JPH0881546A - ポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導体およびそれらのエレクトロルミネセンス材料としての使用 - Google Patents

ポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導体およびそれらのエレクトロルミネセンス材料としての使用

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JPH0881546A
JPH0881546A JP7225462A JP22546295A JPH0881546A JP H0881546 A JPH0881546 A JP H0881546A JP 7225462 A JP7225462 A JP 7225462A JP 22546295 A JP22546295 A JP 22546295A JP H0881546 A JPH0881546 A JP H0881546A
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マルティン・クレイエンシュミット
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ポリ(4,5,9,10−テトラ
ヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導体、およびそれら
をエレクトロルミネセンス材料として使用することを提
供する。 【解決手段】 式(I) 【化1】 (式中、R1、R2、R3、およびR4は同一または異なっ
ていて、H、1つ以上の非隣接CH2基が−O−、−C
OO−、−OOC−、および/またはフェニレンで置換
されていてもよい1〜22個の炭素原子を有する直鎖ま
たは枝分かれ鎖のアルキル基、芳香核がC1〜C22アル
キル、C1〜C22アルコキシ、Br、Cl、F、CN、
および/またはNO2で置換されていてもよいアリール
基またはアリールオキシ基、Br、Cl、F、CN、N
2、あるいは2〜23個の炭素原子を有するカーボア
ルコキシ基であり;nは10〜150である)で示され
るポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,
7−ジイル)誘導体は、エレクトロルミネセンス材料と
して適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリ(4,5,
9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導
体およびそれらをエレクトロルミネセンス材料として使
用することに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】多く
の用途(主として表示用エレメント、ビューイングスク
リーン技術、および照明工学の分野)に関して大面積の
ソリッドステート光源の工業的ニーズが大きい。現時点
においては、いかなる現行技術によっても前記光源に対
して求められている要件が完全には満たされていない。
【0003】従来の表示用・照明用エレメント(例え
ば、白熱灯、ガス放電ランプ、および非自己発光性の液
晶表示用エレメントなど)に代わるものとして、エレク
トロルミネセンス(EL)材料やエレクトロルミネセン
ス装置〔例えば、発光ダイオード(LED)など〕が既
に以前から使用されている。
【0004】無機のエレクトロルミネセンス材料やエレ
クトロルミネセンス装置に加えて、有機低分子量のエレ
クトロルミネセンス材料やエレクトロルミネセンス装置
が約30年前から知られている(例えば、US−A−
3,172,862を参照)。しかしながら最近まで、
このようなデバイスは、その実用適性の点でかなり制約
があった。
【0005】WO90/13148とEP−A0443
861は、共役ポリマーで構成されたフィルムを発光層
(半導体層)として含んだエレクトロルミネセンス装置
を開示している。このような装置は多くの利点を提供す
る(例えば、大面積のフレキシブルディスプレイを簡単
かつ安価な方法で製造することが可能)。液晶ディスプ
レイとは対照的に、エレクトロルミネセンスディスプレ
イは発光性であり、したがって追加の背面光源をまった
く必要としない。
【0006】WO90/13148による代表的な装置
は、少なくとも1種の共役ポリマーを含有した薄くて緻
密なポリマーフィルム(半導体層)の形の発光層を含
む。第1の接触層が第1の表面と接触しており、第2の
接触層が半導体層の他の表面と接触している。半導体層
のポリマーフィルムは、非固有電荷キャリヤー(extrins
ic charge carriers)の濃度が充分に低いので、2つの
接触層間に電界を加えたとき、電荷キャリヤーが半導体
層中に導入され、一方の接触層が他方の接触層に対して
ポジティブとなり、半導体層が発光する。このような装
置において使用されるポリマーは共役ポリマーである。
共役ポリマーとは、主鎖に沿って非局在化された電子系
を有するポリマーを意味している。非局在化された電子
系によって、ポリマーに半導体特性が付与され、高い易
動性をもった正電荷キャリヤーおよび/または負電荷キ
ャリヤーを移送できるようになる。
【0007】WO90/13148においては、ポリ
(p−フェニレンビニレン)が発光層のためのポリマー
材料として使用されており、材料中のフェニル基を複素
環系または縮合炭素環系で置き換えることが提唱されて
いる。さらに、ポリ(p−フェニレン)(PPP)はエ
レクトロルミネセンス材料としても使用されている
(G.グレム,G.レディツキー,B.ウルリッヒ,
G.ライスィング,Synth.Met.1992,5
1,383ページ)。PPPを合成およびプロセシング
する上での大きな問題は、この物質が、重合度がかなり
低くても不溶性と不融性を示すという事実にある。高分
子量のPPPを合成し、いわゆる前駆体ルートを介した
プレポリマーの段階にてそれを加工することができる
(例えば、D.G.H.バラードら,J.Chem.S
oc.Chem.Comm.1983,954ペー
ジ)。しかしながら、これらの材料は、不完全な芳香族
化および/または不完全なオルト結合、ならびに他の構
造上の欠陥を示す。PPPの加工性を高めるために、ま
たより高い重合度を有する材料の合成を可能にするため
に、アルキル側鎖またはアルコキシ側鎖を有する誘導体
がすでに開示されており、これらはより高い溶解性を有
する(F.L.クラベッター,G.G.グスタフソン,
A.J.ヘーゲル,PMSE−ミーティング シカゴ,
1993,vol.69,153)。このケースでは、
アルキル側鎖またはアルコキシ側鎖が存在する結果、フ
ェニル単位のねじれが激しくなり、したがってポリマー
鎖に沿ったπ軌道の重なりが大幅に減少する。こうした
影響を避けるため、9,10−ジヒドロフェナントレン
とフルオレンとの重合による検討が行われた。FeCl
3を使用した酸化的カップリングによる9−アルキルフ
ルオレンまたは9,9−ジアルキルフルオレンの重合の
場合には、比較的高い分子量を有する材料を得ることが
でき(10反復構造単位というオーダーの重合度)、ま
たこれらの材料はエレクトロルミネセンスデバイスにお
ける活性層として使用することができた(M.フクダ,
K.サワダ,K.ヨシノ,J.Polym.Sci.パ
ートA,ポリマーケミストリー 1993,31,24
65ページ; Y.オオモリ,M.ウチダ,K.ムロ,
K.ヨシノ,Jpn.J.Appl.Phys.199
1,30,L1941ページ)。しかしながらこの場合
には、3位と6位における結合によって問題の発生が認
められた。
【0008】これらの材料を使用して良好な結果が得ら
れたけれども、例えば色純度などはまだ満足できるもの
とは言えない。さらに、これまで知られているポリマー
を使用しても、青色や白色の発光を生成させることはほ
とんど不可能である。
【0009】いずれにしてもエレクトロルミネセンス材
料の開発(特にポリマーに基づいたもの)は充分である
とは言えず、照明用装置や表示用装置のメーカーは、こ
のような装置向けの種々のエレクトロルミネセンス材料
に強い関心をもっている。
【0010】エレクトロルミネセンス材料の品質を決定
づけるのは、エレクトロルミネセンス材料と装置の他の
成分との相互作用だけであるので、このことはとりわけ
重要なことである。
【0011】したがって本発明の目的は、照明用もしく
は表示用装置に使用したときに、前記装置の特性を改良
するのに適した新規のエレクトロルミネセンス材料を提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】驚くべきことに、ポリ
(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジ
イル)の特定の誘導体が、有機溶媒に対する改良された
溶解性および改良された皮膜形成能に加えて、特に、高
い色純度をもった良好なエレクトロルミネセンスとフォ
トルミネセンスを有することが見いだされた。
【0013】したがって本発明は、式(I)
【化3】 (式中、R1、R2、R3、およびR4は同一または異なっ
ていて、H、1つ以上の非隣接CH2基が−O−、−C
OO−、−OOC−、および/またはフェニレンで置換
されていてもよい1〜22個の炭素原子を有する直鎖ま
たは枝分かれ鎖のアルキル基、芳香核がC1〜C22アル
キル、C1〜C22アルコキシ、Br、Cl、F、CN、
および/またはNO2で置換されていてもよいアリール
基またはアリールオキシ基、Br、Cl、F、CN、N
2、あるいは2〜23個の炭素原子を有するカーボア
ルコキシ基であり;nは10〜150である)で示され
る化合物に関する。
【0014】本発明による好ましい式(I)の化合物
は、R2とR4が水素原子であるような化合物である。
【0015】さらに好ましい式(I)の化合物は、R1
とR3が同一であるような化合物である。
【0016】本発明による特に好ましい化合物は、R2
とR4が水素原子であり、そしてR1とR3が同一である
ような化合物である。
【0017】本発明による特に好ましい式(I)の化合
物は、R2とR4が水素原子であり、そしてR1とR3が同
一であって、4〜12個の炭素原子を有する直鎖または
枝分かれ鎖のアルキル基もしくはアルコキシ基、5〜1
3個の炭素原子を有するアルキルアリール基もしくはカ
ーボアルコキシ基であるような化合物である。
【0018】本発明による式(I)の化合物はホモポリ
マーまたはコポリマーである。すなわち、式(I)のポ
リマーは異なった反復構造単位を有してもよい。
【0019】本発明による式(I)の化合物は、青色、
黄色、および白色のエレクトロルミネセンスを得るのに
極めて適している。
【0020】本発明のポリマーの利点は、特に、結晶化
しにくいことおよび皮膜形成能が優れていることであ
る。本発明のポリマーはさらに、有機溶媒に対する溶解
性が大幅に増大している点が他のポリマーと異なる。さ
らに、本発明のポリマーは構造的に均一であり、溶解性
を促進している側基が存在するにもかかわらず余分の立
体障害を受けることがなく、比較的高い分子量を有す
る。
【0021】本発明のポリマーは、文献にて公知の方法
〔例えば、有機合成に関する標準的な文献(例えば、
「ホウベン−ヴェイル,有機化学の方法,ゲオルク−テ
ィーメ−フェルラーク,シュツットガルト」)中に記載
の方法〕によって合成することができる。
【0022】合成は、上記文献中に記載の、転化反応に
適した公知の反応条件下で行われる。同時に、それ自体
公知の種々の変異体(variant)も使用することができる
が、ここでは詳しく述べない。
【0023】本発明のポリマー合成のための出発化合物
として適切なのは、一般に次の2つのクラスのモノマー
である。1つは、必要に応じて4,5,9,10の位置
が置換されていてもよい4,5,9,10−テトラヒド
ロピレン、そしてもう1つは、必要に応じて4,5,
9,10の位置が置換されていてもよい2,7−二官能
化4,5,9,10−テトラヒドロピレンである。
【0024】第1のクラスのモノマーの合成に関して文
献中に記載の方法は、例えば、遷移金属触媒によるピレ
ンの水素化をベースとしている〔(a)M.ミナベ,
K.ナカダ,Bull.Chem.Soc.Jpn.1
985,58,1962ページ;(b)P.P.フー,
H.M.リー,R.G.ハーベイ,J.Org.Che
m.1980,45,2797ページ;(c)R.G.
ハーベイ,P.W.ラビデュー,Tetrahedro
n Lett.1979,3695ページ〕。テトラヒ
ドロピレンに対するさらに他の合成経路はシクロファン
ルート〔(a)T.サトー,M.ワカバヤシ,Y.オカ
ムラ,Bull.Chem.Soc.Jpn.196
7,40,2365ページ;(b)T.ヤマト,S.イ
デ,K.トクヒサ,M.タシロ,J.Org.Che
m.1992,57,271ページ〕およびジスチリル
ビフェニルの光化学環化〔(a)A.パドワ,A.マヅ
ー,Tetrahedron Lett.1974,4
471ページ;(b)P.H.G.op het ヴェ
ルド,J.C.ランゲンダム,W.H.ラールホーベ
ン,Tetrahedron Lett.1975,2
31ページ〕である。
【0025】文献はさらに、4位と9位への置換基の導
入の例を説明している(例えば、置換ジスチリルビフェ
ニルの光環化)。4位と9位が対称的に置換された4,
5,9,10−テトラヒドロピレンは、この方法によっ
て合成される。置換基は、置換もしくは非置換のアリー
ル基〔(a)P.H.G.op het ヴェルド,
J.C.ランゲンダム,W.H.ラールホーベン,Te
trahedron Lett.1975,231ペー
ジ;(b)W.H.ラールホーベン,Th.J.H.
M.クッペン,J.C.S.パーキン 1 1972,
2074ページ;(c)P.H.G.op het ヴ
ェルド,W.H.ラールホーベン,J.C.S.パーキ
ン 2 1977,268ページ;(d)P.H.G.
op hetヴェルド,W.H.ラールホーベン,J.
C.S.パーキン 2 1977,922ページ;
(e)J.マインワルド,J.W.ヨウンド,J.A
m.Chem.Soc.1971,93,725ペー
ジ〕、カルボキシレート基およびシアノ基〔(a)A.
パドワ,C.ダブルデイ,A.マヅー,J.Org.C
hem.1977,vol.42,3271ページ;
(b)A.パドワ,Aマヅー,Tetrahedron
Lett.1974,4471ページ〕である。ピレ
ンから出発すると、4,5,9,10−テトラヒドロキ
シ−4,5,9,10−テトラヒドロピレン〔(a)
R.M.モリアーティ,P.ダンセット,D.M.メリ
ナ,Tetrahedron Lett.1975,3
0,2557ページ〕および4,5,9,10−ピレン
テロン(pyreneterones)〔(a)E.クラー,H.ベッ
カー,M.コーレル,H.ストリーク,Ann.193
7,531,1ページ;(b)J.K.スティル,E.
L.マイネン,Macromolecules 196
8,1,36ページ〕および4,5,9,10−ピレン
ビスオキシランが合成される。
【0026】4位と9位に置換基を有する4,5,9,
10−テトラヒドロピレンは、対応するジアルキルビニ
ルビフェニル誘導体から上記の光環化によって合成され
る。合成例が示すように、この方法は種々の置換基を4
位と9位に導入するための必要条件をなす。同時に、対
応するジアルキルビニルビフェニル誘導体は、ジフェン
アルデヒドとホスホニウム塩から、あるいは二臭化2,
2’−ビス(トリフェニルホスホニオメチル)ビフェニ
ルと適切なアルデヒドから公知のウィッティヒ反応によ
って合成することができる。5位と10位に置換基を導
入するためには、スタートポイントはジフェンアルデヒ
ドではなく、対応するジケトンであり、これは種々の置
換基を含んでもよく、臭化メチルトリフェニルホスホニ
ウムと反応してジアルキルビニルビフェニル誘導体を形
成し、次いでこれが光環化されて5,10−ジ置換テト
ラヒドロピレンを形成する。さらに、上記のジケトンと
種々のホスホニウム塩とを反応させることによって、反
応して4倍置換された(fourfold substituted)テトラヒ
ドロピレンを形成できる生成物を合成することも可能で
ある。同時に、種々の置換基によって分子中に非対称性
を導入することができる。
【0027】2倍置換もしくは4倍置換された4,5,
9,10−テトラヒドロピレン誘導体を合成するための
さらに他の経路は、ジオールまたはテトラオールを介し
て進行するものであり、これらを反応させてそれぞれの
エーテル、エステル、または他の官能体を形成させる。
【0028】対応するテトラヒドロピレンのベンジル位
を臭素化し、ニッケル触媒の存在下でアルキルグリニャ
ール化合物と反応させるか、あるいはスズキとミラーに
したがって(後記参照)対応するホウ素酸(boronic aci
d)と反応させて例えばアルキル基を導入することによっ
て、置換基を導入することも可能である。
【0029】第2のクラスのモノマーを合成するには、
テトラヒドロピレンの2位と7位に官能基を導入しなけ
ればならない。
【0030】2つの好ましい合成経路があり、これらの
例を反応式1と2に示す。
【0031】反応式1
【化4】
【化5】 反応式1によれば、フェナントレン(A)をオゾン分解
にて処理し、引き続きヨウ化ナトリウムを使用してオゾ
ニドを酸化することによりジフェンアルデヒド(B)を
形成させる。ジフェンアルデヒドをHNO3/H2SO4
でニトロ化してジニトロ化合物(C)を形成させ、次い
でこの(C)をウィッティヒ反応によって4,4’−ジ
ニトロ−2,2’−ジビニルビフェニル誘導体(D)に
転化させる。(D)を光化学的に環化してテトラヒドロ
ピレン誘導体(E)を形成させる。この中間体は、2位
と7位を種々官能化させることが可能である。なぜな
ら、ニトロ基は他の多くの官能基によって置き換えるこ
とができるからである。例として、ジニトロ化合物
(E)のジアミン(F)への還元、および引き続いての
ザンドマイヤー反応によるジブロモ化合物(G)の合成
が反応式1に示されている。
【0032】反応式2
【化6】 2,7−ジ官能化された4,5,9,10−テトラヒド
ロピレン誘導体へのもう1つの経路が、反応式2に例と
して示されている。
【0033】ジフェン酸(H)をメタノールと反応させ
てジメチルエステルを形成させ、次いで水素化リチウム
アルミニウムで還元して2,2’−ビスヒドロキシメチ
ルビフェニルを形成させる。HBrを使用してヒドロキ
シル基を臭素で置換して、ジブロモ化合物(K)を得
る。ビホスホニウム塩(脱プロトンされてホスホランに
なった後、アルデヒドと反応してジビニル化合物(D)
を形成する)は、トリフェニルホスフィンとの反応によ
って(K)から合成される。これとは別に、(B)は、
反応式1に記載のジフェニルアルデヒド(B)から、ウ
ィッティヒ反応によって合成することもできる。ビニル
化合物(D)を光環化により反応させて4,5,9,1
0−テトラヒドロピレン誘導体(L)を形成させる。
【0034】この4,5,9,10−テトラヒドロピレ
ン誘導体(L)から、本発明が関係する新規な臭素化法
によって、上記のジブロモ化合物(G)を合成すること
ができる。2,7−ジブロモ−4,5,9,10−テト
ラヒドロピレン誘導体を合成するためのこの新規な方法
は、支持体物質としての活性炭に第8族金属を担持させ
たものの存在下にて、不活性溶媒中で4,5,9,10
−テトラヒドロピレン誘導体と臭素とを反応させること
を含む。
【0035】本発明の方法は、その優れた選択性を特徴
とする。すなわち、臭素化は2位と7位だけに起こる。
【0036】本発明の方法は一般に、−50〜100
℃、好ましくは0〜50℃、特に好ましくは室温にて行
われる。
【0037】好ましい溶媒は、極性の高いプロトン性も
しくは非プロトン性溶媒(例えばDMFや水)である。
【0038】本発明の方法においては、活性炭に第8族
金属を担持させたものが触媒として作用する。
【0039】第8族金属として使用するのが好ましいの
はパラジウム、白金、イリジウム、またはニッケルであ
り、特に好ましいのはパラジウムまたは白金であり、さ
らに好ましいのはパラジウムである。
【0040】好ましい触媒は、活性炭上に約5〜10重
量%の金属を含有したものである。
【0041】触媒は、テトラヒドロピレン誘導体を基準
として0.2〜20モル%(特に好ましくは1〜4モル
%)の量にて使用するのが好ましい。
【0042】ターゲット分子中の臭素官能位置1つ当た
り0.9〜3当量の臭素を使用するのが好ましい。
【0043】最終処理(working-up)は、当技術者によく
知られている方法によって行う。例えば、NaOH水溶
液またはNaHCO3水溶液を加えることによって過剰
の臭素を分解し、水で希釈し、水不溶性の有機溶媒で抽
出し、そして乾燥し溶媒を蒸発除去して得られる粗生成
物をクロマトグラフィーにより精製する。
【0044】このプロセスによって得られる2,7−ジ
ブロモ−4,5,9,10−テトラヒドロピレン誘導体
は、本発明による式(I)のポリマーを合成するための
出発物質として極めて適している。
【0045】2,7−ジブロモ−4,5,9,10−テ
トラヒドロピレン誘導体を文献に記載の方法によって反
応させて、例えば、ジホウ素酸(diboronic acids)
(M.ミヤウラ,T.ヤナギ,A.スズキ,Synt
h.Commun.1981,11,513; R.
B.ミラー,S.ドゥガー,Organometall
ics1984,3,1261)、ブロモホウ素酸(bro
moboronic acids)混合物(M.レーハン,A.D.シュ
リッター,G.ヴェグナー,W.J.フィースト,Po
lymer 1989,30,1054)またはジスタ
ンナン(distannanes)(J.K.スティル,Ange
w.Chem.Int.Ed.Engl.1986,2
5,508)を形成させることができ、これらも本発明
のポリマーを得るための出発化合物である。
【0046】本発明の式(I)のポリマーは、幾つかの
方法によって合成することができる。
【0047】例えば、4,5,9,10−テトラヒドロ
ピレンの誘導体は、酸化的に(例えばFeCl3を使用
して;P.コバシック,N.B.ジョーンズ,Che
m.Ber.1987,87,357〜379; M.
ウエダ,T.アベ,H.アワノ,Macromolec
ules 1992,25,5125を参照)または電
気化学的に(例えば、N.サイトー,T.カンバラ,
T.サトー,T.ヤマモト,Polym.Bull.1
993,30,285を参照)重合させることができ
る。
【0048】本発明の式(I)のポリマーは、2,7−
ジ官能化された4,5,9,10−テトラヒドロピレン
誘導体から合成することもできる。銅/トリフェニルホ
スフィン触媒を使用して(例えば、G.W.エバート,
R.D.リーケ,J.Org.Chem.1988,5
3,44829を参照)、あるいはニッケル/トリフェ
ニルホスフィン触媒を使用して(例えば、H.マツモ
ト,S.イナバ,R.D.リーケ,J.Org.Che
m.1983,48,840を参照)ジハロ芳香族化合
物を重合させることができる。
【0049】芳香族ジホウ素酸と芳香族ジハロゲン化
物、あるいは芳香族ハロホウ素酸混合物を、パラジウム
触媒を使用してカップリング反応によって(例えば、
M.ミヤウラ,T.ヤナギ,A.スズキ,Synth.
Commun.1981,11,513; R.B.ミ
ラー,S.ドゥガー,Organometallics
1984,3,1261を参照)重合させることができ
る。
【0050】芳香族ジスタンナンは、例えばパラジウム
触媒を使用して重合させることができる(J.K.ステ
ィル,Angew.Chem.Int.Ed.Eng
l.1986,25,508を参照)。
【0051】上記のジブロモ化合物はさらに、CuCl
2によって(例えば、G.ウィッティヒ,G.クラー,
Liebigs Ann.Chem.1967,70
4,91; H.A.スタッブ,F.バニー,Che
m.Ber.1967,100,293; T.カウフ
マン,Angew.Chem.1974,86,321
〜354を参照)、あるいは不飽和1,4−ジハロ化合
物の電子移動によって(例えば、S.K.テイラー,
S.G.ベネット,K.J.ハーツ,L.K.ラシュリ
ー,J.Org.Chem.1981,46,2190
を参照)、ジリチオ化合物(dilithio compound)または
ジグリニャール化合物に転化させて、次いでこれらをさ
らに他のジブロモ化合物と重合させることができる。
【0052】式(I)
【化7】 (式中、R1、R2、R3、およびR4は同一または異なっ
ていて、H、1つ以上の非隣接CH2基が−O−、−C
OO−、−OOC−、および/またはフェニレンで置換
されていてもよい1〜22個の炭素原子を有する直鎖ま
たは枝分かれ鎖のアルキル基、芳香核がC1〜C22アル
キル、C1〜C22アルコキシ、Br、Cl、F、CN、
および/またはNO2で置換されていてもよいアリール
基またはアリールオキシ基、Br、Cl、F、CN、N
2、あるいは2〜23個の炭素原子を有するカーボア
ルコキシ基であり;nは10〜150である)で示され
るポリマーを製造するための好ましい方法は、式(I
I)
【化8】 (式中、記号は式(I)の場合と同じ意味を有する)で
示される1種以上の化合物を、不活性の有機溶媒もしく
は有機溶媒混合物中にてビス(1,5−シクロオクタジ
エン)ニッケル(0)および2,2’−ビピリジンと反
応させることを含む。
【0053】反応は、通常0〜150℃の温度で、好ま
しくは20〜100℃の温度で、特に好ましくは40〜
90℃の温度で行われる。反応時間は一般には1〜7日
であり、通常は2〜3日である。
【0054】好ましい溶媒はN,N−ジアルキルアミド
〔例えばジメチルホルムアミド(DMF)〕、エーテル
〔例えばテトラヒドロフラン(THF)〕、芳香族炭化
水素(例えばトルエン)、および上記溶媒の混合物であ
る。
【0055】特に好ましいのは、DMFとトルエンの
1:3混合物である。
【0056】ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッ
ケル(0)〔Ni(COD)2〕を直接使用することが
できるが、1,5−シクロオクタジエンとニッケル錯体
〔例えば、Ni(dppp)Cl2、Ni(aca
c)2、Ni(bipy)Cl2、またはNi(PP
32Cl2〕を含んだ反応混合物中でその場で形成さ
せることもできる。反応混合物は、常に過剰のシクロオ
クタジエンを含んでいるのが好ましい。
【0057】使用する2,2’−ビピリジンは必要に応
じて置換されていてもよい。一般には、ニッケル錯体を
基準として過剰に使用される。臭素原子1つ当たり、通
常は0.9〜2当量の、好ましくは1〜1.5当量の、
さらに好ましくは1.2〜1.3当量のカップリング剤
〔(NiCoD2)(2,2−ジピリジン)〕が使用さ
れる。
【0058】コポリマーを製造するには、例えば、式
(II)の種々の化合物を組み合わせて重合させればよ
い。
【0059】最終処理は、当技術者によく知られている
方法によって行う。例えば、反応混合物を濾過し、酸水
溶液で希釈し、抽出し、そして乾燥と溶媒の蒸発除去後
に得られる粗生成物を再沈殿によってさらに精製する。
【0060】末端の臭素原子は、例えばLiAlH4
使用して還元作用により取り除くことができる。
【0061】本発明のポリマーはエレクトロルミネセン
ス材料として使用することができる。すなわち本発明の
ポリマーは、エレクトロルミネセンスデバイスにおける
活性層として作用する。本発明の目的に適った活性層
は、電界を加えたときに発光することのできるエレクト
ロルミネセンス材料(発光層)、ならびに正電荷および
/または負電荷の注入および/または移送を改良する材
料(電荷注入層および電荷移送層)であると考えられ
る。
【0062】したがって本発明は、本発明による式
(I)のポリマーをエレクトロルミネセンス材料として
使用すること、および式(I)のポリマーを含有したエ
レクトロルミネセンス材料に関する。
【0063】本発明はさらに、1つ以上の活性層を有す
るエレクトロルミネセンス装置に関するものであり、こ
のとき前記活性層の少なくとも1つが1種以上の本発明
のポリマーを含む。活性層は、例えば、発光層であって
もおよび/または移送層であってもおよび/または電荷
注入層であってもよい。
【0064】このようなエレクトロルミネセンス装置の
一般的な構造が、例えば、US4,539,507およ
びUS5,151,629に記載されている。ポリマー
を含有したエレクトロルミネセンス装置が、例えば、W
O90/13148またはEP−A044.861に記
載されている。
【0065】これらのエレクトロルミネセンス装置は、
陰極と陽極との間に電界発光層を有しており、電極の少
なくとも一方が透明である。さらに、電子注入層および
/または電子移送層は電界発光層と陰極との間に導入す
ることができ、および/または孔注入層および/または
孔移送層は電界発光層と陽極との間に導入することがで
きる。例えば、Ca、Mg、Al、In、およびMg/
Agは陰極として機能することができる。透明支持体
(例えば、ガラスや透明ポリマー)にAuまたはITP
(酸化インジウム/酸化スズ)を担持させたものは陽極
として機能することができる。
【0066】陰極は、作動時に陽極に対して負電位とな
るようセットされる。こうした条件下では、電子が陰極
から電子注入層/電子移送層に注入されるか、あるいは
発光層に直接注入される。これと同時に、孔が陽極から
孔注入層/孔移送層に注入されるか、あるいは発光層に
直接注入される。
【0067】印加電圧の影響下では、注入された電荷キ
ャリヤーは、活性層を通って相互に向かって移行する。
この結果、電荷移送層と発光層との界面に、あるいは発
光層の内部に電子/孔の対が生じ、光の発生を伴って再
結合する。
【0068】発生する光の色は、発光層として使用され
る化合物によって変化させることができる。
【0069】エレクトロルミネセンス装置は、例えば、
自己発光の表示用エレメントとして、パイロットランプ
として、英数字ディスプレイとして、表示用ボードとし
て、そして光電子カプラー中に使用される。
【0070】以下に幾つかの実施例を挙げて本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明がこれらによって限定さ
れることはない。
【0071】実施例1 2,2’−ドデシル−1”−エンビフェニルのシス−ト
ランス異性体
【化9】 実験式: C3246 分子量: 430.5g/モル 融点: 無色オイル 合成の説明 還流冷却器と滴下ロートを取り付けた不活性状態の1リ
ットル3つ口フラスコ中にて、84g(0.1モル)の
二臭化2,2’−ビス(トリフェニルホスホニオメチ
ル)ビフェニルと42.6g(0.3モル)のノナナー
ルを400mlの無水エタノールに溶解し、75℃に加
熱する。0.5モル濃度のナトリウムアルコラート溶液
500mlを4時間で滴下すると、イリドの形成により
黄色を呈するようになる。75℃で20時間撹拌を続
け、そして冷却して800mlの水を加えた後、溶液を
塩化メチレンで3回抽出する。有機相を合わせてMgS
4で乾燥し、減圧にて溶媒を留去する。石油エーテル
/エーテル(20:1)を溶離液とするシリカゲルを用
いたカラムクロマトグラフィーによって精製処理を施し
た。収量36g(収率87%)。
【0072】実施例2 4,9−ジオクチル−4,5,9,10−テトラヒドロ
ピレンのシス−トランス異性体
【化10】 R=オクチル 実験式: C3246 分子量: 430.5g/モル 融点: 無色オイル 合成の説明 2.154g(0.005モル)の2,2’−ジデシル
−1”−エンビフェニルを300mlのn−ヘキサン中
に溶解し、光反応器中に注ぎ込む。残留酸素をできるだ
け取り除くために、撹拌しながらアルゴン流れを30分
溶液中に通す。次いで、Hg低圧浸漬ランプ(Hg low-pr
essure immersion lamp)(グレンツェル社から市販)を
使用して、254nmの波長(80ワット)にて5〜6
時間、穏やかなアルゴン気流下で光を照射する。光反応
の終了は、1H−NMRによって決定する。ロータリー
エバポレーターで溶媒を蒸発除去して得られる黄色オイ
ルを、石油エーテル/エーテル(20:1)を溶離液と
してシリカゲルを使用してクロマトグラフ処理する。収
量2.01g(収率94%)。
【0073】実施例3 シス−またはトランス−2,7−ジブロモ−4,9−ジ
オクチル−4,5,9,10−テトラヒドロピレン
【化11】 実験式: C3244Br2 分子量: 588.5g/モル 融点: オイル 合成の説明 滴下ロートを取り付けた250mlの2つ口フラスコ中
にて10.75g(0.025モル)の4,9−ジオク
チル−4,5,9,10−テトラヒドロピレンを170
mlのDMFに溶解し、活性炭担持の5%濃度パラジウ
ム100gを加え、11.98g(3.85ml,0.
075モル)の臭素を40mlのDMF中に溶解したも
のを、撹拌しながら且つ光を遮断しながら、室温にて2
時間で滴下する。反応を12〜16時間続けてから、1
5重量%濃度のNaOH溶液を加えることによって過剰
の臭素を分解する。200mlの水を加え、50mlの
塩化メチレンを使用して3回抽出を行う。パラジウム触
媒を取り除くために、セライトR(ステインハイムのア
ルドリッチ社から市販の濾過助剤)を通して濾過を行
い、硫酸マグネシウムで乾燥し、そして溶媒を留去す
る。こうして得られる黄色オイルを、酸化アルミニウム
で2回およびシリカゲルで2回(いずれも石油エーテル
を使用して)クロマトグラフ処理する。いずれの場合
も、第1のフラクション中に第1の異性体(トランス)
が捕捉され、52%(7.65g)が無色オイルとして
形成され、この無色オイルは数日後に結晶化して白色結
晶となる。
【0074】第2の異性体フラクションの33%も無色
オイルとして得られ、数日後に結晶化する。
【0075】実施例4 ポリ(4,9−ジオクチル−4,5,9,10−テトラ
ヒドロピレン−2,7−ジイル)
【化12】 R=n−オクチル 実験式: C32X44X モノマー単位の重量: 428.704g/モル 融点: 270℃(TGA) 合成の説明 不活性処理され、そしてアルゴンでフラッシングされた
100mlのシュレンク管(Schlenck tube)中にて、
1.1g(0.00377モル)のNi(COD)2
650mg(0.00436モル)の2,2’−ビピリ
ジル、および434mg(0.35ml)のシクロオク
タジエンを、7mlの無水DMFおよび10mlの無水
トルエンに混合することによりカップリング剤を作製す
る。溶液は深青色〜紫色となり、70℃で30分撹拌す
る。脱気した別個の50mlシュレンクフラスコ中に
て、1.491g(0.00254モル)の2,7−ジ
ブロモ−4,9−ジオクチル−4,5,9,10−テト
ラヒドロピレンを12mlの無水トルエンに溶解し、5
0℃に加熱し、そして注入することによってカップリン
グ剤の溶液に加える。すぐに溶液は赤褐色となり、光を
遮断しつつ75℃で3日間撹拌を行う。溶液を冷却し、
セライト(ステインハイムのアルドリッチ社から市販の
濾過助剤)で濾過し、100mlの5N塩酸に加え、磁
気撹拌機により1時間充分に混合する。次いでこの水溶
液を50mlのCHCl3で3回抽出し、合わせた有機
相を、pH=9を有するEDTA水溶液150mlで3
回、pH=3.8を有するEDTA水溶液150mlで
3回、5N塩酸150mlでさらに2回、そして水で繰
り返し洗浄する。有機相をMgSO4で乾燥し、減圧に
て溶媒を蒸発除去する。末端臭素原子を除去するため
に、あらかじめ不活性状態にしアルゴンでフラッシング
しておいた、還流冷却器とゴム栓を取り付けた250m
lの3つ口フラスコ中で、5gのLiAlH4を50m
lの無水THFに混合して得られる懸濁液を作製し、こ
の懸濁液中にポリマー(50mlの無水トルエンに溶解
したもの)をゴム栓を通して注入する。次いで、還流し
ながら3日間加熱する。氷浴中で冷却した後、2N濃度
のH2SO425mlを加えて反応混合物を加水分解し、
次いで200mlのH2Oを加える。本溶液を100m
lのCHCl3で繰り返し抽出し、合わせた有機相を硫
酸マグネシウムで乾燥し、減圧にて溶媒を蒸発除去して
10mlに濃縮する。ポリマーを100mlのアセトン
中に沈殿させ、ガラスロートを使用して吸引濾過する。
ポリマーの色は淡黄色である。
【0076】実施例5 エレクトロルミネセンス装置 ポリ(4,9−ジオクチル−4,5,9,10−テトラ
ヒドロピレン−2,7−ジイル)をクロロホルム(15
mg/ml)に溶解して得られる溶液を、ITO(酸化
インジウムスズ)を塗被したガラス支持体〔構造処理済
み(structured)、幅2mmのストリップ〕に、窒素雰囲
気下にて1000回転/分にてスピンコーティングによ
り塗布する。保護ガス雰囲気を保持しながら、ロック(l
ock)を介してこのガラス支持体を高真空蒸着システムに
移す。ポリマー層上に、マスクを使用してITOストリ
ップに垂直に2×10-5ミリバールにてCaストリップ
を蒸着させる。このようにして得られるデバイス〔IT
O/ポリ(4,9−ジオクチル−4,5,9,10−テ
トラヒドロピレン−2,7−ジイル)/Ca〕を試験片
ホルダーに導入し、スプリング接点を介して電極を電源
に接続し、ITOストリップをポジティブに、そしてC
aストリップをネガティブに分極させる。23Vの電圧
を加えると、対応するマトリックス素子において強くて
均質な青色蛍光(0.27mAにて11cd/m2;ア
ルゴン雰囲気下)が観察される。外部効率(external ef
ficiency)は0.11%である。エレクトロルミネセン
スのスペクトルは、フォトルミネセンスのスペクトル
(図1参照;スピンコーティングによって石英支持体に
施された皮膜のフォトルミネセンス)に本質的に対応す
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ・ザルベック ドイツ連邦共和国デー−65779 ケルクハ イム,フラックスラント 56 (72)発明者 ヘルマン・シェンク ドイツ連邦共和国デー−65719 ホフハイ ム,ブレッケンハイマー・シュトラーセ 32 (72)発明者 トマス・シュテーリン ドイツ連邦共和国デー−65830 クリフテ ル,フランクフルター・シュトラーセ 14 (72)発明者 クラウス・ミュレン ドイツ連邦共和国デー−55128 マインツ, ドライザー・シュトラーセ 82ベー (72)発明者 マルティン・クレイエンシュミット ドイツ連邦共和国デー−55122 マインツ, エルベシュトラーセ 32 (72)発明者 ウルリヒ・シェルフ ドイツ連邦共和国デー−55252 マインツ −カステル,ラトハウスシュトラーセ 14

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I) 【化1】 (式中、R1、R2、R3、およびR4は同一または異なっ
    ていて、H、1つ以上の非隣接CH2基が−O−、−C
    OO−、−OOC−、および/またはフェニレンで置換
    されていてもよい1〜22個の炭素原子を有する直鎖ま
    たは枝分かれ鎖のアルキル基、芳香核がC1〜C22アル
    キル、C1〜C22アルコキシ、Br、Cl、F、CN、
    および/またはNO2で置換されていてもよいアリール
    基またはアリールオキシ基、Br、Cl、F、CN、N
    2、あるいは2〜23個の炭素原子を有するカーボア
    ルコキシ基であり;nは10〜150である)で示され
    るポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,
    7−ジイル)誘導体。
  2. 【請求項2】 ホモポリマーである、請求項1記載のポ
    リ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−
    ジイル)誘導体。
  3. 【請求項3】 コポリマーである、請求項1記載のポリ
    (4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジ
    イル)誘導体。
  4. 【請求項4】 式(I)中のR2とR4がHである、請求
    項1〜3のいずれかに記載のポリ(4,5,9,10−
    テトラヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導体。
  5. 【請求項5】 式(I)において、 R2とR4がHであり;R1とR3が同一であって、1つ以
    上の非隣接CH2基が−O−、−COO−、−OOC
    −、および/またはフェニレンで置換されていてもよい
    1〜22個の炭素原子を有する直鎖または枝分かれ鎖の
    アルキル基、芳香核がC1〜C22アルキル、C1〜C22
    ルコキシ、Br、Cl、F、CN、および/またはNO
    2で置換されていてもよいアリール基またはアリールオ
    キシ基、Br、Cl、F、CN、NO2、あるいは2〜
    23個の炭素原子を有するカーボアルコキシ基であり;
    そしてnが10〜150である;請求項1〜4のいずれ
    かに記載のポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレ
    ン−2,7−ジイル)誘導体。
  6. 【請求項6】 式(II) 【化2】 (式中、記号は式(I)の場合と同じ意味を有する)で
    示される1種以上の化合物と、ビス(1,5−シクロオ
    クタジエン)ニッケル(0)および2,2’−ビピリジ
    ンとを不活性の有機溶媒もしくは混合溶媒中で反応させ
    ることを含む、請求項1〜5項のいずれかに記載の式
    (I)の化合物の製造法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載のポリ
    (4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジ
    イル)誘導体のエレクトロルミネセンス材料としての使
    用。
  8. 【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載のポリ
    (4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジ
    イル)誘導体の1種以上を含んだエレクトロルミネセン
    ス材料。
  9. 【請求項9】 活性層の少なくとも1つが請求項1〜5
    のいずれかに記載のポリ(4,5,9,10−テトラヒ
    ドロピレン−2,7−ジイル)誘導体をエレクトロルミ
    ネセンス材料として含む、1つ以上の活性層を有するエ
    レクトロルミネセンス装置。
  10. 【請求項10】 担体材料としての活性炭上に周期率表
    第8族の金属が存在する状態で、不活性有機溶媒中にて
    4,5,9,10−テトラヒドロピレン誘導体と臭素と
    を反応させることを含む、2,7−ジブロモ−4,5,
    9,10−テトラヒドロピレン誘導体の製造法。
JP22546295A 1994-09-01 1995-09-01 ポリ(4,5,9,10−テトラヒドロピレン−2,7−ジイル)誘導体およびそれらのエレクトロルミネセンス材料としての使用 Expired - Fee Related JP3428782B2 (ja)

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