S))を有し、残りの環原子が炭素原子(C)である1以上の芳香族環を含む環形成原子数5以上60以下の環(芳香族複素環)由来の基等が挙げられる。また、芳香族複素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。
環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を構成する芳香族複素環は、特に制限されない。例えば、上記のAおよびAの説明における、環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を構成する環と同様のものが挙げられる。すなわち、環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
ここで、Lは、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合が好ましい。また、無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合がより好ましく、無置換のm-フェニレン基、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることがさらに好ましい。そして、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることがよりさらに好ましく、単結合であることが特に好ましい。
上記一般式(1)において、Aは、前述のように、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)で表される置換基を表す。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、Lを構成しうる、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、Lを構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、Lを構成しうる、置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、Lを構成しうる、置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基と同様のものが挙げられる。
ここで、Lは、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合が好ましい。また、無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合がより好ましく、無置換のm-フェニレン基、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることがさらに好ましい。そして、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることがよりさらに好ましく、単結合であることが特に好ましい。
上記一般式(1)におけるLと、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)におけるLとの関係は、特に制限されないが、前記Lは、前記Lと結合する前記一般式(1)のトリアジン環との関係においてオルト位となる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を有さず、前記Lは、前記Lと結合する前記一般式(2-1)のベンゼン環または前記Lと結合する前記一般式(2-2)のベンゼン環との関係においてオルト位となる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を有さず、かつ、前記Lおよび前記Lは、お互いとの関係においてオルト位となる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を有さないことが好ましい。この構造とすることで、電子注入に対する安定性がより高まり、有機EL素子のさらなる長寿命化が実現される。この理由は、以下のように推測される。この構造では、上記一般式(1)におけるトリアジン環から、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)におけるLおよびLを介して結合する1つのベンゼン環までの間における、これらのどの結合位置に対しても、オルト位に芳香族炭化水素基や芳香族複素環基のような嵩高く剛直な基は直接結合することはない。その結果、上記一般式(1)におけるトリアジン環から、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)におけるLおよびLを介して結合する1つのベンゼン環までの間のツイスト角度が小さくなる。ここで、本発明の一形態に係る化合物において、通常、上記一般式(1)におけるA、Aおよびトリアジン環から、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)におけるLおよびLを介して前記トリアジン環と結合する1つのベンゼン環までの構造部分は、LUMOを構成する。よって、この構造を有する場合、LUMOが当該構造部分内で切断されることがなく、広いLUMOを有することとなる。この結果、電子注入に対する安定性がより高まり、有機EL素子のさらなる長寿命化が実現される。このとき、同様の観点から、LおよびLの両方が単結合であるか、一方が単結合であり、他方が無置換のp-フェニレン基であることがより好ましく、一方が単結合であり、他方が無置換のp-フェニレン基であることがさらに好ましい。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、RO1、RO2、RM1および各RS1をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、RM1および各RS1をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、RM1および各RS1をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基と同様のものが挙げられる。
ここで、RO1およびRO2は、水素原子であることが好ましい。
また、RM1は、水素原子、または置換もしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基であることが好ましい。また、水素原子、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基であることがより好ましく、水素原子、または無置換のカルバゾール基であることがさらに好ましい。そして、水素原子、またはN-カルバゾール基であることがよりさらに好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
そして、各nは、一方のみが1、2、3または4を表し、他方が0を表すか、または全て0を表すことが好ましい。また、各nは、一方のみが1を表し、他方が0を表すか、または全て0を表すことがより好ましい。そして、各nは、全て0を表すこと、すなわち、各nに対応する各RS1が存在しないことがさらに好ましい。よって、一般式(2-1)および一般式(2-2)におけるカルバゾール環の環形成炭素原子は水素原子と結合することがさらに好ましい。
nが1、2、3または4を表す場合において、RS1は、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基が好ましい。また、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のビフェニル基、置換されたもしくは無置換のタ-フェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、置換されたもしくは無置換のフェナントレニル基、または置換されたもしくは無置換のトリフェニレン基がより好ましい。そして、置換されたまたは無置換のフェニル基がさらに好ましく、無置換のフェニル基が特に好ましい。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、Lを構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、Lを構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、Lを構成しうる、置換されたまたは無置換の、カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、Lを構成しうる、無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基と同様のもののうち、無置換の状態における環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基内にカルバゾール基を含有しない基が挙げられる。また、当該カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基は、置換されていてもよい。これより、Lが置換された環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基である場合、当該基は、置換基としてのみカルバゾール基やカルバゾール環を含有する基を有していてもよい。
ここで、Lは、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合が好ましく、無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または単結合がより好ましい。また、無置換のm-フェニレン基、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることが好ましく、無置換のp-フェニレン基、または単結合であることがより好ましい。そして、単結合であることがさらに好ましい。
上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)において、前述のように、Xは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表す。
本明細書において、「オリゴカルバゾール基」(ここでは、オリゴカルバゾール基の定義を説明することから、無置換のオリゴカルバゾール基を表す)とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記Lと結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と結合するか、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合するか、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)と結合する構造を有する基を表す。
なお、上記一般式(1)で表される化合物では、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基中の、1つのカルバゾール環の環構成原子である窒素原子または炭素原子と、前記Lとが結合する。
「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の窒素原子と結合しうる、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と同様のものが挙げられる。
「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の窒素原子と結合しうる、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の窒素元素と結合しうる、無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)は、カルバゾール基を除くものであれば、特に制限されない。例えば、AおよびAをそれぞれ構成しうる、無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基と同様のものであって、カルバゾール基を除くものが挙げられる。
ここで、「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の窒素原子は、他のカルバゾール環と結合するか、または無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合することが好ましい。また、「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の窒素原子は、他のカルバゾール環と結合するか、または無置換のフェニル基と結合することがより好ましい。
なお、オリゴカルバゾール基がカルバゾール基を除く置換基で置換される場合、当該置換基は、オリゴカルバゾール基を構成するカルバゾール環の環形成原子(炭素原子または窒素原子)と結合していてもよい。また、当該置換基は、オリゴカルバゾール基を構成するカルバゾール環を構成する窒素原子と結合する、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)を構成する原子と結合していてもよい。
オルゴカルバゾール基がカルバゾール基を除く置換基で置換される場合、当該置換基としては、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。また、無置換のフェニル基、無置換のビフェニル基、無置換のタ-フェニル基、無置換のナフチル基、無置換のフェナントレニル基、または無置換のトリフェニレン基がより好ましい。そして、無置換のフェニル基であることがさらに好ましい。
「オリゴカルバゾール基」中に単結合を介して存在するカルバゾール環の数は、前述のように2個以上5個以下である。1個であると、「オリゴカルバゾール基」のようにHOMO準位が浅くならないために、正孔注入性および/または正孔輸送性が不十分となり、その化合物上での直接再結合確率が不十分となる。また、励起一重項準位と励起三重項準位とのエネルギー差(ΔEST)が十分に小さくならないため、TADF機構が発現されない。これらのことにより、前述のTADF機構によるエネルギー移動機構が効率的に作用しない。また、6個以上であると、1分子に占める「オリゴカルバゾール基」の体積比率が多くなりすぎ、キャリアバランスが正孔過剰に偏るため有機EL素子の効率低下を招く。「オリゴカルバゾール基」中に単結合を介して存在するカルバゾール環の数は、この範囲内であれば特に制限されないが、合成簡便性および精製簡便性の観点から、2個以上3個以下であることが好ましく、2個であることがより好ましい。
「オリゴカルバゾール基」中のカルバゾール環の数が2個である場合、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、下記一般式(3a)~下記一般式(3g)で表される基からなる群より選択される1種であることが好ましい。
上記一般式(3a)~上記一般式(3g)において、
*1は、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中の前記Lと結合する結合手を表し、
各Rは、それぞれ独立して、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の1価のアルキル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、またはカルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の1価の複素芳香族基(但し、カルバゾール基を除く)を表し、
各RS2は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)を表し、
各n4は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
各n3は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
各n2は、それぞれ独立して、0、1または2を表す。
ここで、各n4、各n3および各n2がそれぞれ0であるとは、各n4、各n3および各n2に対応する前記各RS2(すなわち、各(RS2n4-基、各(RS2n3-基および各(RS2n2-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(3a)~上記式(3g)において、各n4、各n3および各n2に対応する前記各RS2がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
上記一般式(3a)~上記一般式(3g)において、RおよびRS2をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数1以上20以下の1価のアルキル基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(3a)~上記一般式(3g)において、RおよびRS2をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基は、特に制限されない。例えば、上記一般式(1)において、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
上記一般式(3a)~上記一般式(3g)において、RおよびRS2をそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)は、置換されたまたは無置換のカルバゾール基を除くものであれば、特に制限されない。例えば、AおよびAをそれぞれ構成しうる、置換されたまたは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基と同様のものであって、置換されたまたは無置換のカルバゾール基を除くものが挙げられる。
ここで、Rは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。また、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のフェニル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のビフェニル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のタ-フェニル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のナフチル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のフェナントレニル基、またはカルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換のトリフェニレン基であることがより好ましい。そして、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のフェニル基であることがさらに好ましい。さらに、フェニル基で置換されたまたは無置換のフェニル基であることがよりさらに好ましい。
また、各n4、各n3および各n2は、それぞれ独立して、0であることが好ましく、これらの全てが0であることがより好ましい。すなわち、各n4、各n3および各n2に対応する前記各RS2は存在しないことが好ましい。
上記一般式(3a)~上記一般式(3g)で表される基のなかでも、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、上記一般式(3a)~上記一般式(3d)および上記一般式(3g)で表される基からなる群より選択される1種であることが好ましい。また、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、下記一般式(3a-1)~下記一般式(3a-6)、下記一般式(3b-1)、下記一般式(3b-2)、下記一般式(3c-1)~下記一般式(3c-6)、下記一般式(3d-1)、下記一般式(3d-2)、下記一般式(3g-1)および下記一般式(3g-2)で表される基からなる群より選択される1種であることがより好ましい。そして、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、上記一般式(3a-1)、上記一般式(3a-2)、上記一般式(3b-1)、上記一般式(3c-2)、上記一般式(3d-1)、上記一般式(3d-2)および上記一般式(3g-2)で表される基からなる群より選択される1種であることがさらに好ましい。さらに、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、上記一般式(3a-1)、または上記一般式(3b-1)で表される基であることがよりさらに好ましい。また、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、上記一般式(3a-1)で表される基であることが特に好ましい。
上記一般式(3a-1)~上記一般式(3a-6)、上記一般式(3b-1)、上記一般式(3b-2)、上記一般式(3c-1)~上記一般式(3c-6)、上記一般式(3d-1)、上記一般式(3d-2)、上記一般式(3g-1)および上記一般式(3g-2)において、
*1、各R、各RS2およびn4は、それぞれ独立して、上記一般式(3a)~上記一般式(3g)の場合と同様である。
ここで、n4は、0であることが好ましい。すなわち、n4に対応する前記各RS2は存在しないことが好ましい。
オリゴカルバゾール基中のカルバゾール環の数が3個である場合、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、下記一般式(4a-1)~下記一般式(4a-9)、下記一般式(4b-1)~下記一般式(4b-4)、下記一般式(4c-1)~下記一般式(4c-10)、下記一般式(4d-1)~下記一般式(4d-6)、下記一般式(4e-1)~下記一般式(4e-8)、下記一般式(4f-1)~下記一般式(4f-4)および下記一般式(4g-1)~下記一般式(4g-5)で表される基からなる群より選択される1種であることが好ましい。また、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、下記一般式(4a-1)、下記一般式(4a-7)、下記一般式(4b-3)および下記一般式(4b-4)で表される基からなる群より選択される1種であることがより好ましい。そして、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基は、下記一般式(4b-4)で表される基であることがさらに好ましい。
上記一般式(4a-1)~上記一般式(4a-9)、上記一般式(4b-1)~上記一般式(4b-4)、上記一般式(4c-1)~上記一般式(4c-10)、上記一般式(4d-1)~上記一般式(4d-6)、上記一般式(4e-1)~上記一般式(4e-8)、上記一般式(4f-1)~上記一般式(4f-4)および上記一般式(4g-1)~上記一般式(4g-5)において、
*2は、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中の前記Lと結合する結合手を表し、
各n1は、それぞれ独立して、0または1を表し、
各R、各RS2、各n4、各n3および各n2は、それぞれ上記一般式(3a)~上記一般式(3g)の場合と同様であって、
各Rは、それぞれ独立して、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の1価のアルキル基、カルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、またはカルバゾール基を除く置換基で置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の1価の複素芳香族基(但し、カルバゾール基を除く)を表し、
各RS2は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)を表し、
各n4は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
各n3は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
各n2は、それぞれ独立して、0、1または2を表す。
ここで、各n4、各n3、各n2および各n1がそれぞれ0であるとは、各n4、各n3、各n2および各n1に対応する前記各RS2(すなわち、各(RS2n4-基、各(RS2n3-基、各(RS2n2-基および各(RS2n1-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(4a-1)~上記一般式(4a-9)、上記一般式(4b-1)~上記一般式(4b-4)、上記一般式(4c-1)~上記一般式(4c-10)、上記一般式(4d-1)~上記一般式(4d-6)、上記一般式(4e-1)~上記一般式(4e-8)、上記一般式(4f-1)~上記一般式(4f-4)および上記一般式(4g-1)~上記一般式(4g-5)において、各n4、各n3、各n2および各n1に前記各RS2がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
ここで、各n4、各n3、各n2および各n1は、それぞれ独立して、0であることが好ましく、これらの全てが0であることがより好ましい。すなわち、各n4、各n3、各n2および各n1対応する前記各RS2は存在しないことが好ましい。
なお、前述のように、上記一般式(3a)~上記一般式(3g)、上記一般式(3a-1)~上記一般式(3a-6)、上記一般式(3b-1)、上記一般式(3b-2)、上記一般式(3c-1)~上記一般式(3c-6)、上記一般式(3d-1)、上記一般式(3d-2)、上記一般式(3g-1)、上記一般式(3g-2)、上記一般式(4a-1)~上記一般式(4a-9)、上記一般式(4b-1)~上記一般式(4b-4)、上記一般式(4c-1)~上記一般式(4c-10)、上記一般式(4d-1)~上記一般式(4d-6)、上記一般式(4e-1)~上記一般式(4e-8)、上記一般式(4f-1)~上記一般式(4f-4)および上記一般式(4g-1)~上記一般式(4g-5)においては、Rのよりさらに好ましい例は、フェニル基で置換されたまたは無置換のフェニル基である。ここで、上記一般式(3a)~上記一般式(3g)、上記一般式(3a-1)~上記一般式(3a-6)、上記一般式(3b-1)、上記一般式(3b-2)、上記一般式(3c-1)~上記一般式(3c-6)、上記一般式(3d-1)、上記一般式(3d-2)、上記一般式(3g-1)および上記一般式(3g-2)においては、Rは、無置換のフェニル基であることが特に好ましい。また、上記一般式(4a-1)~上記一般式(4a-9)、上記一般式(4b-1)~上記一般式(4b-4)、上記一般式(4c-1)~上記一般式(4c-10)、上記一般式(4d-1)~上記一般式(4d-6)、上記一般式(4e-1)~上記一般式(4e-8)、上記一般式(4f-1)~上記一般式(4f-4)および上記一般式(4g-1)~上記一般式(4g-5)においては、Rは、フェニル基で置換されたフェニル基であることが特に好ましい。
以下、上記一般式(1)で表される化合物を具体的に例示する。ただし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
上記化合物の中でも、上記化合物1~4、上記化合物6、上記化合物8、上記化合物10、上記化合物12~14、上記化合物16、上記化合物18、上記化合物22、上記化合物24、上記化合物25、上記化合物27~30、上記化合物33、上記化合物36、上記化合物39、上記化合物44~47、上記化合物58、上記化合物59、上記化合物86、上記化合物89、上記化合物90、上記化合物92、上記化合物93、上記化合物100、上記化合物102、上記化合物103、上記化合物126、上記化合物127、上記化合物151~155、上記化合物157~161、上記化合物164、上記化合物168が好ましい。また、上記化合物1~4、上記化合物6、上記化合物8、上記化合物10、上記化合物12~14、上記化合物16、上記化合物18、上記化合物22、上記化合物24、上記化合物27~30、上記化合物33、上記化合物36、上記化合物39、上記化合物44、上記化合物45、上記化合物47、上記化合物58、上記化合物59、上記化合物86、上記化合物89、上記化合物90、上記化合物92、上記化合物93、上記化合物100、上記化合物102、上記化合物103、上記化合物126、上記化合物127、上記化合物151~155、上記化合物157~161、上記化合物164、上記化合物168がより好ましい。そして、上記化合物16、上記化合物59、上記化合物86、上記化合物103、上記化合物153、上記化合物160、上記化合物161、上記化合物164がさらに好ましい。さらに、上記化合物86、上記化合物160がよりさらに好ましく、上記化合物160が特に好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物は、ナローギャップ材料であることが好ましい。ここで、ナローギャップ材料とは、HOMO-LUMOエネルギーギャップが3.0eV以下である材料をいう。HOMO-LUMOエネルギーギャップは、特に制限されないが、3.0eV以下であることが好ましい。また、HOMO-LUMOエネルギーギャップは、2.9eV以下であることがより好ましい。この範囲であると、有機EL素子の駆動電圧がより低下する。なお、HOMO-LUMOエネルギーギャップは、2.4eV以上であることが好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物のHOMO準位は特に制限されないが、-6.0eV以上であることが好ましい。また、当該HOMO準位は、-5.8eV以上であることがより好ましい。この範囲であると、有機EL素子の駆動電圧がより低下する。なお、一般的な燐光発光性ドーパントのエネルギーダイヤグラムとの整合の観点および、大気中での安定性の観点から、当該HOMO準位は、-5.0eV以下であることが好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物のLUMO準位は特に制限されないが、-2.5eV以下であることが好ましい。また、当該LUMO準位は、-2.6eV以下であることがより好ましい。この範囲であると、有機EL素子の駆動電圧がより低下する。なお、一般的な燐光発光性ドーパントのエネルギーダイヤグラムとの整合の観点から、当該LUMO準位は、-3.5eV以上であることが好ましい。
HOMO準位は大気中光電子分光装置を用いて、LUMO準位は大気中光電子分光装置および分光光度計を用いて、それぞれ測定・算出することができる。なお、測定・算出方法の詳細は実施例に記載する。
上記一般式(1)で表される化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料(本明細書において、有機EL素子用材料とも称する)として用いられることが好ましい。これより、有機EL素子用材料は、上述の一般式(1)で表される化合物を含むことが好ましい。
上記一般式(1)で表される化合物は、有機EL素子の低駆動電圧化、高効率化および長寿命化を実現することができる。当該化合物を含む有機EL素子用材料は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の材料として使用可能である。これらの中でも、発光層の材料として使用することが好ましく、発光層のホスト材料として使用することがより好ましい。
また、上記一般式(1)で表される化合物は、溶液から析出し難く、溶液のポットライフも長い。よって、当該化合物は、湿式成膜法を用いた場合であっても、有機EL素子の低駆動電圧化、高効率化および長寿命化を実現することができる。
なお、上記一般式(1)で表される化合物の製造方法は、特に限定されず、公知の合成方法を含む種々の製造方法を用いることができる。上記一般式(1)で表される化合物の製造方法の例を以下に示すが、当該化合物の製造方法は以下の方法に限定されるものではない。
本発明の一形態に係る、上記一般式(1)で表される化合物のうち、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中に明示されるベンゼン環と、オリゴカルバゾール基X中のカルバゾール環の窒素原子とが直接結合してなる構造を有する化合物は、例えば、下記反応式(1-I)または下記反応式(1-II)に示す合成方法で合成することができる。かような化合物としては、例えば、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中、Lが単結合であり、Xが上記一般式(3a)または上記一般式(3b)で表される化合物が挙げられる。
上記反応式(1-I)および上記反応式(1-II)中、
、AおよびLは、それぞれ上記一般式(1)の説明と同様であり、
、RO1、RO2、RM1、各RS1および各nは、それぞれ上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)の説明と同様であり、
Zは、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群より選択されるハロゲン原子を表し、
各Rは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、2つあるRは互いに結合してもよく、
NHは、オリゴカルバゾール基X中のカルバゾール環の窒素原子の少なくとも1つがNH(二級窒素原子)である化合物を表し、
は、上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)中に明示されるベンゼン環に対して、カルバゾール環の窒素原子で結合する、置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表す。
ここで、Bはホウ素原子であり、Oは酸素原子であり、Fはフッ素原子である。
また、本発明の一形態に係る、上記一般式(1)で表される化合物のうち、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中に明示されるベンゼン環と、オリゴカルバゾール基X中のカルバゾール環の炭素原子とがLを介して結合する化合物は、例えば、下記反応式(2-I)または下記反応式(2-II)に示す合成方法で合成することができる。かような化合物としては、例えば、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中、Lが単結合であり、Xが上記一般式(3c)~上記一般式(3g)で表される化合物が挙げられる。また、例えば、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中、Lがこれらの式で説明した芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であって、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中に明示されるベンゼン環と、当該芳香族炭化水素基中または当該芳香族複素環基中の炭素原子とが直接結合してなる構造を有する化合物が挙げられる。
上記反応式(2-I)および上記反応式(2-II)中、
、AおよびLは、それぞれ上記一般式(1)の説明と同様であり、
、RO1、RO2、RM1、各RS1、各n、LおよびXは、それぞれ上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)の説明と同様であり、
Zは、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群より選択されるハロゲン原子を表し、
各Rは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、2つあるRは互いに結合してもよい。
ここで、Bはホウ素原子であり、Oは酸素原子であり、Clは塩素原子である。
また、本発明に係る、一般式(1)で表される化合物は、上記反応式以外にも、当業者に公知の反応の組合せによって合成することができる。
<組成物>
本発明の他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物に加え、他の化合物をさらに含む、組成物に関する。他の化合物としては、特に制限されず、有機EL素子の有機層形成材料として公知の化合物を適宜採用することができる。これらの中でも、発光材料、後述する一般式(B1)で表される化合物、後述するカルバゾール誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)または後述するアジン環誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)であることが好ましい。
以下、カルバゾール誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)を単に「カルバゾール誘導体」とも称する。また、以下、アジン環誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)を単に「アジン環誘導体」とも称する。
本発明の一形態に係る組成物における、上記一般式(1)で表される化合物の含有量は、当該組成物の質量100質量%に対して、5質量%以上95質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上90質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上80質量%以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
以下、好ましい他の化合物である発光材料、下記一般式(B1)で表される化合物、カルバゾール誘導体、アジン環誘導体について、詳細を説明する。
(発光材料)
本発明の一形態に係る組成物は、発光材料をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、発光材料とを含む、組成物であることが好ましい。
発光材料としては、高い発光機能を有するものであれば、特に限定されず、有機蛍光分子、白金族金属元素を含む有機金属錯体からなる燐光発光材料(以下、燐光発光性白金族金属錯体とも称する)、量子ドットなどを用いることができる。
発光材料は、発光効率の観点から、燐光発光性白金族金属錯体が好ましい。白金族金属元素とは、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)および白金(Pt)の総称を表す。これらの中でも、燐光発光性イリジウム(Ir)錯体および燐光発光性白金(Pt)錯体であることがより好ましく、燐光発光性イリジウム(Ir)錯体であることがより好ましい。
燐光発光性白金族金属錯体は、特に制限されず、公知のものを適宜使用することができる。例えば、米国特許出願公開第2016/0093808号明細書の段落0105~0113、特表2014-509067号公報等に記載の公知の燐光発光性白金族金属錯体も参照により本発明に組み入れることができる。また、これらの参照文献に記載の燐光発光性白金族金属錯体は、本願明細書の補正の根拠としても使用することができる。
以下、燐光発光性白金族金属錯体の好ましい例である、燐光発光性イリジウム(Ir)錯体の具体例を以下に示す。ただし、燐光発光性白金族金属錯体はこれら具体例に限定されない。
これら燐光発光性白金族金属錯体の中でも、上記化合物D144が好ましい。
上記組成物における発光材料の含有量は、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物100質量部に対して、0.5質量部以上50質量部以下であることが好ましい。また、当該含有量は、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、2質量部以上25質量部以下であることがより好ましい。
また、上記組成物における発光材料の含有量は、ホスト材料として機能する、上記一般式式(1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、下記一般式(B1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、後述するカルバゾール誘導体と、ホスト材料として機能する、後述するアジン環誘導体との合計質量100質量部に対して、0.5質量部以上50質量部以下であることが好ましい。また、当該含有量は、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、2質量部以上25質量部以下であることがより好ましい。上記範囲であると、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
(一般式(B1)で表される化合物)
本発明の一形態に係る組成物は、下記一般式(B1)で表される化合物をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(B1)で表される化合物とを含む、組成物であることが好ましい。
一般式(B1)中、
は、O、S、またはSeを表し、
Arは、置換もしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
各Rは、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2およびa5は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
a3およびa4は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
a6は、0、1、2、3、4または5を表す。
ここで、a1~a6がそれぞれ0であるときは、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(B1)において、a1~a6に対応する前記各Rがそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
なお、本発明の一形態に係る化合物において、一価の芳香族炭化水素環集合基では、各々のベンゼン環またはナフタレン環同士の結合位置は特に限定されない。すなわち、当該基としては、各々のベンゼン環またはナフタレン環が種々の結合位置で結合した構造を有するものが含まれる。
上記一般式(B1)で表される化合物は、高い有機EL素子の発光効率および発光寿命を実現することができる。この理由は、当該化合物は、低いガラス転移温度、ならびに良好なLUMOレベルおよびバランスのとれた電子と正孔とのキャリア移動度を有するからであると推測される。また、当該化合物は、溶液から析出し難く、溶液のポットライフも長い。この理由は、当該化合物は、コンフォメーション数が大きいために非晶性が高く、結晶化が生じ難いからであると推測される。
上記一般式(B1)において、Arを構成しうる、フェニル基、ナフチル基、または一価の芳香族炭化水素環集合基は、特に制限されない。具体的には、例えば、フェニル基、テルフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、ナフチル基、ビナフチル基、テルナフチル基、クアテルナフチル基、フェニルナフチル基、ビフェニルナフチル基、ジフェニルナフチル基、フェニルビフェニルナフチル基等が挙げられる。
なお、芳香族炭化水素環集合基を形成するベンゼン環およびナフタレン環に、さらに環が縮合することはない。すなわち、芳香族炭化水素環集合基が有しうる縮合環は、2個の環が縮合して構成されるナフタレン環のみである。これは3個以上の環が縮合して構成される縮合環を追加的に含むと、ガラス転移温度が高温化され、上述の説明の通り揮発性不純物分子の除去が困難になるためである。
上記一般式(B1)において、Rを構成しうる、炭素数1以上20以下のアルキル基は、特に限定されず、炭素数1以上20以下の直鎖、分岐状、または環状のアルキル基等が挙げられる。具体的には、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、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-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、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-エイコシル基、n-ヘンエイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1以上8以下の直鎖、分岐状または環状のアルキル基が好ましい。
を構成しうる、一価の芳香族炭化水素環集合基は、上記一般式(B1)のArにおける説明と同様であるため、説明を省略する。
上記一般式(B1)において、Arを構成しうる、フェニル基、ナフチル基、または一価の芳香族炭化水素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
Arを構成しうる、フェニル基、ナフチル基、または一価の芳香族炭化水素環集合基を置換しうる他の置換基としては、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、シアノ基、フルオロ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基が好ましい。ただし、これら他の置換基には、互いに縮合または結合して環を形成するものは含まれないものとする。
上記一般式(B1)において、Rを構成しうる、炭素数1以上20以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、または一価の芳香族炭化水素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
を構成しうる、フェニル基、ナフチル基、または一価の芳香族炭化水素環集合基を置換しうる他の置換基としては、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、シアノ基、フルオロ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基が好ましい。ただし、これら他の置換基には、互いに縮合または結合して環を形成するものは含まれないものとする。
を構成しうる、炭素数1以上20以下のアルキル基を置換しうる他の置換基としては、重水素原子、重水素原子、シアノ基、フルオロ基が挙げられる。これらの中でも、シアノ基、フルオロ基が好ましい。
ここで、他の置換基を構成しうる、炭素数1以上20以下のアルキル基は、上記一般式(B1)のRにおける説明と同様であるため、説明を省略する。
また、他の置換基を構成しうる、一価の芳香族炭化水素環集合基は、Arにおける説明と同様であるため、説明を省略する。
なお、他の置換基としての炭素数1以上20以下のアルキル基をさらに置換しうるさらなる他の置換基としては、重水素原子、シアノ基、フルオロ基が挙げられる。これらの中でも、シアノ基、フルオロ基が好ましい。
以下、上記一般式(B1)で表される化合物を具体的に例示する。ただし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
上記化合物の中でも、上記化合物W1が特に好ましい。
なお、上記一般式(B1)で表される化合物の製造方法は、特に限定されず、公知の合成方法を含む種々の製造方法を用いることができる。
上記組成物における上記一般式(B1)で表される化合物の含有量は、ホスト材料として機能する、当該一般式(B1)で表される化合物自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物との合計100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記組成物における上記一般式(B1)で表される化合物の含有量は、ホスト材料として機能する、当該一般式(B1)で表される化合物自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、後述するカルバゾール誘導体と、ホスト材料として機能する、後述するアジン環誘導体との合計質量100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。上記範囲であると、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
(カルバゾール誘導体)
本発明の一形態に係る組成物は、カルバゾール誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、カルバゾール誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
本発明の一形態に係る組成物は、カルバゾール誘導体を含有することで、分子の凝集抑制効果をより高め、また電子と正孔とのキャリア移動度のバランスを改善することができる。よって、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
カルバゾール誘導体は、下記一般式(C1)で表される化合物であることが好ましい。下記一般式(C1)で表される化合物は、窒素原子(N)を含む複素環構造(含窒素複素環式化合物)の9位のNにR21が結合する構造(骨格構造)を有する。
上記一般式(C1)において、R21は、アジン環構造を有しない基である。そして、R21は、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基(以下カルバゾール誘導体の説明において、単に「一価の芳香族炭化水素環基」とも称する)、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(以下、カルバゾール誘導体の説明において、単に「一価の芳香族複素環基」とも称する)(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(以下、カルバゾール誘導体の説明において、単に「一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基」とも称する)(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表す。
本願明細書において、「アジン環構造」とは、アジン環、ジアジン環またはトリアジン環等の6員環構造、またはこれを一部に含む縮合環構造を表す。
21を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基は、特に制限されない。例えば、炭素数6以上60以下の芳香族炭化水素環基、すなわち炭素数6以上60以下の一つ以上の芳香族環を含む炭素環を有する炭化水素(芳香族炭化水素)環由来の基等が挙げられる。また、芳香族炭化水素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。
一価の芳香族炭化水素環基を構成する芳香族炭化水素環は、特に限定されないが、具体的には、ベンゼン環、ペンタレン環、インデン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、ヘプタレン環、アセナフタレン環、フェナレン環、フルオレン環、フェナントレン環、ビフェニル環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ペンタセン環、テトラフェン環、ヘキサフェン環、ヘキサセン環、ルビセン環、トリナフチレン環、ヘプタフェン環、ピラントレン環、フルオレン環等が挙げられる。すなわち、一価の芳香族炭化水素基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
また、R21を構成しうる一価の芳香族複素環基は、アジン環構造を有しないものであれば、特に制限されない。例えば、環形成原子数3以上60以下の一価の芳香族複素環基、すなわち1個以上のヘテロ原子(例えば、窒素原子(N)、酸素原子(O)、リン原子(P)、硫黄原子(S))を有し、残りの環原子が炭素原子(C)である1以上の芳香族環を含む環形成原子数3以上60以下の環(芳香族複素環)由来の基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)等が挙げられる。また、芳香族複素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。
ここで、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)を有する化合物において、環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子(例えば、環を構成する原子の結合手を終端する水素原子)や、環が置換基によって置換される場合、当該置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。例えば、カルバゾリル基(カルバゾール基)は、環形成原子数が13である。
一価の芳香族複素環基を構成する芳香族複素環としては、特に限定されないが、例えば、π電子過剰系芳香族複素環、π電子不足系芳香族複素環とπ電子過剰系芳香族複素環とを混合したπ電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環が挙げられる。
π電子過剰系芳香族複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環等が挙げられる。
π電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環の具体例としては、イミダゾール環、インダゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイソチアゾール環、イミダゾリノン環、ベンズイミダゾリノン環、ジアザジベンゾチオフェン、キサントン環、チオキサントン環等が挙げられる。
すなわち、一価の芳香族複素環基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、特に制限されない。例えば、1個以上の炭素数6以上60以下の芳香族炭化水素環および1個以上の環形成原子数3以上60以下の芳香族複素環が互いに単結合で結合してなる基等が挙げられる。また、これら芳香族炭化水素環基または芳香族複素環に存在する1以上の水素原子が他の置換基で置換されていてもよい。なお、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を構成する芳香族炭化水素環および芳香族複素環は、それぞれ上記の一価の芳香族炭化水素環基および一価の芳香族複素環基と同様であるため、説明を省略する。すなわち、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
~Yは、それぞれ独立して、C(R22)である。C(R22)中のCは、炭素原子を示す。また、C(R22)中のR22は、アジン環構造を有しない基である。そして、R22は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、またはアジン環構造を有しない有機基であれば特に制限されない。これらの中でも、水素原子、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)であることが好ましい。
~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる、アルキル基は、特に限定されない。例えば、炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルキル基である。具体的には、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、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-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、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-エイコシル基、n-ヘンエイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基等が挙げられる。
~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる、アルコキシ基は、特に制限されない。例えば、炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、ヘプタデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、3-エチルペンチルオキシ基等が挙げられる。これらのうち、炭素数1以上8以下の直鎖もしくは分岐状のアルコキシ基が好ましい。
~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる、アリールオキシ基は、アジン環構造を有しないものであれば、特に限定されない。例えば、環形成原子数6以上30以下のアリールオキシ基である(ただし、アジン環構造を有するものを除く)。アリールオキシ基は、ヘテロ原子を含んでもよい。すなわち、ヘテロアリールオキシ基であってもよい。具体的には、フェノキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、2-アズレニルオキシ基、2-フラニルオキシ基、2-チエニルオキシ基、2-インドリルオキシ基、3-インドリルオキシ基、2-ベンゾフリルオキシ基、2-ベンゾチエニルオキシ基等が挙げられる。
~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる、アリールアミノ基は、アジン環構造を有しないものであれば、特に限定されない。例えば、環形成原子数6以上60以下のアリールアミノ基である(ただし、アジン環構造を有するものを除く)。アリールフェニル基は、ヘテロ原子を含んでもよい。すなわち、ヘテロアリールアミノ基であってもよい。具体的には、N-フェニルアミノ基、N-ビフェニルアミノ基、N-テルフェニルアミノ基等のN-アリールアミノ基が挙げられる。また、N,N-ジフェニルアミノ基、N,N-ジビフェニルアミノ基、N,N-ジテルフェニルアミノ基、N-ビフェニル-N-フェニルアミノ基、N-ビフェニル-N-テルフェニルアミノ基、N-フェニルテル-N-フェニルアミノ基等のN,N-ジフェニルアミノ基が挙げられる。
~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる、アルキルアミノ基は、特に限定されない。例えば、炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルキルアミノ基である。具体的には、N-メチルアミノ基、N-エチルアミノ基、N-プロピルアミノ基、N-イソプロピルアミノ基、N-ブチルアミノ基、N-イソブチルアミノ基、N-sec-ブチルアミノ基、N-tert-ブチルアミノ基、N-ペンチルアミノ基、N-ヘキシルアミノ基等のN-アルキルアミノ基が挙げられる。また、N,N,N-ジメチルアミノ基、N-メチル-N-エチルアミノ基、N,N-ジエチルアミノ基、N,N-ジプロピルアミノ基、N,N-ジイソプロピルアミノ基、N,N-ジブチルアミノ基、N,N-ジイソブチルアミノ基、N,N-ジペンチルアミノ基、N,N-ジヘキシルアミノ基等のN,N-ジアルキルアミノ基が挙げられる。
なお、Y~Yにおいて、C(R22)中のR22を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、それぞれ上述のR21を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基の説明と同様であるため、説明を省略する。
21を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
22を構成しうるアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、アルキルアミノ基、アリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
これら他の置換基は、重水素原子、またはアジン環構造を有しない有機基であれば、特に限定されない。
21およびR22を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を置換しうる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、置換されたまたは無置換のアルキル基、置換されたまたは無置換のアルコキシ基、置換されたまたは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたまたは無置換のアルキルアミノ基、および置換されたまたは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)が挙げられる。
22を構成しうるアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、アルキルアミノ基、アリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を置換しうる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、無置換のアルキル基、無置換のアルコキシ基、無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、無置換のアルキルアミノ基、および無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)が挙げられる。
21およびR22における他の置換基を構成しうる、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基は、それぞれ、C(R22)中のR22を構成しうるこれらの基の説明と同様であるため、説明を省略する。
21およびR22における他の置換基を構成しうる、一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、それぞれ上述のR21を構成しうる芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基の説明と同様であるため、説明を省略する。
なお、他の置換基としての一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を置換しうる他の置換基をさらに置換しうるさらなる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、無置換のアルキル基、無置換のアルコキシ基、無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、および無置換のアルキルアミノ基アリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)が挙げられる。
21およびR22を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基は、炭素数6以上60以下の一価の芳香族炭化水素環基であることが好ましい。また、炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素環基であることがより好ましい。
21およびR22を構成しうる一価の芳香族複素環基は、環形成原子数3以上60以下の一価の芳香族複素環基であることが好ましい。また、環形成原子数3以上30以下の一価の芳香族複素環基であることがより好ましい。
21およびR22を構成しうる一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、1個以上の炭素数6以上60以下の芳香族炭化水素環および1個以上の環形成原子数3以上60以下の芳香族複素環が互いに単結合で結合してなる基であることが好ましい。また、1個以上の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環および1個以上の環形成原子数3以上30以下の芳香族複素環が互いに単結合で結合してなる基であることが好ましい。
なお、R21および1つ以上のR22や、2つ以上のR22は、それぞれ独立して、互いに縮合または結合して環構造を形成していてもよい。
また、一般式(C1)で表される化合物は、一般式(C1)で表される構造がそれぞれのR21またはR22を介して結合してなる多量体であってもよい。
上記一般式(C1)で表される化合物としては、特に制限されないが、好ましい一例としては、下記一般式(C3)で表される化合物が挙げられる。下記一般式(C3)で表される化合物は、下記一般式(C4)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(C3)および上記一般式(C4)において、
各R21は、それぞれ独立して、前記一般式(C1)と同様であり、
各R223および各R224は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
各dは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
各eは、それぞれ独立して、0、1、2または3を表す。
ここで、各dおよび各eがそれぞれ0であるとは、各dに対応する前記各R223および各eに対応する前記各R224(すなわち、各(R223-基および各(R224-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(C3)および上記一般式(C4)において、各dに対応する前記各R223および各eに対応する前記各R224がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
ここで、R223およびR224を構成しうる各置換基の説明は、それぞれ、上述の一般式(C1)のR22を構成しうる各置換基の説明と同様であるため、説明を省略する。
ここで、上記一般式(C4)において、dおよびeが共に0であり、各R21が無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素環基であることがより好ましい。また、dおよびeが共に0であり、各R21が無置換のビフェニル基であることがさらに好ましい。
上記一般式(C4)において、1つ以上のR21、1つ以上のR223および1つ以上のR224のうち少なくとも2つの基が、互いに縮合または結合して環構造を形成していてもよい。
以下、上記一般式(C3)で表される化合物を具体的に例示する。ただし、カルバゾール誘導体はこれら具体例に限定されない。
これらカルバゾール誘導体の中でも、上記化合物H2-34が好ましい。
カルバゾール誘導体は、上記示した具体例の化合物に制限されない。例えば、US2016/009388号明細書の段落0095~0104、特開2014-509067号公報等に記載の公知のカルバゾール誘導体も参照により本発明に組み入れることができる。また、これらの参照文献に記載のカルバゾール誘導体は、本願明細書の補正の根拠としても使用することができる。
上記組成物におけるカルバゾール誘導体の含有量は、ホスト材料として機能する、当該カルバゾール誘導体自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物との合計100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがさらに好ましい。
また、上記組成物におけるカルバゾール誘導体の含有量は、ホスト材料として機能する、当該カルバゾール誘導体自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、上記一般式(B1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、後述するアジン環誘導体との合計質量100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。上記範囲であると、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
(アジン環誘導体)
本発明の一形態に係る組成物は、アジン環誘導体(但し、上記の一般式(1)で表される化合物を除く)をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、アジン環誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
本願明細書において、「アジン環誘導体」とは、アジン環、ジアジン環、トリアジン環等の6員環構造、またはこれを一部に含む縮合環構造を有する、含窒素芳香環を有する化合物を表す。
本発明の一形態に係る組成物は、アジン環誘導体を含有することで、分子の凝集抑制効果をより高め、また電子と正孔とのキャリア移動度のバランスを改善することができる。よって、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の発光効率および発光寿命がより向上する。
アジン環誘導体は、下記一般式(A1)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(A1)において、Z~Zは、それぞれ独立して、C(R31)または窒素原子である。また、Z~Zの少なくとも1つは、窒素原子である。すなわち、上記一般式(A1)で表される化合物は、窒素原子(N)を含む6員環の複素環化合物(含窒素複素環式化合物)を示す。
~Zにおいて、C(R31)中のCは炭素原子を示す。
ここで、C(R31)中のR31は、水素原子、重水素原子、または有機基であれば特に制限されない。これらの中でも、水素原子、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基(以下、アジン環誘導体の説明において、単に「一価の芳香族炭化水素環基」とも称する)、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(以下、アジン環誘導体の説明において、単に「一価の芳香族複素環基」とも称する)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(以下、アジン環誘導体の説明において、単に「一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基」とも称する)であることが好ましい。
C(R31)中のR31を構成しうる、アルキル基は、上記一般式(C1)のR22における説明と同様であるため、説明を省略する。
C(R31)中のR31を構成しうる、一価の芳香族炭化水素環基は、上記一般式(C1)のR21における説明と同様であるため、説明を省略する。
そして、C(R31)中のR31を構成しうる一価の芳香族複素環基は、特に制限されない。例えば、環形成原子数3以上60以下の一価の芳香族複素環基、すなわち1個以上のヘテロ原子(例えば、窒素原子(N)、酸素原子(O)、リン原子(P)、硫黄原子(S))を有し、残りの環原子が炭素原子(C)である1以上の芳香族環を含む環形成原子数3以上60以下の環(芳香族複素環)由来の基等が挙げられる。R31を構成しうる一価の芳香族複素環基は、環形成原子数3以上30以下の一価の芳香族複素環基であることが好ましい。また、芳香族複素環基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに単結合で結合または縮合していてもよい。
一価の芳香族複素環基を構成する芳香族複素環としては、特に限定されないが、例えば、π電子不足系芳香族複素環、π電子過剰系芳香族複素環、π電子不足系芳香族複素環とπ電子過剰系芳香族複素環とを混合したπ電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環が挙げられる。
π電子不足系芳香族複素環の具体例としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、アクリジン環、フェナジン環、ベンゾキノリン環、ベンゾイソキノリン環、フェナンスリジン環、フェナントロリン環、ベンゾキノン環、クマリン環、アントラキノン環、フルオレノン環等が挙げられる。
π電子過剰系芳香族複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラ環ン、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環等が挙げられる。
π電子不足系-π電子過剰系混合芳香族複素環の具体例としては、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、ピラゾール環、インダゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイソチアゾール環、イミダゾリノン環、ベンズイミダゾリノン環、イミダゾピリジン環、イミダゾピリミジン環、イミダゾフェナンスリジン環、ベンズイミダゾフェナンスリジン環、アザジベンゾフラン環、アザカルバゾール環、アザジベンゾチオフェン環、ジアザジベンゾフラン環、ジアザカルバゾール環、ジアザジベンゾチオフェン環、キサントン環、チオキサントン環等が挙げられる。
すなわち、一価の芳香族複素環基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、特に制限されない。例えば、1個以上の炭素数6以上60以下の芳香族炭化水素環および1個以上の環形成原子数3以上60以下の芳香族複素環が互いに単結合で結合してなる基等が挙げられる。また、これら芳香族炭化水素環基または芳香族複素環に存在する1以上の水素原子が他の置換基で置換されていてもよい。なお、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を構成する芳香族炭化水素環および芳香族複素環は、それぞれ上記の一価の芳香族炭化水素環基および一価の芳香族複素環基と同様であるため、説明を省略する。すなわち、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基としては、これらの環に由来する基や、またはこれらの環の組み合わせに由来する基等が挙げられる。
31を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
31を構成しうるアルキル基は、他の置換基によって置換されていてもよい。
これら他の置換基は、重水素原子、または有機基であれば特に限定されない。
31を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を置換しうる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、または置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基が挙げられる。
31を構成しうるアルキル基を置換しうる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、無置換のアルコキシ基、無置換のアリールオキシ基、無置換のアルキルアミノ基、または無置換のアリールアミノ基が挙げられる。
31中の他の置換基を構成しうるアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基は、それぞれ、上述した一般式(C1)におけるR22を構成しうるこれらの基の説明と同様であるため、説明を省略する。
31中の他の置換基を構成しうるアリールオキシ基は、特に限定されない。例えば、環形成原子数6以上30以下のアリールオキシ基等が挙げられる。アリールオキシ基は、ヘテロ原子を含んでもよい。すなわち、ヘテロアリールオキシ基であってもよい。アリールオキシ基は、環形成原子数6以上30以下の単環または縮合多環アリールオキシ基である。具体的には、フェノキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、2-アズレニルオキシ基、2-フラニルオキシ基、2-チエニルオキシ基、2-インドリルオキシ基、3-インドリルオキシ基、2-ベンゾフリルオキシ基、2-ベンゾチエニルオキシ基等が挙げられる。
31中の他の置換基を構成しうるアリールアミノ基は、特に限定されない。例えば、環形成原子数6以上60以下のアリールアミノ基である(ただし、アジン環構造を有するものを除く)。アリールフェニル基は、ヘテロ原子を含んでもよい。すなわち、ヘテロアリールアミノ基であってもよい。具体的には、N-フェニルアミノ基、N-ビフェニルアミノ基、N-テルフェニルアミノ基等のN-アリールアミノ基が挙げられる。また、N,N-ジフェニルアミノ基、N,N-ジビフェニルアミノ基、N,N-ジテルフェニルアミノ基、N-ビフェニル-N-フェニルアミノ基、N-ビフェニル-N-テルフェニルアミノ基、N-フェニルテル-N-フェニルアミノ基等のN,N-ジフェニルアミノ基が挙げられる。
31中の他の置換基を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、それぞれ、上述のR31を構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基の説明と同様であるため、説明を省略する。
なお、他の置換基としての一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を置換しうる他の置換基をさらに置換しうるさらなる他の置換基としては、例えば、重水素原子、シアノ基、無置換のアルキル基、無置換のアルコキシ基、無置換のアリールオキシ基、無置換のアルキルアミノ基、アリールアミノ基が挙げられる。
なお、2つ以上のR31は、互いに単結合で結合または縮合または結合して環構造を形成していてもよい。
また、一般式(A1)で表される化合物は、一般式(A1)で表される構造がそれぞれのR31を介して結合してなる多量体であってもよい。
アジン環誘導体の好ましい例としては、下記一般式(A2-1)~(A2-5)で表される化合物が挙げられる。
上記一般式(A2-1)~(A2-5)中、Arは、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基である。
上記一般式(A2-1)~(A2-5)中のArを構成しうる一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、および一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、それぞれ、上記一般式(A1)のC31におけるこれらの基の説明と同様であるため、説明を省略する。
上記一般式(A2-1)~(A2-5)において、Ar中の一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基は、他の置換基によって置換されていてもよい。ここで、Ar中の他の置換基は、上記一般式(A1)のR31における一価の芳香族炭化水素環基、一価の芳香族複素環基、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を置換しうる他の置換基の説明と同様であるため、説明を省略する。
上記一般式(A2-1)~(A2-5)において、2つ以上の置換基は、互いに単結合で結合または縮合または結合して環構造を形成していてもよい。
これらの中でも、上記一般式(A2-1)で表される化合物が好ましい。また、上記一般式(A2-1)において、Arは、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基であることがより好ましい。そして、上記一般式(A2-1)において、3つのArのうち、1つが置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基であり、2つが置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基であることがさらに好ましい。さらに、上記一般式(A2-1)において、3つのArのうち、1つが無置換の一価の芳香族炭化水素環基であり、2つが無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基であることが特に好ましい。上記一般式(A2-1)において、一価の芳香族炭化水素環基としては、フェニル基が好ましい。また、一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基としては、1つ以上のベンゼン環と1つ以上のカルバゾール環とから構成される基が好ましい。また、当該基としては、1~3つのベンゼン環と、1つのカルバゾール環とから構成される基がより好ましい。そして、2つの一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基のうち、1つが1つのベンゼン環と、1つのカルバゾール環とから構成される基であって、他の1つが3つのベンゼン環と、1つのカルバゾール環とから構成される基であることがさらに好ましい。
また、アジン環誘導体の好ましい一例は、下記一般式(A3)で表される化合物である。
上記一般式(A3)において、Tは、下記一般式で表される環構造を有する縮合環結合であり
、ZおよびZは、それぞれ独立して、CHまたはNであり、ただし、Z、ZおよびZの少なくとも1個はNであり、
各R31は、それぞれ独立して、前記一般式(A1)と同様であり、
各R32、各R32’、各R33および各R34は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を表し、
fおよびgは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
hは、0、1、2、3、4または5を表し、
iは、0、1または2を表す。
ここで、f、g、hおよびiがそれぞれ0であるとは、前記各R32、前記各R32’、前記各R33および前記各R34(すなわち、(R32-基、(R32’)-基、(R33-基および(R34-基)がそれぞれ存在しないことを意味する。すなわち、注目する環構造部位が任意に有しうる置換基を有さず無置換であり、各結合位置に水素原子が結合していることを表す。より具体的には、上記一般式(A3)において、前記各R32、前記各R32’、前記各R33および前記各R34がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子は無置換であって、当該環形成炭素原子には水素原子が結合していることを表す。
ここで、上記一般式(A3)におけるR32、3233およびR34を構成しうる各置換基は、上記一般式(A1)のR31における他の置換基を構成しうる各置換基の説明と同様であるため、説明を省略する。
上記一般式(A3)のいくつかの実施形態において、Z、ZおよびZは、全てNであることが好ましい。
また、上記一般式(A3)において、fおよびgは、共に0であり、hは1であり、iは0であり、各R31およびR33は、共に無置換の一価の芳香族炭化水素環基であることが好ましい。また、上記一般式(A3)において、fおよびgは、共に0であり、hは1であり、iは0であり、各R31は、無置換のフェニル基であり、R33は、無置換のビフェニル基であることが好ましい。
上記一般式(A3)において、1つ以上のR31、1つ以上のR32、1つ以上のR32’、1つ以上のR33および1つ以上のR34うち少なくとも2つの基が、互いに単結合で結合または縮合または結合して環構造を形成していてもよい。
本発明の一形態のアジン環誘導体は、例えば、以下の化合物が挙げられる。
これらアジン環誘導体の中でも、上記化合物Az27が好ましい。
アジン環誘導体は、上記に具体例の化合物に制限されない。例えば、米国特許出願公開第2016/0093808号明細書の段落0078~0094、特表2013-535830号公報、特表2018-524797号公報、米国特許出願公開第2017/0346020号明細書、米国特許出願公開第2017/0309829号明細書等に記載の公知のアジン環誘導体も参照により本発明に組み入れることができる。また、これらの参照文献に記載のアジン環誘導体は、本願明細書の補正の根拠としても使用することができる。
上記組成物におけるアジン環誘導体の含有量は、ホスト材料として機能する、当該アジン環誘導体自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物との合計100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。
また、上記組成物におけるアジン環誘導体の含有量は、ホスト材料として機能する当該アジン環誘導体自身と、ホスト材料として機能する、上記一般式(1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、上記一般式(B1)で表される化合物と、ホスト材料として機能する、上記カルバゾール環誘導体との合計質量100質量%に対して、5質量%以上90質量%以下であることが好ましい。また、当該含有量は、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、15質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。上記範囲であると、組成物の溶解度がより向上し、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。
(好ましい組成物の例)
本発明の一形態に係る組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(B1)で表される化合物とを含むことが好ましい。
また、本発明の一形態に係る組成物は、上記カルバゾール誘導体および上記アジン環誘導体の少なくとも一方と、上記一般式(1)で表される化合物と、を含むことが好ましい。そして、本発明の一形態に係る組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、上記カルバゾール誘導体と、上記アジン環誘導体とを含むことがより好ましい。また、これらの組成物は、上記一般式(B1)で表される化合物をさらに含むことがさらに好ましい。
これらの組成物によれば、溶解度がより向上する。そして、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。そして、これらの組成物は、上記の燐光発光性白金族金属錯体をさらに含むことがより好ましい。燐光発光性白金族金属錯体により、有機EL素子の駆動電圧がより低下させ、発光効率および発光寿命をより向上させることができる。なお、上記一般式(1)で表される化合物、上記一般式(B1)で表される化合物、上記カルバゾール誘導体、上記アジン環誘導体、上記の燐光発光性白金族金属錯体の態様は、上記の各化合物の説明に記載した通りである。これらの化合物は、その説明中における好ましい態様に係る好ましい化合物を組み合わせて用いた場合、本発明の効果がより高まる。
なお、上記説明した各組成物の調製方法は、特に制限されない。例えば、これらの組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、任意に用いられる他の化合物とを混合することで調製することができる。混合の順序は特に制限されず、また混合方法、混合条件も特に限定されず、公知の調製方法を含む種々の調製方法を用いることができる。
本発明の一形態に係る組成物は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料(本明細書において、有機EL素子用材料とも称する)として用いられることが好ましい。すなわち、有機EL素子用材料は、本発明の一形態に係る組成物を含むことが好ましい。
<液状組成物>
本発明のその他の形態は、上記一般式(1)で表される化合物、またはこれと他の化合物とを含む組成物と、溶剤とを含む、液状組成物に関する。液状組成物としては、上記好ましい組成物の例に挙げた組成物と、溶剤とを含むことが好ましい。
また、溶剤としては、特に限定されないが、大気圧(101.3kPa、1atm)における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤であることが好ましい。すなわち、本発明の好ましい一形態は、上記一般式(1)で表される化合物またはこれと他の化合物とを含む組成物と、大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤とを含む、液状組成物である。溶剤の大気圧における沸点は、150℃以上320℃以下であることがより好ましく、180℃以上300℃以下であることがさらに好ましい。溶剤の大気圧における沸点が上記範囲であると、湿式成膜法、特にインクジェット(ink jet)印刷法における成膜性や工程性が向上する。その結果、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上すること、および製造工程における利便性(作業能率または歩留まり)が向上することの少なくとも一方の効果が得られる。
大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤は、特に制限されず、公知の溶剤を適宜採用することができる。以下に、大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤を具体的に例示するが、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。
炭化水素系溶剤としては、オクタン(octane)、ノナン(nonane)、デカン(decane)、ウンデカン(undecane)、ドデカン(dodecane)等が挙げられる。芳香族炭化水素系溶剤としては、トルエン(toluene)、キシレン(xylene)、エチルベンゼン(ethylbenzene)、n-プロピルベンゼン(n-propylbenzene)、iso-プロピルベンゼン(iso-プロピルベンゼン(n-propylbenzene)、メシチレン(mesitylene)、n-ブチルベンゼン(n-butylbenzene)、sec-ブチルベンゼン(sec-butylbenzene)、1-フェニルペンタン(1-phenylpentane)、2-フェニルペンタン(2-phenylpentane)、3-フェニルペンタン(3-phenylpentane)、フェニルシクロペンタン(phenylcyclopentane)、フェニルシクロヘキサン(phenylcyclohexane)、2-エチルビフェニル(2-ethylbiphenyl)、3-エチルビフェニル(3-ethylbiphenyl)等が挙げられる。エーテル系溶剤としては、1,4-ジオキサン(1,4-dioxane)、1,2-ジエトキシエタン(1,2-diethoxyethane)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(diethyleneglycoldimethylether)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(diethyleneglycoldiethylether)、アニソール(anisole)、エトキシベンゼン(ethoxybenzene)、3-メチルアニソール(3-Methylanisole)、m-ジメトキシベンゼン(m-dimethoxybenzene)等が挙げられる。ケトン系溶剤としては、2-ヘキサノン(2-hexanone)、3-ヘキサノン(3-hexanone)、シクロヘキサノン(cyclohexanone)、2-ヘプタノン(2-heptanone)、3-ヘプタノン(3-heptanone)、4-ヘプタノン(4-heptanone)、シクロヘプタノン(cycloheptanone)等が挙げられる。エステル系溶剤としては、酢酸ブチル(butylacetate)、プロピオン酸ブチル(butylpropionate)、酪酸ブチル(heptylbutyrate)、プロピレンカーボネート(propylenecarbonate)、メチルベンゾエート(安息香酸メチル)(methylbenzoate)、エチルベンゾエート(ethylbenzoate)、1-プロピルベンゾエート(1-propylbenzoate)、1-ブチルベンゾエート(1-butylbenzoate)等が挙げられる。ニトリル系溶剤としては、ベンゾニトリル(benzonitrile)、3-メチルベンゾニトリル(3-methylbenzonitrile)等が挙げられる。アミド系溶剤としては、ジメチルホルムアミド(dimethylformamide)、ジメチルアセトアミド(dimethylacetamide)、N-メチルピロリドン(methylpyrrolidone)等が挙げられる。これらの中でも、エステル系溶媒が好ましく、メチルベンゾエートがより好ましい。これらの溶剤は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
液状組成物が、上記一般式(1)で表される化合物を含む組成物と、溶剤とを含む場合、液状組成物における当該組成物の含有量は、特に限定されず、用途に応じて適宜調整可能である。ただし、塗布容易性等の観点から、液状組成物における当該組成物の濃度は、溶剤100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上10質量部以下となるように調整される。また、当該組成物の濃度は、溶剤100質量部に対して、より好ましくは0.1質量部以上6質量部以下となるように調整される。上記範囲であると、溶液からの析出がより生じ難く、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の駆動電圧がより低下し、発光効率および発光寿命がより向上する。なお、液状組成物が、上記一般式(1)で表される化合物と、溶剤とのみを含む場合における、当該化合物の好ましい濃度も上記範囲と同様である。
なお、上記液状組成物の調製方法は、特に制限されない。例えば、当該液状組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、任意に用いられる他の化合物と、溶剤とを混合することで調製することができる。混合の順序は特に制限されず、また混合方法、混合条件も特に限定されず、公知の調製方法を含む種々の調製方法を用いることができる。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明のさらなる他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳細には、当該形態は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された有機層と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機層は、上記の一般式(1)で表される化合物、または上記の一般式(1)で表される化合物を含む組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
図1は、本発明の一形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の模式図である。以下、図1を参照して、本発明の一形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子について、詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の一形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)100は、基板110と、基板110上に配置された第1電極120と、第1電極120上に配置された正孔注入層130と、正孔注入層130上に配置された正孔輸送層140と、正孔輸送層140上に配置された発光層150と、発光層150上に配置された電子輸送層160と、電子輸送層160上に配置された電子注入層170と、電子注入層170上に配置された第2電極180とを備える。
ここで、上記一般式(1)で表される化合物は、第1電極120と第2電極180との間に配置されたいずれかの有機層の中に含まれうる。上記一般式(1)で表される化合物と他の化合物とを含む組成物は、例えば、第1電極120と第2電極180との間に配置されたいずれかの有機層の中に含まれうる。
具体的には、上記一般式(1)で表される化合物は、正孔輸送性および電子輸送性のいずれにも優れる観点から、発光層150に含まれることが好ましく、発光層ホスト材料として発光層150に含まれることがより好ましい。一般式(1)で表される化合物と、他の化合物とを含む組成物は、正孔輸送性および電子輸送性のいずれにも優れる観点から、発光層150に含まれることが好ましく、発光層ホスト材料として発光層150に含まれることがより好ましい。
また、上記一般式(1)で表される化合物を含む有機層は、湿式成膜法によって形成されることが好ましく、塗布法によって形成されることがより好ましい。塗布法の具体的としては、スピンコート(spin coat)法、キャスティング(casting)法、マイクログラビアコート(micro gravure coat)法、グラビアコート(gravure coat)法、バーコート(bar coat)法、ロールコート(roll coat)法、ワイアーバーコート(wire bar coat)法、ディップコート(dip coat)法、スプレーコート(spry coat)法、スクリーン(screen)印刷法、フレキソ(flexographic)印刷法、オフセット(offset)印刷法、インクジェット(ink jet)印刷法等が挙げられる。これらの中でも、生産性の観点から、インクジェット(ink jet)印刷法が好ましい。
塗布法で用いる塗布液は、上記の液状組成物であることが好ましい。よって、塗布液の詳細については、上記の液状組成物の説明と同様である。
なお、乾式成膜法、塗布法の手順、条件、装置等は、特に限定されず、公知の乾式成膜法、塗布法と同様の手順、条件、装置等を適宜採用することができる。
なお、上記一般式(1)で表される化合物を含む有機層以外の層の成膜方法については、特に限定されない。このような有機層以外の層は、例えば、真空蒸着法等の乾式成膜法にて成膜されてもよく、塗布法等の湿式成膜法にて成膜されてもよい。
基板110は、一般的な有機EL素子で使用される基板を使用することができる。例えば、基板110は、ガラス(glass)基板、シリコン(silicon)基板などの半導体基板、または透明なプラスチック(plastic)基板等であってもよい。
基板110上には、第1電極120が形成される。第1電極120は、陽極であることが好ましい。当該第1電極120は、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数(物質内にある電子を一個外へ取り出すのに必要な最小エネルギー)が大きいものによって形成されることが好ましい。例えば、第1電極120は、透明性および導電性に優れる酸化インジウムスズ(In-SnO:ITO)、酸化インジウム亜鉛(In-ZnO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)等によって透過型電極として形成されてもよい。また、第1電極120は、上記透明導電膜に対して、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)などを積層することによって反射型電極として形成されてもよい。
第1電極120上には、正孔注入層130が形成される。正孔注入層130は、第1電極120からの正孔の注入を容易にする層である。正孔注入層130の膜厚は、特に制限されないが、10nm以上1000nm以下であることが好ましい。また、当該膜厚は、10nm以上100nm以下であることがより好ましい。
正孔注入層130は、公知の正孔注入材料等、公知の材料を含んでいてもよい。
正孔注入材料としては、特に制限されないが、例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン(poly(ether ketone)-containg triphenylamine:TPAPEK)、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(4-isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate:PPBI)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス-[4-(フェニル-m-トリル-アミノ)-フェニル]-ビフェニル-4,4’-ジアミン(N,N’-diphenyl-N,N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4’-diamine:DNTPD)、銅フタロシアニン(copper phthalocyanine)、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine:m-MTDATA)、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)、4,4’,4”-トリス(ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(diphenylamino)triphenylamine:TDATA)、4,4’,4”-トリス(N,N-2-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N,N-2-naphthylphenylamino)triphenylamine:2-TNATA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(polyaniline/dodecylbenzenesulphonic acid)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate):PEDOT/PSS)、およびポリアニリン/10-カンファースルホン酸(polyaniline/10-camphorsulfonic acid)等を挙げることができる。
正孔注入層130上には、正孔輸送層140が形成される。正孔輸送層140は、正孔を輸送する機能を備えた層である。正孔輸送層140の膜厚は、特に制限されないが、10nm以上150nm以下であることが好ましい。
正孔輸送層140は、公知の正孔輸送材料等、公知の材料を含んでいてもよい。
正孔輸送材料としては、特に制限されないが、例えば、1,1-ビス[(ジ-4-トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane:TAPC)、N-フェニルカルバゾール(N-phenylcarbazole)およびポリビニルカルバゾール(polyvinylcarbazole)などのカルバゾール(carbazole)誘導体、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N’-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine:TPD)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、ならびにN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)等を挙げることができる。また、国際公開第2011/159872号、米国特許出願公開第2016/0315259号明細書等に記載の正孔輸送材料も用いることもできる。好ましい材料としては、例えば、後述する実施例で用いる化合物HTP1または化合物AD1等が挙げられる。
正孔輸送層140上には、発光層150が形成される。発光層150は、蛍光、りん光等によって光を発する層である。発光層150の膜厚は、特に制限されないが、10nm以上60nm以下であることが好ましい。
発光層150に含まれる発光材料は、三重項励起子からの発光(すなわち、りん光発光)が可能な発光材料であることが好ましい。このような場合、有機EL素子100の発光効率および発光寿命をより向上させることができる。
発光層150は、上記一般式(1)で表される化合物を含むことが特に好ましく、これを含む組成物を含むことがより好ましい。そして、発光層150は、発光層ホスト材料として、上記一般式(1)で表される化合物を含むことが特に好ましく、これを含む組成物を含むことがより好ましい。
発光層150は、上記一般式(1)で表される化合物に加えて、公知の発光材料等の他の材料をさらに含んでいてもよい。また、発光層150以外の有機層が上記一般式(1)で表される化合物を含む場合、発光層150は、上記一般式(1)で表される化合物を含まず、公知の発光材料等の他の材料を含んでいてもよい。
発光層150のホスト材料(発光層ホスト材料)としては、特に制限されないが、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq3)、4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル(4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl:CBP)、ポリ(n-ビニルカルバゾール)(poly(n-vinyl carbazole):PVK)、9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン(9,10-di(naphthalene)anthracene:ADN)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(1,3,5-tris(N-phenyl-benzimidazol-2-yl)benzene:TPBI)、3-tert-ブチル-9,10-ジ(ナフト-2-イル)アントラセン(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene:TBADN)、ジスチリルアリーレン(distyrylarylene:DSA)、4,4’-ビス(9-カルバゾール)-2,2’-ジメチル-ビフェニル(4,4’-bis(9-carbazole)2,2’-dimethyl-bipheny:dmCBP)等の公知の材料を含んでもよい。また、発光層150に含まれる上記一般式(1)で表される化合物以外の好ましいホスト材料(発光層ホスト材料)としては、上記の一般式(B1)で表される化合物、上記のカルバゾール誘導体および上記のアジン環誘導体が挙げられる。
発光層150のドーパント材料としては、特に制限されないが、例えば、ペリレン(perylene)およびその誘導体、ルブレン(rubrene)およびその誘導体、クマリン(coumarin)およびその誘導体、4-ジシアノメチレン-2-(p-ジメチルアミノスチリル)-6-メチル-4H-ピラン(4-dicyanomethylene-2-(pdimethylaminostyryl)-6-methyl-4H-pyran:DCM)およびその誘導体、イリジウム(Ir)錯体、オスミウム(Os)錯体、白金錯体等の公知の材料を含んでもよい。また、発光層150に含まれる好ましいドーパント材料としては、上記の燐光発光性白金族金属錯体が挙げられ、これらの中でも、上記の燐光発光性イリジウム(Ir)錯体および燐光発光性白金(Pt)錯体が好ましい。
発光層150は、発光材料として、量子ドット等のナノ粒子を含んでよい。量子ドットは、I-VI族系列の半導体、III-V族系列の半導体またはIV-IV族系列の半導体で構成されるナノ粒子である。上記半導体としては、例えば、CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、ZnS、PbS、PbSe、HgS、HgSe、HgTe、CdHgTe、CdSeTe1-X、GaAs、InAsおよびInP等が挙げられる。ただし、上記半導体は、これらに限定されるものではない。また、量子ドット等のナノ粒子の直径は、特に限定されないが、1nm以上20nm以下であることが好ましい。また、量子ドット等のナノ粒子は、単一コア構造を有していてもよいし、コアの表面上にシェルが被覆された、いわゆるコア/シェル構造を有していてもよい。
発光層150上には、電子輸送層160が形成される。電子輸送層160は、電子を輸送する機能を備えた層である。電子輸送層160の膜厚は、特に制限されないが、15nm以上50nm以下であることが好ましい。
電子輸送層160は、公知の電子輸送材料等、公知の材料を含んでいてもよい。
電子輸送材料としては、特に制限されないが、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq)、および含窒素芳香環を有する化合物等を挙げることができる。含窒素芳香環を有する化合物の具体例としては、例えば、1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン(1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene)のようなピリジン(pyridine)環を含む化合物、2,4,6-トリス(3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(2,4,6-tris(3’-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine)のようなトリアジン(triazine)環を含む化合物、2-(4-(N-フェニルベンゾイニダゾリル-1-イル-フェニル)-9,10-ジナフチルアントラセン(2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-yl-phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene)のようなイミダゾール(imidazole)環を含む化合物等を挙げることができる。また、(8-キノリノラト)リチウム(Liq)((8-quinolinato)lithium:Liq)およびKLET-03(ケミプロ化成株式会社製)の混合物等も挙げることができる。
電子輸送層160上には、電子注入層170が形成される。電子注入層170は、第2電極180からの電子の注入を容易にする機能を備えた層である。電子注入層170の膜厚は、特に制限されないが、0.3nm以上20nm以下であることが好ましい。
電子注入層170は、公知の電子注入輸送材料等、公知の材料から形成されていてもよい。
電子注入層170は、特に制限されないが、例えば、(8-キノリノラト)リチウム((8-quinolinato)lithium:Liq)およびフッ化リチウム(LiF)等のリチウム(lithium)化合物、塩化ナトリウム(NaCl)、フッ化セシウム(CsF)、酸化リチウム(LiO)、または酸化バリウム(BaO)等の公知の材料を含んでいてもよい。
電子注入層170上には、第2電極180が形成される。第2電極180は、陰極であることが好ましい。第2電極180は、特に制限されないが、例えば、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が小さいものによって形成されることが好ましい。第2電極180は、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)等の金属、またはアルミニウム-リチウム(Al-Li)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)等の合金で反射型電極として形成されてもよい。また、第2電極180は、上記金属材料の20nm以下の薄膜、酸化インジウムスズ(In-SnO)および酸化インジウム亜鉛(In-ZnO)などの透明導電膜によって透過型電極として形成されてもよい。
このように、本発明の一形態に係る有機EL素子100は、上記一般式(1)で表される化合物を含む有機層を有する。これより、駆動電圧、電流効率および発光寿命に優れる有機EL素子を湿式成膜法によって製造することが可能となる。
ここで、有機層の好ましい態様に係る各化合物の組み合わせは、上記で述べた組成物の好ましい態様に係る各化合物の組み合わせと同様である。
ここで、有機層中の各成分の好ましい含有量は、上記組成物の好ましい態様と同様である。
なお、本発明の一形態に係る有機EL素子の積層構造は、上記の例示に限定されない。本発明の一形態に係る本実施形態に係る有機EL素子は、他の公知の積層構造にて形成されてもよい。例えば、有機EL素子は、図1における正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうちの1層以上が省略されてもよく、また、追加で他の層を備えていてもよい。また、有機EL素子の各層は、それぞれ単層で形成されてもよく、複数層で形成されてもよい。
例えば、有機EL素子は、励起子または正孔が電子輸送層に拡散することを防止するために、発光層と電子輸送層との間に正孔阻止層をさらに備えていてもよい。なお、正孔阻止層は、例えば、オキサジアゾール(oxadiazole)誘導体、トリアゾール(triazole)誘導体、または、フェナントロリン(phenanthroline)誘導体等によって形成することができる。
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。
<上記一般式(1)で表される化合物の合成>
実施例で使用する上記一般式(1)で表される各化合物(各実施例化合物)を、上記一般式(1)で表される化合物で説明した反応式(1-I)、反応式(1-II)、反応式(2-I)もしくは反応式(2-II)に記載の反応、またはこれらと公知の反応の組合せによって合成した。
各実施例化合物の合成方法中、実施例化合物1、2、6、14、25、28、46、47、59、90および103の具体的な合成方法を下記に示す。なお、他の実施例化合物もこれらの合成方法に準じた方法によって合成した。
[化合物1の合成方法]
(IM-1の合成)
三口フラスコに4-クロロ-2-フルオロ-1-ヨードベンゼン(300mmol、76.9g)、カルバゾール(1.1eq.、330mmol、55.2g)、KPO(1.5eq.、450mmol、95.5g)、1,4-ジオキサン(60ml)を入れて反応系内をN置換したのちに、CuI(4mol%、12mmol、2.29g)、trans-1,2-ジアミノシクロヘキサン(10mol%、30mmol、3.61ml)を加えて、100℃で40時間、加熱および撹拌した。続いて、得られた反応混合物溶液(reaction mixture solution)をトルエン(1L)で希釈し、celiteを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=1:1)で精製したのち、酢酸エチル(3ml):MeOH(10ml)/粗体(1g)で再結晶して、IM-1を得た。IM-1の収量は38.4gであり、IM-1の収率は43%であった。
(IM-2の合成)
IM-1(1.0eq.、130mmol、38.4g)、ビスピナコラートジボロン(1.1eq.、143mmol、36.3g)、酢酸カリウム(2.0eq.、260mmol、25.5g)、1,4-ジオキサン(520ml)を三口フラスコに入れ窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(2mol%、2.6mmol、0.58g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(XPhos)(4mol%、5.2mmol、2.48g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、100℃で6時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(500ml)で希釈し、celiteを用いて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。析出した固体をヘキサン(200ml)に分散させて超音波洗浄10分行った後、濾過した。さらに、得られた試料について、ヘキサン(10ml)/試料(1g)で再結晶を行い、IM-2を得た。IM-2の収量は39.8gであり、IM-2の収率は79%であった。
(IM-3の合成)
IM-2(1.05eq.、105mmol、40.7g)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.0eq.、100mmol、26.8g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、100ml)、テトラヒドロフラン(300ml)を三口フラスコに入れ窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、4mmol、0.90g)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、6mmol、1.83g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、60℃で2時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液を水(500ml)とメタノール(500ml)で希釈し、析出固体を濾過で回収し、水洗し、メタノールでのリンスを行い、真空乾燥(50℃、16h)を行った。得られた粗体をクロロホルムに溶解させ、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。析出した固体を酢酸エチル(500ml)に分散させて超音波洗浄10分行った後、濾過した。さらに、得られた試料について、トルエン(15ml):酢酸エチル(30ml)/試料(1g)で再結晶を行い、IM-3を得た。IM-3の収量は34.5gであり、IM-3の収率は70%であった。
(化合物1の合成)
IM-3(1.0eq.、15mmol、7.39g)、9-フェニル-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール(1.3eq.、19.5mmol、7.97g)、N,N-ジメチルホルムアミド(30ml)を三口フラスコに入れ窒素置換したのちに、tert-BuOK(カリウムターシャリーブトキシド)(1.2eq.、18mmol、2.02g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、140℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(500ml)で希釈し、celiteを用いてろ過を行い、さらにシリカゲルパッドで濾過した。続いて、得られた溶液について、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=1:1)で精製したのち、トルエン(10ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、化合物1を得た。化合物1の収量は7.0gであり、化合物1の収率は53%であった。
[化合物2の合成方法]
(IM-4の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-1と同様の方法で、IM-4を合成した。IM-4の収率は73%であった。
(IM-5の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-2と同様の方法で、IM-5を合成した。IM-5の収率は54%であった。
(IM-6の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-3と同様の方法で、IM-6を合成した。IM-6の収率は81%であった。
(化合物2の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物2を合成した。化合物2の収率は55%であった。
[化合物47の合成方法]
(IM-7の合成)
2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(1.05eq.、210mmol、47.5g)、3-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニルボロン酸(1.0eq.、200mmol、57.4g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、200ml)、テトラヒドロフラン(800ml)を三口フラスコに入れて均一に溶解させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、8mmol、1.80g)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、12mmol、3.65g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、50℃で2時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=1:1)で精製したのち、トルエン(5ml):酢酸エチル(15ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-7を得た。IM-7の収量は57.1gであり、IM-7の収率は66%であった。
(IM-8の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-3と同様の方法で、IM-8を合成した。IM-8の収率は75%であった。
(化合物47の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物47を合成した。化合物47の収率は52%であった。
[化合物46の合成方法]
(IM-9の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-3と同様の方法で、IM-9を合成した。IM-9の収率は70%であった。
(化合物46の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物46を合成した。化合物46の収率は59%であった。
[化合物14の合成方法]
(IM-10の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-3と同様の方法で、IM-10を合成した。IM-10の収率は88%であった。
(化合物14の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物14を合成した。化合物14の収率は54%であった。
[化合物28の合成方法]
(IM-11の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-3と同様の方法で、IM-11を合成した。IM-11の収率は76%であった。
(化合物28の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物28を合成した。化合物28の収率は61%であった。
[化合物59の合成方法]
(IM-12の合成)
IM-7(1.0eq.、100mmol、43.3g)、4-クロロフェニルボロン酸(1.0eq.、100mmol、15.6g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、100ml)、テトラヒドロフラン(1L)を三口フラスコに入れて均一に溶解させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、4mmol、0.90g)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、6mmol、1.83g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、50℃で4時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をトルエン(5ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)から2回再結晶して、IM-12を得た。IM-12の収量は36.1gであり、IM-12の収率は71%であった。
(IM-13の合成)
IM-12(1.0eq.、40mmol、20.4g)、IM-2(1.05eq.、42mmol、16.3g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、40ml)、トルエン(400ml)、エタノール(40ml)を三口フラスコに入れて均一に分散させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、1.6mmol、0.36g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)(6mol%、2.4mmol、0.99g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、70℃で6時間加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をクロロホルム(2L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をトルエン(10ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)から2回再結晶して、IM-13を得た。IM-13の収量は23.5gであり、IM-13の収率は80%であった。
(化合物59の合成)
下記の原料およびスキームに従い、化合物1と同様の方法で、化合物59を合成した。化合物59の収率は45%であった。
[化合物103の合成方法]
(IM-14の合成)
4,4,5,5-テトラメチル-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-1,3,2-ジオキサボロラン(1.05eq.、84mmol、21.7g)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.0eq.、80mmol、21.4g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、80ml)、テトラヒドロフラン(400ml)を三口フラスコに入れて均一に溶解させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、3.2mmol、0.72g)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、4.8mmol、1.46g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、50℃で4時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をクロロホルム(1L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をトルエン(5ml):ヘキサン(20ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-14を得た。IM-14の収量は15.1gであり、IM-14の収率は52%であった。
(IM-15の合成)
3-ブロモカルバゾール(1.2eq.、24mmol、5.90g)、N,N-ジメチルホルムアミド(20ml)、tert-BuOK(1.0eq.、20mmol、2.24g)を三口フラスコに入れて完全に溶解させておき、系内を窒素置換したのちに、IM-14(1.0eq.、20mmol、7.27g)を加えて、窒素雰囲気下で、120℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液を室温まで冷却したのち、メタノール(300ml)を加えて固体を析出させた。超音波照射で分散させたのち、濾過し、メタノールでリンスを行い、真空乾燥(50℃、14h)を行った。得られた粗体をトルエン(500ml)に加熱して溶解させ、シリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた濃縮物をトルエン(10ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、IM-15を得た。IM-15の収量は5.7gであり、IM-15の収率は48%であった。
(IM-16の合成)
IM-15(1.0eq.、9.5mmol、5.60g)、カルバゾール(3.6eq.、34.2mmol、5.72g)、N,N-ジメチルホルムアミド(19ml)、tert-BuOK(3eq.、28.5mmol、3.20g)を三口フラスコに入れて、窒素雰囲気下で、140℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液を室温まで冷却したのち、メタノール(300ml)を加えて固体を析出させた。析出した固体を超音波照射で分散させたのち、濾過、メタノールでリンスを行い、真空乾燥(50℃、14h)を行った。得られた粗体をトルエン(500ml)に加熱して溶解させ、シリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた濃縮物をトルエン(10ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、IM-16を得た。IM-16の収量は5.6gであり、IM-16の収率は67%であった。
(化合物103の合成)
IM-16(1.0eq.、6mmol、5.30g)、9-フェニル-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール(1.2eq.、7.2mmol、2.94g)、tert-BuONa(ナトリウムターシャリーブトキシド)(2eq.、12mmol、1.35g)、トルエン(120ml)を三口フラスコに入れて反応系内を窒素置換したのち、酢酸パラジウム(6mol%、0.36mmol、81mg)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(6mol%、0.36mmol、104mg)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、110℃で16時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(200ml)で希釈し、celiteを用いてろ過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=3:7)で精製したのち、トルエン(10ml):酢酸エチル(40ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、化合物103を得た。化合物103の収量は4.07gであり、化合物103の収率は56%であった。
[化合物90の合成方法]
(IM-17の合成)
3-ブロモカルバゾール(1.0eq.、100mmol、24.6g)、3-ヨード-9-フェニルカルバゾール(1.1eq.、110mmol、40.6g)、KPO(1.5eq.、150mmol、31.8g)、1,4-ジオキサン(100ml)を入れて反応系内を窒素置換したのちに、CuI(4mol%、4mmol、0.76g)、trans-1,2-ジアミノシクロヘキサン(20mol%、20mmol、2.4ml)を加えて、100℃で20時間、加熱撹拌した。得られた反応混合物溶液をトルエン(500ml)で希釈し、celiteを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=9:1)で精製して、IM-17を得た。IM-17の収量は43.4gであり、IM-17の収率は89%であった。
(IM-18の合成)
IM-17(1.0eq.、89mmol、43.3g)、テトラヒドロフラン(445ml)を三口フラスコに入れ、溶解させ、反応系内を窒素置換し、その溶液を-80℃に冷却した。冷却されたその溶液へn-ブチルリチウム(2.64M、1.1eq.、97.9mmol、37.1ml)を滴下で加えた。その後、ほう酸トリメチル(1.5eq.、133.5mmol、13.9g、14.9ml)を上記混合物溶液(the mixture solution)に加えて、-80℃で30分撹拌したのち、放置して室温まで昇温させた。その後、得られた溶液を、室温で2時間撹拌した。そして、少量のメタノールで反応を失活させたのち、エバポレータで溶液を半分程度に濃縮した。この溶液を0℃に冷却し、塩酸水溶液(1N、200ml)を加えて室温で1時間撹拌した。得られた溶液を分液ロートに移し、有機相を酢酸エチルで2回抽出し、有機相を3回水洗した。無水硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、濃縮した。得られた粗体を真空乾燥(70℃、14時間)したのち、トルエン(300ml)に溶解させ、撹拌しながらヘキサン(800ml)を徐々に加えて固体を析出させた。得られたスラリー溶液を6時間還流しながら撹拌し、室温まで冷却し、固体試料を濾過で回収し、真空乾燥(50℃、14時間)して、IM-18を得た。IM-18の収量は30.2gであり、IM-18の収率は75%であった。
(IM-19の合成)
IM-6(1.0eq.、30mmol、14.8g)、3-ブロモカルバゾール(1.5eq.、45mmol、11.1g)、N,N-ジメチルホルムアミド(19ml)、tert-BuOK(1.4eq.、42mmol、4.71g)を三口フラスコに入れて、窒素雰囲気下で、140℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液を室温まで冷却したのち、メタノール(300ml)を加えて粗体を析出させた。超音波照射で分散させたのち、濾過し、メタノールでリンスを行い、真空乾燥(50℃、14時間)を行った。得られた粗体をトルエン(500ml)に加熱して溶解させ、シリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。これをトルエン(10ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、IM-19を得た。IM-19の収量は13.4gであり、IM-19の収率は62%であった。
(化合物90の合成)
IM-19(1.0eq.、9mmol、6.47g)、IM-18(1.05eq.、9.45mmol、4.27g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、9ml)、トルエン(180ml)、エタノール(9ml)を三口フラスコに入れて均一に分散させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、0.36mmol、81mg)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、0.54mmol、164mg)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、70℃で6時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(200ml)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=3:7)で精製したのち、トルエン(10ml):酢酸エチル(40ml)/粗体(1g)で2回再結晶して、化合物90を得た。化合物90の収量は4.52gであり、化合物90の収率は48%であった。
[化合物25の合成方法]
(IM-20の合成)
三口フラスコにカルバゾール(1.2eq.、960mmol、160.5g)、4-ブロモ-1-クロロ-2-フルオロベンゼン(1.0eq.、800mmol、167.6g)、ジメチルホルムアミド(Dimethylformamide)(200ml)を入れ、反応系内を窒素置換し、水素化ナトリウム(62%パラフィン分散)(1.1eq.、880mmol、34.1g)を水素ガスの発生量に注意しながら段階的に加えた。その後、得られた反応溶液を150℃で12時間、加熱撹拌した。室温まで冷却後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、セライトを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、分液ロートで3回水洗した。得られた有機相溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、シリカゲルパッドを通して濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=8:2)で精製したのち、トルエン(2ml):エタノール(10ml)/粗体(1g)で再結晶し、IM-20を得た。IM-20の収量は199.7gであり、IM-20の収率は70%であった。
(IM-21の合成)
三口フラスコにIM-20(1.0eq.、200mmol、71.3g)、ビス(ピナコラト)ジボロン(1.1eq.、220mmol、55.9g)、酢酸カリウム(3.0eq.、600mmol、58.9g)、ジメチルホルムアミド(Dimethylformamide)(400ml)を入れ、反応系内を窒素置換し、Pd(dppf)Cl([1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II))(5mol%、10mmol、7.31g)を加えて、80℃で6時間、加熱撹拌した。室温まで冷却後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、セライトを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=2:8)で精製したのち、ヘキサン(5ml)/粗体(1g)で再結晶し、IM-21を得た。IM-21の収量は37.1gであり、IM-21の収率は46%であった。
(IM-22の合成)
IM-21(1.0eq.、90mmol、36.3g)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.05eq.、94.5mmol、25.3g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、90ml)、テトラヒドロフラン(400ml)を三口フラスコに入れて均一に溶解させ、窒素置換したのちに、酢酸パラジウム(4mol%、3.6mmol、0.81g)、トリ(o-トリル)ホスフィン(6mol%、5.4mmol、1.64g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、50℃で4時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をクロロホルム(1L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をトルエン(5ml):酢酸エチル(20ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-22を得た。IM-22の収量は27.9gであり、IM-22の収率は61%であった。
(IM-23の合成)
9-フェニル-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール(1.0eq.、100mmol、40.9g)、1-ブロモ-3-ヨードベンゼン(1.2eq、120mmol、33.9g)、tert-BuONa(1.5eq.、150mmol、14.4g)、1,4-ジオキサン(100ml)を入れて反応系内を窒素置換したのちに、CuI(4mol%、4mmol、0.76g)、trans-1,2-ジアミノシクロヘキサン(20mol%、20mmol、2.28g)を加えて、100℃で20時間、加熱撹拌した。得られた反応混合物溶液をトルエン(300ml)で希釈し、celiteを用いて濾過、続いてシリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=8:2)で精製し、ヘキサン(20ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-23を得た。IM-23の収量は38.3gであり、IM-23の収率は68%であった。
(IM-24の合成)
下記の原料およびスキームに従い、IM-2と同様の方法で、IM-24を合成した。IM-24の収率は60%であった。
(化合物25の合成)
IM-22(1.0eq.、15mmol、7.64g)、IM-24(1.1eq.、16.5mmol、10.1g)、KPO(3.0eq.、45mmol、9.55g)、1,4-ジオキサン(60ml)を三口フラスコに入れて分散させ、窒素置換したのちに、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(Pd(dba))(6mol%、0.9mmol、0.52g)、トリシクロヘキシルホスホニウムテトラフルオロボラート(6mol%、0.9mmol、0.33g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、100℃で2時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(200ml)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=4:6)で精製し、トルエン(5ml):酢酸エチル(25ml)/粗体(1g)から2回再結晶して、化合物25を得た。化合物25の収量は8.04gであり、化合物25の収率は56%であった。
[化合物6の合成方法]
(IM-25の合成)
4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニルボロン酸(1.05eq.、315mmol、90.4g)、1-ブロモ-5-クロロ-2-ニトロベンゼン(1.0eq.、300mmol、70.9g)、炭酸カリウム水溶液(2.0M、300ml)、トルエン(600ml)、エタノール(150ml)を三口フラスコに入れて均一に溶解させ、窒素置換したのちに、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(6mol%、18mmol、20.8g)を三口フラスコに入れ、窒素雰囲気下で、70℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、celiteをもちいて濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=6:4)で精製し、ヘキサン(15ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-25を得た。IM-25の収量は104.1gであり、IM-25の収率は87%であった。
(IM-26の合成)
IM-25(1.0eq.、260mmol、103.7g)、o-ジクロロベンゼン(oDCB)(520ml)、トリフェニルホスフィン(PPh)(3.0eq.、780mmol、204.6g)を三口フラスコに入れて窒素置換したのちに、窒素雰囲気下で、150℃で8時間、加熱撹拌した。反応終了後、得られた反応混合物溶液をトルエン(500ml)で希釈し、ショートシリカゲルカラムを通し、濃縮した。得られた粗体をトルエン(15ml):ヘキサン(15ml)/粗体(1g)から2回再結晶して、IM-26を得た。IM-26の収量は66.8gであり、IM-26の収率は70%であった。
(IM-27の合成)
IM-26(1.0eq.、180mmol、66.0g)、ヨードベンゼン(1.2eq.、216mmol、44.1g)、KPO(1.5eq.、270mmol、57.3g)、1,4-ジオキサン(180ml)を入れて反応系内を窒素置換したのちに、CuI(4mol%、7.2mmol、1.37g)、trans-1,2-ジアミノシクロヘキサン(DACyHx)(20mol%、36mmol、4.11g)を加えて、100℃で20時間、加熱撹拌した。得られた反応混合物溶液をトルエン(300ml)で希釈し、celiteを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=8:2)で精製し、トルエン(5ml):ヘキサン(10ml)/粗体(1g)から再結晶して、IM-27を得た。IM-27の収量は51.8gであり、IM-27の収率は65%であった。
(IM-28の合成)
三口フラスコにIM-27(1.0eq.、115mmol、50.9g)、ビス(ピナコラト)ジボロン(1.1eq.、126.5mmol、32.1g)、酢酸カリウム(AcOK)(2.0eq.、230mmol、22.6g)、1,4-ジオキサン(460ml)を入れ、反応系内を窒素置換し、酢酸パラジウム(2mol%、2.3mmol、0.52g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(XPhos)(4mol%、4.6mmol、2.19g)を加えて、100℃で6時間、加熱撹拌した。室温まで冷却後、得られた反応混合物溶液をトルエン(1L)で希釈し、セライトを用いて濾過し、続いてシリカゲルパッドで濾過し、水洗を3回行い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルパッドで濾過し、濃縮した。得られた粗体をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:トルエン=2:8)で精製したのち、ヘキサン(5ml)/粗体(1g)で再結晶し、IM-28を得た。IM-28の収量は36.3gであり、IM-28の収率は59%であった。
(IM-29の合成)
下記スキームに従い、IM-20~22と同様の方法で、IM-29を合成した。
(化合物6の合成)
下記原料およびスキームに従い、化合物25と同様の方法で、化合物6を合成した。
化合物6の収率は40%であった。
(他の実施例化合物の合成方法)
他の実施例化合物についても、上記合成例に準じた方法によって合成した。
本実験で用いた各実施例化合物を以下に示す。
また、本実験において、上記各実施例化合物との効果の比較に用いた、各比較例化合物を以下に示す。
<化合物の評価>
[溶液のポットライフ評価]
上記得られた各実施例化合物および上記の各比較例化合物を各サンプル固体として準備した。
サンプル固体50mgを無色透明のサンプル瓶に入れ、溶媒として安息香酸メチルを1.0g入れて150℃に加熱しサンプル固体を完全に溶解させ、5質量%の溶液を調製した。その後、室温まで冷却して観察を開始し、結晶等の析出固体が目視で確認されるまでの時間(h)をポットライフとして測定した。なお、ポットライフが長いということは、結晶化し難いことを示している。本評価において、ポットライフが1時間(h)以上であれば、ポットライフが長く湿式工程の適性があり、ポットライフが長いほど、湿式工程の適性に優れると判断した。結果を下記表1に示す。
[HOMO値およびLUMO値の測定]
上記得られた各実施例化合物および上記の各比較例化合物を各サンプル固体として準備した。次いで、下記手順に従い、HOMOおよびLUMO値を測定した。
1.測定サンプルの作製
(1)溶剤である安息香酸メチル100質量部に対して、サンプル固体が4質量部となるようにサンプル溶液を調製した。
(2)ITO基板および石英基板のそれぞれに、上記(1)で調製したサンプル溶液を、スピンコート法にて、乾燥膜厚が50nmとなる条件で塗布し、塗膜を形成した。得られた塗膜を、10-1Pa以下の真空下において120℃にて1時間加熱し、その後、10-1Pa以下の真空下において室温まで冷却して、薄膜層(薄膜サンプル)を形成した。
2.HOMO値の測定
上記1.(2)で作製したITO基板上薄膜サンプルを用いて、大気中光電子分光装置AC-3(理研計器株式会社製)を用いてHOMO値を測定した。
3.LUMO値の測定
上記1.(2)で作製した石英基板上の薄膜サンプルを用いて、分光光度計 U-3900(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて紫外可視吸収スペクトルの吸収端からエネルギーギャップ値(Eg)を測定し、以下の数式(3)からLUMO値を算出した。算出結果を下記表2に示す。
なお、HOMO-LUMOエネルギーギャップ(エネルギーギャップ値Eg)は、特に制限されないが、3.0eV以下であることが好ましい。
<有機EL素子の作製および評価>
[有機EL素子の作製]
(実施例1)
まず、第1電極(陽極)として、ストライプ(stripe)状の酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmにて成膜されたITO付きガラス基板を用意した。このガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/poly(4-styrene sulfonate):PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法にて塗布し、正孔注入層を形成した。
次に、正孔注入層上に、溶剤であるアニソールと、当該溶剤100質量部に対して3質量部の下記繰返し構造を有する正孔輸送性ポリマー(HTP1)(重量平均分子量Mw=400,000,PDI(Mw/Mn)=2.7)と、当該溶剤100質量部に対して0.6質量部の下記構造を有する低分子化合物(AD1)からなる正孔輸送層塗布溶液を調製した。次いで、得られた正孔輸送層塗布溶液を、スピンコート法にて、乾燥膜厚が125nmとなる条件で塗布し、塗膜を形成した。得られた塗膜を10-1Pa以下の真空下において230℃にて1時間加熱し、その後10-1Pa以下の真空下において室温まで冷却し、正孔輸送層を形成した。
次いで、正孔輸送層上に、液状組成物である発光層用インクをスピンコート法によって
乾燥膜厚が55nmになるように塗布し、発光層を正孔輸送層上に形成した。発光層用イ
ンクは、溶剤である安息香酸メチル100質量部に対して、固形分として、下記化合物W
1が0.92質量部、下記化合物H2-34が0.92質量部、上記得られた実施例化合
物である化合物1が2.16質量部、下記化合物D144が0.4質量部となるように調
製した。
次に、発光層上に、(8-キノリノラト)リチウム(Liq):KLET-03(ケミプロ化成株式会社製)=2:8の質量比となるように真空蒸着装置にて共蒸着し、膜厚20nmの電子輸送層を形成した。
次に、電子輸送層上に、(8-キノリノラト)リチウム(Liq)を真空蒸着装置にて蒸着し、膜厚3.5nmの電子注入層を形成した。
次に、電子注入層上に、アルミニウム(Al)を真空蒸着装置にて蒸着し、膜厚100nmの第2電極(陰極)を形成した。
その後、水分濃度1ppm以下、酸素濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス中で、乾燥剤付きのガラス製の封止管と紫外線硬化型樹脂を用いて上記工程で作製した有機EL素子を封止した。
(化合物W1の合成)
なお、化合物W1は、以下の手順に従い、合成したものを用いた。
[化合物W1aの合成]
窒素雰囲気下、三口フラスコに、ブロモクロロベンゼン(220mmol、42g)、ビフェニルボロン酸(1.05eq.、231mmol、45.7g)、トルエン(880ml)、およびEtOH(エタノール)(110ml)を入れ撹拌して、溶液を調製した。次いで、この溶液に、2M 炭酸カリウム水溶液(KCO 2M aq.)(1.5eq.、165ml)を加え、その後、Pd(PPh(テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0))(3mol%、6.6mmol、7.63g)を加え、70℃で8時間撹拌した。その後、反応溶液を、トルエン(500ml)で希釈し、Celite(登録商標)を用いて濾過し、純水で2回洗浄した。そして、この溶液を、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルパッドを通して濾過、濃縮した。得られた粗体(crude)を、EtOH(10ml/1g)に分散洗浄を行い濾過し、真空乾燥(50℃、12時間)を行い、白色固体の目的物(化合物W1a)を得た。得られた化合物W1aの収量は57.7g、化合物W1aの収率は99%であった。
[化合物W1bの合成]
窒素雰囲気下、三口フラスコに、上記得られた化合物W1a(255mmol、67.4g)、ジベンゾフランボロン酸(1.1eq.、280.5mmol、59.5g)、トルエン(510ml)、EtOH(128ml)を入れ、撹拌して、溶液を調製した。次いで、この溶液に、2M 炭酸カリウム水溶液(KCO 2M aq.)(191ml)を加え、その後、酢酸パラジウム(3mol%、7.65mmol、1.71g)、S-Phos(2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル)(4.5mol%、11.5mmol、4.72g)を加え、80℃で6時間撹拌した。室温に冷却後、反応溶液を、メタノール(1L)で希釈し、超音波照射を30分間行った。そして、析出固体を濾過で回収し、メタノールでリンスした。リンス後の析出固体を真空乾燥(50℃、12時間)した後、トルエン(1L)に加熱溶解させ、シリカゲルパッドを通して濾過、濃縮した。得られた粗体(crude)を、トルエンとエタノールとの混合溶剤(トルエン:エタノール=6ml:10ml/1g)を用いて2回再結晶させて、白色固体の目的物(化合物W1b)を得た。得られた化合物W1bの収量は72.8g、化合物W1bの収率は72%であった。
[化合物W1cの合成]
三口フラスコに、上記得られた化合物W1b(183mmol、72.2g)、テトラヒドロフラン(1830ml)を入れ撹拌して、溶液を調製した。次いで、この溶液を、0℃に冷却し、nBuLiヘキサン溶液(n-ブチルリチウム/ヘキサン溶液)(2.65M、1.1eq.、201.3mmol、76ml)を加えた。これによって、溶液が無色から暗青色に変化した。その後、この溶液を0℃で2時間撹拌した。その後、この溶液にホウ酸トリメチル(1.3eq.、237.9mmol、26.6ml)を滴下で加えた。これによって、溶液が暗青色から淡青色に変化した。その後、この溶液を室温で5時間撹拌した。その後、反応系を、メタノールで失活させ、純水をさらに加えた。得られた溶液を半分程度に濃縮した後、1N 塩酸水溶液(HCl aq.(1N))(600ml)で酸性化した。次いで、分液ロートで有機相を酢酸エチルで抽出、純水で2回洗浄した。そして、洗浄後の抽出溶液を、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルパッドを通して濾過、濃縮した。得られた粗体(crude)を、真空乾燥(50℃、12時間)した後、トルエン(500ml)に加熱溶解させ、次いでヘキサン(1L)を加えて固体を析出させ、分散洗浄(還流、4時間)を行った。室温に冷却後、析出固体を濾過で回収して白色固体の目的物(化合物W1c)を得た。得られた化合物W1cの収量は80.6g、化合物W1cの収率は75%であった。
[化合物W1dの合成]
窒素雰囲気下、三口フラスコに、3-ブロモ-1,1’:3’,1”-ターフェニル(1mol、309.2g)、4-クロロフェニルボロン酸(1.05eq.、1.05mol、164.2g)、トルエン(2L)、EtOH(200ml)を入れ撹拌して、溶液を調製した。次いで、この溶液に、2M 炭酸カリウム水溶液(KCO 2M aq.)(1.5eq.、750ml)を加え、その後、Pd(PPh(3mol%、30mmol、34.7g)を加え、70℃で12時間撹拌した。反応溶液を、室温に冷却し、Celite(登録商標)を用いて濾過、純水で2回洗浄した。洗浄後の溶液を、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルパッドを通して濾過、濃縮した。得られた粗体(crude)を、トルエンとヘキサンとの混合溶剤(トルエン:ヘキサン=2ml:10ml/1g)を用いて3回再結晶させ、真空乾燥(50℃、12時間)を行い、白色固体の目的物(化合物W1d)を得た。得られた化合物W1dの収量は153.7g、収率は45%であった。
[化合物W1の合成]
窒素雰囲気下、三口フラスコに、上記得られた化合物W1c(15mmol、6.6g)、化合物W1d(1.05eq.、16.5mmol、5.6g)、トルエン(150ml)、EtOH(15ml)を入れ、撹拌して、溶液を調製した。次いで、この溶液に、2M 炭酸カリウム水溶液(KCO 2M aq.)(1.5eq.、11.3ml)を加え、その後、酢酸パラジウム(3mol%、0.45mmol、101mg)、S-Phos(4.5mol%、0.68mmol、279mg)を加え、80℃で6時間撹拌した。反応溶液を、室温に冷却し、メタノール(200ml)で希釈し、超音波照射を30分間行い、析出固体を濾過で回収し、メタノールでリンスした。リンス後の析出固体を真空乾燥(50℃、12時間)した後、トルエン(300ml)に加熱溶解させ、シリカゲルパッドを通して濾過、濃縮した。得られた粗体(crude)を、トルエンとエタノールとの混合溶剤(トルエン:エタノール=6ml:10ml/1g)で3回分散洗浄して、白色固体の目的物(化合物W1)を得た。得られた化合物W1の収量は8.9gであり、化合物W1の収率は85%であった。
(実施例2~46および比較例1~3)
発光層用インクの組成として、溶剤の安息香酸メチル100質量部に対する固形分の総
質量は同様として、固形分である化合物の種類および比率を下記表3および下記表4のように変更した以外は実施例1と同様にして、各有機EL素子を作製した。ここで、ドーパント材料であるD144の含有量(質量部)は実施例1と同様とした。
(実施例47~51および比較例4~6)
発光層用インクの組成として、溶剤の安息香酸メチル100質量部に対する固形分の総質量は同様として、固形分である化合物の種類および比率を下記表5のように変更した以外は実施例1と同様にして、各有機EL素子を作製した。ここで、ドーパント材料であるD144の含有量(質量部)は実施例1と同様とした。
[有機EL素子の評価]
下記方法に従って、駆動電圧、効率および寿命(耐久性)を評価した。
直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、有機EL素子に対して0Vから20Vまで印可電圧を変化させながら発光させ、このときの輝度を輝度測定装置(Topcom製、SR-3)にて測定した。
ここで、有機EL素子の面積から単位面積あたりの電流値(電流密度)を計算し、輝度(cd/m)を電流密度(A/m)で除算することで、電流効率(cd/A)を算出した。駆動電圧および電流効率は、輝度2,000cd/mにおける測定値を指す。ここで、駆動電圧が7eV以下であれば、駆動電圧は十分に低いと判断し、値が小さいほど好ましいと判断した。また、電流効率が50cd/A以上であれば、高効率であると判断し、値が大きいほど好ましいと判断した。
また、発光寿命(耐久性)は、初期輝度が10,000cd/mとなる電流値において連続駆動し、時間経過とともに減衰する発光輝度が初期輝度の95%になるまでの時間を「LT95(h)」として測定した。ここで、LT95(h)が65時間(h)を超えれば、長寿命であると判断し、その時間が長いほど好ましいと判断した。
これらの評価結果を下記表3~下記表5に示す。
上記表3~上記表5に示すように、本発明の一般式(1)で表される化合物を用いた場合は、比較例のように従来一般的に用いられる化合物を用いた場合と比較して、駆動電圧、発光効率および発光寿命が顕著に優れることが確認された。
以上、本発明について実施形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は特定の実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
100 有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)
110 基板
120 第1電極
130 正孔注入層
140 正孔輸送層
150 発光層
160 電子輸送層
170 電子注入層
180 第2電極

Claims (13)

  1. 下記一般式(1)で表される化合物:

    上記一般式(1)中、
    は、下記一般式(2-1)または下記一般式(2-2)で表される置換基を表し、
    およびAは、それぞれ独立して、カルバゾール基で置換されたまたは無置換のフェニル基を表し、
    は、単結合、m-フェニレン基またはp-フェニレン基を表し、

    上記一般式(2-1)および上記一般式(2-2)中、
    は、上記一般式(1)中の前記Lと結合する単結合、上記一般式(1)中の前記Lと結合するm-フェニレン基または上記一般式(1)中の前記L と結合するp-フェニレン基を表し、
    O1およびRO2、水素原子を表し、
    M1は、水素原子またはカルバゾール基を表し、
    各RS1は、フェニル基を表し、
    各nは、それぞれ独立して、0または1を表し、
    は、単結合またはフェニレン基を表し、
    Xは、オリゴカルバゾール基を表し、
    ここで、オリゴカルバゾール基とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記Lと結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、フェニル基またはビフェニル基と結合する構造を有する基を表す。
  2. 記オリゴカルバゾール基は、下記一般式(3a)~下記一般式(3d)および下記一般式(3g)で表される基からなる群より選択される1種である、請求項1に記載の化合物:

    上記一般式(3a)~上記一般式(3d)および上記一般式(3g)において、
    *1は、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中の前記Lと結合する結合手を表し、
    各Rは、それぞれ独立して、フェニル基またはビフェニル基を表し、
    各n4は、0を表し、
    各n3は、0をし、
    各R S2 は存在せず、各R S2 がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子には水素原子が結合している
  3. 記オリゴカルバゾール基は、下記一般式(3a-1)~下記一般式(3a-)、下記一般式(3a-5)、下記一般式(3a-6)、下記一般式(3b-1)、下記一般式(3b-2)、下記一般式(3c-)~下記一般式(3c-)、下記一般式(3d-1)、下記一般式(3d-2)および下記一般式(3g-2)で表される基からなる群より選択される1種である、請求項に記載の化合物:

    上記一般式(3a-1)~上記一般式(3a-)、上記一般式(3a-5)、上記一般式(3a-6)、上記一般式(3b-1)、上記一般式(3b-2)、上記一般式(3c-)~上記一般式(3c-)、上記一般式(3d-1)、上記一般式(3d-2)および上記一般式(3g-2)において、
    *1、各R、各RS2および各n4は、それぞれ独立して、上記一般式(3a)~上記一般式(3d)および上記一般式(3g)の場合と同様である。
  4. 記オリゴカルバゾール基は、下記一般式(4a-1)下記一般式(4a-)、下記一般式(4b-および下記一般式(4b-4)で表される基からなる群より選択される1種である、請求項1に記載の化合物:

    上記一般式(4a-1)上記一般式(4a-)、上記一般式(4b-および上記一般式(4b-4)において、
    *2は、上記一般式(2-1)または上記一般式(2-2)中の前記Lと結合する結合手を表し、
    各Rは、フェニル基を表し、
    各n4は、0を表し、
    各n3は、0をし、
    各R S2 は存在せず、各R S2 がそれぞれ結合してもよいように記載された環形成炭素原子には水素原子が結合している
  5. 下記式で表される化合物からなる群より選択される、請求項1に記載の化合物:















  6. 下記一般式(C1)で表される化合物および下記一般式(A1)で表される化合物(但し、下記一般式(1)で表される化合物を除く)の少なくとも一方と、請求項1~のいずれか1項に記載の化合物と、を含む、組成物。

    (上記一般式(C1)において、
    21 は、アジン環構造を有しない基であり、
    21 は、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
    ~Y は、それぞれ独立して、C(R 22 )であり、
    C(R 22 )中のCは、炭素原子を示し、
    C(R 22 )中のR 22 は、アジン環構造を有しない基であり、
    C(R 22 )中のR 22 は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)である。)

    (上記一般式(A1)において、Z ~Z は、それぞれ独立して、C(R 31 )または窒素原子であり、Z ~Z の少なくとも1つは、窒素原子であり、
    C(R 31 )中のCは炭素原子を示し、
    C(R 31 )中のR 31 は、水素原子、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基である。)

    (上記一般式(1’)中、
    は、下記一般式(2-1’)または下記一般式(2-2’)で表される置換基を表し、
    およびA は、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、

    上記一般式(2-1’)および上記一般式(2-2’)中、
    は、上記一般式(1’)中の前記L と結合する単結合、上記一般式(1’)中の前記L と結合する置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または上記一般式(1’)中の前記L と結合する置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
    O1 およびR O2 は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基を表し、
    M1 は、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    各R S1 は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    各nは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
    は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の、カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
    Xは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表し、
    ここで、オリゴカルバゾール基とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記L と結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と結合するか、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合するか、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)と結合する構造を有する基を表す。)
  7. 請求項1~のいずれか1項に記載の化合物と、前記一般式(C1)で表される化合物と、前記一般式(A1)で表される化合物と、を含む、請求項に記載の組成物。
  8. 下記一般式(C4)で表される化合物(但し、下記一般式(1’)で表される化合物を除く)および下記一般式(A3)で表される化合物(但し、下記一般式(1’)で表される化合物を除く)からなる群より選択される少なくとも一方と、請求項1~5のいずれか1項に記載の化合物とを含む、組成物:

    (上記一般式(C4)において、
    各R 21 は、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
    各R 223 および各R 224 は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
    各dは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
    各eは、0、1、2または3を表す。)

    (上記一般式(A3)において、
    Tは、下記一般式で表される環構造を有する縮合環結合であり、

    、Z およびZ は、それぞれ独立して、CHまたはNであり、ただし、Z 、Z およびZ の少なくとも1個はNであり、
    各R 31 は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基であり、
    各R 32 、各R 32 ’、各R 33 および各R 34 は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基を表し、
    fおよびgは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
    hは、0、1、2、3、4または5を表し、
    iは、0、1または2を表す。)

    上記一般式(1’)中、
    は、下記一般式(2-1’)または下記一般式(2-2’)で表される置換基を表し、
    およびA は、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、

    上記一般式(2-1’)および上記一般式(2-2’)中、
    は、上記一般式(1’)中の前記L と結合する単結合、上記一般式(1’)中の前記L と結合する置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または上記一般式(1’)中の前記L と結合する置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
    O1 およびR O2 は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基を表し、
    M1 は、水素原子、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    各R S1 は、それぞれ独立して、重水素原子、フルオロ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基を表し、
    各nは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
    は、単結合、置換されたもしくは無置換の炭素数6以上30以下の二価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは無置換の、カルバゾール環を含有しない環形成原子数5以上30以下の二価の芳香族複素環基を表し、
    Xは、カルバゾール基を除く置換基で置換されたまたは無置換のオリゴカルバゾール基を表し、
    ここで、オリゴカルバゾール基とは、2個以上5個以下のカルバゾール環が単結合を介して直接結合しており、かつ、前記カルバゾール環を構成する窒素元素は、前記L と結合するか、他のカルバゾール環と結合するか、無置換の炭素数1以上20以下の一価のアルキル基と結合するか、無置換の炭素数6以上30以下の一価の芳香族炭化水素基と結合するか、または無置換の環形成原子数5以上30以下の一価の芳香族複素環基(但し、カルバゾール基を除く)と結合する構造を有する基を表す。)
  9. 請求項1~5のいずれか1項に記載の化合物と、前記一般式(C4)で表される化合物と、前記一般式(A3)で表される化合物と、を含む、請求項8に記載の組成物。
  10. 燐光発光性白金族金属錯体をさらに含む、請求項のいずれか1項に記載の組成物。
  11. 請求項1~のいずれか1項に記載の化合物、または請求項10のいずれか1項に記載の組成物と、大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤と、を含む、液状組成物。
  12. 請求項1~のいずれか1項に記載の化合物、または請求項10のいずれか1項に記載の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  13. 一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された有機層と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記有機層は、請求項1~のいずれか1項に記載の化合物、または請求項10のいずれか1項に記載の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
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